Principios de Diseño de la Arquitectura

El paradigma de redes tradicional no ofrece la flexibilidad y la programabilidad necesarias para cumplir con los requisitos de red planteados por las aplicaciones RENEMA. Por el contrario, las tecnologías SDN son idóneas para este propósito. La separación del plano de control del plano de datos propuesto Figura 3.1 Enfoque de alto nivel centrado en el usuario. Las aplicaciones RENEMA brindan a los usuarios

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por el paradigma SDN [21] presenta una oportunidad para implementar el control preciso del tráfico necesario en las redes residenciales. La programabilidad del plano de datos permite a las aplicaciones RENEMA modificar el comportamiento de la red de forma proactiva, en respuesta a una solicitud del usuario o, de forma reactiva, en respuesta a un evento de red. Del mismo modo, SDN proporciona un alto grado de capacidad de respuesta y un amplio conjunto de opciones para configurar políticas de QoS complejas y para monitorizar la red exhaustivamente.

Sin embargo, la arquitectura de referencia SDN es demasiado genérica [22]. La arquitectura describe a un alto nivel de abstracción los componentes arquitectónicos, puntos de referencia e interfaces. Los bloques funcionales internos del controlador SDN también se describen, aunque la interacción entre ellos no se especifica. Además, en lo que se refiere a la interfaz Northbound, la arquitectura no define protocolos, procedimientos, formatos de mensajes y semántica para intercambiar información de gestión. Aunque la arquitectura de referencia SDN proporciona pautas importantes, se requiere una definición y especificación adicionales para diseñar una arquitectura de gestión centrada en el usuario que se pueda aplicar al entorno de la red residencial. Con el fin de diseñar dicha arquitectura, a continuación se procede a definir un conjunto de principios con base en las conclusiones obtenidas de la revisión del estado del arte y considerando otras tecnologías complementarias como la computación en la Nube o nuevos conceptos como “Future Networks” presentado por la recomendación ITU-T Y.3001 [83]:

a. Red usable o gestionable. En la actualidad, las redes residenciales son difíciles de usar o

gestionar debido a la falta de herramientas adecuadas. La provisión de un entorno de gestión eficaz, fácil de usar y simple permitiría a los usuarios gestionar sus propias redes sin problemas y, por lo tanto, mejorar la usabilidad o capacidad de gestión.

b. Procedimientos de gestión comunes. Considerando que las actividades de gestión pueden

llevarse a cabo de varias maneras, el objetivo es definir procedimientos comunes de gestión que se adapten a las destrezas técnicas de un usuario promedio. De forma similar, es importante definir guías para desarrollar interfaces gráficas para aplicaciones a fin de mantener un estilo común y una apariencia y sensación consistentes.

c. Independencia. Se definen tres niveles diferentes de independencia para la arquitectura. En

primer lugar, las actividades de gestión deben llevarse a cabo desde diferentes dispositivos electrónicos (por ejemplo, smartphones o laptops), así como desde diferentes lugares (por ejemplo, casa o trabajo). En segundo lugar, considerando la amplia comunidad de desarrolladores, la arquitectura no puede estar atada a un lenguaje de programación específico o una plataforma de desarrollo. En tercer lugar, los diferentes componentes de la arquitectura podrían implementarse en diferentes lugares físicos en función de la infraestructura computacional disponible.

d. Arquitectura abierta. Se pueden desarrollar diferentes aplicaciones que permitan, en primer

lugar, abordar el tema de la alta heterogeneidad del entorno residencial y, en segundo lugar, mejorar determinados aspectos de la red residencial como la Facilidad de Gestión, Visibilidad, QoS/QoE o Seguridad. Por lo tanto, un enfoque de arquitectura abierta permitiría agregar nuevas aplicaciones RENEMA para proporcionar una amplia variedad de herramientas de gestión, así como para actualizarlas. Del mismo modo, debido a la naturaleza abierta de la arquitectura (no depende de ningún proveedor específico), cualquier desarrollador podría contribuir con el entorno de gestión.

e. Servicios de Red Residencial. Una tarea de gestión realizada por el usuario representa una

interacción entre la aplicación RENEMA y el RGW basado en SDN. Para evitar que los desarrolladores realicen tareas de configuración o monitorización de red de bajo nivel, la arquitectura necesita proporcionar varios Servicios de Red Residencial (RENESEs). Además, se requiere un modelo de interacción eficaz y flexible entre servicios y aplicaciones para garantizar la adopción de la arquitectura en la comunidad de desarrolladores.

f. Integración de Computación en la Nube y NFV. Considerando el alto nivel de madurez

alcanzado por las tecnologías en la Nube en la provisión de servicios más eficientes, flexibles y escalables, la arquitectura debería integrar estas valiosas características con el objetivo de proporcionar un enfoque de gestión basado en la Nube. Los recursos de la Nube del ISP no solo

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proporcionan las ventajas de un entorno virtualizado para desplegar los componentes de software de la arquitectura, sino que también ayudan a superar las restricciones que impone un dispositivo con recursos limitados como el que se despliega en las instalaciones del usuario. Por otra parte, desde la perspectiva del paradigma NFV, la infraestructura de computación en la Nube del ISP representa una NFVI que, conjuntamente con los componentes de Gestión y Orquestación, permitirían desplegar nuevos servicios con funcionalidades avanzadas empaquetados como Funciones de Red Virtualizadas destinadas a mejorar el servicio de conectividad que proporciona la red residencial.

Siguiendo estos principios, la nueva arquitectura concebida se representa en la Figura 3.2, en la cual, la aplicación RENEMA reside en la parte superior de la arquitectura base SDN para proporcionar un nuevo entorno de gestión centrado en el usuario para entornos residenciales. Las siguientes subsecciones describen cada capa, la definición y especificación de bloques funcionales complementarios, así como sus modelos de interacción correspondientes en detalle.