En la actualidad se observa un fuerte crecimiento y desarrollo de las tecnologías inalámbricas de acceso. IMS define una arquitectura de interoperación entre la red IMS y una red WLAN (Wireless Local Area Network) para que un usuario pueda iniciar o recibir sesiones desde IMS.
3.1.11.1.Identidad de Usuario
Una característica importante que debiera tener una red de acceso WLAN para interoperar con IMS es el control de acceso por parte de los usuarios, por lo que se hace esencial un método de autentificación. El procedimiento de autentificación se basa en el método EAP (Extensible
Authentication Protocol), donde la identificación de usuario se sustenta en el Identificador de Acceso a la red (NAI: Network Access Identifier).
El NAI se compone de dos partes, una de nombre de usuario (NAI username) y otra de nombre de dominio (realm).
3.1.11.1.1. NAI Username
Existen tres tipos de nombre de usuario:
1. Permanente: Usado para una autentificación completa y se deriva del IMSI.
2. Pseudónimo: Usada en identidades temporales y para autentificación completa, se usa para la protección de identidad de usuario para reemplazar la identidad permanente derivada del IMSI en transmisiones de radio de forma de proteger al usuario de rastreo de redes de acceso no autorizadas. Estas identidades son asignadas por el Servidor AAA 3GPP.
3. De autentificación rápida: Usada en identidades temporales y sólo en caso de re-autentificación. También provee protección de la identidad de usuario y son asignadas por el Servidor AAA 3GPP.
3.1.11.1.2.NAI Realm Name
El nombre de dominio NAI debe estar en la forma de un nombre de dominio IP y debe identificar la red móvil Home del usuario.
3.1.11.2.Escenarios de Descubrimiento y Selección de Red
Cuando un terminal de usuario se encuentra en un ambiente con múltiples redes de acceso WLAN (WLAN AN), debe elegir como red de acceso a una de ellas basándose en sus características, por ejemplo, el WLAN UE puede necesitar seleccionar una red pública móvil visitada para autentificarse, o una red móvil que soporte sus llamadas de emergencia.
En la Figura 51 se muestra un escenario cubierto por algunas de acceso WLAN (WLAN AN #1, #2,..., #n) que tienen un conjunto de acuerdos de roaming con diferentes redes 3G (Redes 3GPP Visitadas #1, #2,..., #n). El UE puede conectarse a su red Home mediante la WLAN AN #1 a través de las redes visitadas #1 o #2 y a través la WLAN #2 está directamente enlazada con la red Home del usuario.
El descubrimiento de red depende de la tecnología de la red de acceso, la 3GPP especifica el escenario de descubrimiento para la tecnología Wi-FI (IEEE 802.11), pero no se descartan nuevas tecnologías a ser utilizadas.
Figura 51: Escenario de Anunciación y Selección de Red.
3.1.11.3.Arquitectura de Interoperación
3.1.11.3.1.Entidades Funcionales
En la Figura 52 se muestra la arquitectura necesaria para la interoperación entre una red de acceso WLAN y una red IMS. En este escenario, el UE se comunica a través de la WLAN AN con su propia red Home.
Los elementos necesarios para este modelo son:
¾ WLAN UE: Corresponde al equipo de usuario con una tarjeta o chip de seguridad que utiliza el suscriptor para acceder a la WLAN AN. Este terminal puede servir sólo para acceso a través de una WLAN o a través de múltiples métodos de acceso. Dentro de sus principales funciones está la asociación con una WLAN de interoperación, autentificación basada en métodos EAP, selección de una red visitada adecuada en casos de roaming, etc. ¾ Servidor 3GPP AAA: El servidor AAA (Autentificación, Autorización y Accounting) Se
localiza dentro de la red 3GPP y entre sus funciones está recuperar la información de autentificación y profile del suscriptor desde el HSS/HLR de la red Home del Suscriptor, autentificar al suscriptor basado en la información obtenida, actualizar la información de autorización de acceso si la suscripción de usuario se modifica, comunicar información de autorización a la WLAN AN, registrar su nombre en el HSS para cada suscriptor autentificado y autorizado, puede actuar como Proxy, mantener el estatus del WLAN UE en la WLAN, generar información de accounting y cobro.
¾ WAG (WLAN Access Gateway): Corresponde a un gateway en el cual los datos hacia y desde la red de acceso WLAN puede ser enrutada a través de la red móvil pública para proveer servicios al WLAN UE. EL WAG permite a la red pública móvil visitada generar información de cobros para los usuarios que acceden a través de la WLAN AN en caso de roaming, mejorar el enrutamiento de paquetes a través del PDG, filtrar paquetes basado en la información no encriptada en los paquetes, soportar mecanismos DiffServ para paquetes IP downlink/uplink (en caso que se aplique QoS) y puede implementar políticas después de establecer el túnel.
WLAN UE Red de Acceso WLAN Intranet / Internet WAG PDG OCS Servidor 3GPP AAA SLF HSS HLR Sistema de Cobro Offline Ww Wa Wr Wu Dw Wx D’ /G r’ Wf Wo Wg Wm Wp Wy Wz Wi WLAN UE Red de Acceso WLAN Intranet / Internet Intranet / Internet WAG PDG OCS Servidor 3GPP AAA SLF HSS HLR Sistema de Cobro Offline Ww Wa Wr Wu Dw Wx D’ /G r’ Wf Wo Wg Wm Wp Wy Wz Wi
Figura 52: Modelo de Interoperación con WLAN AN entre UE y su red Home.
¾ PDG (Packet Data Gateway): A través del PDG se accede a los servicios PS (Packet Switched), el PDG puede estar en la red Home o visitada dependiendo de los procesos de autentificación, selección de servicio y verificación de suscripción. EL PDG contiene la información de enrutamiento de los usuarios conectados a la red WLAN, enruta los paquetes de datos recibidos desde el PDN hacia el usuario conectado a la WLAN AN y viceversa, realiza mapeo y traducción de dirección, encapsula y desencapsula, acepta o rechaza la red WLAN requerida de acuerdo a la decisión hecha por el Servidor 3GPP AAA, etc.
¾ Sistema de Cobro Offline: Se encuentra dentro de la red 3GPP e incluye mecanismos para la recolección y reenvío de información sobre el uso de recursos en la WLAN de acceso. ¾ OCS (Online Charging System): El OCS o Sistema de Cobro Online incluye mecanismos
para adquirir permisos en línea para permitir al suscriptor acceder a la WLAN.
En la Figura 53 se muestra un escenario en que un cliente accede a los servicios de su red Home a través de una red visitada. La red Home es responsable del control de acceso y los registros de cobro pueden ser generados tanto en la red visitada como en la red Home.
En el modelo que muestra la Figura 53 se muestra una nueva entidad funcional además de las anteriormente nombradas:
¾ Proxy 3GPP AAA: Representa una función de aproximación y filtro que reside en la red visitada. Entre sus funciones está traspasar la información entre la WLAN y el Servidor 3GPP AAA, cumplir las políticas derivadas de los acuerdos de Roaming entre operadores de servicios y operadores de WLANs, limitar la información de acceso a la WLAN basado en información de autorización de la red Home, reportar información de cobro y accounting por usuario al Sistema de Cobro Offline de la red visitada para los usuarios en Roaming, terminación del servicio y conversión de protocolos cuando lo puntos de referencia Wa y Wd no usan el mismo protocolo.
En la sección 9.4.6 de Anexos se muestra una breve descripción de los puntos de referencia en la arquitectura de interoperación entre IMS y redes de acceso WLAN.
Red 3GPP Visitada WLAN UE Red de Acceso WLAN Intranet / Internet Ww Wr Wa Red 3GPP Home Dw Wx D ’ /G r’ Wf Wo Wg Wm Wp Wy Wz Wd PDG OCS Servidor 3GPP AAA SLF HSS HLR Sistema de Cobro Offline Proxy 3GPP AAA WAG Sistema de Cobro Offline Wi W f Red 3GPP Visitada WLAN UE Red de Acceso WLAN Intranet / Internet Intranet / Internet Ww Wr Wa Red 3GPP Home Dw Wx D ’ /G r’ Wf Wo Wg Wm Wp Wy Wz Wd PDG OCS Servidor 3GPP AAA SLF HSS HLR Sistema de Cobro Offline Proxy 3GPP AAA WAG Sistema de Cobro Offline Wi W f
Figura 53: Modelo de Interoperación con una red WLAN en caso de Roaming.
3.1.11.4.Algunos Procedimientos
A continuación se ilustran algunos procedimientos básicos para mostrar de mejor forma el funcionamiento de la arquitectura de interoperación de la red IMS con una red de acceso WLAN.
3.1.11.4.1.Selección Inicial de Red
En la Figura 54 se muestran los pasos a seguir para que se realice la selección de red. Estos pasos son:
1. El WLAN UE selecciona una WLAN AN y establece la conexión con el procedimiento específico para esa WLAN.
2. Se inicia el procedimiento de autentificación propio de la tecnología WLAN. Así, el WLAN UE envía el NAI a la WLAN AN.
3. Si la WLAN AN no es capaz de enrutar el requerimiento de autentificación, ésta envía una respuesta al WLAN UE que contiene información de las redes a las que la WLAN AN puede enrutar requerimientos de autentificación. Luego, el puede WLAN UE continua la autentificación de acceso con un NAI diferente o iniciar la autentificación de acceso con otra WLAN UE o puede detenerse. Si el WLAN UE continúa el acceso a través de la WLAN AN seleccionada, debe elegir una red visitada de las propuestas por la WLAN AN y construir el nuevo NAI indicando roaming.
4. La WLAN AN enruta el mensaje 3GPP AAA al Servidor/Proxy 3GPP AAA basado en el NAI para realizar la autentificación de acceso.
1. Establecimiento de Conexión con la WLAN AN
WLAN UE WLAN AN Servidor/Proxy
3GPP AAA
2. Comienza la autentificación de Acceso con un NAI
3. Anunciación de las Redes Móviles Visitadas
4. Procedimiento de Autentificación de Acceso 1. Establecimiento de Conexión con la WLAN AN
WLAN UE WLAN AN Servidor/Proxy
3GPP AAA
2. Comienza la autentificación de Acceso con un NAI
3. Anunciación de las Redes Móviles Visitadas
4. Procedimiento de Autentificación de Acceso
Figura 54: Selección de WLAN de Interoperación y red Visitada.
3.1.11.4.2. Autentificación y Autorización de Acceso a la WLAN
En la Figura 55 se muestra el proceso de autentificación y autorización de acceso a la WLAN. Los pasos seguidos se explican a continuación:
1. Se establece la conexión WLAN con el procedimiento específico de la tecnología de la WLAN.
2. Se inicia el procedimiento de autentificación EAP en la forma específica de la tecnología de la WLAN, los paquetes EAP son transportados en forma encapsulada por la interfaz Wa y se intercambian mensajes EAP entre el Servidor 3GPP AAA y el WLAN UE (la cantidad depende del tipo de EAP utilizado). La WLAN AN puede enviar sus capacidades o políticas de QoS al Servidor AAA en los procedimientos de señalización.
3. Si no está disponible en el Servidor 3GPP AAA, se recupera información del HSS para ejecutar la autentificación del usuario que accede. Para identificar al usuario se utiliza el username del NAI. Durante la recuperación de información el HSS verifica si existe otro servidor AAA que esté sirviendo al usuario, si es así, el HSS envía la dirección del Servidor donde el usuario está registrado al servidor actual para que la información sea enrutada al servidor previamente utilizado.
4. Si no está disponible en el Servidor 3GPP AAA, se recuperan del HSS los profiles relacionados con la WLAN de suscriptores. El profile incluye información de autorización e identidad permanente del usuario.
5. Opcionalmente, el Servidor/Proxy 3GPP AAA puede enviar información de aplicación de políticas al WAG de la red móvil pública visitada por el WLAN UE.
6. Si la autentificación y autorización EAP fueron exitosas, el Servidor 3GPP AAA envía un mensaje “Acceso Aceptado” a la WLAN. Mensaje que incluye información de autentificación EAP, autorización de conexión, y profile de QoS (si se aplica).
7. La WLAN informa al WLAN UE sobre el éxito en la autentificación y autorización con un mensaje EAP de éxito.
8. El Servidor 3GPP AAA recibe de la WLAN un mensaje para iniciar el Accounting.
9. El Servidor 3GPP AAA considera que se inicia una nueva sesión autentificada y verifica su validez. Si es de un usuario que ya tiene una sesión previamente establecida, el servidor cierra las sesiones previas para evitar múltiples sesiones WLAN.
10. El Servidor 3GPP AAA registra los usuarios de la WLAN en el HSS, los que son identificados por su identidad permanente.
HSS/HLR
WLAN UE WLAN AN Servidor 3GPP AAA WAG
1. Se levanta la Conexión WLAN
2. Se realiza la cantidad necesaria de mensajes de Requerimiento y Respuesta EAP entre el UE y el Servidor 3GPP AAA dependiendo de la especificación del tipo de EAP usado. 3. Se recupera del HSS la información de autentificación si no está disponible en el Servidor 3GPP AAA 4. Se recupera del HSS el profile del suscriptor si no está disponible en el Servidor 3GPP AAA
5. Entrega de la información de cumplimiento de políticas
6. Aceptación de Acceso 7. EAP/Éxito
8. Comienza el Accounting
9. Valida la nueva sesión
10. Registro WLAN al HSS si el usuario WLAN aún no ha sido
registrado a este Servidor 3GPP AAA
HSS/HLR
WLAN UE WLAN AN Servidor 3GPP AAA WAG
1. Se levanta la Conexión WLAN
2. Se realiza la cantidad necesaria de mensajes de Requerimiento y Respuesta EAP entre el UE y el Servidor 3GPP AAA dependiendo de la especificación del tipo de EAP usado. 3. Se recupera del HSS la información de autentificación si no está disponible en el Servidor 3GPP AAA 4. Se recupera del HSS el profile del suscriptor si no está disponible en el Servidor 3GPP AAA
5. Entrega de la información de cumplimiento de políticas
6. Aceptación de Acceso 7. EAP/Éxito
8. Comienza el Accounting
9. Valida la nueva sesión
10. Registro WLAN al HSS si el usuario WLAN aún no ha sido
registrado a este Servidor 3GPP AAA
Figura 55: Procedimiento de Autentificación y Autorización para una WLAN.