UMTS - Guía rápida

La comunicación inalámbrica era una magia para nuestros antepasados, pero Marconi pudo iniciarla con su telégrafo inalámbrico en 1895. La comunicación inalámbrica se puede clasificar en tres eras.

• Era pionera (hasta 1920)
• Era precelular (1920-1979)
• Era celular (más allá de 1979)

BELL lanzó el primer sistema de telefonía móvil comercial en St. Louis, EE. UU., En 1946. Pocos clientes afortunados obtuvieron los servicios. Los primeros sistemas móviles utilizaban transmisores únicos de alta potencia con técnicas de modulación de frecuencia analógica para brindar cobertura hasta aproximadamente 50 millas y, por lo tanto, solo los clientes limitados podían obtener el servicio debido a estas severas restricciones de ancho de banda.

Era celular

Para superar las limitaciones de la escasez de ancho de banda y dar cobertura a secciones más grandes, el laboratorio BELL introdujo el principio del concepto celular. Mediante la técnica de reutilización de frecuencias, este método proporcionó una mejor cobertura, una mejor utilidad del espectro de frecuencias disponible y una potencia de transmisión reducida. Pero las llamadas establecidas deben transferirse entre estaciones base mientras los teléfonos están en movimiento.

Aunque el laboratorio BELL de EE. UU. Introdujo el principio celular, los países nórdicos fueron los primeros en introducir servicios celulares para uso comercial con la introducción del Nordic Mobile Telephone (NMT) en 1981.

Sistemas de primera generación

Todos estos sistemas eran sistemas analógicos, utilizando tecnología FDMA. También se conocen como sistemas de primera generación (1G). Entraron en uso diferentes sistemas basados ​​en el principio celular. Se enumeran a continuación.

Año	Sistema móvil
1981	Teléfono móvil nórdico (NMT) 450
mil novecientos ochenta y dos	Sistema de telefonía móvil estadounidense (AMPS)
1985	Sistema de comunicación de acceso total (TACS)
1986	Telefonía móvil nórdica (NMT) 900

Desventajas de los sistemas 1G

• Eran analógicos y, por lo tanto, no eran resistentes a las interferencias.
• Los diferentes países siguieron sus propios estándares, que eran incompatibles.

Para superar las dificultades de 1G, la mayoría de los países eligieron la tecnología digital y comenzó una nueva era, llamada 2G.

Ventajas de 2G

• Utilización espectral mejorada lograda mediante el uso de técnicas de modulación avanzadas.
• La codificación de voz de menor tasa de bits permitió que más usuarios obtuvieran los servicios simultáneamente.
• Reducción de gastos generales en señalización camino pavimentado para mejora de capacidad.
• Las buenas técnicas de codificación de fuente y canal hacen que la señal sea más resistente a las interferencias.
• Se incluyeron nuevos servicios como SMS.
• Se logró una mayor eficiencia del control de acceso y transferencia.

Nombre de los sistemas	País
Sistema de telefonía móvil avanzada digital DAMPS	Norteamérica
Sistema global GSM para comunicaciones móviles	Países europeos y aplicaciones internacionales
JDC - Celular digital japonés	Japón
Teléfono inalámbrico CT-2 – 2	Reino Unido
Teléfono inalámbrico europeo DECT-Digital	países europeos

Historia de GSM

El estándar GSM es un estándar europeo que ha abordado muchos problemas relacionados con la compatibilidad, especialmente con el desarrollo de la tecnología de radio digital.

Hitos de GSM

• 1982 - La Confederación Europea de Correos y Telégrafos (CEPT) establece el Grupo Especial Móvil.
• 1985 - Se decidió que el grupo elaborara la adopción de la lista de recomendaciones.
• 1986 - Se realizaron diferentes pruebas de campo para la técnica de radio para la interfaz aérea común.
• 1987 - TDMA fue elegido como estándar de acceso. Se firmó un memorando de entendimiento entre 12 operadores.
• 1988 - Se realizó la validación del sistema.
• 1989 - La responsabilidad fue asumida por el Instituto Europeo de Normas de Telecomunicación (ETSI).
• 1990 - Se lanzó la primera especificación GSM.
• 1991 - Se lanzó el primer sistema GSM comercial.

Rango de frecuencia de GSM

GSM funciona en cuatro rangos de frecuencia diferentes con FDMA-TDMA y FDD. Son los siguientes:

Sistema	P-GSM (primario)	E-GSM (extendido)	GSM 1800	GSM 1900
Enlace ascendente de frecuencia	890-915 MHz	880-915 MHz	1710-1785 Mhz	1850-1910 MHz
Enlace descendente de frecuencia	935-960 MHz	925-960 MHz	1805-1880Mhz	1930-1990 MHz

El inmenso potencial del teléfono convencional no se puede explotar al máximo debido a la limitación impuesta por los cables de conexión. Pero esta restricción se ha eliminado con la llegada de la radio celular.

Problema de escasez de frecuencia

Si usamos un bucle de RF dedicado para cada suscriptor, necesitamos un mayor ancho de banda para servir incluso a un número limitado de subsc en una sola ciudad.

Ejemplo

Un solo bucle de RF requiere 50 kHz B / W; luego, para un lakh de suscriptores, necesitamos 1,00,000 x 50 kHz = 5 GHz.

Para superar este problema de B / N, los suscriptores tienen que compartir los canales de RF según sea necesario, en lugar de bucles de RF dedicados. Esto se puede lograr utilizando múltiples métodos de acceso FDMA, TDMA o CDMA. Incluso entonces, el número de canales de RF necesarios para atender a los abonados resulta impracticable.

Ejemplo

Considere una densidad secundaria de 30 km2, el grado de servicio como 1%, el tráfico ofrecido por unidad móvil como 30 m E. Entonces, el número de canales de RF necesarios es:

Radio (km)	Área en km2	Subs	Canales RF
1	3,14	100	8
3	28.03	900	38
10	314	10000	360

Para que 10,000 suscriptores asignen 360 canales de radio, necesitamos un B / W de 360 ​​× 50 KHz = 18 MHz. Esto prácticamente no es factible.

Enfoque celular

Con recursos de frecuencia limitados, el principio celular puede servir a miles de suscriptores a un costo asequible. En una red celular, el área total se subdivide en áreas más pequeñas llamadas "celdas". Cada celda puede cubrir un número limitado de abonados móviles dentro de sus límites. Cada celda puede tener una estación base con varios canales de RF.

Las frecuencias utilizadas en un área de celda determinada se reutilizarán simultáneamente en una celda diferente que está separada geográficamente. Por ejemplo, se puede considerar un patrón típico de siete celdas.

Los recursos totales de frecuencia disponibles se dividen en siete partes, cada una de las cuales consta de varios canales de radio y se asigna a un sitio celular. En un grupo de 7 celdas, el espectro de frecuencias disponible se consume totalmente. Los mismos siete conjuntos de frecuencias se pueden utilizar después de cierta distancia.

El grupo de celdas donde el espectro de frecuencia disponible se consume totalmente se denomina grupo de celdas.

Dos células que tienen el mismo número en el grupo adyacente, utilizan el mismo conjunto de canales de RF y, por lo tanto, se denominan "células cocanal". La distancia entre las celdas que utilizan la misma frecuencia debe ser suficiente para mantener la interferencia cocanal (co-chl) a un nivel aceptable. Por tanto, los sistemas celulares están limitados por la interferencia Cocanal.

Por tanto, un principio celular permite lo siguiente.

• Uso más eficiente de la fuente de RF limitada disponible.

• Fabricación de cada pieza de terminal de abonado dentro de una región con el mismo conjunto de canales para que cualquier móvil pueda utilizarse en cualquier lugar de la región.

Forma de las celdas

Para fines analíticos, se prefiere una celda "hexagonal" a otras formas en papel debido a las siguientes razones.

• Un diseño hexagonal requiere menos celdas para cubrir un área determinada. Por tanto, prevé menos estaciones base y una mínima inversión de capital.

• Otras formas geométricas no pueden hacer esto de manera efectiva. Por ejemplo, si hay celdas de forma circular, habrá superposición de celdas.

• También para un área dada, entre cuadrado, triángulo y hexágono, el radio de un hexágono será el máximo que se necesita para móviles más débiles.

En realidad, las celdas no son hexagonales sino de forma irregular, determinada por factores como la propagación de ondas de radio sobre el terreno, obstáculos y otras limitaciones geográficas. Se requieren programas informáticos complejos para dividir un área en células. Uno de esos programas es "Tornado" de Siemens.

Entorno operativo

Debido a la movilidad, las señales de radio entre una estación base y los terminales móviles sufren una variedad de alteraciones a medida que viajan del transmisor al receptor, incluso dentro de la misma celda. Estos cambios se deben a:

• Separación física de transmisor y receptor.
• Entorno físico del camino, es decir, terreno, edificios y otros obstáculos.

Desvanecimiento lento

• En condiciones de espacio libre (o) LOS, la constante de propagación de la señal de RF se considera dos, es decir, r = 2. Esto es aplicable a los sistemas de radio estáticos.

• En el entorno móvil, estas variaciones son apreciables y normalmente se toma 'r' como 3 a 4.

Rayleigh Fading

La línea de visión directa en el entorno móvil entre la estación base y el móvil no está garantizada y la señal recibida en el receptor es la suma de varias señales que llegan a través de diferentes rutas (multitrayecto). La propagación por trayectos múltiples de ondas de RF se debe al reflejo de la energía de RF de una colina, edificio, camión o avión, etc .; la energía reflejada también sufre un cambio de fase.

Si hay 180 fuera de fase con señales de ruta directa, tienden a anularse entre sí. Por tanto, las señales de trayectos múltiples tienden a reducir la intensidad de la señal. Dependiendo de la ubicación del transmisor y del receptor y de varios obstáculos reflectantes a lo largo de la trayectoria, la señal fluctúa. Las fluctuaciones ocurren rápidamente y se conoce como "desvanecimiento de Rayleigh".

Además, la propagación por trayectos múltiples conduce a un "ensanchamiento del pulso" y una "interferencia entre símbolos".

Efecto Doppler

Debido a la movilidad del abonado, se produce un cambio en la frecuencia de las señales de RF recibidas. Los sistemas móviles celulares utilizan las siguientes técnicas para contrarrestar estos problemas.

• Codificación de canal
• Interleaving
• Equalization
• Receptores de rake
• Salto de frecuencia lento
• Diversidad de antenas

Interferencia cocanal y separación celular

Suponemos un sistema celular que tiene un radio de celda "R" y una distancia de cocanal "D" y el tamaño de grupo "N". Dado que el tamaño de la celda es fijo, la interferencia cocanal será independiente de la potencia.

La interferencia Co-chl es una función de “q” = D / R.

Q = factor de reducción de interferencia Co-chl.

Un valor más alto de "q" significa menos interferencia.

Un valor más bajo de "q" significa una interferencia alta.

"Q" también se relaciona con el tamaño del grupo (N) como q = 3N

q = 3N = D / R

Para diferentes valores de N, q es -

N = 1 3 4 7 9 12
Q = 1.73 3 3.46 4.58 5.20 6.00

Valores más altos de "q"

• Reduce la interferencia cocanal,
• Conduce a un valor más alto de "N" más celdas / grupo,
• Menor número de canales / células,
• Menor capacidad de manejo de tráfico.

Valores más bajos de "q"

• Aumenta la interferencia cocanal,
• Conduce a un valor más bajo de "n" menos celdas / grupo,
• Más cantidad de canales / células,
• Más capacidad de manejo de tráfico.

Generalmente, N = 4, 7, 12.

Cálculos C / I y 'q'

El valor de "q" también depende de C / I. "C" es la potencia de portadora recibida del transmisor deseado e "I" es la interferencia cocanal recibida de todas las células interferentes. Para un patrón de reutilización de siete celdas, el número de celdas interferentes cocanal será de seis.

La pérdida de señal es proporcional a (distancia) –r

R - Constante de propagación.

c α R-r

R = Radio de la celda.

I α 6 D-r

D = distancia de separación cocanal

C / I = R - r / 6D –r = 1/6 × Dr / Rr = 1/6 (D / R) r

C / I = 1/6 qr ya que q = D / R y qr = 6 C / I

Q = [6 × C / I] 1 / r

Basado en la calidad de voz aceptable, se ha encontrado que el valor de C / I es igual a 18 dB.

Asumiendo,

• Un patrón de reutilización de siete celdas
• Antenas omnidireccionales

El valor de 'q' puede rondar normalmente 4,6.

El valor r se toma como 3.

Esta es una condición ideal, considerando que la distancia de las unidades móviles a las celdas interferentes es uniformemente igual a 'D' en todos los casos. Pero prácticamente los movimientos móviles y la distancia 'D' se reduce a 'D-R' cuando alcanza el límite de la celda, y C / I cae a 14,47 dB.

Por lo tanto, el patrón de reutilización de 'frecuencia' de 7 no cumple los criterios C / I con antenas omnidireccionales.

Si N = 9 (o) 12,

N = 9 q = 5,2 C / I = 19,78 dB

N = 12 q = 6,0 C / I = 22,54 dB

Por lo tanto, el patrón de 9 o 12 celdas debe ser con antenas omnidireccionales, pero la capacidad de manejo del tráfico se reduce. Por tanto, no se prefieren.

Para usar N = 7 (o menos), se usan antenas direccionales en cada sitio celular. Una celda que tiene 3 sectores es muy popular y será como la figura que se muestra a continuación.

El fenómeno de acoplamiento de fuente y retroceso de la antena reduce el número de posibles interferencias.

Por ejemplo, si N = 7.

Con antenas omnidireccionales, el número de células interferentes será seis. Con antenas direccionales y 3 sectores lo mismo se reduce a dos. Para N = 7 y tres sectores, el C / I mejora de 14,47 dB a 24,5 dB incluso en las peores condiciones. Entonces C / I cumple con el requisito de 18dB. Para N = 7 y seis sectores, el C / I mejora a 29 dB.

Para aplicaciones urbanas, N = 4 y se utiliza una celda de tres sectores para obtener más portadoras por celda que N = 7. Además, el C / I se convierte en 20 dB en los peores casos.

DAMPS Utiliza patrón de celda 7/21

GSM Utiliza un patrón de celdas 4/21

Ventajas de la sectorización

• Disminuir la interferencia cocanal
• Incrementar la capacidad del sistema

Desventajas de la sectorización

• Gran cantidad de antenas en la estación base.
• El aumento del número de sectores / celda reduce la eficiencia del enlace
• La sectorización reduce el área de cobertura, para un grupo particular de canales.
• Aumenta el número de "transferencias".

Manos libres

Cuando la unidad móvil viaja por un camino, atraviesa diferentes celdas. Cada vez que ingresa a una celda diferente asociada con f = frecuencia diferente, el control del móvil es asumido por la otra estación base. Esto se conoce como "Entrega".

La entrega se decide en función de:

• Información de la intensidad de la señal recibida si está por debajo de un valor umbral.
• La relación portadora / interferencia es inferior a 18 dB.

Interferencia de canal adyacente

Una celda / sector determinado utiliza varios canales de RF. Debido a los filtros del receptor imperfectos, que permiten que las frecuencias cercanas se filtren en la banda de paso, se produce la interferencia del canal adyacente.

Puede reducirse manteniendo las separaciones de frecuencia entre cada canal de RF en una celda determinada lo más grande posible. Cuando el factor de reutilización es pequeño, esta separación puede no ser suficiente.

Una separación de canales, mediante la selección de frecuencias de RF, que están separadas por más de 6 canales, es suficiente para mantener las interferencias de los canales adyacentes dentro de los límites.

Por ejemplo, en GSM que sigue el patrón 4/12, N = 4

Sectores = 3 / celda

IA utilizará RF Carr. 1, 13, 25, ……… ..

IB utilizará RF Carr 5, 17, 29, …………

IC utilizará RF Carr. 9, 21, 33, ……… .. y así sucesivamente.

Trunking

Las radios celulares se basan en enlaces troncales para adaptarse a una gran cantidad de usuarios en un espectro de radio limitado. A cada usuario se le asigna un canal según la necesidad / por llamada y, al terminar la celda, el canal se devuelve al grupo común de canales de RF.

Grado de servicio (GOS)

Debido al trunking, existe la posibilidad de que una llamada se bloquee si todos los canales de RF están ocupados. Esto se llama "Grado de servicio" "GOS".

El diseñador celular estima la capacidad máxima requerida y asigna la cantidad adecuada de canales de RF para cumplir con el GOS. Para estos cálculos, se utiliza la tabla 'ERLANG B'.

División celular

Cuando el número de usuarios alcanza una saturación en una celda de inicio (diseño inicial) y no hay más frecuencia de reserva disponible, entonces la celda de inicio se divide, generalmente en cuatro celdas más pequeñas y el tráfico aumenta en cuatro o más el número de suscriptores. se puede servir.

Después de 'n' splits, el tráfico será:

T2 = T0 × 42

Se reducirá la potencia -

P2 = P0 - n × 12 db

Por tanto, la división de células mejora la capacidad y reduce la potencia de transmisión.

La red GSM se divide en cuatro sistemas principales:

• Sistema de conmutación (SS)
• Sistema de estación base (BSS)
• Estación móvil (MS)
• Centro de operación y mantenimiento (OMC)

El sistema de conmutación, también llamado Sistema de red y conmutación (NSS), es responsable de realizar el procesamiento de llamadas y las funciones relacionadas con el abonado. El sistema de conmutación incluye las siguientes unidades funcionales:

• Centro de conmutación móvil
• Inicio Ubicación Registro
• Registro de ubicación de visitantes
• Registro de identidad del equipo
• Centro de autentificación

Centro de conmutación móvil

Mobile Switching Center (MSC) realiza todas las funciones de conmutación para todas las estaciones móviles, ubicadas en el área geográfica controlada por sus BSS asignados. Además, interactúa con PSTN, con otros MSC y otras entidades del sistema.

Funciones de MSC

• Manejo de llamadas que se adapta a la naturaleza móvil de los suscriptores considerando el registro de ubicación, la autenticación de suscriptores y equipos, el servicio de transferencia y prepago.

• Gestión del canal de radioenlace lógico necesario durante las llamadas.

• Gestión del protocolo de señalización MSC-BSS.

• Manejo del registro de ubicación y aseguramiento del interfuncionamiento entre la estación móvil y VLR.

• Controla los traspasos entre BSS y entre MSC.

• Actuando como una puerta de enlace MSC para interrogar a HLR. El MSC que está conectado a la red PSTN / ISDN se denomina GMSC. Este es el único MSC en la red conectado al HLR.

• Funciones estándar de un interruptor como carga.

Registro de ubicación de casa (HLR)

El registro de ubicación de casa contiene:

• La identidad del abonado móvil llamado International Mobile Sub Identity (IMSI).
• Número de directorio ISDN de la estación móvil.
• Información de suscripción de servicios.
• Restricciones de servicio.
• Información de ubicación para el enrutamiento de llamadas.

Se recomienda un HLR por red GSM y puede ser una base de datos distribuida. La interfaz hombre-máquina cambia los datos permanentes en HLR. Los datos temporales, como la información de ubicación, cambian dinámicamente en HLR.

Registro de ubicación de visitantes (VLR)

El VLR siempre está integrado con el MSC. Cuando una estación móvil se desplaza hacia una nueva área de MSC, el VLR conectado a ese MSC solicitaría datos sobre la estación móvil al HLR. Más tarde, si la estación móvil realiza una llamada, el VLR tiene la información necesaria para el establecimiento de la llamada sin tener que interrogar al HLR cada vez. VLR contiene información como la siguiente:

• Identidad del sub móvil,
• Cualquier identidad secundaria móvil temporal,
• Número de directorio ISDN del móvil,
• Un número de directorio para enrutar la llamada a la estación de roaming,
• Parte de los datos de HLR para los móviles que se encuentran actualmente ubicados en el área de servicio de MSC.

Registro de identidad del equipo

El Registro de identidad del equipo consiste en la identidad del equipo de la estación móvil denominado Identidad internacional del equipo móvil (IMEI), que puede ser válido, sospechoso y prohibido. Cuando una estación móvil accede al sistema, se evoca el procedimiento de validación del equipo antes de prestar los servicios.

La información está disponible en forma de tres listas.

• Lista blanca: el terminal puede conectarse a la red.

• Lista gris: el terminal está bajo observación desde la red para detectar posibles problemas.

• Lista negra: los terminales denunciados como robados no están homologados. No se les permite conectarse a la red. EIR informa al VLR sobre la lista, el IMEI particular está en.

Centro de autenticación

Está asociado con un HLR. Almacena una clave de identidad llamada clave de autenticación (Ki) para cada suscriptor móvil. Esta clave se utiliza para generar los tripletes de autenticación.

• RAND (número aleatorio),
• SRES (Respuesta firmada) -Para autenticar IMSI,
• Kc (clave de cifrado): para cifrar la comunicación a través de la ruta de radio entre la MS y la red.

Centro de operación y mantenimiento (OMC)

Es la entidad funcional a través de la cual el operador de red puede monitorear y controlar el sistema realizando las siguientes funciones:

• Instalación de software
• La gestión del tráfico
• Análisis de datos de desempeño
• Seguimiento de suscriptores y equipos
• Gestión de configuración
• Administración de abonados
• Gestión de equipos móviles
• Gestión de cobros y facturación

Sistema de estación base (BSS)

BSS conecta la MS y la NSS. Está compuesto por lo siguiente:

• Estación transceptora base (BTS) también llamada estación base.
• Controlador de estación base (BSC).

BTS y BSC se comunican a través de la interfaz Abis estandarizada. BTS está controlado por BSC y un BSC puede tener muchos BTS bajo su control.

Estación transceptora base (BTS)

BTS aloja los transceptores de radio y maneja los protocolos de enlace de radio con la estación móvil. Cada BTS se compone de dispositivos de transmisión y recepción de radio que incluyen antenas, procesadores de señal, etc. Cada BTS puede admitir de 1 a 16 portadoras de RF. Los parámetros que diferencian las BTS son el nivel de potencia, la altura de la antena, el tipo de antena y el número de portadoras.

Funciones de BTS

• Es responsable de la sincronización de tiempo y frecuencia.

• Se llevará a cabo el proceso de codificación de canal, encriptación, multiplexación y modulación para transdirección e inversa para recepción.

• Tiene que organizar la transmisión por adelantado desde los móviles dependiendo de su distancia de BTS (Timing Advance).

• Tiene que detectar las solicitudes de acceso aleatorio de los móviles, medir y monitorear los canales de radio para el control de potencia y el traspaso.

Controlador de estación base

BSC gestiona los recursos de radio para una o un grupo de BTS. Maneja la configuración de canales de radio, saltos de frecuencia, traspasos y control de los niveles de potencia de RF. BSC proporciona las señales de referencia de sincronización de tiempo y frecuencia transmitidas por sus BTS. Establece conexión entre la estación móvil y el MSC. BSC está conectado a través de interfaces a MSC, BTS y OMC.

Estación móvil

Se refiere al equipo terminal utilizado por los suscriptores inalámbricos. Consiste en -

• SIM-Módulo de identidad de suscriptor
• Equipo móvil

La tarjeta SIM es extraíble y, con la tarjeta SIM adecuada, se puede acceder a la red mediante varios equipos móviles.

La identidad del equipo no está vinculada al suscriptor. El equipo se valida por separado con IMEI y EIR. La SIM contiene un chip de circuito integrado con un microprocesador, memoria de acceso aleatorio (RAM) y memoria de solo lectura (ROM). La SIM debe ser válida y debe autenticar la validez de MS mientras se accede a la red.

SIM también almacena información relacionada con el suscriptor como IMSI, identidad de ubicación celular, etc.

Funciones de la estación móvil

• Transmisión y recepción de radio
• Gestión de canales de radio
• Codificación / decodificación de voz
• Protección contra errores de enlace de radio
• Control de flujo de datos
• Tasa de adaptación de los datos del usuario al enlace de radio
• Gestión de movilidad

Mediciones de rendimiento de hasta un máximo de seis BTS circundantes e informes al BSS, MS puede almacenar y mostrar mensajes alfanuméricos breves recibidos en la pantalla de cristal líquido (LCD) que se utiliza para mostrar la marcación de llamadas y la información de estado.

Hay cinco categorías diferentes de unidades de telefonía móvil especificadas por el sistema GSM europeo: 20 W, 8 W, 5 W, 2 W y 0,8 W. Estos corresponden a niveles de potencia de 43 dBm, 39 dBm, 37 dBm, 33 dBm y 29 dBm. Las unidades de 20 W y 8 W (potencia máxima) son para uso en estaciones portátiles o montadas en vehículos. La potencia del MS se puede ajustar en pasos de 2 dB desde su valor nominal hasta 20 mW (13 dBm). Esto se hace automáticamente bajo control remoto desde BTS.

Transcodificadores

Los transcodificadores son entidades de red insertadas para interconectar el lado MSC con el lado móvil. La tasa de codificación de voz en el lado PSTN es de 64 Kbps, y en GSM por aire, la voz se codifica como 13 Kbps. Para reducir la velocidad de datos en la interfaz aérea y reducir la carga del enlace terrestre (4: 1), los transcodificadores se introducen en un lugar apropiado, principalmente con MSC.

El transcodificador es el dispositivo que toma voz a 13 Kbps o multiplexores de datos de 3.6 / 6/12-Kbps y cuatro de ellos para convertirlos en datos estándar de 64 Kbps. Primero, los 13 Kbps o los datos a 3.6 / 6/12 Kbps se elevan al nivel de 16 Kbps insertando datos de sincronización adicionales para compensar la diferencia entre un habla de 13 Kbps o datos de menor velocidad y luego cuatro de ellos son combinado en el transpondedor para proporcionar un canal de 64 Kbps dentro del BSS. A continuación, se pueden multiplexar cuatro canales de tráfico en un circuito de 64 Kpbs. Por lo tanto, la tasa de datos de salida de TRAU es de 64 Kbps.

Luego, se multiplexan hasta 30 de estos canales de 64 Kpbs en un 2.048 Mbps si se proporciona un canal CEPT1 en la interfaz A-bis. Este canal puede transportar hasta 120 (16x 120) señales de tráfico y control. Dado que la velocidad de transmisión de datos a la PSTN es normalmente de 2 Mbps, que es el resultado de combinar canales de 30 por 64 Kbps o de 120 Kbps por canales de 16 Kpbs.

Otros elementos de la red

Otros elementos de la red incluyen componentes como el Centro de servicios SMS, el buzón de correo de voz y el flujo de SMS.

Centro de servicio SMS

Interactúa con MSC que tiene una funcionalidad de interfuncionamiento para proporcionar el servicio de mensajes cortos (SMS) a los abonados móviles. Los SMS pueden estar destinados a la máquina de fax, PC en Internet u otro MS. La ubicación de la MS receptora es consultada por MSC y entregada.

Correo de voz

Cuando el abonado móvil no está en condiciones de responder a las llamadas entrantes debido a que está ocupado / fuera del área de servicio, la llamada se desvía a un buzón de correo que ya ha sido activado por el abonado. Para ello, se ha establecido una conectividad separada de MSC. El suscriptor será alertado por SMS más tarde y podrá recuperar el mensaje.

Flujo de SMS

• Cuando un usuario envía un SMS, la solicitud se realiza a través del MSC.

• El MSC reenvía el SMS al SMSC donde se almacena.

• El SMSC consulta al HLR para averiguar dónde está el móvil de destino y reenvía el mensaje al MSC de destino si el móvil de destino está disponible.

• Si el móvil no está disponible, el mensaje se almacena en el propio SMSC actual. En la mayoría de las instalaciones, si un móvil no está disponible para la entrega de SMS, el SMSC no vuelve a intentarlo. En cambio, el MSC de destino informa al SMSC cuando el móvil vuelve a estar dentro del alcance. El manejo de SMS es una operación de almacenamiento y reenvío a diferencia de USSD.

• El SMS tiene un período de validez durante el cual esperará a que el móvil de destino esté disponible. Después de ese tiempo, el SMSC eliminará el mensaje. El período de validez puede ser establecido por el usuario. La validez normal es de 1 día.

BTS y MS están conectados a través de enlaces de radio y esta interfaz aérea se llama Um. Una onda de radio está sujeta a atenuación, reflexión, desplazamiento Doppler e interferencia de otro transmisor. Estos efectos provocan una pérdida de intensidad de la señal y una distorsión que afecta la calidad de la voz o los datos. Para hacer frente a las duras condiciones, GSM hace uso de un procesamiento de señal eficiente y protector. El diseño celular adecuado debe garantizar que se proporcione suficiente cobertura de radio en el área.

La variación de la intensidad de la señal para móviles se debe a los diferentes tipos de desvanecimiento de la intensidad de la señal. Hay dos tipos de variaciones en la intensidad de la señal.

• Macroscopic Variations- Debido al contorno del terreno entre BTS y MS. El efecto de desvanecimiento es causado por el sombreado y la difracción (curvatura) de las ondas de radio.

• Microscopic variations- Debido al desvanecimiento por trayectos múltiples, a corto plazo o Rayleigh. A medida que la MS se mueve, se recibirán ondas de radio de muchas rutas diferentes.

Rayleigh Fading

El desvanecimiento de Rayleigh o las variaciones macroscópicas se pueden modelar como la adición de dos componentes que componen la pérdida de trayectoria entre el móvil y la estación base. El primer componente es el componente determinista (L) que agrega pérdida a la fuerza de la señal a medida que aumenta la distancia (R) entre la base y el móvil. Este componente se puede escribir como:

L = 1 / R ⁿ

Donde n es típicamente 4. El otro componente macroscópico es una variable aleatoria normal logarítmica que tiene en cuenta los efectos del desvanecimiento de la sombra causado por variaciones en el terreno y otras obstrucciones en la trayectoria de radio. Valor medio local de la pérdida de trayectoria = componente determinista + variable aleatoria logarítmica normal.

Las variaciones microscópicas o el desvanecimiento de Rayleigh se producen cuando el móvil se mueve en distancias cortas en comparación con la distancia entre el móvil y la base. Estas variaciones a corto plazo se deben a la dispersión de la señal en las proximidades de la unidad móvil, por ejemplo, por una colina, un edificio o el tráfico. Esto conduce a muchos caminos diferentes que se siguen entre el transmisor y el receptor (propagación multitrayecto). La onda reflejada se altera tanto en fase como en amplitud. La señal puede desaparecer efectivamente si la onda reflejada está desfasada 180 grados con la señal de ruta directa. Las relaciones de desfase parcial entre múltiples señales recibidas producen una reducción menor en la intensidad de la señal recibida.

Efectos del desvanecimiento de Rayleigh

La reflexión y la propagación por trayectos múltiples pueden tener efectos positivos y negativos.

Procesos de transmisión / recepción

Hay dos procesos principales involucrados en la transmisión y recepción de información a través de un enlace de radio digital, codificación y modulación.

Extensión de cobertura

La propagación por trayectos múltiples permite que las señales de radio lleguen detrás de colinas y edificios y en túneles. Constructive and destructive interference las señales recibidas a través de trayectos múltiples pueden sumarse o destruirse entre sí.

Codificación

La codificación es el procesamiento de la información que implica preparar las señales de datos básicos para que estén protegidas y en una forma que pueda manejar el enlace de radio. Generalmente, el proceso de codificación incluye el OR lógico exclusivo (EXOR). La codificación está incluida en:

• Codificación de voz o codificación Trans
• Codificación de canal o codificación de corrección de errores hacia adelante
• Interleaving
• Encryption

Formato de ráfaga

El habla humana tiene una banda limitada entre 300 Hz y 3400 Hz y se somete a modulación de frecuencia en sistemas analógicos. En los sistemas digitales PSTN fijos, la banda de voz limitada se muestrea a una velocidad de 8 KHz y cada muestreo se codifica en 8 bits que conducen a 64 Kbps (PCM A-Law of encoding). La radio celular digital no puede manejar la alta tasa de bits utilizada para los sistemas PSTN. Se han desarrollado técnicas inteligentes de análisis y procesamiento de señales para reducir la tasa de bits.

Propiedades del habla

El habla humana se puede distinguir en sonidos elementales (fonemas). Dependiendo del idioma, hay de 30 a 50 fonemas diferentes. La voz humana es capaz de producir hasta 10 fonemas por segundo, por lo que se requieren aproximadamente 60 bit / s para transferir el habla. Sin embargo, todas las características y entonaciones individuales desaparecerían. Para preservar las características individuales, la cantidad real de información que se enviará es varias veces mayor, pero sigue siendo una fracción de los 64 Kbit / s utilizados para PCM.

Basándose en el mecanismo de producción de fonemas de los órganos humanos del habla, se puede hacer un modelo simple de producción de habla. Parece que durante un intervalo de tiempo corto de 10-30 ms, los parámetros del modelo como el período de tono, sonoro / sordo, ganancia de amplificación y parámetros de filtro permanecen estacionarios (cuasi estacionarios). La ventaja de tal modelo es la simple determinación de los parámetros mediante predicción lineal.

Técnicas de codificación del habla

Hay 3 clases de técnicas de codificación de voz.

• Waveform Coding- El habla se transmite lo mejor posible en codificación de forma de onda. PCM es un ejemplo de codificación de formas de onda. La tasa de bits varía de 24 a 64 kbps y la calidad del habla es buena y se puede reconocer fácilmente al hablante.

• Parameter Coding- Solo se envía una cantidad muy limitada de información. Un decodificador construido según el modelo de producción de voz regenerará la voz en el receptor. Solo se requiere de 1 a 3 kbps para la transmisión de voz. El habla regenerada es inteligible pero adolece de ruido y, a menudo, no se puede reconocer al hablante.

• Hybrid Coding- La codificación híbrida es una combinación de codificación de formas de onda y codificación de parámetros. Combina los puntos fuertes de ambas técnicas y GSM utiliza una técnica de codificación híbrida llamada RPE-LTP (Predicción de pulso regular excitado a largo plazo) que da como resultado 13 Kbps por canal de voz.

Codificación de voz en GSM (transcodificación)

El PCM de 64 kbits / s transcodificado de los 8 bits por muestra cuantificados de la ley A estándar en un flujo de bits cuantificado linealmente de 13 bits por muestra que corresponde a una velocidad de bits de 104 kbits / s. El flujo de 104 kbits / s se alimenta al codificador de voz RPE-LTP que toma las muestras de 13 bits en un bloque de 160 muestras (cada 20 ms). El codificador RPE-LTP produce 260 bits en cada 20 ms, lo que da como resultado una tasa de bits de 13 kbits / s. Esto proporciona una calidad de voz aceptable para la telefonía móvil y comparable con los teléfonos PSTN alámbricos. En GSM 13 Kbps, la codificación de voz se denomina codificadores de velocidad completa. Alternativamente, también hay disponibles codificadores de media velocidad (6,5 Kbps) para mejorar la capacidad.

Codificación de canales / codificación convolucional

La codificación de canal en GSM utiliza los 260 bits de la codificación de voz como entrada a la codificación de canal y genera 456 bits codificados. De los 260 bits producidos por el codificador de voz RPE-LTP, 182 se clasifican como bits importantes y 78 como bits no importantes. Nuevamente, 182 bits se dividen en los 50 bits más importantes y se codifican en bloques en 53 bits y se agregan con 132 bits y 4 bits de cola, lo que suma un total de 189 bits antes de someterse a una codificación convolucional 1: 2, convirtiendo 189 bits en 378 bits. Estos 378 bits se agregan con 78 bits sin importancia que dan como resultado 456 bits.

Entrelazado - Primer nivel

El codificador de canal proporciona 456 bits por cada 20 ms de voz. Estos están intercalados, formando ocho bloques de 57 bits cada uno, como se muestra en la figura siguiente.

En una ráfaga normal, se pueden acomodar bloques de 57 bits y si se pierde 1 de dicha ráfaga, hay una BER del 25% para los 20ms completos.

Entrelazado - Segundo nivel

Se ha introducido un segundo nivel de entrelazado para reducir aún más la posible BER al 12,5%. En lugar de enviar dos bloques de 57 bits de los mismos 20 ms de voz dentro de una ráfaga, se envían juntos un bloque de 20 ms y un bloque de la siguiente muestra de 20 ms. Se introduce un retraso en el sistema cuando la MS debe esperar los próximos 20 ms de conversación. Sin embargo, el sistema ahora puede permitirse perder una ráfaga completa, de las ocho, ya que la pérdida es solo del 12,5% del total de bits de cada trama de voz de 20 ms. 12,5% es el nivel máximo de pérdida que puede corregir un decodificador de canal.

Cifrado / cifrado

El propósito de Ciphering es codificar la ráfaga para que no pueda ser interpretada por ningún otro dispositivo que no sea el receptor. El algoritmo de cifrado en GSM se denomina algoritmo A5. No agrega bits a la ráfaga, lo que significa que la entrada y la salida del proceso de cifrado es la misma que la entrada: 456 bits por 20 ms. Los detalles sobre el cifrado están disponibles en las características especiales de GSM.

Multiplexación (formato de ráfaga)

Cada transmisión desde móvil / BTS debe incluir información adicional junto con datos básicos. En GSM, se agregan un total de 136 bits por bloque de 20 ms, lo que lleva el total general a 592 bits. También se agrega un período de guarda de 33 bits, lo que genera 625 bits por 20 ms.

Modulación

La modulación es el procesamiento que implica la preparación física de la señal para que la información se pueda transportar en una portadora de RF. GSM utiliza la técnica Gaussian Minimo Shift Keying (GMSK). La frecuencia portadora se desplaza +/- B / 4, donde B = Tasa de bits. Sin embargo, al utilizar el filtro gaussiano, se reduce el ancho de banda a 0,3 en lugar de 0,5.

Características especiales de GSM

A continuación se enumeran las características especiales de GSM que discutiremos en las siguientes secciones:

• Authentication
• Encryption
• Intervalo de tiempo asombroso
• Avance de tiempo
• Transmisión discontinua
• Control de poder
• Ecualización adoptiva
• Salto de frecuencia lento

Autenticación

Dado que la interfaz aérea es vulnerable al acceso fraudulento, es necesario emplear la autenticación antes de extender los servicios a un abonado. La autenticación se basa en las siguientes nociones.

• La clave de autenticación (Ki) reside solo en dos lugares, la tarjeta SIM y el Centro de autenticación.

• La clave de autenticación (Ki) nunca se transmite por aire. Es prácticamente imposible que personas no autorizadas obtengan esta clave para hacerse pasar por un suscriptor móvil determinado.

Parámetros de autenticación

La MS es autenticada por el VLR con un proceso que usa tres parámetros:

• RAND que es un número completamente aleatorio.

• SRES, que es una respuesta firmada de autenticación. Se genera aplicando un algoritmo de autenticación (A3) a RAND y Ki.

• Kc que es la clave de cifrado. El parámetro Kc generado al aplicar el algoritmo de generación de claves de cifrado (A8) a RAND y Ki.

Estos parámetros (denominados triplete de autenticación) son generados por las AUC a petición del HLR al que pertenece el suscriptor. Los algoritmos A3 y A8, son definidos por el operador PLMN y son ejecutados por la SIM.

Pasos en la fase de autenticación

• El nuevo VLR envía una solicitud al HLR / AUC (Centro de autenticación) solicitando los "tripletes de autenticación" (RAND, SRES y Kc) disponibles para la IMSI especificada.

• El AUC que usa el IMSI extrae la clave de autenticación del suscriptor (Ki). Luego, el AUC genera un número aleatorio (RAND), aplica el Ki y RAND tanto al algoritmo de autenticación (A3) como a la clave de cifrado, el algoritmo de generación (A8) para producir una respuesta firmada de autenticación (SRES) y una clave de cifrado (Kc). A continuación, el AUC devuelve un triplete de autenticación: RAND, SRES y Kc al nuevo VLR.

• El MSC / VLR mantiene los dos parámetros Kc y SRES para su uso posterior y luego envía un mensaje a la MS. La MS lee su clave de autenticación (Ki) de la SIM, aplica el número aleatorio recibido (RAND) y Ki tanto a su algoritmo de autenticación (A3) como al algoritmo de generación de clave de cifrado (A8) para producir una respuesta firmada de autenticación (SRES) y cifrado tecla (Kc). La MS guarda Kc para más adelante y utilizará Kc cuando reciba el comando para cifrar el canal.

• La MS devuelve el SRES generado al MSC / VLR. El VLR compara el SRES devuelto por la MS con el SRES esperado recibido anteriormente de las AUC. Si es igual, el móvil pasa la autenticación. Si es desigual, todas las actividades de señalización se cancelarán. En este escenario, asumiremos que se pasa la autenticación.

Cifrado / cifrado

Los datos se cifran en el lado del transmisor en bloques de 114 bits tomando ráfagas de datos de texto sin formato de 114 bits y realizando una operación de función lógica EXOR (OR exclusivo) con un bloque de cifrado de 114 bits.

La función de descifrado en el lado del receptor se realiza tomando el bloque de datos cifrados de 114 bits y pasando por la misma operación de "O exclusivo" utilizando el mismo bloque de cifrado de 114 bits que se utilizó en el transmisor.

El bloque de cifrado utilizado por ambos extremos de la ruta de transmisión para una dirección de transmisión determinada se produce en el BSS y la MS mediante un algoritmo de cifrado llamado A5. El algoritmo A5 utiliza una clave de cifrado de 64 bits (Kc), producida durante el proceso de autenticación durante el establecimiento de la llamada y el número de trama TDMA de 22 bits (COUNT) que toma valores decimales de 0 a 2715647 y tiene un tiempo de repetición de 3,48 horas (intervalo de hipertexto). El algoritmo A5 en realidad produce dos bloques de cifrado durante cada período TDMA. Una ruta para la ruta de enlace ascendente y la otra para la ruta de enlace descendente.

Intervalo de tiempo asombroso

El escalonamiento del intervalo de tiempo es el principio de derivar la organización del intervalo de tiempo del enlace ascendente a partir de la organización del intervalo de tiempo del enlace descendente. Un intervalo de tiempo particular del enlace ascendente se deriva del enlace descendente cambiando el número de intervalo de tiempo del enlace descendente en tres.

Razón

Al cambiar tres intervalos de tiempo, la estación móvil evita los procesos de "transmisión y recepción" simultáneamente. Esto permite una implementación más sencilla de la estación móvil; el receptor de la estación móvil no necesita estar protegido del transmisor de la misma estación móvil. Normalmente, una estación móvil recibirá durante un intervalo de tiempo y luego cambiará de frecuencia en 45 MHz para GSM-900 o 95 MHz para GSM-1800 para transmitir en algún momento posterior. Esto implica que hay una base de tiempo para el enlace descendente y otra para el enlace ascendente.

Avance de tiempo

El avance de tiempo es el proceso de transmitir la ráfaga al BTS (el avance de tiempo) antes, para compensar el retardo de propagación.

¿Por qué es necesario?

Es necesario debido al esquema de multiplexación por división de tiempo utilizado en la ruta de radio. El BTS recibe señales de diferentes estaciones móviles muy cercanas entre sí. Sin embargo, cuando una estación móvil está lejos de la BTS, la BTS debe lidiar con el retardo de propagación. Es fundamental que la ráfaga recibida en el BTS encaje correctamente en el intervalo de tiempo. De lo contrario, las ráfagas de las estaciones móviles que utilizan ranuras de tiempo adyacentes podrían superponerse, dando como resultado una transmisión deficiente o incluso una pérdida de comunicación.

Una vez que se ha establecido una conexión, la BTS mide continuamente el desfase de tiempo entre su propia programación de ráfagas y la programación de recepción de la ráfaga de la estación móvil. Sobre la base de estas mediciones, la BTS puede proporcionar a la estación móvil el avance de tiempo requerido a través del SACCH. Tenga en cuenta que el avance de la temporización se deriva de la medición de distancia que también se utiliza en el proceso de traspaso. La BTS envía un parámetro de avance de temporización de acuerdo con el avance de temporización percibido a cada estación móvil. Luego, cada una de las estaciones móviles avanza su temporización, con el resultado de que las señales de las diferentes estaciones móviles que llegan a la BTS y se compensan por el retardo de propagación.

Proceso de avance de tiempo

• Un número de 6 bits indica cuántos bits debe avanzar la MS en su transmisión. Este avance de tiempo es TA.

• El GP (período de guarda) de 68,25 bits de la ráfaga de acceso proporciona la flexibilidad necesaria para adelantar el tiempo de transmisión.

• El avance de tiempo TA puede tener un valor entre 0 y 63 bits de longitud, lo que corresponde a un retardo de 0 a 233 microsegundos. Por ejemplo, la MS a 10 km de la BTS debe comenzar a transmitir 66 microsegundos antes para compensar el retraso de ida y vuelta.

• El alcance móvil máximo de 35 km está más determinado por el valor de avance del tiempo que por la intensidad de la señal.

La estación móvil intenta encontrar una celda adecuada pasando por la lista en orden descendente de intensidad de la señal recibida, el primer canal BCCH, que satisface un conjunto de requisitos que ha seleccionado.

Criterios de selección de celda

Los requisitos que debe cumplir una célula antes de que una estación móvil pueda recibir servicio de ella son:

• Debe ser una celda de la PLMN seleccionada. La estación móvil comprueba si la celda es parte de la PLMN seleccionada.

• No debe estar "prohibido". El operador PLMN puede decidir no permitir que las estaciones móviles accedan a determinadas células. Estas células pueden, por ejemplo, utilizarse únicamente para tráfico de traspaso. La información de la celda bloqueada se transmite en el BCCH para indicar a las estaciones móviles que no accedan a estas celdas.

• La pérdida de ruta de radio entre la estación móvil y la BTS seleccionada debe estar por encima de un umbral establecido por el operador PLMN.

• Si no se encuentra una celda adecuada, la MS entra en un estado de "servicio limitado" en el que solo puede realizar llamadas de emergencia.

Llamar a una estación móvil activa

Cuando una estación móvil (MS) activa se mueve en el área de cobertura de una red móvil terrestre pública (PLMN), informa de sus movimientos para poder ubicarla según sea necesario, utilizando las ubicaciones del procedimiento de actualización. Cuando un centro de conmutación de servicios móviles (MSC) en la red necesita establecer una llamada a una estación móvil que opera en su área de flujo, ocurren las siguientes cosas:

• Se difunde un mensaje de búsqueda que contiene el código de identificación de la MS. No se solicita a todos los controladores de estación base (BSC) de la red que transmitan el mensaje de búsqueda. La transmisión se limita a un grupo de células de radio que juntas forman un área de ubicación. La última posición informada de la MS identifica el área de ubicación que se utilizará para la transmisión.

• La MS monitorea el mensaje de búsqueda transmitido por la celda de radio en la que se encuentra y, al detectar su propio código de identificación, responde transmitiendo un mensaje de respuesta de búsqueda a la Estación Transceptora Base (BTS).

• A continuación, se establece la comunicación entre el MSC y el MS a través de BTS que recibió el mensaje de respuesta de búsqueda.

Actualización de ubicación

Case 1 - La ubicación nunca se actualiza.

Si la ubicación nunca actualiza la implementación para la actualización de la ubicación, el costo se vuelve cero. Pero tenemos que buscar en cada celda para localizar el MS y este procedimiento no será rentable.

Case 2 - Se implementa la actualización de la ubicación.

Las actualizaciones de ubicación se llevan a cabo según los requisitos de la red, pueden basarse en el tiempo, el movimiento o la distancia. Este procedimiento implica un alto costo, pero tenemos que buscar una sola celda o pocas celdas solo para ubicar el MS y este procedimiento será rentable.

configuración de la red

La configuración de una Red Móvil Terrestre Pública (PLMN) está diseñada para que la estación móvil activa que se mueve en el área de la red aún pueda informar su posición. Una red consta de diferentes áreas:

• Área PLMN
• Área de ubicacion
• Área de MSC
• Área PLMN

Un área PLMN es el área geográfica en la que los servicios de comunicaciones móviles terrestres son proporcionados al público por un operador PLMN particular. Desde cualquier posición dentro de un área PLMN, el usuario móvil puede establecer llamadas a otro usuario de la misma red o a un usuario de otra red. La otra red puede ser una red fija, otra PLMN GSM u otro tipo de PLMN. Los usuarios de la misma PLMN o los usuarios de otras redes también pueden llamar a un usuario móvil que esté activo en el área de PLMN. Cuando hay varios operadores PLMN, las áreas geográficas cubiertas por sus redes pueden superponerse. La extensión de un área PLMN normalmente está limitada por fronteras nacionales.

Área de ubicacion

Para eliminar la necesidad de transmisiones de radiobúsqueda en toda la red, la PLMN necesita conocer las posiciones aproximadas de las MS que están activas dentro de su área de cobertura. Para permitir que las posiciones aproximadas de cualquier MS se representen mediante un solo parámetro, el área total cubierta por la red se divide en áreas de ubicación. Un área de ubicación (LA) es un grupo de una o más células de radio. Este grupo cumple los siguientes requisitos:

• Los BTS en un área de ubicación pueden ser controlados por uno o más BSC.

• Los BSC que sirven a la misma área de ubicación siempre están conectados al mismo MSC.

• Las células de radio con BTS controladas por un BSC común pueden estar en diferentes áreas de ubicación.

Identidad del área de ubicación

Cada transmisor de radio en la PLMN transmite, a través de un canal de control BCCH, un código de Identidad de Área de Ubicación (LAI) para identificar el área de ubicación a la que sirve. Cuando una MS no está involucrada en una llamada, automáticamente escanea el BCCH transmitido por las estaciones base en la localidad y selecciona el canal que está entregando la señal más fuerte. El código LAI difundido por el canal seleccionado identifica el área de ubicación en la que se encuentra actualmente la MS. Este código LAI se almacena en el Módulo de identidad del abonado (SIM) del equipo móvil.

A medida que la MS se mueve a través del área de la red, la señal recibida del canal de control seleccionado disminuye gradualmente en intensidad hasta que deja de ser la más fuerte. En este punto, la MS vuelve a sintonizar el canal que se ha vuelto dominante y examina el código LAI que está transmitiendo. Si el código LAI recibido difiere del almacenado en el SIM, entonces la MS ha entrado en otra área de ubicación e inicia un procedimiento de actualización de ubicación para informar el cambio al MSC. Al final del procedimiento, también se actualiza el código LAI en la SIM.

Formato de identidad del área de ubicación

Es un código de identidad de área de ubicación (LAI) para identificar el área de ubicación en una PLMN. El código LAI tiene tres componentes:

Código de país móvil (MCC)

El MCC es un código de 3 dígitos que identifica de forma única el país de domicilio del suscriptor móvil (por ejemplo, India 404). Lo asigna el UIT-T.

Código de red móvil (MNC)

El MNC es un código de 2 dígitos (código de 3 dígitos para GSM-1900) que identifica la PLMN GSM local del abonado móvil. Si existe más de una PLMN GSM en un país, se asigna una MNC única a cada una de ellas. Es asignado por el gobierno de cada país. (Por ejemplo Cell one, Chennai 64).

Código de área de ubicación (LAC)

El componente LAC identifica un área de ubicación dentro de una PLMN; tiene una longitud fija de 2 octetos y se puede codificar mediante representación hexadecimal. Lo asigna un operador.

Áreas de MSC

Un área MSC es una región de la red en la que las operaciones GSM están controladas por un único MSC. Un área de MSC consta de un área de ubicación más. El límite de un área de MSC sigue los límites externos de las áreas de ubicación en su periferia. En consecuencia, un área de ubicación nunca se extiende más allá de los límites de un área de MSC.

Área VLR

Un área de VLR es una región de la red que está supervisada por un único registro de ubicación de visitantes (VLR). En teoría, un área VLR puede constar de una más áreas MSC. En la práctica, sin embargo, las funciones del VLR siempre están integradas con las del MSC, por lo que los términos "área VLR" y "área MSC" se han convertido en sinónimos.

Bases de datos relacionadas con la ubicación

Location Management utiliza dos bases de datos para almacenar datos relacionados con la ubicación de MS.

• Registro de ubicación de visitantes (VLR)
• Registro de ubicación de casa (HLR)

Registro de ubicación de visitantes

Un VLR contiene un registro de datos para cada una de las MS que están operando actualmente en su área. Cada registro contiene un conjunto de códigos de identidad de abonado, información de suscripción relacionada y un código de identidad de área de ubicación (LAI). Esta información es utilizada por el MSC cuando maneja llamadas hacia o desde una MS en el área. Cuando una EM se traslada de un área a otra, la responsabilidad de su supervisión pasa de un VLR a otro. El VLR que ha adoptado el MS crea un nuevo registro de datos y se elimina el registro anterior. Siempre que exista un acuerdo de interfuncionamiento entre los operadores de red interesados, la transacción de datos puede cruzar fronteras nacionales y de red.

Inicio Ubicación Registro

El HLR contiene información relevante para los suscriptores móviles que son clientes de pago de la organización que opera la PLMN.

El HLR almacena dos tipos de información:

Subscription Information

La información de suscripción incluye la IMSI y el número de directorio asignado al abonado, el tipo de servicios proporcionados y cualquier restricción relacionada.

Location Information

La información de ubicación incluye la dirección del VLR en el área donde se encuentra actualmente la MS de abonados y la dirección del MSC asociado.

La información de ubicación permite enrutar las llamadas entrantes a la MS. La ausencia de esta información indica que la MS está inactiva y no se puede localizar.

Cuando una MS se mueve de un área de VLR a otra, la información de ubicación en el HLR se actualiza con la nueva entrada para la MS, utilizando los datos de suscripción copiados del HLR. Siempre que exista un acuerdo de interfuncionamiento entre los operadores de red, las transacciones de datos en cuestión pueden moverse a través de la red y las fronteras nacionales.

Tipos de números de identificación

Durante la ejecución del procedimiento de actualización de la ubicación y el procesamiento de una llamada móvil se utilizan diferentes tipos de números:

• Número ISDN de la estación móvil (MSISDN)
• Número de itinerancia de abonado móvil (MSRN)
• Identidad internacional de abonado móvil (IMSI)
• Identidad temporal de abonado móvil (TMSI)
• Identidad de estación móvil local (LMSI)

Cada número se almacena en el HLR y / o VLR.

Número ISDN de la estación móvil

El MSISDN es el número de directorio asignado al abonado móvil. Se marca para realizar una llamada telefónica al abonado móvil. El número consta del código de país (CC) del país en el que está registrada la estación móvil (por ejemplo, India 91), seguido del número móvil nacional que consta del código de destino de la red (NDC) y el número de abonado (SN). Se asigna un NDC a cada PLMN GSM.

La composición del MSISDN es tal que se puede utilizar como una dirección de título global en la parte de control de conexión de señalización (SCCP) para enrutar el mensaje al HLR del abonado móvil.

Número de itinerancia de la estación móvil

El MSRN es el número requerido por la pasarela MSC para enrutar una llamada entrante a una MS que actualmente no está bajo el control de la pasarela MSISDN. Con un móvil, la llamada terminada se enruta a la puerta de enlace de MSC. En base a esto, el MSC de la pasarela MSISDN solicita un MSRN para enrutar la llamada a la Identidad de Suscriptor Móvil Internacional (IMSI) de MSC actualmente visitada.

Una EM se identifica por su IMSI. El IMSI está integrado en la SIM del equipo móvil. La MS la proporciona cada vez que accede a la red.

Mobile Country Code (MCC)

El componente MCC del IMSI es un código de 3 dígitos que identifica de manera única el país del domicilio del suscriptor. Lo asigna el UIT-T.

Mobile Network Code (MNC)

El componente MNC es un código de 2 dígitos que identifica la PLMN GSM local del abonado móvil. Es asignado por el gobierno de cada país. Para GSM-1900 se utiliza un MNC de 3 dígitos.

Mobile Subscriber Identification Number (MSIN)

El MSIN es un código que identifica al suscriptor dentro de una PLMN GSM. Lo asigna el operador.

Identidad temporal de abonado móvil (TMSI)

El TMSI es un alias de identidad que se utiliza en lugar del IMSI cuando es posible. El uso de un TMSI asegura que la verdadera identidad del abonado móvil permanece confidencial al eliminar la necesidad de transferir un código IMSI no cifrado a través de un enlace de radio.

Un VLR asigna un código TMSI único a cada abonado móvil que opera en su área. Este código, que solo es válido dentro del área supervisada por el VLR, se usa para identificar al abonado, en mensajes hacia y desde la MS. Cuando un cambio de área de ubicación también implica un cambio de área VLR, se asigna un nuevo código TMSI y se comunica a la MS. La MS almacena el TMSI en su SIM. El TMSI consta de cuatro octetos.

Escenario de actualización de ubicación

En el siguiente escenario de actualización de ubicación, se supone que una MS ingresa a una nueva área de ubicación que está bajo el control de un VLR diferente (denominado "nuevo VLR") que aquél en el que la MS está actualmente registrada (denominada "VLR antiguo"). El siguiente diagrama muestra los pasos del escenario de actualización de ubicación móvil.

La MS ingresa a una nueva área de celda, escucha la identidad del área de ubicación (LAI) que se transmite en el canal de transmisión (BCCH) y compara esta LAI con la última LAI (almacenada en la SIM) que representa la última área donde se registró el móvil. .

• La MS detecta que ha entrado en una nueva área de ubicación y transmite un mensaje de solicitud de canal a través del canal de acceso aleatorio (RACH).

• Una vez que el BSS recibe el mensaje de solicitud de canal, asigna un canal de control dedicado autónomo (SDCCH) y reenvía esta información de asignación de canal a la MS a través del canal de concesión de acceso (AGCH). Es a través del SDCCH que la MS se comunicará con el BSS y el MSC.

• La MS transmite un mensaje de solicitud de actualización de ubicación al BSS a través del SDCCH. En este mensaje se incluyen la identidad de abonado móvil temporal de MS (TMSI) y el antiguo abonado de área de ubicación (antiguo LAI). La MS puede identificarse con su IMSI o TMSI. En este ejemplo, asumiremos que el móvil proporcionó un TMSI. El BSS reenvía el mensaje de solicitud de actualización de ubicación al MSC.

• El VLR analiza el LAI proporcionado en el mensaje y determina que el TMSI recibido está asociado con un VLR diferente (VLR antiguo). Para proceder con el registro, se debe determinar la IMSI de la MS. El nuevo VLR deriva la identidad del antiguo VLR utilizando el LAI recibido, proporcionado en el mensaje de solicitud de actualización de ubicación. También solicita al VLR antiguo que proporcione el IMSI para un TMSI en particular.

• Situación de actualización de escenario: actualización de HLR / VLR es un punto en el que estamos listos para informar al HLR que la MS está bajo el control de un nuevo VLR y que la MS puede darse de baja del VLR anterior. Los pasos en la fase de actualización HLR / VLR son:

  • El nuevo VLR envía un mensaje al HLR informándole que el IMSI dado ha cambiado de ubicación y se puede llegar a él enrutando todas las llamadas entrantes a la dirección VLR incluida en el mensaje.

  • El HLR solicita al VLR antiguo que elimine el registro de suscriptor asociado con el IMSI dado. Se reconoce la solicitud.

  • El HLR actualiza el nuevo VLR con los datos del abonado (perfil de cliente de los abonados móviles).

Pasos en la fase de reasignación de TMSI

• El MSC envía el mensaje de aceptación de actualización de ubicación a la MS. Este mensaje incluye el nuevo TMSI.

• La MS recupera el nuevo valor TMSI del mensaje y actualiza su SIM con este nuevo valor. A continuación, el móvil envía un mensaje de actualización completa al MSC.

• El MSC solicita al BSS que se libere la conexión de señalización entre el MSC y la MS.

• El MSC libera su parte de la conexión de señalización cuando recibe el mensaje claro y completo del BSS.

• El BSS envía un mensaje de liberación de canal de "recursos de radio" a la MS y luego libera el Canal de Control Dedicado Independiente (SDCCH) que se asignó previamente. El BSS informa entonces al MSC que la conexión de señalización se ha liberado.

Periodicidad de actualización de ubicación

La actualización de ubicación se lleva a cabo automáticamente cuando la MS cambia su LA. Se pueden generar muchas actualizaciones de ubicación si un usuario cruza el límite de LA con frecuencia. Si la MS permanece en la misma LA, la actualización de la ubicación puede tener lugar en función del tiempo / movimiento / distancia, según lo definido por el proveedor de la red.

Entregar

Este es el proceso de conmutar automáticamente una llamada en curso de un canal de tráfico a otro para neutralizar los efectos adversos de los movimientos del usuario. El proceso de transferencia se iniciará solo si el control de potencia ya no es útil.

El proceso de transferencia es MAHO (transferencia asistida móvil). Comienza con las mediciones de enlace descendente por el MS (fuerza de la señal de BTS, calidad de la señal de BTS). La MS puede medir la intensidad de la señal de los 6 mejores enlaces descendentes BTS vecinos (lista de candidatos).

Tipos de entrega

Hay dos tipos de traspaso:

• Traspaso interno o intra BSS

  Entrega intracelular

  Entrega entre células

• Entrega externa o inter BSS

  Entrega intra-MSC

  Inter MSC entrega

  El traspaso interno es gestionado por el BSC y el traspaso externo por MSC.

Los objetivos de Hand Over son los siguientes:

• Mantenga una buena calidad de expresión.
• Minimice la cantidad de llamadas perdidas.
• Maximice la cantidad de tiempo que la estación móvil está en la mejor celda.
• Minimice el número de traspasos.

When will a Hand Over take place?

• La distancia (retardo de propagación) entre la MS y la BTS se vuelve demasiado grande.
• Si el nivel de la señal recibida es muy bajo.
• Si la calidad de la señal recibida es muy baja.
• La situación de pérdida de trayecto de la estación móvil a otra celda es mejor.

La siguiente nueva red GPRS agrega los siguientes elementos a una red GSM existente.

• Unidad de control de paquetes (PCU).

• Nodo de soporte de GPRS (SGSN): el MSC de la red GPRS.

• Gateway GPRS Support Node (GGSN): puerta de enlace a redes externas.

• Border Gateway (BG): una puerta de entrada a otras PLMN.

• Intra-PLMN backbone: una red basada en IP que interconecta todos los elementos GPRS.

Servicio general de radio por paquetes (GPRS)

• GPRS introduce la transmisión de datos por paquetes al abonado móvil.

• GPRS está diseñado para funcionar dentro de la infraestructura GSM existente con nodos de conmutación de paquetes adicionales.

• Esta técnica de modo paquete utiliza tecnología de múltiples ranuras junto con soporte para todos los esquemas de codificación (CS-1 a CS-4) para aumentar las velocidades de datos hasta 160 kbit / s.

• El sistema GPRS utiliza los canales de radio físicos definidos para GSM. Un canal físico utilizado por GPRS se denomina canal de datos por paquetes (PDCH).

• Los PDCH pueden asignarse para GPRS (PDCH dedicado) o utilizarse por GPRS solo si ninguna conexión de conmutación de circuitos los requiere (a pedido). El operador puede definir 0-8 PDCH dedicados por celda. El operador puede especificar dónde quiere que se ubiquen sus PDCH.

• El primer PDCH dedicado en la celda es siempre un PDCH maestro (MPDCH). Los PDCH bajo demanda pueden ser sustituidos por llamadas entrantes conmutadas por circuitos en situaciones de congestión en la celda.

Esquema de código	Velocidad (kbit / s)
CS-1	8.0
CS-2	12,0
CS-3	14,4
CS-4	20,0

Funciones de nodo de soporte de GPRS (SGSN)

El elemento SGSN o Nodo de soporte de servicio GPRS de la red GPRS proporciona una serie de tomas centradas en los elementos IP del sistema en general. Proporciona una variedad de servicios a los móviles:

• Enrutamiento y transferencia de paquetes
• Gestión de movilidad
• Authentication
• Attach/detach
• Gestión de enlaces lógicos
• Carga de datos

Hay un registro de ubicación dentro del SGSN y este almacena la información de ubicación (por ejemplo, celda actual, VLR actual). También almacena los perfiles de usuario (por ejemplo, IMSI, direcciones de paquetes utilizadas) para todos los usuarios de GPRS registrados con el SGSN particular.

Funciones del nodo de soporte de Gateway GPRS (GGSN)

• El GGSN, Gateway GPRS Support Node es una de las entidades más importantes dentro de la arquitectura de red GSM EDGE.

• El GGSN organiza la interacción entre la red GPRS / EDGE y las redes externas de conmutación de paquetes a las que se pueden conectar los móviles. Estos pueden incluir redes de Internet y X.25.

• Se puede considerar que el GGSN es una combinación de puerta de enlace, enrutador y cortafuegos, ya que oculta la red interna al exterior. En funcionamiento, cuando el GGSN recibe datos dirigidos a un usuario específico, verifica si el usuario está activo y luego reenvía los datos. En la dirección opuesta, el GGSN enruta los datos en paquetes del móvil a la red de destino correcta.

Actualización de equipos de GSM a GPRS

• Mobile Station (MS)- Se requiere una nueva estación móvil para acceder a los servicios GPRS. Estos nuevos terminales serán compatibles con GSM para llamadas de voz. Hay tres tipos de teléfonos disponibles. Tipo A: GPRS y voz (simultáneamente), Tipo B: GPRS y voz (cambio automático), Tipo C: GPRS o voz (cambio manual).

• BTS - Se requiere una actualización de software en el sitio del transceptor base existente.

• BSC- Requiere una actualización de software y la instalación de nuevo hardware llamado unidad de control de paquetes (PCU). La PCU es responsable de manejar las capas de control de acceso al medio (MAC) y control de enlace de radio (RLC) de la interfaz de radio y las capas de servicio de red y BSSGP de la interfaz Gb. Hay una PCU por BSC. La interfaz Gb transporta tráfico GPRS / EGPRS desde SGSN (Nodo de soporte de servicio GPRS) a la PCU.

• GPRS Support Nodes (GSNs) - El despliegue de GPRS requiere la instalación de nuevos elementos de red central denominados nodo de soporte de servicio GPRS (SGSN) y nodo de soporte de puerta de enlace GPRS (GGSN).

• Databases (HLR, VLR, etc.) - Todas las bases de datos involucradas en la red requerirán actualizaciones de software para manejar los nuevos modelos de llamadas y funciones introducidas por GPRS.

Información de ubicación: jerarquía del área de servicio GSM

• Cell- La celda es el área de servicio básico y una BTS cubre una celda. A cada celda se le asigna una identidad global de celda (CGI), un número que identifica de manera única a la celda.

• LA- Un grupo de celdas forma un área de ubicación. Esta es el área que se busca cuando un suscriptor recibe una llamada entrante. A cada área de ubicación se le asigna una identidad de área de ubicación (LAI). Cada área de ubicación es atendida por uno o más BSC.

• MSC/VLR Service Area - El área cubierta por un MSC se denomina área de servicio MSC / VLR.

• PLMN- El área cubierta por un operador de red se llama PLMN. Una PLMN puede contener una o más MSC.

• GSM Service Area - El área en la que un suscriptor puede acceder a la red.

Las velocidades de datos mejoradas para la evolución global (EDGE) introduce una nueva técnica de modulación, así como mejoras de protocolo para transmitir paquetes por radio.

El uso de la nueva modulación y las mejoras del protocolo dan como resultado un aumento espectacular del rendimiento y las ganancias de capacidad que permiten los servicios 3G en las redes GSM / GPRS existentes. No se necesitan cambios en la infraestructura de red central existente para admitir EDGE. Esto enfatiza el hecho de que EDGE es solo un "complemento" para BSS.

Para EDGE, se introducen nueve esquemas de modulación y codificación (MCS) (MCS1 a MCS9) y se optimizan para diferentes entornos de radio. Cuatro esquemas de codificación EDGE usan GMSK y cinco usan 8 modulación PSK.

Actualización a EDGE

• Mobile Station (MS) - MS debe estar habilitado para EDGE.

• BTS - El hardware suministrado está habilitado para Edge.

• BSC - Las definiciones de los intervalos de tiempo EDGE deben realizarse en BSC.

• GPRS Support Nodes (GSNs) - Las definiciones de Edge deben definirse en GSN.

• Databases (HLR, VLR, etc.) - No se requiere definición.

Beneficios de EDGE

• Beneficios a corto plazo: capacidad y rendimiento,
• Fácil implementación en una red GSM / GPRS,
• Económico,
• Aumenta la capacidad y triplica la velocidad de datos de GPRS,
• Habilita nuevos servicios multimedia,
• Beneficio a largo plazo: armonización con WCDMA.

Qué significaría EDGE para los suscriptores

• Aplicaciones de transmisión
• Descargas de muy alta velocidad
• Conexiones de intranet corporativa
• MMS más rápido
• Vídeo llamada
• Aplicaciones corporativas verticales: videoconferencia, presentaciones remotas.

El Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) es un sistema celular móvil de tercera generación para redes basado en el estándar GSM. Desarrollado y mantenido por 3GPP (Proyecto de asociación de tercera generación), UMTS es un componente de la Unión Internacional Estándar para todas las telecomunicaciones IMT-2000 y lo compara con el conjunto de estándares para redes CDMA2000 basadas en la tecnología cdmaOne de la competencia. UMTS utiliza tecnología de acceso por radio de acceso múltiple por división de código de banda ancha (W-CDMA) para proporcionar una mayor eficiencia espectral y operadores de redes móviles de ancho de banda.

Evolución de la red

Una evolución que tiene sentido

HSUPA - Acceso a paquetes de enlace ascendente de alta velocidad

HSDPA - Acceso a paquetes de enlace descendente de alta velocidad

La idea principal detrás de 3G es preparar una infraestructura universal capaz de transportar servicios existentes y futuros. La infraestructura debe diseñarse de manera que los cambios y la evolución de la tecnología puedan adaptarse a la red sin generar incertidumbres en los servicios existentes que utilizan la estructura de red existente.

El primer Proyecto de Asociación de Tercera Generación de Acceso Múltiple (3GPP) Las redes de División de Código de Banda Ancha (WCDMA) se lanzaron en 2002. A fines de 2005, había 100 redes WCDMA abiertas y un total de más de 150 operadores con licencias para la operación de frecuencias WCDMA. Actualmente, las redes WCDMA se implementan en la banda UMTS de alrededor de 2 GHz en Europa y Asia, incluidos Japón y América, Corea. WCDMA se implementa en el 850 y 1900 de las asignaciones de frecuencia existentes y la nueva banda 3G 1700/2100 debería estar disponible en un futuro próximo. 3GPP ha definido la operación WCDMA para varias bandas adicionales, que se espera que entren en servicio en los próximos años.

A medida que aumenta la penetración móvil de WCDMA, permite que las redes WCDMA lleven una mayor proporción de tráfico de voz y datos. La tecnología WCDMA proporciona algunas ventajas para el operador en cuanto a que permite los datos, pero también mejora la voz de base. La capacidad de voz ofrecida es muy alta debido a los mecanismos de control de interferencias, incluida la reutilización de frecuencia de 1, el control rápido de potencia y el traspaso suave.

WCDMA puede ofrecer muchos más minutos de voz a los clientes. Mientras tanto, WCDMA también puede mejorar el servicio de voz de banda ancha con el códec AMR, que claramente proporciona una mejor calidad de voz que la telefonía fija. En resumen, WCDMA puede ofrecer más minutos de voz con mejor calidad.

Además de la alta eficiencia espectral, WCDMA de tercera generación (3G) proporciona un cambio aún más dramático en la capacidad de la estación base y la eficiencia del equipo. El alto nivel de integración en el WCDMA se logra debido a la portadora de banda ancha: una gran cantidad de usuarios soportados por la portadora y se requieren menos portadoras de radiofrecuencia (RF) para proporcionar la misma capacidad.

Con menos partes de RF y más procesamiento de banda base digital, WCDMA puede aprovechar la rápida evolución de la capacidad de procesamiento de señales digitales. El nivel de integración de la estación base alta permite la construcción eficiente de sitios de alta capacidad, ya que se puede evitar la complejidad de los combinadores de RF, antenas adicionales o cables de alimentación. Los operadores de WCDMA pueden proporcionar servicios de datos útiles, que incluyen navegación, videollamadas de persona a persona, deportes y video y nuevos clips de TV móvil.

WCDMA permite voz y datos simultáneos, lo que permite, por ejemplo, navegar o enviar correo electrónico cuando se realizan conferencias de voz o se comparten videos en tiempo real durante las llamadas de voz.

Los operadores también ofrecen conectividad móvil a Internet e intranet corporativa con una tasa de bits máxima de 384 kbps de enlace descendente y ambos enlaces ascendentes. Los primeros terminales y redes se han limitado a un enlace ascendente de 64 a 128 kbps, mientras que los últimos productos proporcionan un enlace ascendente de 384 kbps.

WCDMA-3G

El servicio inalámbrico 3G ha sido diseñado para proporcionar altas velocidades de datos, acceso a datos siempre activo y mayor capacidad de voz. A continuación se enumeran algunos puntos notables:

• Las altas velocidades de datos, medidas en Mbps, permiten video en movimiento completo, acceso a Internet de alta velocidad y videoconferencia.

• Los estándares de la tecnología 3G incluyen UMTS, basado en la tecnología WCDMA (con bastante frecuencia los dos términos se usan indistintamente) y CDMA2000, que es la consecuencia de la tecnología anterior CDMA 2G.

• El estándar UMTS es generalmente preferido por los países que utilizan la red GSM. CDMA2000 tiene varios tipos, incluidos 1xRTT, 1xEV-DO y 1xEV-DV. Las velocidades de datos que ofrecen van desde 144 kbps hasta más de 2 mbps.

Subsistemas de la red 3G

Un sistema GSM está diseñado básicamente como una combinación de tres subsistemas principales:

• Network Subsystem (NSS)- MSC / VLR, HLR, AuC, SMSC, EIR, MGW. Común para redes 2G y 3G.

• UTRAN - RNC y RBS.

• Subsistema de soporte de operación y mantenimiento (OSS).

Hay tres interfaces dominantes, a saber,

• IuCS - Entre RNC y MSC para voz y datos de circuito;

• IuPS - Entre RNC y SGSN para paquetes de datos;

• Uu interface - Entre el RNC y MS.

Veamos brevemente el programa de estandarización e implementación de HSPA:

• El acceso de paquetes de enlace descendente de alta velocidad (HSDPA) se estandarizó como parte de 3GPP Release 5 con la primera versión de especificación en marzo de 2002.

• El acceso de paquetes de enlace ascendente de alta velocidad (HSUPA) fue parte de 3GPP Release 6 con la primera versión de especificación en diciembre de 2004.

• HSDPA y HSUPA juntos se denominan acceso de paquetes de alta velocidad (HSPA).

• Las primeras redes comerciales HSDPA estaban disponibles a finales de 2005 y las redes comerciales HSUPA estaban disponibles en 2007.

• La velocidad máxima de datos HSDPA disponible en los terminales es inicialmente de 1,8 Mbps y aumentará a 3,6 y 7,2 Mbps durante 2006 y 2007, y luego a 10 Mbps y más allá de 10 Mbps.

• La velocidad máxima de datos de HSUPA en la fase inicial fue de 1 a 2 Mbps y la segunda fase fue de 3 a 4 Mbps.

HSPA se implementa a través de la red WCDMA en el mismo operador o, para una solución de alta capacidad y alta velocidad, utilizando otro operador, consulte la figura anterior. En ambos casos, WCDMA y HSPA pueden compartir todos los elementos de red en la red central y la red de radio que comprende estaciones base, controlador de red de radio (RNC), Nodo de soporte GPRS de servicio (SGSN) y Nodo de soporte GPRS de puerta de enlace (GGSN). WCDMA y HSPA también comparten las antenas de la estación base del sitio y los cables de antena.

La actualización WCDMA HSPA requiere nuevo software y potencialmente nuevos equipos en la estación base y RNC para soportar la velocidad y una mayor capacidad de datos. Debido a la infraestructura compartida entre WCDMA y HSPA, el costo de la actualización de WCDMA HSPA es muy bajo en comparación con la construcción de una nueva red de datos independiente.

De muchos, a continuación se mencionan algunos objetivos de UMTS:

UMTS: aspectos de la interfaz de radio y la red de radio

Después de la introducción de UMTS, la cantidad de transmisión de datos de área amplia por parte de los usuarios móviles había aumentado. Pero para las transmisiones inalámbricas locales como WLAN y DSL, la tecnología ha aumentado a un ritmo mucho mayor. Por lo tanto, era importante considerar las velocidades de transmisión de datos iguales a la categoría de banda ancha de línea fija, cuando WIMAX ya ha establecido objetivos elevados para las velocidades de transmisión. Estaba claro que la nueva tecnología de radio 3GPP Evolved UTRA (E-UTRA, sinónimo de la interfaz de radio LTE) tenía que volverse muy competitiva en todos los aspectos y para eso se definieron las siguientes tasas de transmisión objetivo:

• Enlace descendente: 100 Mb / s
• Enlace ascendente: 50 Mb / s

Los números anteriores solo son válidos para una configuración de referencia de dos antenas de recepción y una antena de transmisión en el terminal, y dentro de una asignación de espectro de 20 MHz.

UMTS - All IP Vision

Se estableció un principio muy general para el sistema 3GPP evolucionado. Debe ser “todo IP”, significa que la conectividad IP es el servicio básico que se brinda a los usuarios. Todos los demás servicios de capa como voz, video, mensajería, etc. se basan en eso.

Al observar las pilas de protocolos para las interfaces entre los nodos de la red, está claro que el modelo simple de IP no es aplicable a una red móvil. Hay capas virtuales en el medio, lo que no es aplicable a una red móvil. Hay una capa virtual en el medio, en forma de "túneles", que proporciona los tres aspectos: movilidad, seguridad y calidad de servicio. Los protocolos basados ​​en IP resultantes aparecen tanto en la capa de transporte (entre los nodos de red) como en las capas superiores.

UMTS - Requisitos de la nueva arquitectura

Existe una nueva arquitectura que cubre una buena escalabilidad, por separado para el plano de usuario y el plano de control. Existe la necesidad de diferentes tipos de soporte de movilidad de terminales que son: terminales fijos, nómadas y móviles.

La sobrecarga mínima de transmisión y señalización, especialmente en el aire, en un modo inactivo de la señalización del UE de modo dual, debe minimizarse, en la capacidad de multidifusión de canales de radio. Se requiere ser reutilizado o extendido, ya que las restricciones de roaming y compartición de red, compatible con los principios tradicionales del concepto de roaming establecido, es bastante natural que el retardo máximo de transmisión requerido sea equivalente a la red fija, específicamente menos de 5 milisegundos, configurada en el plano de control objetivo de retraso de menos de 200 milisegundos.

Al observar la evolución del sistema 3GPP en su totalidad, puede que no parezca menos complejo que el sistema 3GPP tradicional, pero esto se debe al enorme aumento de la funcionalidad. Otro fuerte deseo es llegar a una estructura plana, reduciendo CAPEX / OPEX para los operadores en los portadores de arquitectura 3GPP.

También se deben mantener potentes funciones de control con los nuevos sistemas 3GPP, tanto el funcionamiento sin interrupciones en tiempo real (por ejemplo, VoIP) como las aplicaciones y servicios en tiempo no real. El sistema debería funcionar bien para los servicios de VoIP en ambos escenarios. También se presta especial atención a la continuidad sin fisuras con los sistemas heredados (3GPP y 3GPP2), que admite la ruptura local del tráfico de la red visitada de las comunicaciones de voz.

UMTS: seguridad y privacidad

El registro de ubicación de visitantes (VLR) y SNB se utilizan para realizar un seguimiento de todas las estaciones móviles que están actualmente conectadas a la red. Cada suscriptor puede ser identificado por su Identidad de Suscriptor Móvil Internacional (IMSI). Para protegerse contra los ataques de creación de perfiles, el identificador permanente se envía a través de la interfaz aérea con la menor frecuencia posible. En su lugar, la fuerza de abonado móvil temporal de identidades locales (TMSI) se utiliza para identificar a un abonado siempre que sea posible. Cada abonado UMTS tiene una red doméstica dedicado con el que comparte una clave secreta K _i largo plazo.

El Registro de ubicación local (HLR) realiza un seguimiento de la ubicación actual de todos los suscriptores de la red doméstica. La autenticación mutua entre una estación móvil y una red visitada se lleva a cabo con el apoyo del GSN actual (SGSN) y el MSC / VLR, respectivamente. UMTS admite el cifrado de la interfaz de radio y la protección de la integridad de los mensajes de señalización.

UMTS está diseñado para interoperar con redes GSM. Para proteger las redes GSM contra ataques man-in-middle, 3GPP está considerando agregar un desafío de autenticación de estructura RAND.

Suscriptor UMTS a la red UMTS

Tanto la red como la estación móvil admiten todos los mecanismos de seguridad de UMTS. El acuerdo de autenticación y clave es el siguiente:

• La estación móvil y la estación base para establecer una conexión de control de recursos de radio (conexión RRC). Durante el establecimiento de la conexión, la estación móvil envía sus capacidades de seguridad a la estación base. Las características de seguridad incluyen algoritmos de cifrado e integridad UMTS compatibles y posiblemente también capacidades de cifrado GSM.

• La estación móvil envía su actual TMSI de identidad temporal en la red.

• Si la red no puede resolver el TMSI, solicita a la estación móvil que envíe su identidad permanente y las estaciones móviles responden a la solicitud con el IMSI.

• La red visitada solicita la autenticación de la red doméstica de los datos de la estación móvil.

• La red doméstica devuelve un desafío aleatorio RAND, el token de autenticación correspondiente AUTN, autenticación

• Respuesta XRES, clave de integridad IK y clave de cifrado CK.

• La red visitada envía el desafío de autenticación RAND y el token de autenticación AUTN a la estación móvil.

• La estación móvil verifica AUTN y calcula la respuesta de autenticación. Si se corrige AUTN.

• La estación móvil ignora el mensaje.

• La estación móvil envía su respuesta de autenticación RES a la red visitada.

• Visitar la red comprueba si RES = XRES y decide qué algoritmos de seguridad puede utilizar el subsistema de radio.

• La red visitada envía algoritmos admitidos al subsistema de radio.

• La red de acceso por radio decide el uso de los algoritmos de permiso (s).

• La red de acceso por radio informa a la estación móvil de su elección en el mensaje de comando del modo de seguridad.

• El mensaje también incluye las características de seguridad de la red recibidas desde la estación móvil en el paso 1.

• La integridad de este mensaje está protegida con la clave de integridad IK.

• La estación móvil confirma la protección de la integridad y verifica la precisión de las funciones de seguridad.

Suscriptor UMTS a la estación base GSM

La unidad móvil (suscriptor UMTS) admite aplicaciones USIM y SIM. El sistema de la estación base utiliza GSM mientras que los componentes de la tecnología VLR / MSC son respectivamente UMTS SGSN. La estación móvil y la red central admiten todos los mecanismos de seguridad de UMTS. Sin embargo, el sistema de estación base GSM (BSS) no admite la protección de la integridad y utiliza los algoritmos de cifrado GSM. Los primeros ocho pasos del protocolo de autenticación se realizan como en el caso clásico. GSM BSS simplemente reenvía el tráfico de autenticación UMTS.

• El MSC / SGSN decide qué algoritmos de cifrado GSM están permitidos y calcula la clave GSM Kc UMTS claves IK, CK.

• El MSC / SGSN informa a los algoritmos autorizados GSM BSS y transmite la clave de cifrado GSM Kc.

• GSM BSS decide qué algoritmos de cifrado permiten utilizar capacidades de cifrado basadas en la estación móvil.

• GSM BSS envía el comando de modo de cifrado GSM a la estación.

La historia de éxito de GSM (2G) es excepcional. Para facilitar la comunicación de datos, se hicieron algunas extensiones en GSM existente, pero el éxito fue limitado. GPRS se introdujo para usuarios móviles para paquetes de datos, la velocidad de datos básica subió a 172 Kb / s en teoría, pero apenas asignó el máximo de 8 canales lógicos para un usuario. GPRS tiene el concepto de un acceso de 2 etapas a la conectividad IP.

El primer paso es conectarse y registrarse en la red. Para ello, la transmisión de datos de usuario requiere el establecimiento de un entorno PDP (Protocolo de paquetes de datos). En este punto, solo se asigna la dirección IP. GPRS también se conoce como red 2.5G.

Tanto para GSM / CS (conmutación de circuitos) como para GPRS / PS (conmutación de paquetes), se realizaron esfuerzos continuos de optimización sobre la base de una mayor eficiencia de modulación en EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution), pero nada cambió fundamentalmente.

La próxima generación 3G de redes móviles (UMTS) se basó en una nueva tecnología de radio conocida como WCDMS (Wideband CDMA) y aseguró dos cosas:

• Más ancho de banda debido al nuevo espectro de radio;
• Velocidades de datos máximas más altas para el usuario final.

La arquitectura de red UMTS se diseñó manteniendo CS y PS en paralelo. Posteriormente, se creó una capa de servicio completamente diferente en forma de Internet y Subsistema Multimedia (IMS). UMTS fue mejorado posteriormente para velocidades de datos más altas por HSPA y HSPA +. Esto se dividió en enlace descendente / HSDPA y enlace ascendente / HSUPA. 3GPP Rel 5 se ha estandarizado para HSDPA y Rel 6 se ha estandarizado para HSUPA. HSPA + se incluye en Rel. 7 estándar de 3GPP.

Ya se logró una mejora continua dentro de la tecnología PS heredada mediante el enfoque Direct Tunnel. Sin embargo, quedó claro que se requieren más cambios en la arquitectura para lograr este objetivo. Otro aspecto de la mejora en la tecnología heredada se puede identificar con la eficiencia sobrenatural, el número efectivo de bits entregables por unidad de frecuencia de radio y unidad de tiempo. A pesar de que se ha puesto a disposición un nuevo espectro de radio para las comunicaciones móviles, la presión por la reducción de costos y la competitividad requiere más ganancias.

3GPP es el grupo de estandarización para redes móviles y existe desde 1998. La especificación 3GPP viene en paquetes llamados "Release".

Proyecto de asociación de tercera generación (3GPP)

Las versiones de 3GPP son desde la versión 99 hasta la versión 7.

Lanzamiento	Publicado	Características arquitectónicas clave
Lanzamiento 99	Marzo de 2000	UTRAN, USIM
Lanzamiento 4	Marzo de 2001	MSC dividido en servidor MSC y Media Gateway
Lanzamiento 5	Marzo de 2002	IMS, HSPDA, UTRAN basada en IP
Lanzamiento 6	Marzo de 2005	I-WLAN, HSUPA, MBMS, IMS
Lanzamiento 7	Dic 2007	PCC unificado, túnel directo, MIMO, HSPA +, IMS, VCC

Las entidades de la red en resumen son:

UE	Equipo de usuario: el terminal móvil
BTS	Estación base transceptora: la estación base de radio 2G / 2,5G
BSC	Controlador de estación base: un nodo de control en la red de radio 2G
NodoB	Estación base de radio 3G
Red RNC	Controlador Radio NW: nodo de control y concentración en la radio 3G
(G) Nodos MSC	(Gateway) Centro de conmutación móvil: red central conmutada por circuitos
Nodos S / GGSN	Nodo de soporte GPRS de servicio / puerta de enlace: red central conmutada por paquetes
Base HLR / HSS	Registro de ubicación de inicio / Servidor de suscripción de inicio: datos centrales
PCRF	Función de reglas de política y cargo: un nodo de control para la gestión de políticas y el cargo

Proyecto de asociación de tercera generación 2 (3GPP2)

3GPP2 es la parte correspondiente del mercado 3GPP. El organismo de estándares 3GPP2 también ha desarrollado un gran conjunto de especificaciones que describen la tecnología de red móvil propia, la generación actual está etiquetada como CDMA2000 ©. 3GPP2 son conceptos y soluciones 3GPP, pero se eligen de forma selectiva diferente. En cuanto a LTE, ha habido un creciente interés de los operadores 3GPP2 en los últimos años por permitir entre flexibles y eficientes. La tecnología de herencia 3GPP2 incluye un componente llamado 1xRTT CS y componente PS (EVDO vs eHRPD). 3GPP2 considera su red de datos por paquetes de alta velocidad (eHRPD) como equivalente al antiguo sistema 3GPP, el derecho a transferir procedimientos optimizados especialmente diseñados.

Arquitectura del sistema 3GPP

La arquitectura general del 3GPP, el sistema evolucionado, así como el núcleo y las redes de acceso ya existentes definidas como 3GPP se denominan "sistema 3GPP heredado".

Las redes de acceso que no están definidas por el 3GPP, pero que pueden usarse junto con el sistema 3GPP evolucionado, se denominan "redes de acceso que no son 3GPP".

El área de servicio debe entenderse como la multitud de servicios IP, por lo que en general están representados e implementados por redes de paquetes de datos (PDN). El servicio IP puede simplemente ofrecer una conectividad IP sin procesar (es decir, permitir una conexión a Internet), proporcionando una conexión a una red corporativa o una funcionalidad de control avanzada basada en IP, como telefonía y mensajería instantánea a través de IMS.

Se llama "Evolved UTRAN" (EUTRAN). GERAN y UTRAN son las redes de acceso por radio existentes y están conectadas al dominio PS heredado.

Evolved Packet Core (EPC) además de las funciones básicas para administrar el enrutamiento y el reenvío de paquetes (para el transporte de datos del usuario) contiene todas las características necesarias para controlar especialmente la movilidad, el manejo de sesiones, la seguridad y la carga.

Para el interfuncionamiento con el dominio de CS heredado, la red central de CS también debe considerarse e interconectarse con el IMS de fondo. La flecha punteada indica una interconexión opcional entre las redes centrales de CS heredadas y la nueva red Evolved Packet Core, la disminución de las ganancias del dominio de CS para los servicios de voz, si es necesario.

El término más general "Red de acceso de radio evolucionada" (eRAN), también se puede utilizar como parte de los protocolos de señalización, ya que se puede utilizar el término "estrato de acceso" (AS). La comparación revela que E-UTRAN consta de un tipo de nodos, llamado Evolved Node B (eNodeB), y la variedad de interconexiones se reduce al mínimo. eNodeB es una estación base de radio y transmite / recibe a través de su antena en un área (celda), limitada por factores físicos (fuerza de la señal, condiciones de interferencia y condiciones de propagación de ondas de radio). Tiene interfaces lógicas X2 con eNodeB vecino y el EPC a través de S1. Ambos tienen una parte de control (es decir, para señalización) y una parte de plano de usuario (para datos de carga útil).

El punto a la referencia de la UE (que incluye la interfaz de enlace de radio y una pila de protocolos de red móvil enlazada) se llama "LTE-U u" para indicar que difiere de la conectividad heredada EU X2 de los eNodeB vecinos. Pueden considerarse para la mayoría de las E-UTRAN y se utilizan en la mayoría de los casos de traspasos entre células de radio.

A medida que el UE se mueve, la preparación del traspaso largo se realiza a través de la señalización, a través de X2 entre los dos eNodoB de datos y los usuarios afectados pueden transmitirse entre ellos durante un corto período de tiempo. Solo en casos especiales, puede suceder que X2 no esté configurado para eNodeB entre dos vecinos. En este caso, las transferencias siempre son compatibles, pero la preparación de la transferencia y la transmisión de datos se realizan a través del EPC. Por consiguiente, debe proporcionarse una latencia más alta y menos "homogeneidad".

Más detalladamente, las funciones realizadas por eNodeB son:

• Gestión de recursos de radio: Control de portador de radio, Control de admisión de radio, Movilidad de control de conexión, asignación dinámica de recursos (es decir, programación) a UES como enlace ascendente y enlace descendente.

• Compresión de encabezado de IP y cifrado del flujo de datos del usuario.

• Reenvío de los paquetes de datos del plano de usuario al EPC (especialmente, hacia el servicio del nodo GW).

• Marcado de paquete de nivel de transporte en el enlace ascendente, por ejemplo, ajuste de punto de código DiffServ, basado en el índice de clase de QoS (QCI) del portador EPS asociado.

• Planificación y entrega de mensajes de buscapersonas (a petición de MS).

• Planificación y transmisión de información emitida (origen del MME u O&M).

• Configuración de medición que entrega e informa sobre el alcance de la movilidad y la programación.

Con los primeros trabajos de arquitectura para el sistema 3GPP evolucionado, se presentaron dos puntos de vista sobre la implementación de la movilidad con el plano de usuario y los protocolos del plano de control.

El primero fue promovido como el buen desempeño del Protocolo de túnel GPRS (GTP), mientras que el otro presionó por los nuevos (y los llamados "base" del protocolo IETF).

Ambos tenían buenos argumentos de su lado.

• GTP evolution- Este protocolo ha demostrado su utilidad y capacidades para los operadores y tuvo mucho éxito en las operaciones a gran escala. Fue diseñado exactamente para las necesidades de las redes móviles PS.

• IETF based protocols- IETF es el organismo de estándares de facto para Internet. Sus protocolos de movilidad han evolucionado de centrarse en clientes de red basados ​​en IP móvil a "Proxy Mobile IP (MIP)". PMIP se estandarizó en el sistema paralelo 3GPP Evolved. (Pero la base de clientes de IP móvil se utiliza en EPS junto con el soporte de acceso no 3GPP).

EPC para acceso 3GPP en no itinerancia

Las funciones proporcionadas por los puntos de referencia y los protocolos empleados son:

LTE-Uu

LTE-Uu es el punto de referencia para la interfaz de radio entre EU y eNodeB, abarca el plano de control y el plano de usuario. La capa superior del plan de control se denomina "Control de recursos de radio" (RRC). Está apilado en "Protocolo de convergencia de datos por paquetes" (PDCP), Control de enlace de radio y capas MAC.

S1-U

SI-U es el punto para el tráfico del plano de usuario entre eNodeB y la referencia de servicio GW. La actividad principal a través de este punto de referencia es transferir paquetes IP encapsulados a usuarios que surgen del tráfico o la forma del túnel. La encapsulación es necesaria para realizar el enlace IP virtual entre eNodeB y el servicio GW, incluso durante el movimiento de la UE, y así permitir la movilidad. El protocolo utilizado se basa en GTP-U.

S1-MME

S1-MME es el punto para el plano de control entre eNodeB y la referencia MME. En él se realizan todas las actividades de control, por ejemplo, señalización de apego, desprendimiento, y establecimiento del soporte del cambio, procedimientos de seguridad, etc. Nótese que parte de este tráfico es transparente para la E-UTRAN y se intercambia directamente entre la UE y los EM, es una parte denominada señalización de "estrato de no acceso" (NAS).

S5

S5 es el punto de referencia que incluye el control y el plano de usuario entre GW y PDN GW Service y se aplica solo si ambos nodos residen en HPLMN; el punto de referencia correspondiente cuando se atiende a GW es VPLMN se llama S8. Como se explicó anteriormente, aquí son posibles dos variantes de protocolo, un Protocolo de túnel GPRS mejorado (GTP) y Proxy Mobile IP (PMIP).

S6a

S6a es el punto de referencia para el intercambio de información relacionada con equipos de suscripción (descarga y purga). Corresponde al punto de referencia Gr y D en el sistema existente, y se basa en el protocolo DIAMETER.

SGi

Este es el punto de salida para DPR, y corresponde al punto de referencia Gi GPRS y Wi en I-WLAN. Los protocolos IETF se basan aquí para los protocolos del plano de usuario (es decir, el reenvío de paquetes IPv4 e IPv6) y el plano de control como DHCP y se utilizan el radio / diámetro para configurar la dirección IP / protocolo de red externo.

S10

S10 es un punto de referencia para los propósitos de reubicación de MME. Es una interfaz de plano de control puro y el protocolo GTP-C avanzado se utiliza para este propósito.

S11

S11 es un punto de referencia para el plano de control existente entre el servicio MME y GW. Emplea el protocolo avanzado GTP-C (GTP-C v2). El (los) poseedor (s) de datos entre eNodeB y el servicio GW están controlados por la concatenación S1-S11 y MME.

T13

S13 es el punto de referencia para el registro de identidad del equipo (EIR) y MME, y se utiliza para el control de identidad (por ejemplo, basado en IMEI, si está en la lista negra). Utiliza el protocolo de diámetro SCTP.

Gx

Gx es el punto de referencia de la política de filtrado de la política de QoS y controla la carga entre PCRF y PDN GW. Se utiliza para proporcionar filtros y reglas de precios. El protocolo utilizado es el DIÁMETRO.

Gxc

Gxc es el punto de referencia que existe en más de Gx pero se encuentra entre GW y PCRF y solo sirve si se usa PMIP en S5 o S8.

Rx

Rx se define como una función de aplicación (AF), ubicada en NDS y PCRF para el intercambio de información de pólizas y facturación; utiliza el protocolo DIAMETER.

EPC para acceso 3GPP en roaming

En roaming, este caso, el plano del usuario:

Se extiende hasta la HPLMN (a través de una red de interconexión), lo que significa que todo el tráfico de usuarios de la UE se enruta a través de un PDN GW en la HPLMN, donde están conectadas las DPR; o

En aras de una forma más óptima de tráfico, deja un PDN GW en el VPLMN a un PDN local.

El primero se llama "tráfico encaminado a casa" y el segundo se llama "ruptura local". (Tenga en cuenta que el segundo término también se utiliza en la discusión de la optimización del tráfico para los NB domésticos / eNodoB, pero con un significado diferente porque en el concepto de roaming 3GPP, el plan de control siempre involucra a la HPLMN).

Interfuncionamiento entre EPC y Legacy

Desde el principio, quedó claro que el sistema 3GPP Evolved interoperará sin problemas con los sistemas 2G y 3G existentes, 3GPP PS ampliamente implementado o, más precisamente, con GERAN y UTRAN GPRS base (para aspectos de interfuncionamiento con el antiguo sistema CS para el tratamiento de voz optimizada).

La cuestión del diseño arquitectónico básico para 2G / 3G en EPS es la ubicación del mapa GGSN. Hay dos versiones disponibles y ambas son compatibles:

• The GW used - Es el caso normal en el que el servicio GW termina el plano de usuario (como se ve en la red GPRS existente).

  El plan de control se completa en el MME, según distribución de usuarios y plano de control en EPC. Se introducen los puntos de referencia S3 y S4, y se basan en GTP-U y GTP-C, correspondientemente. S5 / S8 está encadenado al PDN GW. La ventaja es que la interoperabilidad es fluida y optimizada. La desventaja es que para este tipo de interoperabilidad, SGSN debe actualizarse a Rel. 8 (debido al soporte necesario para nuevas funciones en S3 y S4).

• The PDN GW- En este caso, la herencia de referencia sin cambios Gn (en itinerancia, sería Gp) se reutiliza entre SGSN y PDN GW, tanto para el control como para el plano de usuario. La ventaja de este uso es que SGSN puede ser pre-Rel. 8. Además, tiene una cierta restricción en las versiones de IP, transferencia y protocolo S5 / S8.

Interfuncionamiento con el sistema CS 3GPP heredado

Durante la fase de diseño 3GPP Evolved, quedó claro que el sistema CS heredado, con su servicio de comunicación de "voz" más importante, no podía ser ignorado por el nuevo sistema. Los operadores eran simplemente inversiones demasiado relacionadas en el campo, por lo que se solicitó un interfuncionamiento muy eficiente.

Se han desarrollado dos soluciones:

• Continuidad de llamadas de voz de radio única (SRVCC) para transferir llamadas de voz desde LTE (con voz sobre IMS) al sistema heredado.

• Respaldo de CS: permite un movimiento temporal a la CS heredada antes de que se realice una actividad de CS entrante o saliente.

Continuidad de llamada de voz de radio única (SRVCC)

En esta solución elegida por 3GPP para SRVCC con GERAN / UTRAN, se conecta un MSC especialmente reforzado a través de un nuevo plano de control de interfaz para MME.

Tenga en cuenta que el MSC que sirve a la UE puede ser diferente al soporte de la interfaz Sv. En el IMS, es necesario un servidor de aplicaciones (AS) para SRVCC. Sv se basa en GTPv2 y ayuda a preparar los recursos en el sistema de destino (acceso y red central y la interconexión entre CS y el dominio IMS), mientras se conecta para acceder a la fuente.

De manera similar, con SRVCC CDMA 1xRTT requiere interfuncionamiento del servidor 1xRTT (IWS), que admite la interfaz y el relé de señal desde / hacia 1xRTT MSC que sirve al UE S102 con el mismo propósito. S102 es una interfaz de túnel y transmite mensajes de señalización 1xRTT; entre MME y UE, estos están encapsulados.

CS Fallback

El servicio GW y PDN GW no están separados (S5 / S8 no está expuesto) y el VLR está integrado con el servidor MSC. Se introduce una nueva interfaz SG entre MSC Server / VLR y MME, que permite procedimientos combinados y coordinados. El concepto consiste en:

• Retransmisión de señal para finalizar la solicitud de CS (llamadas entrantes, manejo de servicio adicional activado por la red o SMS Legacy) desde el servidor MSC para MS en SG y viceversa;

• Los procedimientos operativos combinados entre el dominio PS y el dominio CS.

Interfuncionamiento con acceso que no es 3GPP

El interfuncionamiento con diferentes sistemas de redes de acceso 3GPP (llamado acceso / no 3GPP) fue un objetivo importante para SAE; esto debe hacerse bajo el paraguas de EPC. Esta interoperabilidad se puede lograr en diferentes niveles (y de hecho, esto se hizo en la capa 4 con VCC / SRVCC). Pero para el tipo genérico de interfuncionamiento, parecía necesario basarse en mecanismos genéricos, por lo que el nivel de propiedad intelectual parecía más apropiado.

En general, los sistemas completos para redes móviles y fijas tienen una arquitectura similar a la descrita anteriormente. Para el sistema 3GPP evolucionado, normalmente hay una red de acceso y una red central. En la arquitectura de interfuncionamiento programada del sistema 3GPP evolucionado, otros sistemas de tecnologías de acceso se conectan al EPC.

En general, el sistema de red móvil completo y los sistemas de red fija tienen una arquitectura similar a la descrita en el sistema 3GPP evolucionado y normalmente constan de una red de acceso y una red central.

También se decidió permitir dos tipos diferentes de interoperabilidad, en función de la propiedad de los sistemas de acceso. Para las redes con confianza de acceso que no es 3GPP, se supone que se implementa una comunicación segura entre ellas y el EPC y que también se garantiza suficientemente una protección de datos sólida.

La generación de GPRS Tunneling Protocol (GTP) era prácticamente imposible, pero tampoco es deseable darlo para el nuevo sistema, pero, por otro lado, es bastante comprensible que las mejoras también sean necesarias para poder interactuar. con el mundo de PS heredado sin problemas y las funciones de soporte necesarias para el sistema más nuevo.

Protocolo de túnel GPRS (GTP)

El protocolo GTP está diseñado para tunelizar y encapsular unidades de datos y mensajes de control en GPRS. Desde su diseño a finales de la década de 1990, se puso en marcha a gran escala y se ha acumulado una sólida experiencia.

GTP para el sistema 3GPP evolucionado está disponible en dos variantes, control y plano de usuario. GTP-C gestiona la señalización del plano de control, y es necesario además del protocolo de transferencia de datos sobre la pureza del usuario, GTP-U; se llama plano de usuario. Las versiones actuales, adecuadas para EPS son GTPv1 US y GTPv2-C.

La peculiaridad de GTP es que admite la separación del tráfico dentro de su titular de túnel GTP principal, o en otras palabras, la capacidad de agruparlos y tratar a los operadores. Los extremos de los túneles GTP se identifican mediante TEID (identificadores de punto final de túnel); son asignados al nivel local para el enlace ascendente y el enlace descendente por entidades pares y se informan transversalmente entre ellos. Los TEID se utilizan en diferente granularidad mediante una conexión PDN de ejemplo específica en S5 y S8 y EU en interfaces S3 / S4 / S10 / S11.

Plano de control del protocolo de túnel GPRS

GTPv2-C se utiliza en las interfaces de señalización EPC (incluidos SGSN de al menos Rel. 8). Por ejemplo

• S3 (entre SGSN y MME),
• S4 (entre SGSN y Serving GW),
• S5 y S8 (entre Serving GW y PDN GW),
• S10 (entre dos MME) y
• S11 (entre MME y Serving GW).

En correspondencia con esto, una unidad de datos de protocolo GTPv2-C típica como se muestra en la figura anterior, la parte específica GTP está precedida por encabezados IP y UDP, consta de un encabezado GTPv2-C y una parte que contiene información variable GTPv2-C en número, longitud y formato, según el tipo de mensaje. Como el eco y la notificación de una versión de protocolo no son compatibles, la información TEID no está presente. Obviamente, la versión está firmemente establecida en 2 en esta versión del protocolo.

GTP tenía un mecanismo de encabezado de extensión heredado complejo; no se utiliza en la mayoría de GTPv2-C. El tipo de mensaje se define en el segundo byte (por lo que se puede definir un máximo de 256 mensajes para futuras extensiones). La siguiente tabla proporciona una descripción general de los mensajes GTPv2-C actualmente definidos. La longitud del mensaje se codifica en bytes 3 y 4 (medidos en bytes y no contienen los primeros cuatro bytes).

TEID es el ID del punto final del túnel, un valor único en el lado opuesto / receptor; permite la multiplexación y demultiplexación de túneles en un extremo en los casos muy frecuentes sobre un túnel GTP hay que distinguir.

Tipo de mensaje	Mensaje	Explicación adicional
0	Reservado	Nunca debe usarse (excluido intencionalmente del protocolo, para hacer cumplir una configuración explícita)
1/2	Solicitud / respuesta de eco	Se utiliza para probar si una versión de GTP es compatible con el nodo remitente.
3	Indicación de versión no admitida	Contiene la última versión de GTP compatible con el nodo emisor.
4/5	Solicitud / respuesta de transferencia directa	Se utiliza para el mensaje de señalización de túnel en la interfaz S101 para un traspaso optimizado, entre HRPD access not y MME
6/7	Solicitud / respuesta de notificación	Se utiliza para la notificación de tunelización en S101 entre el nodo de acceso HRPD y MME
25/26	Solicitud SRVCC PS a CS	Se utiliza para activar y confirmar el inicio de SRVCC entre SGSN / MME y el servidor MSC
27/28	Notificación completa de SRVCC PS a CS	Se utiliza para indicar y confirmar la finalización de SRVCC entre el servidor MSC y SGSN / MME
32/33	Crear solicitud de sesión	Se utiliza para establecer la conectividad entre dos nodos.
34/35	Modificar solicitud de portador	Se utiliza para modificar las propiedades de un portador único o de varios, incluye información de contexto del portador
36/37	Eliminar solicitud de sesión	Derriba la sesión de control de GTP
38/39	Solicitud de notificación de cambio	Se usa para informar información de ubicación
66/67	Eliminar comando de portador / indicación de falla	Indique a los nodos que eliminen al portador y confirmen de nuevo
68/69	Comando de recurso portador / indicación de falla	Se utiliza para asignar o modificar recursos.
73	Detener indicación de paginación	Enviado desde SGW al MME o SGSN
95/96	Crear solicitud / respuesta al portador	Indique a los nodos que instalen portadores y confirme
97/98	Actualizar solicitud de portador	Se utiliza para informar a los nodos del plano de control desde el plano del usuario sobre los cambios de portador.

GTPv1-U mejorado

Solo se aplicó una pequeña pero efectiva mejora a GTP-U, y para eso no se consideró necesario fortalecer el número de versiones del protocolo. Por lo tanto, todavía esperamos GTPv1-U, pero al menos es el Rel más reciente. 8.

La pila de protocolos es esencialmente la misma que para GTPv2-C con solo el nombre de las capas y los protocolos sustituidos en consecuencia. El mecanismo de encabezado de extensión se mantiene en su lugar; permite insertar dos elementos si es necesario.

• Puerto de origen UDP del mensaje desencadenante (dos octetos);

• PDCP Número de PDU: relacionado con la transferencia de características sin pérdida; en este caso, los paquetes de datos deben numerarse en el EPC (dos octetos).

La mejora es la capacidad de transmitir un "mercado final" en el plano del usuario. Se utiliza en el procedimiento de traspaso entre eNodoB y da la indicación de que la vía se activa inmediatamente después del paquete de datos, por ejemplo, la función no es necesaria para pre-Rel.8 porque GTP-U no terminó en el acceso de radio nodo (es decir, no en la BS o NodeB) solo existen unos pocos mensajes. GTPv1-U y se enumeran en la tabla anterior.

Está claro que, de hecho, es posible un tipo de señalización muy limitado a través de GTPv1-U (mecanismos de eco y etiquetado final). El único mensaje de que la transferencia de datos de usuario reales es del tipo 255, el llamado mensaje G-PDU; la única información que lleva, después del encabezado, es el paquete de datos original de un usuario o equipo externo de PDN.

No todas las instancias de túneles GTP-U se enumeran en la arquitectura de referencia (cuyo objetivo era capturar las asociaciones que ya no vivían entre los nodos de la red); son posibles túneles temporales -

• Entre dos GW en servicio, aplicable para la transferencia basada en S1, en el caso de que el servicio se mueva GW;

• Entre dos SGSN, corresponde al caso anterior, pero en la red PS heredada;

• Entre dos RNC, aplicable para la reubicación del RNC en la red 3G PS (sin relación con el EPC, se menciona aquí solo para completar).

Es un protocolo de gestión de movilidad estandarizado por Internet Engineering Task Force (IETF) que trabaja en el desarrollo de estándares de protocolo de Internet.

Capacidad de doble pila

La capacidad de doble pila para PMIPv6 tiene dos objetivos:

• Para admitir direcciones de casa IPv4

• Para permitir el transporte de IPv4 solo a través de la red de acceso; en este caso, el MAG puede usar también una dirección privada IPv4, y se puede implementar un NAT a lo largo del camino hacia el LMA.

Estas dos funciones se pueden utilizar de forma independiente. Para resolver estos requisitos, se realizaron las siguientes extensiones:

In the Binding Cache of LMA -

• Dirección IPv4 asignada al nodo móvil y ahora registrada con la puerta de enlace de acceso móvil (incluida la máscara de subred correspondiente). Viene de configuración / perfil estático o es asignado dinámicamente por LMA.

• Dirección IPv4 predeterminada del enrutador asignada al nodo móvil.

In the Binding Update list of MAG -

• Dirección de casa IPv4 asignada a la interfaz adjunta móvil.

• Enrutador IPv4 predeterminado del nodo móvil. El LMA y MAG deberían implementar IPv6, y también necesitan una dirección IPv4. MAG es el enrutador predeterminado IPv4 para el UE en su enlace de acceso.

Señalización PMIPv6

La siguiente tabla proporciona una descripción general de los mensajes de señalización PMIPv6 (PMIPv6 básico y mejoras especificadas en IETF para conectar el despido y la forma de administración). La señalización de la base PMIPv6 se realiza con "Binding Update" (BU) MAG a LMA, y los mensajes correspondientes de "Actualización de reconocimiento Binding" (BUA) de regreso a MAG se utilizan para registrar, actualizar y borrar el enlace. La información de la dirección IP (prefijo de dirección IPv4 o IPv6) suele ser solicitada por el LMA y el MAG asignado por la inscripción inicial.

Mensaje de señalización PMIPv6		Dirección	Descripción
Actualización vinculante	PBU	MAG → LMA	Solicita la creación, ampliación y eliminación de un enlace de movilidad. También se utiliza para solicitar una nueva dirección IPv4.
Acuse de recibo de actualización vinculante	PBA	LMA → MAG	Reconoce las solicitudes de creación, extensión y eliminación de un enlace de movilidad. También se utiliza para asignar una dirección IPv4.
Indicación de revocación vinculante	BRI	LAM → MAG	La notificación de que una vinculación está revocada y, por lo tanto, será eliminada por LAM, también permite revocaciones masivas.
Reconocimiento de revocación vinculante	SOSTÉN	MAG → LMA	Reconoce una revocación vinculante.
Latido del corazón	media pensión	MAG → LMA LMA → MAG	Mensaje de señalización periódica, utilizado para detectar fallas.

Elementos de información específicos de 3GPP agregados a PMIPv6

PMIPv6 está diseñado para un uso muy general; 3GPP tiene unos requisitos especiales derivados de la necesidad de compatibilizarlo al máximo con las capacidades de GTP.

Información específica del proveedor	Dirección	Explicación
Opciones de configuración de protocolo	MAG → LMA LMA → MAG	Reflejado de GTP, utilizado para transferir datos relacionados con el protocolo que se necesitan con frecuencia entre el UE y la red.
Código de error específico relacionado con 3GPP	LMA → MAG	Puede indicar que no se da acceso a un APN.
Identificador de conjunto de conexiones (CSI)	LMA → MAG MAG → LMA	Contiene uno o más CSI. Se genera para cada nueva conexión PDN y se utiliza en caso de falla parcial del nodo para identificar el PDN.
Indicación del tipo de PDN	LMA → MAG	Se utiliza para indicar la decisión del PDN GW.
Dirección IP de PDN GW	MAG → LMA	Se utiliza en caso de encadenamiento en S2a / S2b para transferir al LMA intermedio.
Indicación de asignación de dirección DHCPv4	LMA → MAG	Indica que la IP en la asignación a través de DHCPv4 debe ser utilizada por el UE.

Es un marco genérico desarrollado por el IETF (RFC 3748). El mecanismo de señalización básico admite diferentes métodos de autenticación además.

El uso específico de EAP para el interfuncionamiento con un sistema 3GPP se define mediante el método EAP-AKA. EAP-AKA ya se utiliza en I-WLAN.

Los pasos principales para la autenticación EAP se dan a continuación:

• El autenticador EAP envía una solicitud de autenticación al dispositivo de destino / UE (L2); recibe la respuesta del dispositivo de destino / UE y la transmite a la infraestructura AAA.

• El servidor AAA realiza el método EAP, lo que provoca un desafío al dispositivo de destino, que es enviado por el autenticador.

• El dispositivo objetivo debe afrontar el desafío; la respuesta se transmite al servidor AAA a través del autenticador.

• El servidor AAA compara la respuesta al desafío con la esperada y decide la autenticación exitosa. Se devuelve una indicación de éxito o fracaso al dispositivo de destino.

Opcionalmente, las notificaciones se pueden utilizar para transferir información adicional; se utiliza para la indicación de selección del modo de movilidad IP. Durante el diseño hubo una decisión importante para separar áreas de seguridad de las redes de acceso que no son 3GPP en el campo de la seguridad 3GPP, y también para el otro dominio.

La consecuencia práctica es que el identificador de la red de acceso no 3GPP ingresa al algoritmo de seguridad, lo que requiere la especificación de una variante de EAP-AKA, EAP-AKA (premium).

Internet Key Exchange es una sofisticada versión 2 definida por IETF en RFC 4306. Permite crear y mantener asociaciones de seguridad y túneles IPSec entre dos nodos e intercambiar algunos datos de configuración; se transfieren a los diálogos de configuración de carga útil en el mensaje.

La sesión completa de IKEv2 consta de múltiples diálogos, fases estructuradas. El flujo de mensajes y la base típica se muestran en la siguiente figura, y una descripción de cómo se aplica en el contexto de la señalización entre la UE y ePDG -

IKEv2Phase	Comentarios
Intercambio inicial	Notifica la carga útil como indicación de soporte de MOBIKE. Dirección IP que se solicitará / entregará en la carga útil de configuración. Se solicitará / proporcionará la dirección del agente local en la carga útil de configuración.
Auth Exchange
Crear SA hijo	Para crear un túnel protegido para la señalización DSM IPv6
X. Intercambio de información	En cualquier momento después de AUTH.

En el sistema 3GPP evolucionado, IKEv2 se utiliza para:

• Información de la dirección IP: dirección IPv4 o prefijo IPv6.
• Información de selección del modo de movilidad IP.
• Información de la dirección IP: prefijo IPv6.
• Dirección del servidor DNS.

Diámetro

El diámetro es un protocolo AAA genérico, con funciones adicionales para el acceso a la red, la movilidad y el manejo de QoS. Aunque en principio es de carácter general peer-to-peer, se utiliza en la arquitectura 3GPP en modo cliente-servidor. Tiene una extensibilidad incorporada y, por lo tanto, soporta perfectamente las estructuras de mensajes en las interfaces con la necesidad de cierta flexibilidad. Además, admite múltiples configuraciones de servidor con manejo de fallas y fallas. Funcionalmente, tiene similitudes con su radio predecesor, pero difiere profundamente en el nivel de mensaje y parámetros. DIAMETER ofrece la capacidad de detectar un par muerto mediante pares de mensajes de latido. Se puede ejecutar sobre SCTP o TCP y usa el puerto 3868.

El protocolo DIAMETER se usa ampliamente en el EPC -

• S6a para descargar y actualizar suscripciones entre MME y HSS.

• S6d (entre un SGSN actualizado y un HSS), que es la contraparte de S6a para el mundo heredado con capacidad de interfuncionamiento con el nuevo sistema.

• S13 para verificación de equipos entre MME y EIR.

• SWa para la autenticación entre el acceso que no es de confianza 3GPP y el servidor AAA.

• STa para la autenticación entre el acceso de confianza no 3GPP y el servidor AAA y la autorización.

• SWd para reenvío entre un proxy AAA y un servidor AAA (reenvío entre VPLMN y HPLMN).

• S6b para autorización de APN y movilidad entre PDN GW y servidor AAA.

• SWm para autenticación y autorización entre ePDG y servidor AAA.

• SWx para el intercambio de información de registro y vector de autenticación entre el servidor AAA y HSS.

• Gx para el manejo de sesiones IP-CAN y el manejo de sesiones de GW-Control entre PDN GW y PCRF.

Stream Control Transmission Protocol (SCTP) es un protocolo de transporte confiable que se ejecuta en la parte superior de un servicio de paquetes sin una conexión potencialmente no confiable como IP. Fue desarrollado específicamente para aplicaciones y ofertas de señalización reconocidas sin datagramas (mensajes) de error de transferencia no duplicados. La detección de corrupción de datos, pérdida de datos y duplicación de datos se realiza mediante sumas de comprobación y números de secuencia.

Se aplica un mecanismo de retransmisión selectiva para corregir la pérdida o corrupción de datos. La diferencia decisiva es el multi-homing TCP y el concepto de múltiples flujos en una conexión. Mientras que en un flujo de TCP se denomina secuencia de bytes, un flujo de SCTP representa una secuencia de mensajes. SCTP intenta combinar las ventajas de UDP y TCP, pero evita sus inconvenientes; está definido en IETF RFC 4960.

SCTP se utiliza en varias interfaces del plano de control interno de la red, con estas aplicaciones SCTP:

• S1-MME: entre eNodeB y MME
• SBc: entre MME y SBc.
• S6a: entre MME y HSS
• S6d: entre SGSN y HSS
• SG: entre MSC / VLR y MME
• S13: entre MME y EIR

Protocolo de aplicación S1

Existen dos categorías de procedimientos en S1-MME: UE asociado y no asociado a UE. Además se definen dos clases de mensajes: Class1 es con la clase 2 se responde. Los mensajes de iniciador / respuesta de clase 1 y procedimientos relacionados se enumeran en la tabla siguiente; Los procedimientos para los nombres de los mensajes de Clase 2 son en gran medida idénticos a los nombres de los procedimientos, y la tabla siguiente (segunda tabla) enumera solo estos.

Procedimiento elemental	Mensaje de inicio	Respuesta (si tiene éxito)
Preparación de la entrega	Se requiere entrega	Comando de traspaso
Asignación de recursos de mano	Req. Traspaso	Cambio de ruta req. ack.
Solicitud de cambio de parche	Path Switch Req.	Confirmación de cambio de ruta.
Cancelación de traspaso	Cancelar traspaso	Traspaso cancelar acuse de recibo.
Configuración de E-RAB	Configuración de E-RAB Req.	Configuración de E-RAB Resp.
E-RAB modificar	E-RAB modificar req.	E-RAB modificar Resp.
Lanzamiento de E-RAB	Liberación del comando E-RAB	Comando E-RAB Resp.
Configuración de contexto inicial	Req. Configuración de contexto inicial.	Configuración de contexto inicial Resp.
Reiniciar	Reiniciar	Reset Ack.
Configuración S1	Req. Configuración S1	Configuración S1 Resp.
Lanzamiento de contexto UE	Comando de liberación de contexto UE	Lanzamiento de contexto UE completo
Modificación de contexto de UE	Requisito de modificación de contexto de UE.	Modificación de contexto UE resp.
Configuración de eNodeB	Actualización de la configuración de ENB	Actualización de la configuración de ENB ack.
Configuración MME	Actualización de la configuración de MME	Actualización de la configuración de MME ack.
Escribir- Reemplazar advertencia	Req. De advertencia de escritura-reemplazo.	Advertencia de escritura-reemplazo resp.

Procedimiento elemental

• Notificación de traspaso
• Indicación de liberación de E-RAB
• Paging
• Mensaje de UE inicial
• Transporte NAS de enlace descendente
• Transporte NAS de enlace ascendente
• Indicación de no entrega de NAS
• Desactivar seguimiento
• Inicio de seguimiento
• Indicación de fallo de seguimiento
• Indicación de error de informe de ubicación
• Control de informes de ubicación
• Informe de ubicación
• Seguimiento de tráfico celular
• Indicación de error
• Solicitud de liberación de contexto de UE
• Túnel de enlace descendente S1 CDMA2000
• tunelización uplink S1 CDMA2000
• Indicación de información de capacidad UE
• Transferencia de estado de eNodeB
• Transferencia de estado MME
• Inicio de sobrecarga
• Parada de sobrecarga
• Transferencia directa de información de eNodeB
• Transferencia de información directa MME
• Transferencia de configuración de eNodeB
• Configuración MME

Protocolo de aplicación X2

El protocolo de aplicación X2 tiene mucho en común con el S1-AP; Se hace la misma categorización en mensajes de clase 1 y clase 2. El mensaje de configuración es mucho más pequeño, correspondiente a la función especializada de X2.

Procedimiento	Mensaje de inicio	Clase	Respuesta (si tiene éxito)
Preparación de la entrega	Req. Traspaso	1	Req. Traspaso ack.
Reiniciar	Restablecer req.	1	Reiniciar resp.
Configuración X2	Configuración X2	1	Configuración X2 resp.
Actualización de la configuración de eNodeB	Actualización de configuración ENB	1	Confirmación de actualización de configuración de ENB.
Inicio del informe del estado de los recursos	Estado del recurso req.	1	Estado del recurso resp.
Indicación de carga	Información de carga	2
Cancelar traspaso	Cancelar traspaso	2
Transferencia de estado SN	Transferencia de estado SN	2
Lanzamiento de contexto UE	Lanzamiento de contexto UE	2
Estado del recurso	Estado del recurso	2
Reportando	actualizar
Indicación de error	Indicación de error	2

El protocolo de señalización NAS es genuinamente un protocolo 3GPP y desarrollado solo para 3GPP, por lo tanto, en ningún otro lugar que en los sistemas 3GPP se pudo encontrar este protocolo.

• UE para movilidad y gestión de sesiones.
• MME para EPC y nodos de red heredados (SGSN para GPRS y MSC para dominio CS).
• Mensajes intercambiados.

Protocolo de señalización NAS para gestión de movilidad EPS

Los procedimientos de gestión de movilidad de EPS de señalización NAS se enumeran en la siguiente tabla. La "X" en la columna "C" indica si una variante de la combinación con la pila de protocolos de señalización de CS NAS está en correspondencia (el caso de una configuración con CSFB permitida, según la supuesta combinación).

Solo se presentaron casos de éxito (si se produjo un error utilizando mensajes de rechazo adecuados, principalmente a través de la red); la explicación no incluye todos los casos posibles. Los mensajes de los diálogos generalmente se guardan mediante temporizadores contra la pérdida de mensajes; por ejemplo, el temporizador T3410 se utiliza para supervisar el procedimiento y la conexión expira después de 15 segundos. Entonces, si no hay respuesta (aceptación o rechazo) de la red, se inicia un procedimiento de reintento. Los contadores se utilizan para limitar los reintentos. La red Mobility EPS Management opera siete temporizadores y temporizadores UE 14.

Procedimiento	Mensajes	Explicación
Reasignación de GUTI	Comando de reasignación GUTI ←	Se utiliza para asignar un identificador temporal al UE.
	Reasignación de GUTI completa →
Autenticación	Requisito de autenticación. ←	Se utiliza para autenticar el UE.
	Autenticación resp. →
Control del modo de seguridad	Comando del modo de seguridad ←	Se utiliza para negociar entre UE y MME.
	Comando del modo de seguridad →
Identificación	Requisito de identidad ←	Se utiliza para determinar la identidad de un UE.
	Identidad resp. →
Información EMM	Información EMM ←	Se utiliza para transferir información de soporte a UE.
Estado de EMM	Estado de EMM ← o →	Se utiliza para informar de errores.
Adjuntar	Adjuntar req. ←	Se utiliza para registrar el UE con la red y la asignación de recursos.
	Adjuntar aceptar ←
	Adjuntar completo →
Despegar	Separar req. →	Se utiliza para eliminar el registro de un UE en la red.
	Separar aceptar ← o →
Actualización del área de seguimiento	Requisito de actualización del área de seguimiento. →	Se utiliza para la movilidad en modo inactivo.
	La actualización del área de seguimiento acepta ←
Petición de servicio	Req. Servicio →	Se utiliza cuando el UE está en modo inactivo.
Paginación	Solicitud de capa inferior para paginación	Se utiliza cuando el UE está en modo inactivo y llega tráfico de enlace descendente.
	Req. Servicio
Transporte de mensaje NAS	Transporte NAS UL / DL ← / →	Se utiliza para el transporte de SMS en forma encapsulada.

Protocolo de señalización NAS para la gestión de sesiones EPS

El segundo bloque de la funcionalidad de señalización del NAS está relacionado con el manejo de la sesión. Cuatro insider network y cuatro UE han iniciado los procedimientos que existen en ESM. La siguiente tabla enumera los mensajes con los flujos correspondientes para el éxito (nuevamente, los casos negativos se crean utilizando los mensajes de rechazo apropiados). Algunos de ellos están injertados en mensajes EMM NAS, donde se proporciona un contenedor (por ejemplo, se incluye una conectividad REQUEST PDN en el mensaje de solicitud adjunta). También se han definido dos mensajes simples para el intercambio de información general.

Procedimiento	Mensajes	Explicación
Activación del contexto de portador de EPS predeterminado	Activar req. Contexto portador de EPS predeterminado. ←	Establece un contexto de portador de EPS predeterminado entre UE y EPC.
	Activar req. Contexto portador de EPS predeterminado. →
Activación de contexto de portador de EPS dedicado	contexto de portador req. ←	contexto con QoS y TFT entre UE y EPC.
	Activar requisito de contexto de portador de EPS dedicado →
Modificación del contexto del portador de EPS	Modificación del contexto del portador de EPS req. ←	Modifica un contexto de portador EPS existente para QoS y TFT entre UE y EPC.
	Se acepta la modificación del contexto del portador de EPS. ←
Desactivación del contexto del portador de EPS	Req. Contexto portador de EPS de desactivación. ←	Desactive un contexto de portador de EPS.
	Se acepta el contexto de portador de EPS de desactivación. ←
UE solicitó conectividad PDN	Req. Conectividad PDN →	Solicita la configuración de un portador predeterminado para un PDN.
	La conectividad PDN acepta ←
UE solicitó la desconexión de PDN	Solicitud de desconexión PDN →	Desconecte UE de un PDN.
	Req. Contexto portador de EPS de desactivación. ←
UE solicitó la asignación de recursos al portador	Asignación de recursos al portador. →	Se utiliza para solicitar recursos al portador.
	Modificar el contexto del portador de EPS req. ←
UE solicitó modificación de recurso de portador	Req. Modificación de recurso portador. →	Se usa para modificar.
	Modificar el contexto del portador de EPS req. ←
Solicitud de información de ESM	Solicitud de información del ESM ←	Se utiliza para solicitar la opción de configuración del protocolo.
	Respuesta de información de ESM →
Estado de ESM	Estado del ESM ← o →	Informa a otros pares de señales NAS de errores.