71 Table 3 Cell proliferation on the biomaterial array.

El tratamiento de tráfico diferenciado consiste en aplicar una SFC específica a un determinado tipo de tráfico que pertenece a una aplicación que se ejecuta en la red residencial. Este enfoque proporciona flexibilidad para aplicar diferentes estrategias de procesamiento de tráfico, así como conseguir una Calidad de Servicio (QoS) en particular. Para conseguir esta funcionalidad, se propone que el usuario sea capaz de especificar las aplicaciones, como el video bajo demanda o las descargas P2P, que tendrán

un tratamiento específico a través de la definición de flujos de tráfico (traffic flows). Existe la opción

de agrupar flujos de tráfico que comparten características similares mediante la definición de contenedores de tráfico (traffic containers). Un contenedor de tráfico representa un contenedor lógico para acomodar uno o varios flujos de tráfico. Considerando que la red residencial incorpora un RGW basado en SDN, la definición de flujos de tráfico puede ser realizada de múltiples maneras. Por ejemplo, en base a los puertos físicos del RGW, direcciones MAC o IP de los dispositivos de usuario o puertos TCP/UDP de las aplicaciones utilizadas.

La Figura 4.2 muestra un ejemplo de definición de diferentes flujos de tráfico, identificados de A a F.

Los flujos de tráfico con similares características son agrupados mediante la definición de contenedores de tráfico, identificados de 1 a n. De igual manera, distintas SFCs son creadas e identificadas de 1 a n, las cuales están encargadas de recibir el tráfico de cada contenedor y aplicar un tratamiento en particular.

De acuerdo con la Figura 4.2, se necesita especificar un Id para identificar un contenedor de tráfico específico y su correspondiente SFC que es desplegada en vMANDO. Adicionalmente, se utiliza también este Id para definir un canal virtual encargado de transportar y dirigir correctamente los flujos de tráfico pertenecientes a un contenedor de tráfico dado desde la red residencial a la SFC. Se pueden utilizar diferentes opciones para diferenciar los contenedores de tráfico, por ejemplo: VLANs, VXLAN o túneles. Con el objetivo de explicar de mejor manera la propuesta, se adopta un enfoque basado en VLANs, como el que mencionan Kim et al. [106], para crear los contenedores.

De esta manera, se pretende etiquetar doblemente el tráfico de la red residencial utilizando el estándar

802.1ad (Q-in-Q). Se utiliza la etiqueta externa S para identificar a la red residencial y se utiliza la

etiqueta interna C para identificar el contenedor de tráfico. Por ejemplo, el usuario podría definir varios

contenedores para asociar cada uno a un flujo de tráfico específico siguiendo una relación 1:1 como se muestra en la Figura 4.3. Es importante mencionar que CORD también adopta el mecanismo Q-in-Q, sin embargo, debido a que no se considera el enfoque de múltiples SFCs por red residencial, su

implementación es distinta. De esta manera, se utiliza la etiqueta S para identificar la máquina virtual

donde reside el Gateway del Suscriptor virtual (vSG), mientras que la etiqueta C se utiliza para identificar al vSG.

Figura 4.2 Tratamiento de tráfico diferenciado. Se definen diferentes flujos de tráfico a ser agrupados en

contenedores de tráfico. Posteriormente, cada contenedor es asociado a una SFC específica de acuerdo con la estrategia de procesamiento de tráfico o el nivel de QoS solicitado.

92

4.3.1

Estructura Interna de vMANDO para Soportar el Tratamiento de Tráfico

Diferenciado

El tratamiento de tráfico diferenciado a realizarse en vMANDO requiere de una estructura específica compuesta por varias VNFs y redes virtuales. La Figura 4.4 muestra la estructura interna de vMANDO propuesta para tal fin. Es importante recordar que vMANDO está compuesto por el componente de Gestión, representado por la Instancia de Gestión Centrada en el Usuario y, por el componente de Redes, representado por el conjunto de VNFs y las respectivas redes virtuales que las conectan para formar una

determinada SFC. Cada vMANDO debe ser conectado a las redes complementarias de Entrega

(Delivering), Servicios (Services) y Externa (External) para obtener la funcionalidad requerida como se

explicó en la sección 3.3.2. Como se observa, todos los componentes y las redes complementarias son virtuales y su despliegue y gestión están a cargo de NFV-MANO. Como se mencionó anteriormente, el objetivo consiste en que el usuario sea capaz de crear SFCs a través de una aplicación RENEMA, utilizando para ello las interfaces proporcionadas por MANO.

Considerando que el tráfico de la red residencial está doblemente etiquetado, la Red de Entrega

(Delivering Network) direcciona el tráfico de una red residencial dada a su correspondiente vMANDO

mediante el uso de la etiqueta S como se muestra en la Figura 4.4. Una vez allí, el tráfico de la red

residencial requiere dos niveles de clasificación debido a que se implementa un control en banda. La Red deClasificación (Classification Network) representa el primer nivel y se encarga de clasificar el

tráfico de control y el tráfico de datos. La VNF de Clasificación & Conformación (Classification &

Shaping) representa el segundo nivel y está destinada a colocar los flujos de tráfico que pertenecen a un contenedor de tráfico en el canal virtual correspondiente. Es importante aclarar que la VNF de Clasificación y Conformación no representa a la función de clasificación de servicio definida por el IETF en la RFC 7665 [41] la cual se utiliza para clasificar el tráfico y dirigirlo por el conjunto de VNFs que forman parte de una determinada SFC. Como se explicará en el capítulo 5, la función de clasificación de servicio de la SFC utiliza una política de clasificación la cual se especifica en el descriptor de VNFFG correspondiente.

Las funciones de clasificación y direccionamiento, que realizan las redes de Clasificación y Entrega

respectivamente, podrían ser implementadas en una sola red. No obstante, el mecanismo de identificación utilizado tendría un significado global, es decir, el espacio de identificación total disponible para los contenedores de tráfico debe ser compartido por todas las redes residenciales dentro

del dominio del ISP. En el caso de utilizar VLANs, los 12 bits del campo VLAN ID para la etiqueta C

representa un valor limitado de Ids disponibles para ser utilizado por todos los clientes del ISP. Por otra parte, un enfoque de red única requiere un mecanismo efectivo que implemente las funciones de clasificación y direccionamiento de los flujos de tráfico pertenecientes a los diferentes contenedores definidos por red residencial, lo cual podría resultar en una tarea compleja debido a problemas de seguridad y privacidad.

Con respecto al despliegue de vMANDO, las VNFs que lo componen se clasifican en dos tipos. En primer lugar, están las VNFs fijas necesarias para proporcionar un servicio básico o por defecto y que son obligatoriamente desplegadas por red residencial. Este tipo está representado por las VNFs Figura 4.3 Por medio del uso de etiquetas VLAN, se divide la interfaz WAN de la red residencial en varios

93

Encaminamiento + NAT (Routing + NAT) y Clasificación & Conformación. La primera se corresponde con las funciones básicas proporcionadas por un RGW tradicional. La segunda emplea las funciones de limitación de velocidad y clasificación de tráfico para crear el número requerido de terminaciones de canal virtual. Este proceso es necesario debido a que se divide la interfaz WAN del RGW basado en SDN en varios canales virtuales destinados a transportar y dirigir el tráfico de un contenedor a su correspondiente SFC. Como se verá más adelante en la sección de APIs, la creación de un contenedor de tráfico requiere la especificación de un ancho de banda, el cuál es utilizado para crear el canal virtual correspondiente.

En segundo lugar, están las VNFs adicionales que son agregadas bajo demanda con el propósito de crear SFCs específicas, complementando de esta manera el conjunto de VNFs que componen cada vMANDO. Este enfoque proporciona una gran flexibilidad para aplicar diferentes estrategias de tratamiento basado en SFCs a un contenedor de tráfico dado, enriqueciendo el servicio de conectividad de red con soporte de QoS provisto por la SDOAN y la red residencial basada en SDN. Por ejemplo, el usuario podría necesitar aplicar un tratamiento diferenciado para el tráfico de Torrent y Web para lo cual define, en primer lugar, los flujos de tráfico y, en segundo lugar, los contenedores asociados como se muestra en la Figura 4.5. Posteriormente, cada contenedor de tráfico será asociado a una SFC específica encargada de aplicar un tratamiento en particular. Dichas SFCs están compuestas por las VNFs fijas y las VNFs que el usuario agrega con base en el tratamiento o funcionalidad que desea implementar. En el caso de

la Figura 4.5, se asigna un acelerador WAN (WANA) al contenedor 1 (Torrent) para definir la SFC A,

mientras que se asigna un filtro de contenidos (Content Filter) y un cortafuegos (Firewall) al contenedor

2 (Web) para definir la SFC B. Mediante este enfoque, el usuario puede agregar complejas VNFs como

Figura 4.4 Estructura interna de vMANDO. La Gestión y Orquestación (MANO) de NFV está a cargo de

instanciar diferentes VNFs para crear una SFC específica de acuerdo con las especificaciones recibidas desde el Sistema de Gestión Centrado en el Usuario.

94

un IDS (Intrusion Detection System) con el objetivo de reconocer patrones de tráfico sospechosos y proteger los datos sensibles de los usuarios de la red residencial.

En esta nueva configuración de red propuesta, el RGW basado en SDN, la SDOAN y la VNF

Clasificación & Conformación forman un mecanismo de tres niveles que permite definir políticas de conformado de tráfico para el conjunto de canales virtuales creados entre la red residencial y la red de agregación. Cada nivel permite la definición de colas tanto para el tráfico ascendente como descendente. Estas políticas están destinadas a mejorar el nivel de QoS del tráfico de las diferentes aplicaciones que se ejecutan en la red residencial, así como de los servicios específicos proporcionados por el ISP tales como VoD (Video On demand), IPTV, voz, etc.

Por ejemplo, si el usuario residencial desea observar un espectáculo determinado de TV con la máxima calidad posible, podría especificar un nivel de QoS apropiado a través del sistema de gestión. Para cumplir con este requisito, se deben modificar las políticas de conformado de tráfico en los tres niveles. Si la calidad resultante no es la esperada, la SDOAN también podría implementar un enfoque de contratación de ancho de banda bajo demanda (BoD). De esta manera, el usuario especifica el valor de ancho de banda adicional y, dependiendo de la periodicidad del evento, podría también especificar un horario. Todo este proceso se realiza mediante una aplicación RENEMA que accede al API proporcionado por el sistema de control de la SDOAN.