Estudio analítico y simulación de servicios de comunicación IoT en el núcleo de red móvil de operadora

Actualmente, la tecnología avanza hacia IoT (Internet of Things – Internet de las Cosas), donde cualquier elemento digital, o no, dispondrá de un identificador para su interconexión con el resto de los dispositivos, introduciendo la evolución a IPv6. En el marco de IoT es de vital importancia la perfecta adecuación de la red móvil con todos estos dispositivos, por esto se introduce el término NB-IoT (Narrow Band - Banda Estrecha), tecnología estandarizada y desarrollada para la inclusión de dispositivos y servicios IoT. Los principales hitos perseguidos son la reducción del consumo de energía en los terminales y el aumento de la capacidad de red. Dando respuesta a los objetivos marcados previamente, se han agregado nuevos elementos a la arquitectura de la red móvil de operadora respecto al despliegue actual, añadiendo, entre otros, el SCEF (Service Capabilities Exposure Function), foco de este documento. Por tanto, es objeto de estudio en este documento el análisis detallado del funcionamiento y los servicios proporcionados por este elemento, acompañado además del MTC-IWF (Machine Type Communications-Interworking Function) y el SCS (Service Capabilities Server). El objetivo principal de este proyecto es el de, a partir de un análisis de la comunicación entre el SCEF y el SCS, definir e implementar los servicios que viajan a través de la interfaz entre ambos elementos para eventos de monitorización. El fin de este trabajo es el de desarrollar un escenario Cliente-Servidor que pueda simular la comunicación descrita anteriormente. Se analizará el intercambio de paquetes de manera que se puedan demostrar y analizar los diferentes parámetros de los servicios de la conversación entre los dos elementos de estudio. El diseño e implementaciones resultantes del proyecto serán acordes a la especificación TS 23.682 del 3GPP, ajustándose a lo dispuesto en este documento al respecto de elementos funcionales e interfaces entre ellos. Esta especificación será el recurso básico a la hora del estudio teórico, así como la RFI (Request for Information) relativa a SCEF realizada en el departamento de Data Access Core Network de Telefónica Global durante el año 2018. En cuanto a las condiciones económicas del proyecto, y como se irá mencionando a lo largo del mismo, debido a su carácter didáctico, no se ha incurrido en un gasto más allá del tiempo del propio alumno. Los recursos utilizados, como programas y herramientas, han sido todas de carácter libre y gratuito. El resultado de la elaboración de este trabajo ha sido un conjunto de programas y aplicaciones que son capaces de simular el comportamiento del nuevo elemento de red SCEF ante el recibimiento de peticiones por parte de un servidor de aplicaciones externo. A su vez, se ha conseguido ver y analizar todos los parámetros tanto de las peticiones mencionadas como de las respuestas construidas por el SCEF. La principal conclusión que se saca de todo esto es la necesidad de incluir, en los tiempos que se nos vienen, donde todo está interconectado, un nuevo elemento en la red que sea capaz de controlar, de manera sencilla, el tremendo flujo de peticiones de control que llegarán a la red. Abstract: Nowadays, the technology advances towards IoT (Internet of Things), where any digital element, or not, will have an identifier for its interconnection with the rest of the devices. This results in the emergence of IPv6. In the new IoT Framework, the perfect adaptation of mobile network with all these services is such important. This is the reason why the term NB-IoT (Narrowband) is introduces, a standardized technology developed for the inclusion of IoT devices and services. The main results are reduction of energy consumption in the terminals and increase in network capacity. In response to the objectives previously marked, new elements have been added to the architecture of mobile operator network. Regarding the current network deployment, one of these elements is SCEF (Service Capability Exposure Function), focus of this document. Therefore, the detailed analysis of the operations and the services provided by SCEF, together with MTC-IWK (Machine Type Communications- Interworking Function) and the SCS (Service Capabilities Server), is under study throughout. The main objective of this project is to, from an analysis of the communication between SCEF and SCS, define and implement the services that travel through the interface between both elements for monitoring events. The purpose of this work is to develop a Client-Server scenario that can simulate the mentioned communication. The exchange of packages will be analyzed so that all the parameters of the conversation could be seen and differentiated. The design and implementation resulting from this project will be in accordance with TS 23.682 specification of 3GPP, complying with what is described in this document regarding functional elements and the interfaces between them. This specification will be the basic resource during the theorical study, as well as the RFI (Request for Information) related to SCEF made in Data Access Core Network department of Telefónica Global during 2018. Regarding the economic conditions of the project, and as it will be mentioned throughout, due to its didactic nature, no expense has been incurred beyond the student’s own time. The resources used, such as programs and told, have all been free. The result of this work has been a set of programs and applications that, working together, are able to simulate the behavior of the new SCEF network element when receiving requests from an external application server. At the same time, it has been possible to see and analyze all the parameters of both the requests mentioned and the responses constructed by the SCEF. The main conclusion that is drawn from all of this is the need to include a new element in the network that can control, in a simple way, the tremendous flow of control and monitoring requests that are going to reach the network