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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
Comunicaciones Móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
Estaciones fijas
Comunicaciones Móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
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
Comunicaciones Móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
AUC
HLRVLR
MSC BSC
BTS
BTSEIR
SMSC
RED
FIJA
BSS(Base Station Subsystem)NSS(Network Switching Subsystem)
Comunicaciones Móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
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
Multiplex GSM para tráfico de voz
Comunicaciones móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
Bit voz/sx
Canal señalización
Comunicaciones Móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
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
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.
Comunicaciones Móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
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).
Comunicaciones Móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
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.
Comunicaciones Móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
Comunicaciones Móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
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
Comunicaciones Móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
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
Comunicaciones Móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
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
Comunicaciones Móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
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).
Comunicaciones Móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
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.
Comunicaciones Móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
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.
Comunicaciones Móviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
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
UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar
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
UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar
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
UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar
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
UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar
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)
UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar
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
UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar
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).
UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar
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)
UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar
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.
UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar
Elementos del dominio de Conmutación
de circuitos (CS)
U-MSC (Mobile
services Switching
Centre)
U-GMSC (Gateway
MSC)
IWF (Interworking
Function)
UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar
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.
UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar
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.
UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar
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).
UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar
Elementos del dominio PS: Red de
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).
UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar
Elementos del dominio PS: Red de
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.
UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar
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.
UMTS Jhon Jairo Padilla Aguilar
Evolución del núcleo de Red
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.
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
Arquitectura de una red IMS
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.
Arquitectura de una red IMS
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).
Arquitectura de una red IMS
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.
Arquitectura de una red IMS
IMS End User System:
Provee el sporte de
protocolos IMS necesario:
SIP
Codificadores para las
aplicaciones multimedia
Soporte de la conectividad:
GPRS, WLAN, etc
Arquitectura de una red IMS
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.
Arquitectura de una red IMS
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
Arquitectura de una red IMS
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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