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COMUNICACIONES MOVILES

Comunicaciones Móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar

Jhon Jairo Padilla Aguilar

PhD. Ingeniería Telemática

Composición de un sistema de

comunicaciones móviles

Estaciones Fijas (FS)

Estaciones móviles

(MS)

Equipos de Control


Estaciones fijas


Se clasifican en:

-Estación base

-Estación de control

-Estación repetidora

BTS

MSC

Interface A

BSC

Interface Abis

Air Interface MS

HLR,VLR,MSC,RPC,

Red

de trán

sito R

ed d

e acceso

Arquitectura de una red GSM


AUC

HLRVLR

MSC BSC

BTS

BTSEIR

SMSC

RED

FIJA

BSS(Base Station Subsystem)NSS(Network Switching Subsystem)


TRANSCEPTOR ESTACIÓN DE BASE: BTS

AUC

HLRVLR

BSC

BTS

BTSEIR

SMSC

RED

FIJA

G/MSC

Realiza los procesos de transmisión-recepción y procesado de la señal recibida.

Cada BTS puede tener asignados entre 1 y 16 radio-canales (transceptores).

Funciones:

Formación del multiplex GSM

Realiza medidas de la señal radio proveniente del móvil

Establece el enlace radio con el usuario móvil (modulación,

demodulación, igualación, codificación, etc...)

Gestión del Time Advance (Sincronización)

Control de potencia

Operación y mantenimiento

Múltiplex GSM para tráfico de voz

Comunicaciones móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar

Multiplex GSM para tráfico de voz

Comunicaciones móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar

Bit voz/sx

Canal señalización


CONTROLADOR ESTACIONES BASE: BSC

AUC

HLRVLR

BSC

BTS

BTSEIR

SMSC

RED

FIJA

G/MSC

La BSC constituye un primer nivel de concentración de tráfico hacia la red con objeto de

minimizar costes de transmisión.

Funciones:

Gestiona y controla las BTS

Responsabilidad en la asignación y liberación de los radiocanales (recursos radio)

con el móvil y de canales terrestres con la red

Fija el contenido de los canales de Radiodifusión y asigna los mensajes de paging

a los subcanales físicos o “paging group”

Gestión de los procesos de transferencia (Handover) entre BTS´s bajo su control

Ejecuta los algoritmos del control de potencia y cifrado

Com

pon

en

tes N

odo B

y U

E e

n L

TE


BSC (GSM) ó Nodo B (LTE)

La capa MAC ofrece servicios a la RLC en la forma de

canales lógicos.

Un canal lógico está definido por el tipo de información

que lleva, y generalmente se clasifican en:

Canales de Control: Llevan información de configuración y

control de la transmission.

Canales de tráfico: Transportan datos de usuario.


Canales lógicos en LTE

Broadcast Control Channel (BCCH): usado para transmision de información

de control del Sistema desde la red hacia todos los usuarios móviles en una

celda. Irradia las características de comunicación del Sistema.

Paging Control Channel (PCCH): Usados para búsqueda (paging) de los

terminales móviles cuya ubicación es desconocida. Un msg de paging

puede ser transmitido por multiples celdas.

Dedicated Control Channel (DCCH): usado para transmisión de información

de control hacia/desde terminales móviles. Es usado para configuración

individual de los terminales móviles.

Multicast Control Channel (MCCH): usado para transmission de información

de control requerida para la recepción del MTCH.

• Dedicated Traffic Channel (DTCH): Usado para la transmission de

información de datos de/hacia el usuario móvil.

• Multicast Traffic Channel (MTCH): Usado para tranmisión en el enlace

descendente de servicios MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Services).


Canales de Transporte en LTE

Broadcast Channel (BCH). Es usado para transporter la transmission de

información del canal lógico BCCH.

Paging Channel (PCH): Es usado para transmission de la información de

paging del canal lógico PCCH. Soporta recepción discontínua para permitir

ahorrar batería al móvil (estados de dormir y despertar).

Downlink Shared Channel (DL-SCH): Es usado para la transmission de

información de los datos hacia los móviles en LTE. Soporta adaptación

dinámica de la tasa y planificación dependiente del canal en tiempo y

frecuencia, ARQ híbrido y multiplexación espacial.

Multicast Channel (MCH). Es usado para soportar MBMS.

Uplink Shared Channel (UL-SCH): es la contraparte del para el DL-SCH en

el Up-link.


Mapeo de canales Lógicos y de

Transporte en LTE



CENTRO CONMUTACIÓN MÓVILES: MSC

AUC

HLRVLR

BSC

BTS

BTSEIR

SMSC

RED

FIJA

G/MSC

El MSC es una central de conmutación ISDN responsable del control de llamada:

establecimiento, mantenimiento y liberación de una comunicación. El GMSC es un tipo

especial de MSC que es la interfaz de la red fija con la móvil. Puede haber varias GMSC

Funciones:

Enrutado de las llamadas hacia/desde el exterior (red PSTN, ISDN..) desde/hacia

un móvil y Facturación (para el caso de la GMSC)

Controla varias BSC y puede conectarse con diversas redes de telecomunicación

Responsable de la gestión de movilidad:(localización y autentificación)

en conjunto con HLR y VLR

Handover entre distintas BSC


REGISTRO LOCALIZACIÓN ABONADO: HLR

AUC

HLRVLR

BSC

BTS

BTSEIR

SMSC

RED

FIJA

G/MSC

• Es una base de datos que almacena la identidad y los datos de los

abonados usuario, independientemente de la localización real de los

mismos en un determinado momento. Toda red GSM al menos tiene

un HLR

•Proporciona los datos necesarios al GMSC para localizar al móvil

cuando se desea establecer una llamada dirigida hacia éste.

•Cada usuario está registrado en un único HLR


MSISDN Número teléfono del usuario para llamarle desde la red

pública

IMSI (International Mobile Subscriber Identity): Formado por

MCC:Mobile Country Code MNC:Mobile Network Code MSIN:Mobile Suscriber Ident. Number

3 digitos 2 dígitos 10 dígitos (máx). Los dos primeros para HLR

Información sobre el tipo de Servicios contratados

Datos de localización de la VLR: LMSI (Puntero , No. registro o expediente asociado

a un abonado)

VLRID: Identificador de las distintas VLR

Tripletas de Autentificación: SRES, Kc y RAND

REGISTRO LOCALIZACIÓN ABONADO: HLR (2)

.

HLR MSISDN

Datos de

usuario

IMSI Datos de

Localización

LMSI

VLRID

Tripletas de

Autentificación


REGISTRO LOCALIZACIÓN VISITANTES: VLR

AUC

HLRVLR

BSC

BTS

BTSEIR

SMSC

RED

FIJA

G/MSC

-Base de datos local controlada por el MSC que contiene toda la información

relevante de los terminales móviles que en un momento determinado están

en el área de localización controlada por dicho VLR. En general MSC/VLR

están físicamente juntas.

-Realiza la autentificación del móvil en el MSC asociado. Memoriza

los mismos datos que el HLR y así evita señalizaciones entre ambos.

-Usualmente está incorporado al MSC o GMSC del que forma parte y se

conecta con otros VLR y HLR a través del sistema de señalización de

red.(SS7).


CENTRO DE AUTENTIFICACIÓN: AUC

AUC

HLRVLR

BSC

BTS

BTSEIR

SMSC

RED

FIJA

G/MSC

•Gestiona los datos de seguridad y autentificación de los abonados

•Proporciona al HLR los valores (RAND,SRES y Kc) que permiten

la autentificación del móvil en cada MSC/VLR.


REGISTRO IDENTIFICACIÓN EQUIPOS: EIR

AUC

HLRVLR

BSC

BTS

BTSEIR

SMSC

RED

FIJA

G/MSC

•Es una base de datos mundial.

•Contiene dos tipos de listas:

Una con los números de serie de equipos móviles que debido a

algún defecto ó por que han sido robados no deben acceder a la red.

Otra con los valores del IMEI (International Mobile Equipment

Identity) permitidos.


CENTRO SERVICIO MENSAJERÍA: SMSC

AUC

HLRVLR

BSC

BTS

BTSEIR

SMSC

RED

FIJA

G/MSC

•El SMSC es independiente de la red GSM. Puede estar conectado a

varias redes GSM simultáneamente.

•Permite enviar y recibir mensajes cortos desde o hacia otros móviles, y

puede establecer interconexión con otros sistemas de correo electrónico.

•La transmisión de un mensaje corto se puede producir incluso simul-

taneamente con una transmisión de voz. Es una comunicación en una

sola dirección

UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar

Arquitectura del Sistema

UMTS

Núcleo de Red o Core Network

RNC RNC

Nodo B Nodo B Nodo B Nodo B

UTRAN

RNSRNS

UE

lu lu

lub lub lub lub

lur


Núcleo de Red

Funciones de transporte:

-Transporte de

información de tráfico

-Señalización

-Conmutación

Funciones de

inteligencia:

-Encaminamiento

-Gestión de la

movilidad

-Interconexión con

otras redes de

Telecomunicación


Diseño del núcleo de red

Se implementa en 2 etapas:

Etapa Inicial: Basada en

tecnologías de núcleo de red

actuales (GSM y GPRS)

Evolución hacia TCP/IP:

Basado en IMS (IP Multimedia

Subsystem)

Fase inicial

Evolución a

TCP/IP


Componentes Core Network

(Fase inicial)

Red Cx Circuitos

Red Cx paquetes

Tráfico de

voz y datos

modo

circuito

Tráfico voz y datos

en modo paquete


Componentes Core Network (fase

inicial)

BTS BSC

Nodo B RNC

MSC/VLR GMSC

HLR

SGSN GGSN

OTRA PLMN

INTERNET

INTRANET

PSTN/ISDN

UTRAN

GSM

Dominio de circuitos

(CS)

Dominio de paquetes

(PS)


Elementos comunes a ambos dominios

HLR (Home

Location Register)

VLR (Visitor

Location Register)

AuC (Autentication

Centre)

EIR (Equipment

Identity Register)

SMS- GMSC

(Short Messages

Services Gateway

MSC)

SMS Interworking

MSC


Elementos comunes a ambos

dominios

HLR (Home Location

Register):

Base de datos

Contiene información de

cada cliente:

IMSI, MSISDN, servicios

contratados, restricción de

servicios, servicios

suplementarios, Area de

localización

VLR (Visitor Location

Register):

Almacena datos temporales

sobre los terminales móviles

ubicados momentáneamente

en un área de localización

controlada por una MSC.

Requiere registro del móvil al

cambiar de Area de

localización (VLR y HLR).


Elementos comunes a ambos dominios

AuC (Authentication Centre):

Almacena datos de cada cliente.

Permite autenticación del IMSI

y el cifrado de la comunicación.

Envía datos de autenticación y

cifrado a través del HLR al VLR y

la MSC. Se comunica con su

HLR asociado a través de la

interfaz H.

EIR (Equipment

Identity Register):

Almacena las

identidades de los

equipos terminales

(IMEI).

Listas Blanca (sin

restricciones, gris (con

alguna restricción,

negra (sin servicio)


Elementos comunes a ambos

dominios

SMS-GMSC (Short

Messages Services

Gateway MSC):

Comunica el centro de

servicios de mensajes

cortos con la PLMN.

Envío de SMS hacia los

móviles desde el centro de

servicios.

SMS Interworking

MSC:

Comunica las MSC con

el centro de servicios de

mensajes cortos.

Envío de SMS desde

los móviles al centro de

servicios.


Elementos del dominio de Conmutación

de circuitos (CS)

U-MSC (Mobile

services Switching

Centre)

U-GMSC (Gateway

MSC)

IWF (Interworking

Function)


Elementos del dominio CS

U-MSC (Mobile services Switching Centre):

Constituye la interfaz entre el sistema móvil y las

redes fijas.

Funciones de señalización y conmutación de móviles

en su area de localización.

Procedimientos de Registro de localización y

traspaso.


Elementos del dominio CS

U-GMSC (Gateway MSC):

Punto de comunicación

entre PLMN y la PSTN.

Interroga al HLR cuando

hay una llamada entrante

desde la PSTN.

Una vez determinada el

área de Localización, se

dirige la llamada a la MSC

que controla dicha área.

IWF (Interworking

Function):

Es un componente

asociado a la U-MSC.

Intercomunica la red

UMTS con otras redes

fijas (ISDN, PSTN, PDN).

Si las redes son

compatibles, no tendría

funciones.

Elementos del Dominio de Paquetes

PEP

PDPPDP

PEP

PEP

PEP

NUCLEO IMS

RED DE ACCESO UMTS


Elementos del dominio PS: Red de

Acceso UMTS

U-SGSN (UMTS Serving GPRS Support Node):

Nodo servidor de las comunicaciones en modo paquete.

Datos necesarios para manejo de llamadas

iniciadas/terminadas en el móvil: IMSI, identidades

temporales, Dirección IP (Contexto PDP- se almacena

en el HLR)

Información de Localización: Routing Area, Celda, Id.

VLR asociado, direcciones de los nodos U-GGSN que

participan en sesiones activas de transferencia de datos

mediante PDP (Contextos PDP).



Acceso UMTS

U-GGSN (UMTS Gateway GPRS

Support Node):

Nodo frontera de las comunicaciones en

modo paquete.

Información necesaria para controlar

llamadas iniciadas/terminadas en el móvil:

IMSI, Direcciones PDP, Localización

(nodo SGSN donde el móvil está

registrado).



Acceso UMTS

BG (Border Gateway):

Pasarela entre una PLMN que soporta GPRS y

una red de conexión entre PLMNs (utilizada para

interconectar con otras PLMNs que también

soportan GPRS).

Aporta el nivel de seguridad apropiado para

proteger a la PLMN y a sus terminales.


Evolución del núcleo de Red

Fase Inicial

Ventaja: Facilidad de

migración de 2G a 3G.

Desventaja: Es un freno

para el soporte de

servicios más avanzados.Es necesario ir hacia

TCP/IP.



El núcleo de red en 4G se basa en el modo paquete

basado en el protocolo TCP/IP.

TCP/IP se usa tanto en núcleo de red como en red de

acceso radio (Opción “Todo IP”).

Desaparición del modo circuito y todo el tráfico (voz

y datos) se transportaría en modo paquete (Red

Multiservicio).

Tecnologías: Núcleos de Red IP para UMTS,

IP/ATM, Dominio IP Multimedia (IMS), Mobile IP.

Núcleo de red para LTE


IMS: IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM

Es una infraestructura de red

El objetivo es soportar servicios multimedia en

redes NGN

Nació como iniciativa de los operadores móviles

(3GPP, 2005)

Se está posicionando como la solución estándar

Arquitectura de una red IMS

Las partes o entidades se

clasifican en 6 categorías:

Familia de enrutamiento y

gestión de la sesión (CSCFs)

Bases de datos (HSS, SLF)

Elementos de Interconexión

(BGCF, MGCF, etc)

Servicios (Servidor de

aplicación, MRCF, MRFP)

Entidades de soporte (THIG,

Security Gateway, PDF)

Tarificación


Application Server (AS): Provee las plataformas de servicio

en ambientes IMS.

No determina cómo se programan las aplicaciones multimedia de valor agregado.

Soporta la señalización y administración de las interfaces (IMS Service Control- ISC, Sh) y los protocolos SIP y DIAMETER.

Habilita los desarrolladores para usar aplicaciones basadas en SIP: antiguos servidores de red inteligente, Servidores/Gatewayscon interfaces estándar OSA/Parlay para aplicaciones Web, VoIP, etc.


Home Suscriber Server (HSS): Es el equivalente del HLR (Home

Location Register) en sistemas 2G.

Contiene además dos interfaces de comunicación basadas en el protocolo DIAMETER (Sh).

Es la base de datos maestra de un IMS y almacena los perfiles de usuario IMS.

Incluye información de filtrado individual (Servicios a que tiene derecho), estado del usuario (activo, inactivo por falta de pago, etc) y perfiles de los servidores de aplicación (qué servidores utiliza).


Media Resource Function (MRF): Puede ser dividida en dos partes:

Media Resource Function Controller(MRFC)

Media Resource Function Processor(MRFP)

Provee los recursos para el procesamiento de los flujos multimedia: Mezclado de medios, anuncios de medios, análisis de medios, cambio de codificación de medios, habla.

Otros componentes son: BorderGateway Control Function (BGCF), Media Gateway Control Function(MGCF), Media Gateway (MG). Estos realizan la interconexión entre RTP/IP y los proveedores usados en las redes anteriores.


IMS End User System:

Provee el sporte de

protocolos IMS necesario:

SIP

Codificadores para las

aplicaciones multimedia

Soporte de la conectividad:

GPRS, WLAN, etc


Proxy Call State Control Function(P-CSCF): Es el primer punto de contacto con el

núcleo de red IP multimedia.

Todo el tráfico se señalización SIP desde o hacia el equipo de usuario (UE), pasa por el P-CSCF

Se comporta como un proxy, aceptando y re-enviando solicitudes y respuestas

Realiza funciones como: autorización de los recursos solicitados para el nivel de QoS apropiado (PolicyControl), llamadas de emergencia, monitoreo, Identificación del I-CSCF, compresión/decompresión de cabeceras.


Interrogating Call State

Control Function (I-CSCF):

Es el primer contacto dentro

de un operador de red.

Contacta al HSS para obtener

la dirección del S-CSCF y

realizar el registro del usuario

Envía las solicitudes y

respuestas SIP al S-CSCF.

Oculta la topología de la red

al usuario


Serving Call State Control Function (S-CSCF):

Ejecuta los servicios de control de sesión para el extremo de la comunicación

Mantiene el estado de la sesión (que es requerido por el operador de red para el soporte de los servicios)

Dentro de un mismo operador de red, diferentes S-CSCFs pueden tener diferentes funcionalidades.

Soporta el registro y la interacción de los usuarios con las plataformas de servicio para el soporte de los mismos.

Decide si un Servidor de Aplicación (AS) se requiere para recibir información relacionada con una solicitud de sesión SIP para asegurar el manejo apropiado del servicio

La decisión del S-CSCF está basada en la información del Filtro recibida del HSS. Este filtro es almacenado y soportado en una forma Servidor-por-aplicación para cada usuario.

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