Una cima aún por conquistar: Requerimientos de gestión de señalización Diameter Machine to Machine (M2M)

Fecha: Jue, 15/11/2012 - 12:38 Fuente: Por Ben Volkow, vicepresidente de Desarrollo de Producto, F5 Networks

El concepto Machine-to-machine (M2M) es uno de los “hot topics” del sector tecnológico en la actualidad. Más allá de modas, los ingenieros se centran en saber cómo sus redes, que hasta ahora solo han tenido que soportar voz y datos, podrán asumir las operaciones M2M

Una cima aún por conquistar: Requerimientos de gestión de señalización Diameter Machine to Machine (M2M) Ben Volkow, vicepresidente de Desarrollo de Producto, F5 Networks

Es un trabajo que corre prisa, ya que las pruebas y los despliegues M2M comienzan a aparecer por todas partes y los fabricantes de equipamiento empiezan a proponer soluciones para este mercado tan especial.
Sin embargo, para lograr que M2M suponga una importante fuente de ingresos para los proveedores de servicios de comunicaciones (CSPs), será necesario abordar ciertas inversiones previas y superar desafíos técnicos sin precedentes hasta el momento. A diferencia de las redes existentes, que albergan desde unos pocos millones hasta decenas de millones de suscriptores, M2M requiere el diseño y la construcción de arquitecturas capaces de dar servicio a miles de millones de suscriptores a través de cada máquina conectada.
Entre los numerosos retos técnicos que hay que afrontar en el modelo M2M, aparece uno que es con el que los CSPs están menos familiarizados debido a su dependencia del protocolo Diameter en lo que a señalización de red se refiere. En este artículo me gustaría perfilar algunos de los principales desafíos de señalización que se plantean con la migración a M2M, así como repasar sus diferencias con los requisitos de señalización en redes LTE que tienen al suscriptor como punto de referencia.

Señalización M2M vs Señalización LTE: Una gran diferencia
Existen muchas diferencias entre la señalización de redes M2M y LTE. Aunque las dos se basen en el protocolo Diameter y aunque ambas cumplan con los mismos estándares 3GPP, aquí acaban los parecidos y comienzan las diferencias:

1. Volumen de Señalización
Cuando nos referimos a redes M2M, hablamos de redes con volúmenes de suscriptores aproximadamente diez veces mayor que al hablar de redes LTE. Si tenemos en cuenta que muchos analistas advierten que la señalización en redes LTE está creciendo a una velocidad tres veces mayor que los datos, el salto que representa este volumen de señalización supondrá un reto al que nunca antes han tenido que hacer frente los CSPs.
Además, las redes 3G se construyen alrededor de voz y datos. Las redes M2M no incluyen voz y apenas utilizarán datos (habrá medición, alertas y avisos, pero las máquinas raramente navegan por Internet) y están totalmente enfocadas hacia la señalización. En F5 prevemos que habrá dos o tres veces más señalización en redes M2M que en las redes LTE. Cuando este incremento se añada al ya alto volumen de señalización LTE y al incremento en el número de suscriptores, nos encontraremos con un volumen de señalización sin precedentes.

Comportamiento de la Señalización
El comportamiento de los abonados humanos en su relación con las redes de telecomunicaciones es algo bien conocido por los diseñadores de red, con picos de uso previsibles antes y después del horario laboral, en fines de semana, en fiestas, etc. Sin embargo, las máquinas no son humanas y por ello necesitan arquitecturas de red diferentes.
Habrá que considerar, por ejemplo, qué ocurre en una red cuando un millón de cajeros automáticos envían de forma simultánea actualizaciones a una oficina central al final de cada jornada, o cuando diez millones de contadores de electricidad envían una actualización el último día del mes a las ocho de la mañana. Esto provocará un tsunami de señalización que impactará a la red en un mismo momento. Habrá que pensar también lo que ocurrirá cuando los cajeros automáticos no reciban una respuesta a tiempo, teniendo en cuenta la repetición automática de solicitudes y en sus consecuencias para la red.
Lo mismo pasa con los tiempos de conexión. Una vez más, los comportamientos de la voz y los datos humanos han sido estudiados, y sus señalizaciones han sido bien construidas. Sabemos que vamos a tener algunas conexiones que van a estar constantemente enviando señales. Sabemos qué conexiones serán cortas y las que desaparecerán después de un determinado periodo. Sin embargo, algunas máquinas envían miles de mensajes cada día y de forma muy rápida. Estos patrones y comportamientos varían completamente de las redes y las señalizaciones más comunes y conocidas hasta la fecha.
En pocas palabras, la curva de aprendizaje de la señalización Diameter para redes LTE está todavía en trayectoria ascendente y no cabe duda de que tendrá que ser revisada totalmente para M2M.

2. Infraestructura de Red y Señalización
En lo que al hardware se refiere, las redes LTE se han ido construyendo siguiendo los patrones de las redes heredadas. Los CSPs pueden utilizar hardware propietario o no pero, al final, la mecánica es parecida a la que se empleó al construir la red heredada.
Las redes Machine-to-Machine utilizan tecnologías de virtualización y cloud. Hay poderosos motivos tanto técnicos como comerciales para este cambio tan importante y podemos afirmar que actualmente esta es la única opción viable y que cualquier otro camino no tiene sentido.
La nube y la virtualización son los factores que cambian las reglas del juego y hay muchas razones para llevarlas adelante. Sin embargo, hay también aspectos referentes a la señalización que necesitan ser tenidos en cuenta en el proceso de diseño de redes M2M. Por ejemplo, una red 4G basada en la nube estará más fragmentada con muchos elementos y funcionalidades de red dedicados.
En el ámbito de la señalización M2M hay muchos más routers Diameter (Diameter Routing Agents (DRAs) y Diameter Edge Agents (DEAs). Sin embargo, tienen que estar basados en software y tendrán comportamientos diferentes. A diferencia de LTE, donde se necesitan routers DRA para gestionar millones de transacciones por segundo, en redes M2M, los routers Diameter tendrán pocas transacciones por router. A pesar de ello, acabaremos viendo routers Diameter M2M alojados en redes virtuales y adaptados para gestionar el comportamiento de señalización M2M, afrontar tiempos de sesión más largos y a explosiones de mensajes de señalización. En resumen, la gestión y sincronización de cientos de routers Diameter es un gran desafío.

3. Legacy/LTE interworking
Las redes LTE se desarrollan hoy en día de forma que sigan estando conectadas a gran parte de la infraestructura de red ya existente. Aunque hay CSPs que afirman que ya están usando nuevos elementos de red LTE para una arquitectura independiente, siempre acabará habiendo alguna base de datos heredada, sistemas de carga heredados, switches y routers heredados para gestionar parte del tráfico, y alguna conectividad hacia gestión o sistemas OSS heredados. En otras palabras, se mantiene un montón de señalización heredada: RADIUS, LDAP, CAMEL, MAP, GTP, HTTP y otros protocolos.
Sin embargo, las redes M2M son una historia totalmente diferente. Están siendo construidas desde cero en entornos virtuales basados en la nube. Considerando que tiene sentido desde un punto de vista tecnológico diseñar una red separada para manejar el tráfico M2M, quiere decir que esta nueva red out-of-the-box LTE basada en señalización Diameter tendrá mucha más señalización Diameter y muchas menos conectividades y señalizaciones heredadas en comparación con las redes LTE “humanas”.
Hay muchas diferencias entre señalización y Diameter tanto en redes LTE como en redes M2M, pero lo anterior es lo fundamental. Los servicios son diferentes y los usos más comunes son diferentes, y en este artículo se destacan las diferencias conceptuales que deben ser tenidas en cuenta a la hora de iniciar la planificación de una red.
F5 ha trabajado de forma cercana a CSPs para tratar de afrontar los retos en la señalización M2M. En este proceso hemos entendido que afrontar el mercado de señalización M2M requiere una readaptación de la tecnología de señalización actual para adecuarla a las necesidades específicas y características de las redes M2M.

Estos son algunos aspectos a tener en cuenta a la hora de diseñar una red M2M:
1. Es necesario adoptar un enfoque basado en software. Tener en cuenta solo el hardware no va a funcionar. Es necesario ser capaz de proporcionar software y de trabajar en entornos cloud.
2. Afrontar el mercado de señalización M2M requiere escalar y diseñar el equipamiento de señalización, tal como DRAs y DEAs, para poder hacer frente a los requerimientos y circunstancias de M2M. Será necesario disponer de la capacidad de gestión necesaria y a tiempo, las herramientas de reporte necesarias y, sobre todo, la arquitectura apropiada.
3. Diameter en redes M2M no es SS7, no es SIP y no es LTE network Diameter y requiere un conocimiento, una adaptación y un diseño diferentes.
4. DRAs y DEAs en M2M tienen que ser justo eso. No es necesario hablar sobre integración de DRAs y PCRFs, DRA y sistemas de carga o de DRA sobre SBCs. En primer lugar, porque todo eso no es necesario en un entorno virtual. En segundo, porque el desafío es tan grande que los proveedores de servicios necesitan un DRA real y no un PCRF o un SBC (session border controller) disfrazados con un traje de DRA.

Sumario
Los CSPs están afrontando distintos desafíos a medida que M2M se convierte en la próxima fuente de ingresos. Hay que trabajar en aspectos que afectan al volumen y al comportamiento de la señalización de la red, así como a la propia infraestructura de señalización de la red. Mientras tanto, a medida que las redes LTE continúan su desarrollo, necesitan mantener la interoperabilidad con elementos de infraestructura heredados. Si las organizaciones mantienen un enfoque flexible y basado en software podrán hacer frente a crecimientos exponenciales de demanda y estarán preparadas para un futuro en el que el tráfico de red seguirá creciendo de forma continua sin tener que ralentizar la marcha de su negocio.

El autor: Ben Volkow
Ben Volkow es vicepresidente de Desarrollo de Producto en F5 Networks, compañía a la que llegó tras la adquisición de Traffix. Ben fue CEO y cofundador de Traffix y está considerado como un visionario y experto en el sector de la señalización y del protocolo Diameter. Antes de fundar Traffix, ocupó distintos puestos de gestión en diferentes compañías del sector Telco.

 

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