redes moviles gsm

8/3/2019 Redes Moviles Gsm

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Universal Mobile Telecommunication

System(UMTS)

Arquitecturas y Servicios UMTS-GPRS


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Ncleo de red (Arquitectura GPRS)

Servicios

IMT2000/UMTS

Introduccin a los sistemas 3G

Calidad de Servicio (QoS)

Servicios GPRS


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Redes y Servicios de Radio. Departamento de Ingeniera de Sistemas Telemticos.

Libros Sitios WWW

Referencias

Comunicaciones Mviles de TerceraGeneracin UMTS. J.M. HernandoRbanos, C. Lluch Mesquida.Telefnica Mviles Espaa S.A.

Mobile Radio Networks. Networkingand Protocols. B.H. Walke. J. Wiley& Sons 1999

Concepts, Services, and Protocols of theNew GSM Phase 2+ General Packet

Radio Service G. Brasche, B. Walke.

IEEE Communications Magazine, Aug.

1997.

General Packet Radio Service in GSM

J. Cai, D.J. Goodman. IEEE

Communications Magazine Oct. 1997.

ETSI EN 301 344 V7.4.1 (2000-09)

www.umts-forum.org

www.3gpp.org

www.etsi.org

www.iec.org/tutorials/umts

cas.et.tudelft.nl/~glas/ssc/techn/techniques.html

www.ericsson.com/developerszone

www.comsoc.org/pubs/surveys/3q99issue/bettst

etter.html

www.cs.hut.fi/~hhk

ing.ctit.utwente.nl/WU4/Documents/gprs_b.pdf

www.hut.fi/u/lhseppan/raportit/iwork.htmwww.ieng.com/warp/public/cc/so/neso/gprs/gprs

_wp.htm

www.it.uc3m.es/~gavilan/apuntes.html
http://www.ericsson.com/developerszonehttp://www.comsoc.org/pubs/surveys/3q99issue/bettstetter.htmlhttp://www.comsoc.org/pubs/surveys/3q99issue/bettstetter.htmlhttp://www.cs.hut.fi/~hhkhttp://../Documents%20and%20Settings/blugoman/Mis%20documentos/ARCHIVOS%20OTRO%20EQUIPO/ARCHIVOS%20VARIOS/ing.ctit.utwente.nl/WU4/Documents/gprs_b.pdfhttp://www.hut.fi/u/lhseppan/raportit/iwork.htmhttp://www.ieng.com/warp/public/cc/so/neso/gprs/gprs_wp.htmhttp://www.ieng.com/warp/public/cc/so/neso/gprs/gprs_wp.htmhttp://www.it.uc3m.es/~gavilan/apuntes.htmlhttp://www.it.uc3m.es/~gavilan/apuntes.htmlhttp://www.ieng.com/warp/public/cc/so/neso/gprs/gprs_wp.htmhttp://www.ieng.com/warp/public/cc/so/neso/gprs/gprs_wp.htmhttp://www.hut.fi/u/lhseppan/raportit/iwork.htmhttp://../Documents%20and%20Settings/blugoman/Mis%20documentos/ARCHIVOS%20OTRO%20EQUIPO/ARCHIVOS%20VARIOS/ing.ctit.utwente.nl/WU4/Documents/gprs_b.pdfhttp://../Documents%20and%20Settings/blugoman/Mis%20documentos/ARCHIVOS%20OTRO%20EQUIPO/ARCHIVOS%20VARIOS/ing.ctit.utwente.nl/WU4/Documents/gprs_b.pdfhttp://www.cs.hut.fi/~hhkhttp://www.comsoc.org/pubs/surveys/3q99issue/bettstetter.htmlhttp://www.comsoc.org/pubs/surveys/3q99issue/bettstetter.htmlhttp://www.ericsson.com/developerszone


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Espectacular desarrollo de las comunicacionesmviles en la ltima dcada:

Avances tecnolgicos.

Liberalizacin, desregulacin, competencia.

Desarrollo de normalizacin. Crecimiento de la demanda.

Mayor eficiencia espectral.

Tecnologa de bajo coste.

Por qu aparecen los sistemas 3G?


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Motivacin: Saturacin de las redes actuales.

Mejorar an ms la eficiencia espectral.

Aparicin de nuevos servicios mucho msexigentes en recursos.

Convergencia de redes fijas y mviles.


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Evolucin:

Redes de primera generacin (1G):sistemas analgicos, movilidad restringida

al sistema. Servicios de voz Redes de segunda generacin (2G):

sistemas digitales GSM, DCS1800, ...Movilidad entre sistemas. Servicios de voz,

datos, fax, mensajes cortos.


7/46Redes y Servicios de Radio. Departamento de Ingeniera de Sistemas Telemticos.


Evolucin: 2G a 3G: GSM Phase2, Phase2+. Servicios

suplementarios, servicios de datos mejorados(GPRS, EDGE, HSCSD).

3G: IMT2000, familia de sistemas definida por laITU.

UMTS es uno de estos sistemas.

Concepto de sistema que combina grandes innovaciones en

el acceso radio, y una nueva arquitectura de servicio quepermite la convergencia entre redes fijas y mviles almenos en el nivel de servicio/aplicacin.




Caractersticas de los sistemas 3G. Soporte de todas las caractersticas de los

sistemas actuales.

Soporte para nuevos servicios con granQoS, al igual que en las redes fijas.

Gran capacidad.

Gran eficiencia espectral.

Equipamiento ligero, pequeo, y barato.

Gran seguridad.




Exigencias a que se enfrentan: Diferentes tipos de servicios.

Diferentes tasas (bajas para voz, hasta

2Mbps para datos y multimedia). Tasas variables.

Celdas de diferentes tamaos en entornosinteriores y exteriores, traspaso sin cortes.

Caractersticas de movilidad avanzadas.

Gestin flexible de los recursos radio.



IMT2000 / UMTS

3GPP est introduciendo UMTS en fases ypublicaciones anuales.

Rel. 99: UMTSTerrestrial Radio Access

(UTRA). Usa una interfaz radio WCDMA paracomunicaciones terrestres.

Congelada en junio de 2000.

Versiones siguientes: R4 y R5.



IMT2000 / UMTS

Series de las especificaciones UMTS Release1999.

Serie 21: requisitos del sistema. Serie 22: servicios, funciones, plataformas.

Serie 23: realizacin tcnica de servicios.

Serie 24: detalle de los protocolos de sealizacin.

Serie 25: especificaciones de UTRA.

Serie 26: codificadores. Serie 27: funciones de soporte de las aplicaciones de datos.

Serie 28: reservada.

Serie 29: detalle de los protocolos del ncleo de red.

Serie 30: gestin del proyecto.

Serie 31: definicin del User Identity ModuleUIM. Serie 32: operacin y mantenimiento.

Serie 33: seguridad.

Serie 34: especificaciones de pruebas.

Serie 35: algoritmos de cifrado.



IMT2000 / UMTS

DCNtGCDCNtGC

UTRANUE Ncleo de red

Nivel ligado al acceso

Nivel no ligado al acceso

Radio(Uu) Iu

Ncleo de red

UE UE

Nodo B Nodo B

RNCRNS

IubIub

Nodo B Nodo B

RNCRNS

IubIub

IurIu Iu

UE

Arquitecturageneral deUMTS

Divisin endos niveles



Servicios

Clasificacin de los servicios. Servicios bsicos:

Servicios portadores. Proporcionan capacidad detransmisin bsica entre puntos de acceso.

Teleservicios. Proporcionan capacidad completa decomunicacin entre usuarios (incluyen el equipo terminal).

Servicios suplementarios. Modifican o suplementanun servicio bsico.

TETAF

MT PLMNRed de

trnsito Red final TE

Servicios portadores

Teleservicios



Servicios

Servicios portadores: Basados en conmutacin de circuitos.

Audio de 3,1 KHz

V.110 UDI (Unrestricted Digital Information)

UDI X.31 con relleno de flag.

V.120 PIAFS

Modo de bits transparente.

Modo tnel de tramas.

Llamada multimedia.

Atributos comunes: CC

Establecimiento bajo demanda

Bidireccional simtrico

Punto a punto


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Servicios

Teleservicios: En modo circuito:

Telefona.

Llamadas de emergencia.

SMS:

PTP (MT y MO).

Cell Broadcast.

Fax G3.

Llamada de grupo.

Llamada difusiva.


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Servicios

Teleservicios: Acceso a Internet.

Servicios multimedia:

Combinan varios medios (audio, vdeo, datos,imgenes, ...) en una llamada.

Se clasifican en:

Interactivos.

Distribucin.


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Servicios

Servicios multimedia interactivos: Conversacionales: tiempo real, suelen ser

bidireccionales, retardo < 100 ms, poca variacinen el retardo, sincronizacin entre componentes.Ejs: videotelefona y videoconferencia.

Mensajera: comunicacin basada enalmacenamiento y envo. Buzones. Puedencombinar voz, texto, imgenes, ...

Recuperacin: obtener informacin almacenada ensitios. Cada sitio puede proporcionar informacinen diversos medios.


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Servicios

Servicios multimedia de distribucin: Sin control de usuario: servicios de difusin de

informacin en los que el usuario puede acceder alflujo sin capacidad para controlar el comienzo o el

orden de la presentacin. Ejs. TV, radio. Con control de usuario: servicios difusivos en los

que se sigue una secuencia repetitiva, y concapacidad de acceder a una numeracin de

secuencia asociada a las informaciones, lo quepermite al usuario controlar el comienzo y el ordende la presentacin.


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Servicios

Servicios suplementarios Se deben soportar todos los servicios

suplementarios ya existentes en GSM.

El servicio de multillamada es especfico deUMTS.


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Servicios

Mejora multinivel de la prioridad de lasllamadas eMLPP

Redireccin de llamada CDPresentacin y ocultacin de identidades CLIP, CLIR, CoLP, CoLRDesvo de llamadas CFU, CFB, CFNRy, CFNRcLlamadas no completadas CW, HOLD

Llamada compartida MPTYGrupo cerrado de usuarios CUGSealizacin usuario a usuario UUSTarifacin AoCI, AoCCRestriccin de llamadas BAOC, BOIC, BOIC-exHC, BAIC,

BAIC-Roam

Transferencia de llamada ECTLlamada completada a usuarios ocupados CCBSIdentificacin por nombre CNAPMultillamada MC


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Servicios

Servicios de valor aadido. Movilidad personal. Basado en una tarjeta

inteligente, se puede transferir la llamada acualquier terminal.

Virtual Home Environment (VHE) y portabilidad deservicios. Establecimiento de perfilespersonalizados de servicios y su uso en cualquierotra red. VHE emula los servicios que no estn

disponibles en la red visitada. Bandwidth on Demand.


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Servicios

Toolkits:

CAMELMExE

(U)SATOISP

LCS"Internet tools"

etc...

GPRS(22.060)

Servicios de

valor aadido no

relacionados con

llamadas: correo,MMS, WWW,

noticias, ...

Servicios

multimedia IP

(SIP):telefona,

charlas,

pizarras...

Servicios

suplementarios

22.004

Serviciosportadores

en modo

circuito

22.002

Teleservicios

en modo

circuito

22.003

Telefona,

fax, SMS

Otros

servicios

portadoresSMS, UUS,

USSD

Clasificacin de servicios en la R5


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Servicios

Multimedia Messaging Service (MMS)

Requisitos bsicos.

Servicio de mensajera (almacenamiento y envo) conusuarios mviles y fijos.

MMS deber integrar diferentes tipos de mensajes (fax,SMS, multimedia, correo de voz, correo electrnico, ...) deforma consistente.

Entrega de mensajes de la red al terminal, y carga demensajes del terminal a la red en modos continuo(stream) y por lotes (batch).


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Servicios

Conversacin textualGlobal Text Telephony(GTT) permite conversacin textual en tiempo real.

GTT permite incluir esa conversacin textual en cualquier servicioconversacional (CS o basado en IP).

Es posible utilizar ese componente textual junto con otros (voz y/ovdeo).

Prevista interaccin con otras formas de conversacin textualexistentes.

El componente textual se puede incluir en cualquier momento de la

conversacin. Orientado a comunicacin humana. Debe soportar un conjunto de

caracteres apropiado al lenguaje usado.

GTT especifica interoperacin con MMS.


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Servicios

Transportepor CC

Transportepor CP

Serviciosbsicos

Servicios MM

Control de

llamada CC

Control de llamada

y sesin CP

Dominio de servicio en la R5

AB CD

E

C lid d d l S i i (Q S)


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Calidad del Servicio (QoS)

TE MT UTRAN CN Iu

EDGE

NODE

CN

Gateway

TE

UMTS

End-to-End Service

TE/MT Local

Bearer Service

UMTS Bearer Service External Bearer

Service

UMTS Bearer Service

Radio Access Bearer Service CN Bearer

Service

Backbone

Bearer Service

Iu Bearer

Service

Radio Bearer

Service

UTRA

FDD/TDD

Service

Physical

Bearer

Service

Arquitectura de la calidad de servicio en UMTS

(3GPP TS 23.107 V.3.5.0)


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Requisitos de la calidad de servicio. Para el usuario final:

Solamente importa la QoS que el usuario percibe.

El nmero de atributos definidos/controlados por el

usuario debe ser reducido.

La derivacin de los atributos de QoS a partir de losrequisitos de la aplicacin debe ser simple.

Debe soportarse todo tipo de aplicaciones.

Las definiciones deben poder acomodar aplicacionesfuturas.

La calidad de servicio debe proveerse extremo a extremo.


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Requisitos de la calidad de servicio

Requisitos generales Todos los atributos deben tener un significado no

ambiguo.

Lo mismo, para todas las combinaciones de atributos. Debe permitir la evolucin de la red UMTS.

Debe permitir evolucin independiente de la red troncal yla de acceso.

Se debe poder proporcionar diferentes niveles de QoS

usando mecanismos propios de UMTS.


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Requisitos de la calidad de servicio Requisitos tcnicos.

Control de los atributos entre la UE y la pasarela.

Proporcionar asociacin entre requisitos de aplicacin y

servicios UMTS. Mecanismos de sesin asociados a los de QoS.

Utilizacin eficiente de los recursos.

Soporte a portadoras asimtricas.

Interaccin eficaz con mecanismos de QoS actuales.

Comportamiento dinmico. Bajo nmero de atributos.

Provisin de los requisitos de QoS incluso ante cambiosen los nodos de la red troncal.


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Clase detrfico

ConversacionalConversacional entiempo real

Flujo (streaming)Flujo en tiempo real

InteractivaInteractiva singarantas

Segundo planoSegundo plano singarantas

Caractersticas Mantener la relacin

temporal entre lasentidades deinformacin del flujo.

Patrnconversacional (bajoretardo, muy crtico)

Mantener la

relacin temporalentre las entidadesde informacin delflujo.

Patrn de peticin /

respuesta

Mantener laintegridad delcontenido.

No hay un

lmite estricto altiempo detransferenciade los datos

Mantener laintegridad delcontenido.

Ejemplos - Voz - Difusin de vdeo - Navegar por www - Descarga decorrreo.

Clases de trfico (QoS) propuestas para UMTS


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Atributos de QoS Se soportarn servicios portadores uni- y

bidireccionales. En este ltimo caso losatributos de tasa garantizada y mxima sedebern poder fijar separadamente para losenlaces ascendente y descendente.


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Atributos del servicio portador UMTS para cada clase de trfico

Clase Conversational Streaming Interactive Background

Maximum bitrate X X X XDelivery order X X X XMaximum SDU size X X X X

SDU format information X XSDU error ratio X X X XResidual bit error ratio X X X X

Delivery of erroneous SDUs X X X XTransfer delay X X

Guaranteed bit rate X XTraffic handling priority XAllocation/Retention priority X X X X


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Rango de valores para el servicio portador UMTS

Clase Conversational Streaming Interactive Background

Maximum bitrate (kbps) < 2 048 < 2 048 < 2 048 - overhead < 2 048 - overhead

Delivery order Yes/No Yes/No Yes/No Yes/No

Maximum SDU size (octets)


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UMTS Terrestrial Radio Access Network(UTRAN)

Entorno Condiciones Movilidad Densidad de

trfico

Tipo de celda Entorno de

servicio

Negocios Interior Peatn 1000+ Pico Oficina

Residencial Exterior ainterior

Peatn


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Calidad de Servicio en GPRS

Parmetros de QoS en GPRS Precedencia Se tiene en cuenta a la hora

de descartar paquetes.

Fiabilidad Tasa de prdida de paquetes:entre 10-2 y 10-9.

Retardo medio Entre 0,5 y 75 s.

Tasa media.

Tasa de pico.


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Servicios y aplicaciones

Clase

128 octetos 1024 octetos

Medio 95% prc Medio 95% prc.

1


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QoS en GPRS

Clase P(loss) P(dup) P(seq) P(corr)

1 10-9 10-9 10-9

2 10-4 10-5 10-5

3 10-2 10-5 10-5

10-9

10-6

10-2

Clase Modo GTP Modo detrama LLC

ProteccinLLC

Modo bloqueRLC

1 Asentido Asentido Protegido Asentido

2 No As. Asentido Protegido Asentido

3 No As. No As. Protegido Asentido

4 No As. No As. Protegido No As.

5 No As. No As. Sin prot. No As.


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QoS en GPRS

Clase de tasa de pico Tasa de pico (octetos/s)

1 Hasta 1000 (8Kbps)

2 Hasta 2000 (16Kbps)3 Hasta 4000 (32Kbps)4 Hasta 8000 (64Kbps)5 Hasta 16000 (128Kbps)6 Hasta 32000 (256Kbps)7 Hasta 64000 (512 Kbps)

8 Hasta 128000 (1024 Kbps)9 Hasta 256000 (2048 Kbps)

6


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Servicios y aplicaciones

Clase de tasa media Tasa media (octetos/hr)1 100 (0,22 bps)

2 200 (0,44 bps)

3 500 (1,11 bps)

4 1000 (2,2 bps)

5 2000 (4,4 bps)

6 5000 (11,1 bps)

7 10000 (22 bps)8 20000 (44 bps)

9 50000 (111 bps)

10 100000 (0,22 Kbps)

11 200000 (0,44 Kbps)

12 500000 (1,11 Kbps)

13 1000000 (2,2 Kbps)14 2000000 (4,4 Kbps)

15 5000000 (11,1 Kbps)

16 10000000 (22 Kbps)

17 20000000 (44 Kbps)

18 50000000 (111 Kbps)

31 Sin garantas (best effort)6

QoS en GPRS


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Arquitectura del sistema GPRS

BTS

BTS

BSC SGSN PDN

MS

HLR

Gr Gc

Gb Gn GiBTS

GGSN

MSC/VLR

A Gs

Um

Abis

D

SMSGMSC

SMSIWMSCE C

Gd

EIR

Gf

SGSNGn

CGF

GGSN

Otra PLMN

Gp

GaGa


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SGSN. Serving GPRS Service Node. Entidad responsable de la comunicacin entre la red

GPRS y los usuarios GPRS de su rea de servicio.

Seguridad en el acceso radio: cifrado y autenticacin.

Gestin de la movilidad (almacena el VLR deGPRS, el perfil del usuario visitante IMSIInternational Mobile Subscriber Identity, y el contextoPDP).

Gestin del enlace lgico con una MS.

Comunicacin con nodos GSM (MSC, HLR, BSC,SMS-C).

Salida de datos de tarifacin.


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GGSN. Gateway GPRS Support Node. Pasarela hacia redes externas, ej. IP, X.25.

Puede traducir formatos, protocolos desealizacin y direcciones para permitir

comunicacin entre redes diversas. Puede tambin proporcionar asignacin

dinmica de direcciones IP.

Funciones de seguridad hacia redesexternas.

Salida de datos de tarifacin.


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Aplicacin

IP / X.25

SNDCP

LLC

RLC

MAC

GSM RF

IP / X.25

GTP

UDP /

TCP

IP

L2

L1GSM RF L1bis

MACNetwork

Service

RLC BSSGP

relay

L1bis L1

Network

ServiceL2

IP

UDP /

TCP

LLC

BSSGP

GTPSNDCP

relay

Um Gb Gn Gi

MS BSS SGSN GGSN

Plano de transmisin GPRS


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BTS

BSC

SGSN

SGSNGGSN

SGSN

Red GPRSintra PLMN

Red GPRSintra PLMN

Red GPRS

inter PLMN

Red de paquetes(ej. Internet)

BTS

BSC

PLMN1PLMN2

RouterHost

LAN

Pasarelas

MS

GGSN