GPRS - EDGE

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GPRS y EDGE

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GPRS - EDGE

  1. 1. GENERAL PACKET RADIO SERVICE (GPRS) Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE)http://lonely113.blogspot.com
  2. 2. Contenido 1. Introducción 2. Arquitectura de Red 3. Interfaz Radio 4. Gestión de Recursos Radio 5. Gestión de Movilidad 6. Gestión de Sesiones 7. Gestión de Seguridad 8. Servicios GPRS 9. Evoluciónhttp://lonely113.blogspot.com
  3. 3. 1. Introducción Requisitos de mercado y evolución tecnológica:http://lonely113.blogspot.com
  4. 4. 1. Introducción Inconvenientes de GSM GPRS (General Packet Radio para tráfico de datos: Service) • Baja velocidad de • Evolución de las redes GSM transmisión (9.6 Kbps). para proporcionar mayores velocidades y mejores • Desaprovechamiento de prestaciones en el acceso recursos radio móvil a servicios de datos e (Conmutación de internet. circuitos). • Mejor aprovechamiento de • Tarificación por tiempo de los recursos radio conexión. (Conmutación de paquetes). • GPRS complementa a las • Sólo el 2% de tráfico en redes GSM, no las sustituye. GSM son datos. • Tarificación por volumen de información.http://lonely113.blogspot.com
  5. 5. 1. Introducciónhttp://lonely113.blogspot.com
  6. 6. 2. Arquitectura de Redhttp://lonely113.blogspot.com
  7. 7. Subsistemas de Red • Equipo de Usuario • Subsistema de Estación Base (BSS) • Subsistema de Conmutación de Red (NSS)http://lonely113.blogspot.com
  8. 8. Subsistema de Estación Móvil (MSS) Tipos de Equipos de Usuario: Clase A Pueden estar registrados en la red GSM y en la red GPRS simultáneamente. Pueden recibir o enviar tráfico GSM y GPRS simultáneamente. El paging se realiza a la vez para ambas redes. Clase B Similar a los equipos de clase A, con la diferencia que no pueden recibir o enviar tráfico GSM y GPRS simultáneamente. Son la clase de equipos más comunes. Clase C Tienen funcionalidad GSM y GPRS pero sólo pueden estar registrados en una red (GSM o GPRS) a la vez.http://lonely113.blogspot.com
  9. 9. Subsistema de Estación Base • BTS • BSC • TRAU • CCU (Channel Codec Unit): Codificación y entrelazado para protección contra errores. • PCU (Packet Control Unit): Separa tráfico de voz (CS) y tráfico de datos (PS).http://lonely113.blogspot.com
  10. 10. Subsistema de Conmutación de Red • Elementos Comunes a GSM – MSC – HLR – VLR – AUC – EIR • Nuevos elementos – SGSN – GGSN – BG – DNS – Firewalls – PLMN Backbone: – Charging Gateway – LIGhttp://lonely113.blogspot.com
  11. 11. Serving GPRS Support Node (SGSN) Es el elemento más importante de la red GPRS. El SGSN de la red GPRS es equivalente a la MSC de la red GSM. Funciones: • Conversión de protocolos (Por ejemplo IP a FR). • Cifrado de datos. • Compresión de datos. • Autenticación de usuarios en red GPRS. • Gestión de movilidad. • Ruteo de datos al GGSN adecuado en conexiones a redes externas. • Recolección de información de facturación por servicios GPRS. • Recolección de información estadística para propósitos de gestión de red.http://lonely113.blogspot.com
  12. 12. Gateway GPRS Support Node (GGSN) Es la puerta de enlace a redes externas. Toda conexión a una red fija externa debe pasar a través del GGSN. Funciones: • Punto de anclaje en una conexión GPRS. • Ruteo de paquetes a la SGSN apropiada. • Ruteo de paquetes a las redes externas correctas. • Interfaz a redes IP externas. • Enfrentar problemas de seguridad. • Recolección de datos de cargos por tráfico y estadísticas. • Asignación de direcciones IP estáticas o dinámicas. • Participación en el establecimiento de túneles con el SGSN y con otras redes externas y VPN (Virtual Private Network).http://lonely113.blogspot.com
  13. 13. Border Gateway (BG) • Provee un túnel de comunicación directo entre diferentes redes de operadores GPRS (Inter-PLMN). • Es más seguro transferir datos entre dos redes PLMN a través de una conexión directa que a través de la red Internet pública. • Esencialmente permite a un usuario en Roaming conectarse a una intranet a través del GGSN de su operador (Home GGSN) utilizando la red PLMN vistada.http://lonely113.blogspot.com
  14. 14. Firewalls (FW) • Protege la red IP contra ataques externos (por ejemplo hackers de internet o usuarios móviles). • Podría configurarse para que rechace todos los paquetes que no son parte de las condiciones iniciales de suscripción de los usuarios. • Puede también incluir NAT (Network Address Translation).http://lonely113.blogspot.com
  15. 15. PLMN backbone • Red basada en IP que interconecta todos los elementos GPRS. • Existen dos clases: – Intra-PLMN: Permite a los SGSNs y GGSNs de un operador comunicarse entre sí. Es una red IP privada (utiliza direcciones IP privadas). – Inter-PLMN: Permite a los SGSNs y GGSNs de varios operadores comunicarse unos con otros.http://lonely113.blogspot.com
  16. 16. Otros • Charging Gateway (CG) – Nodo de facturación • Legal Interception Gateway (LIG) – Pasarela de intercepción legal en la cual se almacena el tráfico de usuarios bajo sospecha por un periodo temporal y que puede ser consultada por la autoridad, previa autorización judicial. • Domain Name Server (DNS) – Resolución APN (Access Point Name) – Resolución inversa de direcciones IP.http://lonely113.blogspot.com
  17. 17. Interfaces de Redhttp://lonely113.blogspot.com
  18. 18. Interfaces de Red Interfaz Elementos Uso Principal Tipo de protocolo Um MS-BTS Interfaz radio RLC/MAC Abis BTS-BSC Interfaz GSM RLC/MAC estándar Gb BSC-SGSN Datos GPRS LLC/FR Consultas HLR para Gc GGSN-HLR activación de contexto IP/SS7 PDP Gd SGSN-SMS GMSC Intercambio de SMS SS7 Gf SGSN-EIR Verificación de SS7 identidad de terminal Gi GGSN – Red de Transferencia de IP datos datos SGSN-SGSN Gestión de movilidad Activación de Gn contexto PDP y IP SGSN-GGSN transferencia de datos. Gp BG-BG Enlace entre IP operadores Gr SGSN-HLR Gestión de SS7 localización Ga SGSN-MSC/VLR Gestión de movilidad SS7 GSM/GPRShttp://lonely113.blogspot.com
  19. 19. 3. Interfaz Radio • Modulación • Avance de tiempo • Sincronización • Control de Potencia • Codificación de canal • Interleaving • Framing • Medium Access Control (MAC). • Segmentación de datos • Control de congestión • Multiplexaje • Medición de niveles de señal • Handoverhttp://lonely113.blogspot.com
  20. 20. Esquemas de Codificación • Adicional al CS1 utilizado en GSM, GPRS incluye tres nuevos esquemas de codificación CS2, CS3 y CS4.http://lonely113.blogspot.com
  21. 21. Esquemas de codificación Estructura de bloque radio: CS1,CS2, CS3 CS4http://lonely113.blogspot.com
  22. 22. Esquemas de Codificación Rendimiento de codificación: Codificación Número de Número de Duración de Tasa de Número de Porcentaje bits de bits de datos bloque radio rendimiento bits de de bloque radio en bloque efectivo cabecera cabecera radio CS-1 456 181 20 ms 9.05 Kb/s 275 60 % CS-2 456 268 20 ms 13.4 Kb/s 188 41 % CS-3 456 312 20 ms 15.6 Kb/s 144 32 % CS-4 456 428 20 ms 21.4 Kb/s 28 6.1 %http://lonely113.blogspot.com
  23. 23. Esquemas de Codificación Codificación utilizada según C/I C/I CS-1 CS-2 CS-3 CS-4 Mejor rendimiento 12 dB 8 Kb/s 6 Kb/s 4 Kb/s 0.5 Kb/s CS-1 15 dB 8 Kb/s 10 Kb/s 8 Kb/s 1 Kb/s CS-2 20 dB 8 Kb/s 12 Kb/s 14 Kb/s 5 Kb/s CS-3 Tasa de transferencia según número de TS y tipo de codificación Esquema de CS-1 CS-2 CS-3 CS-4 codificación 1 TSL 9.05 Kb/s 13.4 Kb/s 15.6 Kb/s 21.4 Kb/s 3 TSL 27.15 Kb/s 40.2 Kb/s 46.8 Kb/s 64.2 Kb/s 8 TSL 72.0 Kb/s 107.2 Kb/s 124.8 Kb/s 171.2 Kb/shttp://lonely113.blogspot.com
  24. 24. Modulación GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) en GPRS Cada bit es representado por un símbolo. Consiste en una modulación MSK con prefiltrado gaussiano para reducir el ancho de banda base a aproximadamente la tercera parte.http://lonely113.blogspot.com
  25. 25. Modulación 8PSK (8 Phase Shift Keying) en EDGE Bits Símbolo Fase digitales 111 0 0 011 1 π/4 010 2 π/2 000 3 3π/4 001 4 π 101 5 -3π/4 100 6 - π/2 110 7 - π/4http://lonely113.blogspot.com
  26. 26. Modulación Esquemas de Modulación y codificación en EDGE: Tasa de Bloques Tasa Tasa Bits en código RLC por de Esquema de Mod. bloque BCS Cola HCS de bloque datos código radio cabecera radio (Kb/s) MCS-9 1.0 0.36 2 2x592 59.2 MCS-8 0.92 0.36 2 2x544 2x12 2x6 54.4 MCS-7 0.76 0.36 2 2x448 44.8 8PSK 592 29.6 MCS-6 0.49 1/3 1 548+48 27.2 (relleno) MCS-5 0.37 1/3 1 448 8 22.4 MCS-4 1.0 0.53 1 352 17.6 12 6 296 14.8 MCS-3 0.8 0.53 1 272+24 GMSK 13.6 (relleno) MCS-2 0.66 0.53 1 224 11.2 MCS-1 0.53 0.53 1 176 8.8http://lonely113.blogspot.com
  27. 27. 4. Gestión de Recursos Radio Los time slots para el tráfico CS son asignados por la red GSM, para el tráfico PS son asignados por la PCU. El tráfico CS tiene prioridad sobre el tráfico PS en la asignación de time slots. Los time slots GPRS se clasifican en: • Dedicados: Exclusivamente reservados para tráfico GPRS. • Por defecto: Time slots para tráfico GPRS que pueden ser asignados a tráfico CS si fuera necesario. • Time slots adicionales: Para tráfico GSM pero que pueden ser asignados para tráfico GPRS si fuera necesario. Para la gestión de los recursos radio el operador puede configurar : • Capacidad GPRS celda por celda. • Cantidad de time slots dedicados, por defecto y adicionales.http://lonely113.blogspot.com
  28. 28. Canalización • Dos bandas de frecuencias para el tráfico de subida y bajada (FDD). • Canales de RF de 200 KHz de ancho de banda para el acceso múltiple de usuarios (FDMA). • 8 time slots/canal RF, cada uno de los cuales representa un canal físico (TDMA). • Cada canal físico se puede compartir entre múltiples usuarios o procesos, los que se conoce como canales lógicos.http://lonely113.blogspot.com
  29. 29. Canalización • Agrupación de canales: Se puede asignar más de un canal físico a cada usuario, hasta un máximo de 8. • En la práctica, la mayoría de las MS sólo puede soportar hasta 3 canales físicos para evitar traslape entre la transmisión y la recepción (Retardo Tx/Rx de transponder).http://lonely113.blogspot.com
  30. 30. 5. Gestión de Movilidad • La red GSM utiliza el concepto de Área de Localización (LA) para el aviso o paging a suscriptores. • GPRS tiene un nuevo concepto de localización denominado Área de Encaminamiento (RA).http://lonely113.blogspot.com
  31. 31. 5. Gestión de Movilidad • Área de Localización (LA): El propósito principal del LA es para localización y aviso de llamadas a las MS. • Área de Encaminamiento (RA): Se define como una o un grupo de celdas en un área de localización, que se utiliza para localización y aviso para suscriptores GPRS.http://lonely113.blogspot.com
  32. 32. Estados de una MS IDLE – MS no registrado en red GPRS. – Estación móvil inalcanzable. – Está en estado pasivo. READY – EL SGSN conoce la celda en la que se encuentra la MS. – Se encuentra transmitiendo o recibiendo datos. – Está en estado activo. – La MS permanece en estado READY hasta que expira el “READY timer” u ocurre un detach GPRS. STANDBY – El SGSN conoce el Routing Area en el que se encuentra la MS. – Acaba de salir del estado activo. – MS aún registrado en la red GPRS.http://lonely113.blogspot.com
  33. 33. Estados de una MShttp://lonely113.blogspot.com
  34. 34. Gestión de Localización Conjunto de procedimientos para manejar cambios de celdas, áreas de cobertura SGSN o RAs de un terminal transfiriendo datos. El conjunto de procedimientos se manejan desde el SGSN. Inter-SGSN: El antiguo y el nuevo RA son atendidos por diferentes SGSNs. Intra-SGSN: Cuando el antiguo y el nuevo RA pertenecen al mismo SGSN.http://lonely113.blogspot.com
  35. 35. 6. Gestión de Sesiones • Se refiere a la activación o desactivación de sesiones de datos entre una MS y una red externa. • Para establecer sesiones de datos, el sistema GPRS provee un grupo de funciones para asociar una MS con una dirección (por ejemplo, IP) llamado Funciones de contexto PDP. • El contexto PDP puede también ser modificado.http://lonely113.blogspot.com
  36. 36. Contexto PDP (Packet Data Protocol) • Le permite al usuario conectarse a una red externa de datos, por ejemplo internet. Describe principalmente: – Tipo de red (X.25, Internet, Intranet) – Dirección PDP (IP, X.25) – APN (Access Point Name) – Parámetros de calidad de servicio. • Una MS puede tener más de un contexto PDP activado, el cual se mantiene activo hasta que se realiza su desactivación.http://lonely113.blogspot.com
  37. 37. Contexto PDP • Activación: Consiste básicamente en obtener una dirección IP.http://lonely113.blogspot.com
  38. 38. Contexto PDP • Desactivación – Cuando se completa una transferencia de datos. – Cuando la red experimenta problemas de congestión. – En este estado la MS no puede enviar ni recibir datos. • Modificación – Durante una trasferencia de datos es posible cambiar algunos parámetros,. – Por ejemplo: Cuando hay escasez de recursos el QoS puede ser disminuido y/o aumentado en caso contrario.http://lonely113.blogspot.com
  39. 39. Roaming • AP (Access Point) ofrecido por la red PLMN visitada: El suscriptor accede a la PDN externa a través del GGSN y el SGSN de la red visitada. • AP ofrecido por la red PLMN local (Home): El acceso a la PDN externa se realiza a través del GGSN local del suscriptor y el SGSN de la red visitada.http://lonely113.blogspot.com
  40. 40. 7. Gestión de Seguridad GPRS Hereda las funciones de seguridad de GSM: • Autenticación del suscriptor. • Identificación de terminal mediante su IMEI. • Confidencialidad de la Identidad del Usuario. • Cifrado de datos entre la MS y el SGSN. Funciones adicionales: • Direccionamiento IP privado en la red troncal GPRS. • Enlaces cifrados y autenticación entre nodos de la red troncal GPRS. • Detección de paquetes provenientes de redes externas mediante la inclusión de firewalls.http://lonely113.blogspot.com
  41. 41. 7. Gestión de Seguridad GPRShttp://lonely113.blogspot.com
  42. 42. 8. Servicios GPRS • Servicios Punto a Punto (PTP): Transferencia de paquetes entre dos suscriptores. – Orientado a la conexión (Protocolo X.25). – No orientado a la conexión (Protocolo IP). • Servicios Punto a Multipunto (PTM): Transferencia de paquetes de Uno a Varios usuarios con una sola solicitud.http://lonely113.blogspot.com
  43. 43. Calidad de Servicio (QoS) • La información de QoS está contenido en el HLR. • Se negocia una QoS para el usuario durante el establecimiento del contexto PDP. • Se basa en los siguientes atributos:http://lonely113.blogspot.com
  44. 44. Calidad de Servicio (QoS) Clase de Prioridad: Mantenimiento del servicio en condiciones subnormales, por ejemplo congestionamiento de red. Los paquetes serán descartados según su nivel de prioridad. • Prioridad clase 1 (Prioridad alta) • Prioridad clase 2 (Prioridad normal) • Prioridad clase 3 (Prioridad baja)http://lonely113.blogspot.com
  45. 45. Calidad de Servicio (QoS) Clase de Retardo: Define los máximos retardos para la transferencia de paquetes a través de la red GPRS. Se definen cuatro clases de retardo: clase 1-3 (Predictivo) y clase 4 (Mejor esfuerzo). Clase de Confiabilidad: Define probabilidad de: – Pérdida de datos – Duplicación de datos – Llegada de datos fuera de secuencia – Corrupción de datos Se definen 5 clases de confiabilidad (1 a 5).http://lonely113.blogspot.com
  46. 46. Calidad de Servicio (QoS) Clase de Rendimiento • Tasa de bits máximo: Se mide en octetos por segundo. Especifica la máxima tasa de bits esperada para una conexión PDP. • Tasa de bits promedio: Se mide en octetos por hora. Especifica la tasa de bits promedio esperada para una conexión PDP.http://lonely113.blogspot.com
  47. 47. 9. Evolución-EDGE • La tecnología GPRS es un camino de GSM a 3G. • La tecnología EDGE es una evolución del sistema GSM que permite llegar a velocidades de 384 Kbps, superiores a las de GPRS y similares a las previstas en UMTS. • Emplea conmutación de paquetes (EGPRS) combinada con mejoras que afectan a la comunicación vía radio (MS-BTS). • EDGE introduce un nuevo esquema de modulación, 8- PSK frente al GMSK del GSM. • Al introducir EDGE en una red móvil ya existente (nuevo esquema de modulación) implica la sustitución/ampliación de todas las partes de radiofrecuencia de las estaciones base (principalmente los transceptores).http://lonely113.blogspot.com
  48. 48. 9. Evolución- EDGE Cambios en arquitectura:http://lonely113.blogspot.com
  49. 49. 9. Evolución-EDGE Ventajas EGPRS • Mejores tasas de trasferencia de datos. • Menos costoso que migrar directamente a UMTS. • Optimización de la inversión de la red GSM/GPRS existente. • Terminales móviles más baratos. • No requiere cambios de hardware ni software en la red troncal, sólo en la red de acceso (Estación Base).http://lonely113.blogspot.com
  50. 50. 9. Evolución - UMTS GPRS EDGE UMTS MMS Si Si Si Internet Si Si Si Audio/Video No Si Si Streaming Mensajes de No Si Si video Descarga de No Si Si Archivos Videollamada No No Sihttp://lonely113.blogspot.com
  51. 51. 9. Evolución - UMTShttp://lonely113.blogspot.com

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