Gestión de Servicios Telemáticos AVANCE DE TESIS Expositor: Héctor Manuel Lara García Estudiante de Posgrado en Telemática UABC – FIE Director de Tesis: Dr. Juan Iván Nieto Hipólito Coordinador de Postgrado UABC – FIE Gestión de Servicios Telemáticos Ensenada, Baja California a 13 de Diciembre del 2007

Actividades del semestre Survey de estándares de gestión de servicios Definiciones Organismos que aportan a la gestión de servicios Survey de redes inalámbricas de área local (WPAN) IEEE 802.15 IEEE 802.15.4 ZigBee Convergencia de temas – Un nuevo enfoque La gestión de servicios telemáticos enfocada a las redes inalámbricas de sensores Siguiente paso Desarrollo de plan de trabajo para el siguiente semestre

¿Qué es un Servicio? TMF (Telemanagement Forum): “Servicios son desarrollados por un proveedor de servicios para su venta en productos. El mismo servicio puede ser usado como un componente de múltiples productos” Servicios de Telecomunicación: “grupo de funciones independientes (hardware, software) que son parte integral de uno o más procesos de negocios. Un servicio puede ser el componente del servicio de otro servicio”. Podemos decir a grandes rasgos que un servicio “es un conjunto de capacidades ofrecidas a uno o más usuarios (del servicio)”.

Clasificación de los servicios de telecomunicación Servicio de Comunicación Provee comunicación de datos entre dos o más usuarios que se encuentran separados geográficamente. El servicio de comunicación no le es permitido intervenir en los datos que está transportando ya que solo lo transporta de un punto a otro. Ejemplos: VPNs, Acceso a Internet, FTP, etc. Servicio de Aplicación Provee el contenido de los datos a uno o más usuarios. El contenido de los datos tiene importancia/relevancia para el usuario. Ejemplos: Video sobre demanda, maquinas de búsqueda, amazon.com, etc. Servicio de Comunicación Provee comunicación de datos entre dos o más usuarios que se encuentran separados geográficamente. Esta definición se enfoca en la comunicación de datos, el servicio debe tener al menos dos usuarios y estos deben estar geográficamente separados. Esto quiere decir que el servicio de comunicación no le es permitido intervenir en los datos que está transportando ya que solo lo transporta de un punto a otro. Ejemplos: VPNs, Acceso a Internet, FTP, etc. Servicio de Aplicación Provee el contenido de los datos a uno o más usuarios. Esta definición nos indica que el servicio de aplicación provee datos (contenido). El contenido de los datos tiene importancia/relevancia para el usuario. No es solo el hecho de que el usuario obtenga la información (datos), como en el caso de servicios de comunicación, sino que el contenido de los datos es importante para el servicio. Ejemplos: Video sobre demanda, maquinas de búsqueda, amazon.com, etc.

Modelo de diferenciación de Servicios de Telecomunicación Servicio de Aplicación Servicio de Comunicación Las dos clasificaciones anteriores nos son útiles al momento de gestionar un servicio, y definir qué es lo que en realidad nos interesa mantener, mejorar o reparar. Que los datos lleguen bien por el medio utilizado o la codificación/decodificación y recuperación de la información (datos). Si expresáramos lo anterior con un modelo en capas, podríamos verlo como en la siguiente figura, donde la capa inferior (o inicial) sería la de comunicación (las capas más bajas del modelo OSI) y la capa superior al de aplicación. Modelo en Capas de diferenciación de Servicios

Objetivos de la gestión de servicios Tiene que ver con la entrega de servicios extremo a extremo (end-to-end), su calidad y manejo. Diseño/asignación del servicio Configuración Aprovisionamiento del servicio Desempeño del servicio Calidad del servicio Monitoreo y análisis de impacto Solución de problemas Garantía de la gestión del servicio Introducción del servicio La gestión de servicios tiene que ver con la entrega de servicios punto a punto (end-to-end), su calidad y manejo. Particularmente esto consiste en la activación apropiada, cobro y monitoreo del servicio y que el ambiente en el cual se ejecuta sea el apropiado. Las funciones de gestión pueden ser diseño/asignación del servicio, configuración, aprovisionamiento del servicio, desempeño del servicio, calidad del servicio, monitoreo y análisis de impacto, solución de problemas, garantía de la gestión del servicio y la introducción del servicio. Muchas de estas definiciones no están estandarizadas, aunque se utilizan en muchas organizaciones de telecomunicaciones. Sin embargo, las funciones existentes tienen que ver más con servicios de red (comunicaciones) que con servicios de aplicación, donde estos últimos están incrementándose a causa de la demanda de los usuarios.

Organismos involucrados en la gestión de servicios (1/5) ITU, ITU-T (Unión Internacional de Telecomunicaciones, Sector de normalización de las Telecomunicaciones) es el organismo especializado de las Naciones Unidas en el campo de las telecomunicaciones. Serie M Red de Gestión de las Telecomunicaciones (RGT/TMN) y mantenimiento de redes: sistemas de transmisión, circuitos telefónicos, telegrafía, facsímil y circuitos arrendados internacionales. La UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) es el organismo especializado de las Naciones Unidas en el campo de las telecomunicaciones. El UIT-T (Sector de Normalización de las Telecomunicaciones de la UIT) es un órgano permanente de la UIT. Este órgano estudia los aspectos técnicos, de explotación y tarifarios y publica Recomendaciones sobre los mismos, con miras a la normalización de las telecomunicaciones en el plano mundial. Serie M Red de Gestión de las Telecomunicaciones (RGT/TMN) y mantenimiento de redes: sistemas de transmisión, circuitos telefónicos, telegrafía, facsímil y circuitos arrendados internacionales. Fuente: http://www.itu.int/ITU-T/publications/recs.html

Organismos involucrados en la gestión de servicios (2/5) TMF (TeleManagement Forum) es un consorcio que provee soluciones para mejorar la gestión y operación de información y de servicios de comunicación. Con grupos de proveedores de equipo de computo y redes, proveedores de soluciones de software y usuarios de servicios de comunicación. Por ejemplo: Alcatel, Ericsson, France Telecom, entre otros. TMF (TeleManagement Forum) es un consorcio que provee soluciones para mejorar la gestión y operación de información y de servicios de comunicación. Con grupos de proveedores de equipo de computo y redes, proveedores de soluciones de software y usuarios de servicios de comunicación. Por ejemplo: Alcatel, Ericsson, France Telecom, entre otros. Fuente: http://www.tmforum.org

Organismos involucrados en la gestión de servicios (3/5) OASIS (Advancing Open Standards for the Information Society) – SOA (Service Oriented Architecture) Consorcio que guía al desarrollo, convergencia y adopción de estándares abiertos para la sociedad de información global. SOA representa una colección de los mejores principios de prácticas y patrones relacionados con la conciencia de servicios, niveles empresariales, computo distribuido. OASIS (Advancing Open Standards for the Information Society) – SOA (Service Oriented Architecture) Consorcio que guía al desarrollo, convergencia y adopción de estándares abiertos para la sociedad de información global. SOA representa una colección de los mejores principios de prácticas y patrones relacionados con la conciencia de servicios, niveles empresariales, computo distribuido. El esfuerzo de OASIS en la estandarización de SOA se enfoca en flujos de trabajo, coordinación de traducción, orquestación, colaboración, modelado de procesos de negocios y otros conceptos que soportan al cómputo ágil. Fuente: http://www.oasis-open.org

Organismos involucrados en la gestión de servicios (4/5) OGC (Office Government Commerce) – ITIL (Information Technologies Infraestructure Library) OGC es parte del gobierno Inglaterra, el cual es dueño de ITIL. ITIL es un acercamiento a lo que es la gestión de servicios de tecnologías de Información en el mundo. Provee de guías para sectores públicos y privados en todo el mundo. Aplicado ámbito de negocios. Compañías como Microsoft, IBM y HP lo utilizan. OGC (Office Government Commerce) – ITIL (Information Technologies Infraestructure Library) OGC es parte del gobierno Inglaterra, el cual es dueño de ITIL, y es una oficina independiente del Tesoro que reporta a la secretaria del estado. ITIL es un acercamiento a lo que es la gestión de servicios de tecnologías de Información en el mundo. Provee de guías para sectores públicos y privados en todo el mundo. Compañías como Microsoft, IBM y HP lo utilizan. Aplicado ámbito de negocios. ITIL Fuente: http://www.itil.org.uk/

Organismos involucrados en la gestión de servicios (5/5) ISO/IEC 20000 – Information Technology Service Management ISO(International Organization for Standarization) IEC (Internationl Electrotechnical Comission) Crearon este estándar que permitirá a las organizaciones probar (benchmark) la capacidad de entrega de sus servicios gestionados, midiendo sus niveles de servicio y desempeño de acceso. ISO/IEC 20000 – Information Technology Service Management Debido a que los proveedores de TI se han visto en aprietos debido a la alta demanda de servicios, ISO(International Organization for Standarization) y la IEC (Internationl Electrotechnical Comission) crearon este estándar que permitirá a las organizaciones probar (benchmark) la capacidad de entrega de sus servicios gestionados, midiendo sus niveles de servicio y desempeño de acceso. Fuente: http://www.iso.org

Retos de la gestión de servicios Sistemas de gestión, que soporten operaciones de gestión de servicios, son cada vez más complejos y heterogéneos. Sistemas de gestión, son hechos en una ausencia de estándares, por lo cual la integración de nuevos servicios suele ser difícil, toma mucho tiempo y necesita inversiones importantes. Modelos de información no correspondientes para la gestión de servicios son definidos para implementar la planeación y aprovisionamiento de un servicio unificado: Sistemas de gestión son bases y no tienen un modelo de información y son implementados basados en modelos de datos diferentes. El rápido incremento en los servicios por la demanda exponencial de usuarios. Y los requerimientos del usuario para tener servicios adaptados a sus necesidades y contexto. Surgimiento de nuevas tecnologías que no suelen interferir con los sistemas antiguos. Retos de la gestión de servicios Los principales retos que afrontan las redes y servicios son: Sistemas de gestión, que soporten operaciones de gestión de servicios, son cada vez más complejos y heterogéneos. Sistemas de gestión, son hechos en una ausencia de estándares, por lo cual la integración de nuevos servicios suele ser difícil, toma mucho tiempo y necesita inversiones importantes. Modelos de información no correspondientes para la gestión de servicios son definidos para implementar la planeación y aprovisionamiento de un servicio unificado: Sistemas de gestión son bases y no tienen un modelo de información y son implementados basados en modelos de datos diferentes. El rápido incremento en los servicios por la demanda exponencial de usuarios. Y los requerimientos del usuario para tener servicios adaptados a sus necesidades y contexto.

Survey – Estándares IEEE 802.15 El 802.15 se enfoca en el desarrollo de estándares para Redes Inalámbricas de Área Personal o de corta distancia (WPAN). I802.15.1 – Bluetooth, MRWPAN, Tasas de transferencia < 1Mbps 802.15.2 – Coexistencia 802.15.3 – HRWPAN, Transmisiones de alta velocidad, 20Mbit/s o más 802.15.4 – LRWPAN, Tasas de transferencia de datos de 250 kbps, 40 kbps, y 20 kbps. El 802.15 se enfoca en el desarrollo de estándares para Redes Inalámbricas de Área Personal o de corta distancia. Estas WPAN (por sus siglas en ingles) se refieren a redes inalámbricas para dispositivos de cómputo portables y móviles como PCs, PDAs, periféricos, teléfonos celulares y otros electrónicos. Fuente: http://www.ieee802.org/15/

Survey - Redes de inalámbricas de sensores Retos en la administración de redes inalámbricas de sensores Difícil acceso Operación con baterías Topología dinámica Mínima intervención humana Recursos de procesamiento limitados La administración de redes de sensores básicamente requiere Monitoreo de la salud de la red Detección de fallas Administración de trafico Prevención de congestión Administración de energía Administración de recursos Referencia: [6]

Modelo de comunicaciones OSI adaptado al estándar 802.15.4 El estándar 802.15.4 está limitado a la capa física y capa MAC del modelo OSI. El estándar 802.15.4 muestra las capas superiores del modelo OSI reducidas a solo dos como se muestra en la figura anterior. La capa de red usualmente provee de configuración de la red, manipulación y ruteo de mensajes. La capa de aplicación provee las funciones de los dispositivos que se montan sobre la red del estándar 802.15.4. La capa de red y la de aplicación no están específicamente definidas en el estándar IEEE 802.15.4, por lo que quedan en manos del usuario. Fuente: http://www.ieee802.org/15/

ZigBee Pila de protocolos y arquitectura de capas de ZigBee Montado sobre el estandar 802.15.4 (PHY y MAC), define las especificaciones para la capa de red y provee de un framework para programar en la capa de aplicacion Pila de protocolos y arquitectura de capas de ZigBee Fuente: [1]

Redes Inalámbricas de Sensores Nodo Coordinador Nodo Router Nodo Final Se presentan los componentes básicos de una red inalámbrica de sensores Entidades básicas de una red de sensores

Servicios del estándar 802.15.4 De capa 1 - Física (PHY) Activación/desactivación del transceiver de radio Selección de canal de radio Detección de nivel de energía (ED, Energy Detection) Calidad de la señal recibida (LQI, Level of Signal Quality) Evaluación de canal libre (CCA, clear cannel assessment) Transmisión y recepción de paquetes De capa 2 MAC Administración del “señales” (beacon management) Acceso al canal Administración de Ranuras de tiempos Garantizadas Validación de marcos (frames) Reconocimiento de entrega de tramas (frame) Asociación y des asociación LLC Multiplexado de los protocolos transmitidos por la MAC Control de flujo opcional Detección de peticiones de retransmisión de paquetes perdidos Pila de protocolos de redes de sensores Fuente: [6][7]

Un nuevo enfoque de tema de tesis Titulo: Monitoreo y Análisis de Desempeño de Servicios de Redes de Sensores Área de aplicación: Redes de sensores Objetivo: Generar conocimiento en el área de la gestión de servicios en redes de sensores, por medio del desarrollo de una herramienta de monitoreo que permita visualizar el estado de salud de una red de sensores.

Siguiente paso Diseño del experimento Definir métricas (tentativas, batería, intensidad de la señal, activo- inactivo, trafico) Simulación de una red de sensores Desarrollo de aplicaciones embebidas en los sensores para transmisión de datos de interés de los nodos a la herramientas de programación de motes Codewarrior Programador Desarrollo de una herramienta monitor del estado de los sensores para PC Armar experimento Conexión física Programar motes Realizar experimento Analizar resultados Redactar tesis

Diagrama básico del experimento Nodo Coordinador Nodo Final Red de sensores DB Nodo AP Computadora Usuario

Diagrama UML de interacciones Nodo Coordinador Nodo Final Usuario Monitor Petición de estado de batería del nodo ‘X’ Enviar_peticion (edo_bateria, nodo X) Edo_bateria(nodo X) bat(nodo X, nivel) bat(nodo X, nivel) show_bat (X, nivel) Ejemplo: conocer el nivel de pila de un sensor en especifico

Cronograma Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Diseño Programación MOTES Programación Monitor Experimentación Análisis de resultados Redacción de tesis Presentación de proyecto y tesis

Gracias por su atención Expositor Héctor Manuel Lara García Estudiante de posgrado UABC-FIE Maestría en Telemática hknighty@hotmail.com, hlara@uabc.mx http://www.ensenadamexico.net/hector/ Director de Tesis Dr. Juan Iván Nieto Hipólito Director de Posgrado UABC-FIE jnieto@uabc.mx

Otras Referencias [1] Paolo Baronti, et Al, Wireless Sensor Networks: a survey on the state of the art and the 802.15.4 and ZigBee standards, IEEE Computer Communications, Volume 30, Issue 7, 26 May 2007 [2] Internet Engineering Task Force, < http://www.ietf.org > [3] Grupo de trabajo del IEEE 802.2 Logical Link Control (LLC) < http://www.ieee802.org/2/ > [4] Open-ZB, Herramientas de codigo abierto para el IEEE 802.15.4 y ZigBee < http://www.open-zb.net/ > [5] Aiko Pras, et Al, Key Research Changes in Network Management, Topics in Network and Service Management, IEEE Communications Magazine, October 2007, Vol. 45, No. 10, Pages 104-110 [6] R.R. Palacio-Cinco, et Al, Retos de investigación en la construcción de aplicaciones para ambientes inteligentes usando redes de sensores inalámbricos, CIINDET 07, Cuernavaca, Morelos, Octubre 2007 [7] Ian F. Akyildiz, et Al, A survey on Sensor Networks, IEEE Communications Magazine, August 2002