NFV (Network Function Virtualization)

y si los equipos de telecomunicaciones fueran como una notebook o una pc de escritorio... o... como una maquina virtual 

En telecomunicaciones tenemos experiencia de trabajar con equipos los cuales pueden realizar tareas de conmutación de paquetes, conmutación de circuitos, operaciones de tasación, radiobases emisoras de ondas electromagnéticas entre otras plataformas o nodos con funcionalidades únicas que requieren tiempo y dedicación a fin de ser conocidas.

Cada área en las telecomunicaciones tiene sus equipos y conocimientos, tales como los nodos de acceso (bts, nodoB, enodeB), transmisión (ipran, dwdm, sdh) y core network (ggsn, sgsn, mgw, msc, ims) que poseen características y hardware específicos para realizar sus tareas. Son para nosotros estas plataformas herramientas incuestionables con hardwares específicos únicos para estas tareas, que, si bien se realizan upgrades de software de versión con mínima o nula modificación de hardware, es difícil verlos como una CPU+Placa Madre+Memoria RAM.

Sin embargo, supongamos nuestros equipos de telecomunicaciones son como computadores simples, como una notebook o una pc de escritorio. Y, supongamos tenemos una habitación llena de computadores con distintos sistemas operativos y distintas capacidades para proveer la función de telecomunicaciones. Debido a que se tendrá una gran cantidad de equipos, con distintos sistemas operativos, con distinto hardware y capacidades se requerirá de un gran equipo técnico y especializado en cada rama de plataformas. Además, si se desea implementar una nueva función se necesitara de un nuevo computador.      

En un mundo muy cercano, y muy conocido, ya ha ocurrido este escenario. Los ingenieros de IT ya se han encontrado con esta situación y han avanzado a un escenario más eficiente con la virtualización de plataformas. Esto seria, utilizar un gran computador el cual simule la función de varios computadores. No quisiera ahondar en virtualización, pero el beneficio directo es la facilidad de trabajar en un solo equipo y la complejidad es que este equipo se comporte como varios. Al entrar en detalle, tal vez no sea exactamente este el escenario para todos los casos, pero, mantengamos el concepto simple.

Ahora, utilizare este link https://en.wikipedia.org/wiki/Network_function_virtualization a fin compartir en forma sencilla sobre una base técnicamente fuerte.

El primer paso para el NFV(Network Function Virtualizacion) es identificar la función que realiza una plataforma, y, convertir a esta función en apta para correr sobre una plataforma virtualizada. Esta sería una Virtualized Network Function (VNF)

Posteriormente la infraestructura sobre la cual corre el VNF, al cual se lo llama NFVI. Esta infraestructura responde al hardware y software sobre la cual corren los VNF.   

Por último, cuando hablamos de sistema virtualizados, existe un administrador de todas las implementaciones en un servidor, la memoria que consumen, orquestación entre otros roles que forman parte de la tecnología que hace posible la virtualización. El encargado de esta tarea es el NFV-MANO.

En su conjunto, logran la tecnología VFN

En adelante, los beneficios deberían apuntarse a experiencias de sistemas virtualizados. Sistema distribuidos, distribución de datacenters, expansión o recursos compartidos que son beneficios de la virtualización (estos beneficios muchas veces nos hacen perder el foco de que es un NFV e incluso se confunden con otras implementaciones, pero el concepto debe siempre girar en torno a la virtualización)

Ahora, ¿qué equipos pueden virtualizarse? Por el momento tenemos casos de SBC, firewalls, y otros. En general las plataformas de VAS tienen una fuerte relación IT y posee tendencia a la virtualización, pero el termino NFV no es habitual en ellas. Una opinión, pero, no puedo fundamentarlo, es que se están trabajando sobre tecnologías o plataformas relacionadas al futuro y en constante desarrollo como IMS, pero, aun no hay mucho avance en relación a tecnologías de circuitos (MSC, MGW) o tecnologías vigentes maduras y críticas en el mercado (MME, PGW) – este comentario por supuesto sujeto a corrección y espero puedan compartir al respecto.

De por si la técnicas de virtualización en los sistemas, o, lo que exploraremos en un posterior articulo SDN (separación de control y flujo, centralización de control), no son prácticas nuevas. Se han aplicado en menor escala y bajo otras figuras a fin de lograr un mejor rendimiento. Sin embargo estamos en una corriente de re ingeniería de las tecnologías a fin de lograr una aplicación más global, estandarizada y general de estas arquitecturas.

Creo que una pregunta se nos viene a todos a la mente: Donde está la línea que separa a las telecomunicaciones de  IT?

Diferencias entre HSS y HLR

Cuando inicialmente analice este tema busque algún artículo en el cual basarme. En general se mencionan a estos los elementos como muy similares en funcionalidad, siendo uno la evolución del otro. En mi experiencia puedo decir que las redes 2G y 3G requerían de un HLR (Home Location Registe) para funcionar, y con la llegada de LTE se requirió un nuevo elemento llamado HSS (Home Subscriber Server)

No tengo el acercamiento técnico que poseía cuando inicie este blog, situación que uno siempre extraña, pero realizare mi mejor intento por diferenciarlos. Tengo la certeza que no proveeré una buena diferenciación, así que cordialmente les pido puedan enriquecernos con sus comentarios.

Primeramente parto de él porque estos elementos son equivales, cuál es su punto en común.

a-     Autenticación del Usuario: Todos los usuarios mobiles tienen simcards (aquí en Paraguay los llamamos comúnmente chips) los cuales tienen una numero serial (IMSI). Con ese número de IMSI es con el cual uno intenta ingresar a la red, y es el HLR o HSS quien se encarga de aceptarlo o rechazarlo. Por ejemplo, supongamos tenemos una simcard de AT&T en nuestro teléfono e intentamos registrarnos a la red de Verizon. El HLR o HSS es quien recibe esta IMSI y verifica este número no está dentro de su lista, por lo cual rechaza el intento de ingreso. El intento a la red AT&T sin embargo seria exitoso

b-     Individualización del Usuario: Para información relativa al usuario que no sea crédito (o como en Paraguay lo llamamos saldo) el HLR o HSS es quien se encarga de manejarlas. Por ejemplo el número de teléfono (ej: +595 931 123456) se define en el HLR o HSS. Esta plataforma es la encargada de guardar una gran cantidad de información relativa del usuario y en cierto modo la relaciona al simcard mediante el número IMSI. A la información que se relaciona al usuario se llama perfil del usuario

c-      Autorización del Usuario: Toda red tiene servicios, y voy a explicar el concepto que se maneja de servicios con ejemplos debido a que personalmente siempre me confundió. Existen servicios tan básico que olvidamos incluso que se llaman servicios los cuales son servicio de voz, servicio de internet LTE, servicio de internet EDGE/3G (diferenciamos internet de distinta tecnología, no es lo mismo ojo). Otros servicios un poco menos generales son buzón de voz, desvió de llamadas, roaming internacional. Es en el HLR o HSS donde se habilita que servicios puede utilizar el usuario. Ejemplo: para un módems USB podrían habilitarse solamente los servicios de internet y deshabilitarse los servicios de Voz.

d-     Información de Red: De modo a establecer más rápidamente la comunicación se guarda información de red de la última acción del dispositivo. Por ejemplo, en el HLR se guarda la celda donde se realizó la última acción y es en esa celda donde se inicia su búsqueda cuando se origina un proceso de llamada

Palabras más, palabras menos, estas son las funcionalidades similares del HLR o HSS. Pero, como la experiencia lo dicta, son elementos que responden a tecnologías distintas lo cual hace que sean equipos distintos.  LTE responde a una red plenamente paquetizada, y 2G/3G tiene su dualidad circuitos y paquetes.

En los links abajo puede verse que información se guarda en cada una de las plataformas

HSS: http://www.in2eps.com/fo-sdata/tk-fo-sdata-hss.html

HLR: http://www.in2eps.com/fo-sdata/tk-fo-sdata-hlr.html

Si bien inmediatamente se identifica que la información guardada en si es distinta, también puede identificarse que los elementos de red a los cuales se conecta son distintos así como también los protocolos.

Incluso al ser redes distintas, los servicios que se proveen son distintos por lo cual los campos de autenticación del perfil del usuario serán distintos.

Con todas estas diferencias fue lastimosamente irreconciliable reutilizar al HLR y se optó por una nueva plataforma llamada HSS. Aun así, como es muy común tener redes 2G/3G/4G desplegadas simultáneamente existen plataformas que proveen las funcionalidades de HLR y HSS en el mismo equipo.

Quisiera cerrar este artículo denotando una diferencia en particular. Las redes 2G/3G poseían redes de circuito por lo que para las llamadas se relacionaba un número de teléfono. Las redes LTE son redes solamente de paquetes (siendo brutamente claros, son redes para internet) que no permiten el tráfico de voz. Mediante un protocolo llamado SIP se crea un escenario de llamadas de voz en una red de paquete, y la forma de identificar un usuario en SIP es mediante una URI con el siguiente formato "sips:user@example.com". El HSS incluye es su base de datos este nuevo campo necesario para la identificación del usuario en SIP y a su vez debe relacionarlo con un número telefónico a fin de mantener el formato de comunicaciones telefónicas.