protocolos de telefon m il de generaci 2

IntroducciónGPRS (General Packet Radio Service)

EDGE Enhanced Data Rates for GSM EvolutionDetalles de implementación

Aplicaciones

Protocolos de Telefonía Móvil de Generación 2.5

Javier [email protected]

Instituto de Ingeniería ElétricaFacultad de Ingeniería de la Universidad de la República

Uruguay

14 de octubre de 2010

Javier Pereira Protocolos de Telefonía Móvil de Generación 2.5



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Agenda1 Introducción2 GPRS (General Packet Radio Service)

Características generalesTerminalesEsquemas de codificaciónArquitectura de redInterfaz de aireNivel de red

3 EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution

Características GeneralesEsquemas de codificación

4 Detalles de implementación5 Aplicaciones




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Surgimiento

Surge para responder a la necesidad de la gente de transmitirdatos a través de la red celular a gran velocidad

GSM ”puro” (2G) no es un estándar particularmente pensadopara la transferencia de datos de manera contínua

En GSM una conexión de datos permite el que el usuario utilice elmóvil como un módem de 9.6 kbpsSe brindan servicios orientados a circuitos

◮ CSD: (Circuit Switched Data) Un canal dedicado por usuario (9.6kbps máximo)

◮ HSCSD: (High Speed Circuit Switched Data) Hasta 4 canalesdedicados por usuario (57,6 kbps máximo)




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Resumen1 Introducción2 GPRS (General Packet Radio Service)








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Características generales

Mejora la capacidad de transferencia de datos de la red 2G

Utiliza una modulación GMSK similar a la de GSM

Servicio orientado a paquetes (se comparten los canales)




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Clasificación

Los móviles GPRS se clasifican según clases◮ Clase A: Pueden conectarse a los servicios GSM y GPRS

simultáneamente◮ Clase B: Pueden estar conectados a ambos servicios, pero utilizar

sólo uno a la vez◮ Clase C: Pueden estar conectados a uno u a otro, no a los dos. Se

conmuta manualmente entre los servicios




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Clasificación

Multiclass Slot (DL Slots) (UL Slots) (Slots Activos)1 1 1 22 2 1 33 2 2 34 3 1 45 2 2 46 3 2 47 3 3 48 4 1 59 3 2 510 4 2 5




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Diferentes tipos de esquemas de codificación (Code Scheme)

Las velocidades de transferencia en GPRS por TS dependen dela relación C

I y de la clase del móvil

Dados estos factores la red GPRS le asigna el mayor esquema decodificación que le es posible

Code Scheme BW por TS (en capa2, en kbps)1 8.02 12.03 14.44 20.0

Cuadro: Code Scheme en GPRS.




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Arquitectura de red GPRS

Para poder brindar servicio GPRS en la red GSM se tienen queagregar a la red dos servidores y adaptar el BSC

◮ En el BSC se agrega un PCU (Packet Control Unit), unidadgestionadora de paquetes

◮ Se agrega el SGSN (Serving GPRS Support Node) el cuál seconecta directamente al BSC (a través del PCU)

◮ Se agrega el GGSN (Gateway GPRS Support Node) el cuál seconecta al ”mundo”




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Arquitectura de red GPRS - Red GSM ”Pura”




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Arquitectura de red GPRS - Red GSM + GPRS




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Principales características de los nodos GPRS

SGSN: Es el nodo responsable de realizar:◮ El encaminamiento y transferencia de datos◮ La gestión de la movilidad◮ Autenticación del usuario◮ Tarifación◮ Para esto tiene asociado un registro local similar al VLR

GGSN: Sus principales funciones dentro de la red GPRS son:◮ Traducir los paquetes que recibe del SGSN a la red externa

(Internet u otras redes privadas)◮ Traducir las direcciones IP en la dirección del móvil destino◮ Ser el punto de anclaje del móvil en la red IP◮ Gestiona las direcciones IP, QoS, conexiones GTP (GPRS

Tunneling Protocol)




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Protololos

El canal físico dedicado a la transferencia de paquetes de datoses el llamado PDCH (Packet Data Channel)

Una celda que soporte GPRS debe tener uno o mas canales (fijosu on demand) PDCH

En el caso que los canales sean on demand pueden sercompartidos con TCH’s




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Protocolos a nivel de red

Entre los GSN’s los paquetes IP se mandan encapsulados en unprotocolo llamado GTP (GPRS Tunnel Protocol)

Permite tener privacidad en la comunicación entre las redespúblicas estableciendo túneles

La información viaja encriptada

Se agrega información extra de ruteo

Debajo de GTP viajan los paquetes sobre TCP o UDP sobre IP

Debajo de IP pueden viajar distintos protocolos de transportecomo ser ATM, FR o Ethernet




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GTP

Se puede separar en varios protocolos◮ GTP-U: Se utiliza para transportar la información del plano de

usuario de la conexión.◮ GTP-C: Se utiliza para intercambiar señalización entre los GSN.

Permite que el SGSN inicie sesiones en nombre del usuario (PDPcontext activation), modificar parámetros de QoS o actualizar unasesión para un usuario que arriba desde otro SGSN.

◮ GTP’: Se utiliza para transportar información de cobro de laconexión.




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PDP (Packet Data Protocol) Context

Es una estructura de datos presente tanto en el SGSN como en elGGSN.

Contiene la información acerca de la sesión del usuario.Cuando se inicia una conexión, se inicializa el PDP context y sealmacena en el VLR la siguiente información:

◮ Dirección IP◮ IMSI◮ Tunnel endpoint ID’s (en el SGSN y GGSN)◮ Parámetros de QoS




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Temporary Block Flow

Los paquetes son transmitidos en los denominados TemporaryBlock Flow (TBF)

Los paquetes desde o hacia el MS viajan en los TBF

En cada PDCH pueden viajar varios TBF de uno o varios usuarios

La cantidad de TBF’s por PDCH se determina por el operadorlocal




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Características Generales

Surge como una mejora de GPRS en cuanto a las velocidades detransmisión

Se lo conoce también como EGPRS (Enhanced GPRS)

Está diseñado de manera tal que funciona con todo el hardwarede la red GPRSLa única parte de la red GPRS que debe ser modificada paraoperar con EDGE es la radiobase

◮ Se debe cambiar en transreceptor por uno que soporte EDGE◮ Se debe hacer un upgrade de software de todos los elementos

pertenecientes a la BSS




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Diferentes tipos de codificación

MCS BW por TS (en capa2, en kbps)1 8.82 11.23 14.84 17.65 22.46 29.67 44.88 54.49 59.2

Cuadro: Code Scheme en EDGE.




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Diferentes tipos de codificación

La clave de EDGE para llegar a velocidades mas altas conrespecto a GPRS es el tipo de modulación utilizada

◮ Hasta el esquema de codificación MCS4 se utiliza GMSK (al igualque GPRS)

◮ Desde MCS5 a MCS9 se utiliza 8PSK⋆ Esto produce una palabra de 3 bits por cada cambio en la fase de la

portadora⋆ Con esto se triplica el ancho de banda disponible que brinda GPRS




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Detalles de implementación

La red EDGE trabaja conjuntamente con GPRS◮ Si el enlace del móvil tiene la calidad suficiente (relación C

I )entonces se le asigna codificación EDGE

◮ A medida que la señal se deteriora se va bajando de nivel decodificación dentro de EDGE hasta llegar a codificación GPRS




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Aplicaciones que corren sobre GPRS/EDGE

Dadas las altas capacidades alcanzadas en la red GPRS/EDGEse abre un gran espectro de aplicaciones

◮ MMS◮ email◮ PTT◮ WAP◮ WEB◮ etc. . .


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