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NEUTRALIDAD DE RED. Control del contenido del tráfico de datos en las redes de telecomunicación públicas
El acceso desde móviles a Internet, las aplicaciones o servicios de valor añadido en los terminales móviles (por ejemplo, banca telefónica, realidad aumentada, redes sociales, etc.), las comunicaciones entre máquinas (M2M) son algunas de las tecnologías que acarrearán grandes cambios en la industria de las telecomunicaciones. De acuerdo con estudios realizados por la consultora Ovum, en el año 2012 el número de usuarios de Internet móvil excederá los dos mil millones. En esta línea, Morgan Stanley estima que para el año 2014 el 43% de los usuarios móviles usarán banda ancha en los accesos vía terminales 3G, un total de 2700 millones. Los usuarios de redes de telecomunicación están comenzando a usar masivamente los terminales Control del contenido del tráfico de datos en las redes de telecomunicación públicas Estamos “amaneciendo“ a multitud de servicios y aplicaciones que vienen aparejadas al desarrollo y afianzamiento de la Sociedad de la Información. Aplicaciones que sin duda requerirán de redes cada vez más potentes para ser sostenidas. En este segundo artículo, Enrique Funke, miembro del equipo de gobierno del COIT, plantea con enfoque tecnológico un acercamiento a las posibilidades que plantean los elementos de control de políticas de tarificación de las actuales y futuras redes, ante las evidentes dificultades para propiciar un despliegue acorde con las necesidades de un mercado en explosión. móviles para acceder a la reproducción de contenidos multimedia que consumen un enorme y creciente ancho de banda. Por ejemplo, cinco minutos de un vídeo de You- Tube necesita unos 15 MB y treinta minutos de un programa de TV cerca de los 270 MB. Para los operadores de redes de telecomunicación esto implica aumentar de forma drástica la capacidad de sus redes para dar cabida a un flujo de datos mucho mayor. El reciente aumento en el tráfico de datos de banda ancha móvil ha revelado lagunas importantes en el rendimiento de las redes de los operadores móviles y está restringiendo de forma evidente la experiencia de usuario. Soluciones a la saturación de la capacidad de transmisión de datos en movilidad La solución a esta saturación de la red es la mejora y aumento de la infraestructura desplegada, aunque actualmente resulta ser el último recurso elegido por los operadores para resolver el problema en el corto plazo debido a su coste económico. Otros métodos alternativos son la derivación de los datos móviles hacia otras redes (mobile data offload) que sean más económicas (menor coste del ancho de banda) tales como WiFi, WiMAX o Femtoceldas, o bien, la optimización de las infraestructuras actuales. Esta última alternativa al aumento de la capacidad de transmisión de datos de forma fiable y rápida de las redes (inevitable en el tiempo) es la adaptación, o tal vez reconversión, de los actuales sistemas de gestión y operación de los operadores en sofisticados sistemas de gestión que sean capaces de conocer la distribución del tráfico, el uso de los diferentes servicios disponibles a través de Internet, las preferencias de los usuarios, etc. con objeto de proveer mecanismos de gestión diferenciados dependiendo de los servicios y de los usuarios. Un método disponible para optimizar la gestión de los servicios de datos sería el uso de mecanismos dinámicos de control y tarificación basados en el contenido específico, el momento de la utilización, la ubicación geográfica o el tipo de uso o comportamiento por parte del usuario. Existen soluciones tecnológicas que permiten la inspección en tiempo real de los servicios accedidos por los usuarios. Por ejemplo, las comunicaciones del tipo HTTP (navegación por la Web) y P2P (intercambio de archivos) pueden ser fácilmente identificadas mediante la inspección de los niveles tres al siete de los protocolos utilizados. La navegación web es usada por aproximadamente el 90% de los usuarios de datos móviles y puede llegar a ocupar entre el 40 y el 50 % de la capacidad diaria disponible en la red del Operador móvil. Menos del 1% de los clientes usan streaming multimedia, ocupando entre el 30 y el 40% de la capacidad (en la segunda mitad del año 2009, este tipo de tráfico creció un 99%, siendo el tráfico YouTube responsable de 32% del volumen) y menos del 0,1% de los usuarios utilizan aplicaciones P2P que pueden llegar a consumir entre el cinco y el 10% de la capacidad disponible. Políticas de control en redes basadas en estándares 3GPP El control de los servicios accedidos se realiza mediante dos funciones separadas aunque fuertemente interrelacionadas: una con- “La esperada Recomendación sobre las redes de fibra de nueva generación, de banda ancha y ultra-ancha, se ha publicado finalmente el pasado mes de septiembre, sin que de su contenido se deduzca ninguna toma de posición sobre el tema” Figura 1. Clasificación de los datos móviles por tipo de aplicación. tiene las reglas de las políticas y las de tarificación; la otra se encarga de la aplicación efectiva de las anteriores. En los estándares definidos por el 3GPP, la primera función se conoce como PCRF (Policy and Charging Rules Function) y la segunda como PCEF (Policy and Charging Enforcement Function), ambas dentro del marco más general del Control de Tarificación y Políticas (PCC: Policy and Charging Control). El módulo encargado de la ejecución de las políticas suele estar integrado en un nodo gateway, ya sea un P-GW o un GGSN, o en un nodo específico DPI (Deep packet Inspection). Cada vez que un usuario de móvil se conecta a la red de un operador a través de un Punto de Acceso determinado (APN), se le asigna una dirección IP y a la relación entre esta dirección IP asignada y el APN utilizado para el acceso se le denomina Sesión IP. Dentro de cada una de estas Sesiones IP pueden establecerse, a su vez, varias asociaciones lógicas entre la dirección IP del usuario móvil y la red (a través del APN usado para la antedicha sesión IP). Cada una de las diferentes asociaciones lógicas establecidas constituye lo que se denomina un contexto PDP. La funcionalidad de PCRF se sitúa entre el plano de transporte y el plano de servicios y se acude a ella cada vez que se establece un nuevo contexto PDP. También se le consulta cuando se producen operaciones de modificación del contexto PDP ya establecido basadas en eventos tales como el cambio del tipo de acceso radio o el cambio de la red troncal de operador. La Función de Aplicación (AF), por ejemplo, un servidor de TV para móvil, puede enviar al nodo PCRF datos correspondientes al servicio con objeto de tomar decisiones específicas de control y tarificación (PCC). Estas se enviarían al correspondiente nodo PCEF, donde se ejecutarían las acciones pertinentes, como, por ejemplo, el control de la calidad de servicio asociada. Estas reglas PCC pueden ser dinámicamente modificadas durante la vida del contexto PDP mediante mensajes enviados desde el nodo de aplicación (AF). A la hora de crear estas reglas, el nodo PCRF interroga a la base de datos de usuarios (SPR) para obtener información relevante de éstos. Las políticas de control están hechas de reglas y las reglas contienen, a su vez, condiciones. Los datos para evaluar las condiciones incluidas en las reglas se obtienen de mensajes de entrada, de datos almacenados internamente o de Bases de Datos externas, accedi- “Las posibilidades que plantean los elementos de control de políticas y tarificación de las actuales y futuras redes de telecomunicación son inmensas. Éstas deberían plantearse de forma que fueran beneficiosas para ambos, los usuarios finales que pagan por el servicio contratado y los operadores de dichas redes que tienen que rentabilizar las inversiones realizadas en ellas para poder ofrecer multitud de servicios de valor añadido con la calidad exigida” Figura 2. Ancho de banda consumido según la hora del día (medio aproximado). das mediante protocolos como LDAP, SQL y Web Services (SOAP). Los datos más utilizados para tomar una decisión de política de control provienen de varias fuentes: contexto dinámico del usuario, perfil del usuario, perfil del grupo de usuarios al que pertenece, uso acumulado por servicio o volumen total transferido por el cliente, fecha y hora, modelo de terminal, aplicación en uso, etc. La información concerniente al contexto dinámico del usuario la provee la red de acceso, el Gateway o el nodo DPI y suele ser el APN al que se conecta el usuario, la localización o la calidad de servicio negociada. En el perfil de usuario o de grupo se puede definir si tiene permitido o denegado el acceso a ciertos servicios (listas negras o blancas). Las políticas de control se definen por sujeto (usuario o grupo al que pertenece), por recurso (servicio o dominio o componente de éste) o por el contexto (calidad de servicio, tarificación, acceso o notificaciones.) El nodo PCEF se encarga de la ejecución de las políticas de control y podría bloquear un flujo de datos concreto que no cumpla con los requisitos exigidos, una vez aplicados los filtros de identificación. Sus funciones principales son relativas al control de acceso a los servicios, las limitaciones aplicadas al ancho de banda que éste pueda usar, el control de la acumulación de uso, el filtrado de contenidos, el enrutamiento, los cargos y las notificaciones a los usuarios. También controla el acceso al transporte de los datos y la Calidad de Servicio asegurada. Por ejemplo, se podría dar una prioridad mayor a un “Stream” de TV (requerida desde el servidor AF de TV móvil) que a otros tipos de tráfico para conseguir una mayor calidad en los servicios de TV en el móvil. Aplicación de las reglas de control de los paquetes de datos El nodo PCRF decide cómo un flujo de Datos de Servicio (SDF) debe ser tratado en el Gateway de acceso y se asegura de que éste se corresponda con el perfil de subscripción del usuario. Aplica las políticas de control dependiendo de los servicios, clientes, combinaciones de servicios y clientes o de un grupo de clientes. En el caso de reglas PCC dinámicas (sólo se aplican al GGSN o al P-GW, pero no al nodo de Inspección Detallada de Paquetes, DPI), la información contenida en ellas incluye las descripciones de los flujos de datos (incluyendo la dirección IP asignada al dispositivo del usuario), el perfil de tarificación y la lista de prelación para el caso en que se solapen varias reglas PCC diferentes en los mismos flujos de datos. Las reglas de PCC, tanto estáticas como dinámicas, se encargan de identificar los Flujos IP contenidos en cada Flujo de Datos de Servicio (SDF). Cada uno de estos Flujos IP contiene una dirección IP específica tanto de origen como de destino, un puerto de origen y destino y un identificador de protocolo. Un Flujo de datos de Servicio (SDF) se identifica por las mismas direcciones IP de origen y destino y un conjunto de diferentes combinaciones o rangos de puertos de origen y destino, es decir, consiste en un grupo de flujos IP. Juntos, el PCRF y el PCEF cubren todas las necesidades que un operador móvil pueda tener en cuanto a inspección de tráfico (contenido, volumen y tiempo, tarificación, control de la calidad de servicio asignada a los usuarios y políticas de acceso). CONCLUSIONES La utilización de Políticas de Control y Tarificación (PCC) en las redes de telecomunicación conduce directamente a la creación y al control de servicios diferenciados en tiempo real con una granularidad mayor: por usuario individual. Los operadores pueden asignar los recursos de red específicamente dependiendo del usuario y del servicio, de acuerdo con sus prioridades comerciales, asociando perfiles específicos de acceso y calidad de servicio a cada cliente. Los servicios catalogados como “premium” podrían acceder a un ancho de banda máximo al estar tarificados a un precio superior al de los servicios básicos. Asimismo, los servicios proveídos por el propio Operador podrían gozar de un trato preferente durante el tránsito por su red comparado con otros servicios similares. Se pueden tomar decisiones en tiempo real cuando el usuario sobrepasa los umbrales asignados de volumen acumulado de datos transmitidos o recibidos en cierto período de tiempo, de forma que se le bloquee el acceso a determinados servicios o que se le restringa el ancho de banda disponible. El operador puede reducir de forma general el ancho de banda asignado a las sesiones de los usuarios durante las horas punta y así evitar tener que invertir en la ampliación de las infraestructuras necesarias. Alternativamente, podría proporcionar mayor ancho de banda para accesos en horas valle. También, podría permitir al usuario utilizar el ancho de banda máximo en horas punta siempre que éste aceptara, en tiempo real, el pago de un suplemento por dicho servicio. En resumen, las posibilidades que plantean los elementos de control de políticas y tarificación de las actuales y futuras redes de telecomunicación son inmensas. Éstas deberían plantearse de forma que fueran beneficiosas para ambos, los usuarios finales que pagan por el servicio contratado y los operadores de dichas redes que tienen que rentabilizar las inversiones realizadas en ellas para poder ofrecer multitud de servicios de valor añadido con la calidad exigida.3 “Los operadores pueden asignar los recursos de red específicamente dependiendo del usuario y del servicio, de acuerdo con sus prioridades comerciales, asociando perfiles específicos de acceso y calidad de servicio a cada cliente” Figura 4. Implantación práctica de un Sistema de Control de Políticas (PCC). Monográfico
30 oct 2015