Univ Rey Juan Carlos - Evolucion Redes 3g_v2

8/14/2019 Univ Rey Juan Carlos - Evolucion Redes 3g_v2

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1Transmisin de Datos B2.4: Evolucin de redes 3G

Evolucin de redes 3G


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Por qu aparece HSDPA (3.5G)?

3GPP inici el concepto de all IP mejorando la red core yintroduciendo nuevos bloques como IMS. Pero para mejorar lacapacidad general de la red, el esfuerzo de desarrollo tambindebe estar focalizado en mejorar el acceso y el interfaz aire =>

evolucin UTRAN

Las mejoras de UTRAN y su interfaz aire comenzaron en Release 4.

En Release 5, 3GPP especific HSDPA, para gestionar los picos dealto trfico de los usuarios (mayor throughput, reduccin de losretardos, absorber picos). No tiene impactos en CORE, salvo loscambios para absorber las tasas mayores de datos.

Permite tasas de hasta 3.6 Mbps (Mviles de categora 6) y hasta14.4 Mbps de pico (mviles categora 10) y mejora la cobertura de

UMTS R99.

Ventaja HSDPA: Fcil y rpida de integrar con WCDMA deR99.


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Caractersticas HSDPA

Consigue su mejora usando tcnicas similares a las que usa

EDGE para mejorar GPRS.

Caractersticas principales:

Nuevo canal de transporte compartido HS-DSCH.

Fast Scheduling (despacho rpido)

AMC (Modulacin y codificacin adaptativa)

Retransmisin hbrida HARQ (Hybrid AutomaticReQuest): Mecanismo de retransmisin de mensajes en

caso de error.


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Canales compartidos HS-DSCH (I)

HSDPA utiliza un nuevo canal de transporte denominado HS-DSCH (HighSpeed Downlink Shared Channels). Este canal es semejante al canal

DSCH del WCDMA y permite que los recursos puedan ser compartidospor todos los usuarios de un mismo sector.

La trama de 10 ms del WCDMA se divide en 5 subframes de 2 ms,tambin llamadas intervalo de tiempo de transmisin (TTI) => es comosi hubiera 5 canales multiplexados en el tiempo, de 2ms cada uno.

Los canales HS-DSCH del HSDPA (subframe de 2 ms) se multiplexanpor cdigo.

Se puede emplear un mximo de 15 cdigos paralelos en el canalHS-DSCH, que pueden ser designados para un usuario durante unintervalo de transmisin de tiempo (TTI), o pueden ser divididos

entre varios usuarios. WCDMA: 15 slot x 0.67 ms= 10 ms

HSDPA: 5 TTI x 2 ms = 10 ms


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Canales compartidos HS-DSCH (II)


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Fast Scheduling (despacho rpido)

En relacin con las subtramas (TTI) del HS-DSCH:

Las condiciones radio varan aleatoriamente para losdistintos usuarios, el mecanismo de fast schedulingpermite asignar canales en cada microintervalo TTI a losusuarios que tengan las mejores condiciones radio.

Junto con la siguiente funcionalidad, AMC, se determina

adems a qu tasa binaria.


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AMC (Modulacin y codificacinadaptativa)

HSDPA usa las 2 modulaciones de WCDMA: QPSK y si las

condiciones radio son buenas, 16 QAM. Utiliza unesquema de Modulacin y Codificacin Adaptativa (AMC)con una idea parecida a la implementada en EDGE.

Dependiendo de las condiciones del radio canal, seusan distintos esquemas de codificacin de canal

(baja la redundancia conforme mejoran lascondiciones radio) y de modulacin.

El proceso para seleccionar la modulacin ptima y elesquema de codificacin se lleva a cabo muy encoordinacin con el de fast scheduling


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Retransmisin hbrida HARQ

3) Fast Hybrid Automatic Repeat Request (Fast Hybrid ARQ).

Hybrid: Combina la repeticin de los datos de txpara incrementar la probabilidad de xito.

Fast: Los mecanismos de correccin de errores seimplementan en el NodoB (igual que los de scheduling

y adaptacin del enlace) => en GPRS/EDGE serealizaban en la BSC.

La gestin y respuesta en tiempo real a las variaciones radio en el

NodoB reduce los retardos y mejora el througput general.


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Clases de terminales (capacidad HSDPA)

En 2007 estarn disponibles terminales de 7.2 Mbps


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HSUPA (High Speed Uplink Packet Access)

Vendra a ser el 3.75G

Mejora el funcionamiento del los canales dedicados en eluplink

Permite incrementar la velocidad en el uplink hasta 5.76Mbps

Con HSDPA, slo se mejor el canal downlink (paraaumentar la tasa en servicios asimtricos, como la

navegacin web). Con HSUPA, se mejora el canal ascendente para la

adaptacin a los servicios multimedia.

Con la mejora de eficiencia espectral y la reduccin de lalatencia que dan HSDPA/HSUPA, los operadores son capaces de

proporcionar accesos que faciliten servicios tales como VoIP. Puede usarse de manera conjunta o aislada de HSDPA.


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Cambios en HSUPA

HSUPA consigue la mejora en el uplink gracias a :

Un canal fsico dedicado (E-DCH, enhanced dedicated channel) Intervalo de tiempo de transmisin TTI menor (similar a

HSDPA, aunque no es obligatorio que el mvil soporte 2ms).Uso de entre 1 y 4 cdigos.

Fast scheduling (reserva ms eficiente de los recursos radio).

Fast Hybrid ARQ: Mejora la eficiencia (errores de procesado).


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Comparativa tasas binarias


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Comparativa latencia


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Beyond 3G


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Objetivos en acceso de B3G

Hay 2 principales objetivos en las nuevas tcnicas de acceso

B3G:1) Conseguir excelentes tasas binarias:

Situacin de movilidad: V > 100 Mbps

Situacin estacionaria : V > 1 Gbps

2) Favorecer redes donde el mismo terminal puedaengancharse en los distintos accesos con transicionessuaves entre ellos.

Hay dos tecnologas que estn evolucionando para permitir lasaltas tasas de acceso y la evolucin compatible de redes celularesy wireless: MIMO y OFDM.


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MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)(I)

MIMO aprovecha fenmenos fsicos como la propagacinmulticamino para incrementar la tasa de transmisin y reducirla tasa de error.

MIMO aumenta la eficiencia espectral de un sistema decomunicacin inalmbrica por medio de la multiplexacinespacial.

No es una tecnologa nueva, se desarrollo en los aos 90 para

los sistemas WLAN.


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MIMO (II)

Terminal Estacin

Tener mltiples antenas en emisor y receptor permite llevar

a cabo la siguiente idea:


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OFDM (Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)

Tecnologa de espectro ensanchado que distribuye los datosa lo largo de un nmero variado de portadoras con unaseparacin adecuada entre ellas => enviar la informacinmodulando en QAM o en PSK un conjunto de portadoras dediferente frecuencia.

Divide el ancho de banda en multitud de canales ms

estrechos. Las portadoras de cada canal son ortogonalesentre s (el espectro de cada portadora tiene un cero en elcentro de la frecuencia correspondiente al resto de lasportadoras) => no interferencia entre las portadoras.


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OFDM (II)

No es una tecnologa nueva (usado Wifi, Wimax, ADSL).

Mejoras: Modulacin muy robusta frente al multitrayecto, losdesvanecimientos selectivos en frecuencia y frente a lasinterferencias de RF (funciona mejor que QPSK y n-QAM enentornos multitrayecto).

Las distintas seales con distintos retardos y amplitudes quellegan al receptor contribuyen positivamente a la recepcin.


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Tecnologas de acceso: Tasa binaria vsmovilidad

Las comunicaciones celulares futuras podrn estar basadas en:

Combinacin de OFDM y MIMOCombinacin de MIMO y CDMACombinacin de OFDM y CDMA (ejemplo: A cada portadora se le asigna undato y todos los datos del mismo usuario se multiplican por el mismo cdigo,diferente para cada usuario).


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IMS


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Expectativas inclumplidas de UMTS

Adems de

Inmadurez tecnolgica (inconsistencias en las especificacionesdel 3GPP) =>Presin creada por las expectativas econmicasde UMTS que forz el desarrollo acelerado de los estndares.

Crisis en el sector => imposibilidad de amortizar lasinversiones en licencias por no disponibilidad de las tecnologa.

Existe otro factor clave para entender porqu las expectativas no

se han cumplido: Falta de demanda por parte de los usuarios.

En R99, la novedad era la conexin de alta velocidad (hasta384kbps), videoconferencia por CS y mayor capacidad paramensajera multimedia. Sin embargo, los servicios ms

usados por los usuarios continuaban siendo los tradicionales(voz y SMS)

Surge la necesidad de crear un elemento impulsor de UMTS paraatraer a millones de usuarios potenciales


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IMS: IP Multimedia Subsystem El dominio PS visto hasta ahora proporcionaba acceso a Internet, e

incluso servicios avanzados (Ej: se puede instalar un cliente de VoIP

sobre un terminal 3G para establecer llamadas)

IMS (IP Multimedia subsystem) es la pieza clave de la arquitectura 3G.Es un sistema de control de sesin que puede proporcionar accesocelular ubicuo sobre conmutacin de paquetes (CP) para todos losservicios que proporciona Internet.

Permite usar las tecnologas celulares para proporcionar ubicuidaden el acceso y tecnologas de internet para ofrecer servicios msatractivos.

Facilita todos los servicios slo empleando conmutacin de paquetes(no CS)

Las tecnologas IP sobre las que se basa IMS (SIP para el control de

sesiones e IPv6 para el transporte de red) hacen posible el desarrollorpido de servicios y la reduccin de costes de operacin einfraestructura (cualidades del mundo Internet)

El acceso a usuarios de Internet ofrece millones de posibles destinatarios IMS


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Por qu necesitamos IMS?IMS facilita:

Sesiones IP multimedia compuestas por flujos y contenidos

multimedia diversos, con un nivel adecuado de QoS para cadacontenido.

Tarificacin: Conseguir tarificar de forma apropiada. Unavideoconferencia puede ser interesante que se tarifique por tiempo envez de por bytes. IMS permite ofrecer informacin del servicio que usael usuario para que el operador tarifique en consecuencia.

Servicios integrados: Usar servicios desarrollados por terceras partes que se integren con

otros ya existentes (Ej: Sobre los sms, integrar un servicio text-to-speech para invidentes).

Define interfaces estndar para ser usados por los desarrolladoresde servicios.

Comunicacin orientada a sesin de un usuario a otro/s usuario/s ode un usuario a 1 servicio. (Ej: Un usuario IMS - Un usuario deInternet)

Identificador de usuarios con nombres, no con nmeros de telfono.


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Requerimientos IMS

Soportar el establecimiento de sesiones multimedia IP

Mecanismo para negociar la QoS, que hace uso de laarquitectura de QoS de UMTS.

Interworking con Internet y las redes de conmutacin decircuitos (CS)

Soporte de roaming

Soporte de creacin rpida de servicios sin estandarizacin.

La estandarizacin en las redes 3G ha supuesto una ralentizacin enla introduccin de servicios.

Incompatibilidades con las soluciones propietarias.


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Evolucin en el modelo de ingresos


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Evolucin del modelo de red (I)

IMS All-IP: All-IP se refiere a un completo set de tecnologas (IPen core, red de transporte, RAN). IMS es una solucin en s mismaque supone slo paso hacia la arquitectura all-IP.


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Evolucin del modelo de red (II)

Arquitectura de red basada en un modelo de capas (horizontal),que permite una orientacin a los servicios.


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Posibilidad de de nuevos servicios (I)

Juegos

Trabajo on-line

(datos)Video conferencia

PoC

SMS & Chat

Servicios de valor aadido Video bajo demanda

PoC (PTT over Cellular) Mensajera instantnea y

presencia Mensajera multimedia Juegos (multiusuario) Grupos Vdeo y texto en tiempo real

Soluciones de empresa IP Centrex Video conferencia VPMN Pizarras electrnicas,

comparticin de archivos...

Convergencia de servicios conredes tradicionales VCC SCI M-BOX


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Posibilidad de nuevos servicios (II)

Soporte conferences

Soporte streaming

Soporte Presence

Soporte PoC

Soporte chat (multimedia)

(...)


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Independiente del acceso (en teora)

Accesos

radio parapaquetes

definidos en

3GPP

Accesos

fijos

Accesosradio

no-3GPP

GPRS

WCDMA

HSPA

HSPA+

LTE

802.11

802.x

3GPP2MDN

DSL

Cable

IMS

EDGE

TD-SCDMA


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Organizaciones involucradas en IMS

MobileMobile

IPIP

ResidentialResidential

Acceso cable a IMS

PoCPoC MessagingMessagingGLMSGLMS MultimediaMultimediaTelephonyTelephony

Acceso celular a IMS

PresencePresenceCSICSI

Acceso WLAN a IMS

VCCVCC MultimediaMultimediaTelephonyTelephony

MultimediaMultimedia

TelephonyTelephony

3GPP trabaja muyen lnea con IETFen el uso de SIP
http://www.openmobilealliance.org/index.htmlhttp://www.openmobilealliance.org/index.htmlhttp://www.openmobilealliance.org/index.htmlhttp://www.openmobilealliance.org/index.html


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Qu permite y qu no, IMS

IMS no define las aplicaciones o servicios que se puedenofrecer al usuario final.

IMS define la infraestructura y capacidades del servicioque operadores o proveedores de servicio pueden emplear paraconstruir sus aplicaciones y ofertas de servicios.

IMS implementar el plano de control de los servicios IPmultimedia, mientras que 3G GPRS proporciona las funciones delplano de transporte o usuario y la conectividad IP.

Grupos de servicios finales:

Los heredados: Llamadas bsicas, sms, mensajera multimedia,e-mail...

Los multimedia avanzados: Videoconferencia, audioconferencia,videoconferencia para personas sordas, vdeo y texto en tiempo

real, difusin de TV o radio, vdeo bajo demanda, chatmultimedia y mensajera instantnea, videojuegosmultiusuario, servicio push-to-talk...

E l i d R4 R5


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Evolucin de R4 a R5

Evolucin R4 a R5: El interfaz entre IMS y la red CS se controla con la MGW.El UE se comunica directamente con el subsistema IMS usando GPRS(conectado directamente al GGSN).

El flujo de datos correspondiente a la sealizacin se enva de formaseparada al flujo de datos.

El flujo de sealizacin ser transferido va IMS y los datos de usuariose enviarn sin atravesar el subsistema IMS.


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Conexin a otras redes

Cada operador IMS se conecta con otros para permitir servicios multimedia entreusuarios de distintas redes.Las conexiones a Internet permitien MMS, VoIP, video telephony entre mviles yusuarios fijos.


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Ej: Sesiones multimedia peer-to-peer


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Tecnologas principales para IMS

Control de sesin realizado por el protocolo de control dellamada IMS basado en SIP (Sesion Initiation Protocol) y SDP.

Se han aadido al protocolo extensiones para adaptarlo al entornomvil y a las redes de pago 3G.

SIP aporta las funciones para registro, establecimiento, liberacin ymantenimiento de las sesiones IMS.

Los mensajes de SDP (Session Description Protocol) se transfierenen los mensajes SIP. Al describir la sesin, los usuarios origen/final

pueden indicar sus capacidades multimedia y definir el tipo desesin que quieren mantener.

Se negocia la QoS.

Transporte de red con IPv6: QoS y seguridad, mayor espaciode direccionamiento, transmisin peer-to-peer.


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Control de la llamada en VoIP.Alternativas

En una red telefnica convencional, se usa SS7 para el control de las

llamadas (se establece un circuito para el flujo de datos)

En un dominio IP, cambia el concepto. Dos aproximaciones para elcontrol de la voz sobre IP:

Usar SS7 sin modificar, pero transportarlos sobre la red IP de formatransparente. En este caso aparece un nuevo protocolo de

transporte SCTP (stream control transmission protocol) en vez deTCP/UDP. Esta configuracin se denomina sigtran y la ventaja esque permite usar el software SS7 con ligeras modificaciones.

Reemplazar los protocolos de control de llamada totalmente,con protocolos optimizados para el entorno IP. Distintas propuestas:H.323, SIP (session initiation protocol) o BICC.

Como algunas redes usaran SS7, otras sigtran y otras H.323,SIP o BICC, es necesario que estos protocolos interfuncionenentre s.


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Arquitectura IMS

Conexin aredes CS

Servicios de valoraadido IMS (ej: vdeoon demand). Noobligatorio

Media ResorceFunction: Slonecesario para

conferences

Entrada desealizacin

de llamadasde otras redes

Proxy deentrada de

cualquierconexin IMS


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Nodo principal :CSCF

La transferencia de datos entreusuarios IMS se organiza en sesiones.

El CSCF (call state control function) esresponsable del control de la sesin(usando SIP) y de las siguientesfunciones:

Autenticacin del usuarioEnrutamiento de la llamada

Establecimiento de QoS en la red IP Control y generacin de losregistros de tarificacin CDRs (calldetail records)

Se definen tres tipos de nodos CSCF,y cada red tendr mltiples CSCFs decada tipo (control de carga, fiabilidad):

P-CSCF / S-CSCF / I-CSCF.


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Tipos de nodos CSCF (I)El nodo CSCF (Call State Control Function) es un servidor SIP con funcionesde proxy con 3 roles principales en IMS:

El proxy CSCF (P-CSCF), punto de contacto con el sistema IMS y querecibe la sealizacin desde el terminal. Siempre en la red donde est elmvil (home o visitada)

El interrogating CSCF (I-CSCF), se encuentra en la frontera delsistema IMS. Es punto de entrada de sealizacin externa y ayuda aotros nodos a determinar el siguiente salto de los mensajes SIP : camino

para la sealizacin.

El serving CSCF (S-CSCF). Proxy y servidor registrar. Cada usuarioregistrado en IMS tiene asignado un S-CSCF, que enruta sus sesiones,registra/autentica al abonado y proporciona los servicios. Generaregistros de tarificacin.

Si el usuario marca un n mero de telfono en vez de un SIP URI(Uniform Resource Identifier), el S-CSCF hace el servicio detraduccin.

En el registro, el P-CSCF se ayuda del I-CSCF para determinar el S-CSCF que sirve a cada usuario.


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Ubicacin de los nodos CSCF

P-CSCF en la red home o visitada, el I-CSCF y el S-CSCF siempre en la red

home... por qu?

El trfico generado por un usuario de Francia que est haciendo roamingen India y quiera llamar a Indonesia, se enrutar as:

La sealizacin a travs del I-CSCF y del S-CSCF de Francia. El P-CSCFs estar en la red visitada de India.

El trfico de usuario se transmitir entre los GGSNs de India eIndonesia.

Poco ptimo para el enrutamiento, pero facilita la tarificacin deltrfico originado por los propios usuarios cuando estn en

roaming.


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Funciones de registro y proxy

Con SIP, el usuario Epi

puede tener varios user agent,puede estar alcanzable en sutelfono IP y en otra aplicacinwireless

puede tener configurado elservicio para recibir mensajesSIP en el telfono de 8:00h a15:00h y en la aplicacin por latarde.

En IMS, el S-CSCF es la entidad que tiene las funciones de proxy y de registrar.Las identidades se registran de forma conjunta en el registro inicial.

Si el registrar acta tambin como proxy y recibe un mensaje SIP para el AoR de Epi,decidir hacia dnde es mejor encaminarlo.

AoR en IMS sera como MSISDN (Mobile Subscriber ISDN Number) en GSM.


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Conexin IMS redes externas CS (I)

MGCF y MGW proporcionan una conexinentre IMS y las redes externas CS (ISDN,

GSM).

MGCF (Media Gateway Control Function)controla la MGW y hace de interfaz con S-SCSF usando SIP. El control de lasealizacin de la llamada (SS7/ISUP)se redirige desde la gateway desealizacin de la red CS a la MGCFusando sigtran. La MGCF transladar losmensajes entre SIP e ISUP para darinterworking.

IM-MGW (IP Multimedia Media Gateway)

implementa el plano de usuario para elinterfuncionamiento de IMS con la redesde circuitos (ej: transcodifica flujos IMSsobre IP a datos de usuario).


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Sipgateway

MSC

Sipgateway

MSC

MSC server

CS-MGW

R99

R4

R4

Conexin IMS redes externas CS (II)


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Conexin IMS redes externas CS (III)

BGCF (Breakout gateway controlfunction). Funcionalidad de

enrutamiento basada en nmeros detelfono para PSTN o PLMN (CSbreakout point).

El S-CSCF redirige a la BGCF lasllamadas con destino CS, y desdeaqu se canalizan a la MGCF

apropiada, para: Seleccionar la red adecuadacon la que interfuncionar en eldominio CS.

Seleccionar la gatewayPSTN/CS apropiada para

interfuncionar si est en lamisma red donde se encuentrala BGCF.


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Otros nodos en la arquitecturaOtros nodos de relevancia:

1) El Home Subscriber Server (HSS),

hereda las funciones del HLR+AUC. Almacenay gestiona el perfil del servicio IMS delabonado, claves de seguridad y vectores deautenticacin, registra el estado de losabonados, el nodo S-CSCF con el que elabonado se registra...

2)Application Server (AS): Proporcionaservicios de valor aadido a un usuario. Ej:Servicio de video streaming (video ondemand), servicios de correo ...

3) MRF (Multimedia Resource Function).Se separa en 2 componentes al igual que la

MSC en R4: MRF control (MRFC) y MRFprocessor (MRFP).

Conferencias de vdeo/voz (conferencingbridge), anuncios multimedia, procesastreams (ej: transcodificacin audio)...


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Prerequisitos servicio IMS1) Tener contratado el servicioIMS.

2) Que el terminal consiga unaIP: GPRS (PDP context), ADSL,WLAN...3)Descubrir la direccin IP delP-CSCF que actuara de proxyde entrada. Ser el nodo por el

que pasar toda la sealizacinIMS del terminal.4) Registro SIP del terminalIMS.

El procedimiento de registro permite a la red IMS localizar alusuario. Durante el proceso tambin se autentica al usuario y seautoriza el establecimiento de sesiones.En los ejemplos siguientes asumimos que IMS est implementadosobre una estructura GPRS.

Procedimiento de registro (I)


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Procedimiento de registro (I)

1) Antes de establecer elcontexto PDP, UE y la redestablecen una conexin radioRRC. El SGSN averiguar ladireccin del GGSN en la red(DNS).

Si el subscriptor est autorizadoen el servicio IMS, en elestablecimiento del contextoaparecen nuevos parmetros: ElUE pide la direccin P-CSCF (sino est preconfigurada en laISIM)

2) Cuando el UE conoce la direccin del P-CSCF, enva un mensaje SIP REGISTER al P-CSCF (identidad privada, identidades pblicasa registrar para uso posterior)

3) El P-CSCF necesita averiguar la mejor rutapara alcanzar al S-CSCF. El I-CSCF pregunta

al HSS (en el ejemplo, se supone que estnen la misma entidad fsica).

4) Conseguida la direccin del S-CSCF, seenrutar el mensaje REGISTER al S-CSCF

1)

2)3)

4)

Procedimiento de registro (II)


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5) Basndose en la identidad delmensaje REGISTER, el S-CSCF puedeobtener los datos de autenticacin del

HSS (hasta ahora, el S-CSCF slo sabeque alguien se ha conectado con unaIP vlida): vectores de autenticacin(*).

6) El S-CSCF propone un desafo al UE,enviado en un mensaje 401

UNAUTHORIZED (nmeros aleatorios,claves para el cifrado..)

Procedimiento de registro (II)

5)

6)

7)

7) El UE calcula la respuesta y el S-CSCF lacompara con la que esperaba.

8) Si coinciden, el usuario es autenticado (seenva un SIP 200 OK)

8)

(*): Algoritmo deautorizacin/autenticacin pordesafo: IMS AKA (IMSAuthentication and KeyAgreement)

Procedimiento de registro (III)


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Procedimiento de registro (III)9) Se ejecuta el proceso suscripcinIMS. Se establece cuanto tiempo vaa durar el registro (por defecto,

600.000 seg => 7 das).10) Se hace entre UE y S-CSCF. ElS-CSCF indica al HSS que el registroha tenido xito y descarga lasuscripcin IMS del usuario.

Perfil de servicio asociado a la

identidad.

Puede provocar que losmensajes SIP se enruten aservidores de aplicacin

Se indica al HSS que ste serel S-CSCF que sirva al UE.

11 y 12) Se informa la UE y al P-CSCF de las identidades que se hanregistrado (fallo de red?)

9)

10)11)

12)

Procedimiento de registro (VI)


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Procedimiento de registro (VI)

Adems del P-CSCF o del UE, otro nodo que podra querer unasuscripcin del estado de registro de un usuario podra ser un

servidor de aplicacin.

Ejemplo: Un servidor de aplicacin que ofrezca un mensaje debienvenida al usuario cuando encienda el terminal IMS. Cuandoel usuario se conecte a la red IMS el servidor de aplicacin serinformado y enviar un mensaje instantneo al usuario.


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Establecimiento de sesin

Una vez que el usuario se ha registrado en IMS, puede acceder alos servicios IP multimedia.

Para establecer una videoconferencia con otro usuario IMS, seintercambia info de sealizacin con SIP y SDP para establecerla sesin.

Se contactar con el nodo destino

Se negociarn los parmetros de sesin.

Se activarn los recursos GPRS necesarios para soportar lasesin multimedia.

Establecimiento de sesin (I)


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Establecimiento de sesin (I)

Uea y Ueb ya han llevado a caboel registro y estn disponibles eluno hacia el otro. Uea contacta aUeb (para videoconferencia)

1) Se inicia la sesin con peticinSIP INVITE. La cabecera indica 2identidades pblicas (A y B). En

el mensaje se aade el mensajeSDP que describe lascaractersticas de la sesinmultimedia (medios, tasa binariade cada medio, protocolos a usar,codecs...): first SDP offer

El P-CSCF enva el mensaje al S-CSCF del Uea.

1)

2)

3) 3)

2) El I-CSCF contacta con el HSS paraaveriguar dnde se registr la identidadpblica del Ueb (en qu S-CSCF)

3) Una vez localizado, se enva el INVITEal S-CSCF del Ueb que a su vez lo enva alP-CSCF del Ueb.

Establecimiento de sesin (II)


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Establecimiento de sesin (II)

4) El terminal destino enva mensaje deprogreso de sesin (183 SessionProgress) => aade mensaje SDP con larespuesta del nodo destino alofrecimiento de los parmetros del nodoorigen (pueden haber sido modificadossegn las caractersticas delterminal/usuario): first SDP answer.

Se recibe la direccin Ipb y la secuenciade enrutamiento.

5) Terminal origen enva PRACK como respuesta al progreso de sesin, con la ofertaSDP final (second SDP offer), definiendo codecs para cada medio aceptado.

6) Ueb reconoce el PRACK con SIP 200 OK, asintiendo as al acuerdo de medios y

codificaciones (second SDP answer).

4)

5)

6)

Establecimiento de sesin (III)


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Establecimiento de sesin (III)

Cuando ambas partes conocen y hanacordado medios y codecs, se reservanlos recursos.

7) Se establece un PDP context paradatos: definiciones de QoS en el plano deusuario (tambin se puede ampliar elusado para la sealizacin).

8) Uea enva SIP UPDATE para indicar si

xito de la reserva de recursos y si sehan cumplido los requerimientos (thirdSDP offer)

9) Ueb enva 200OK si su reserva derecursos tambin fue exitosa (third SDPanswer).

10) Ueb indica a Uea de que estavisando a su usuario sobre una sesinmultimedia entrante.

11) Cuando el usuario B descuelga, Uebenva 200OK para indicar que el plano deusuario se ha abierto.

10)

7)

7)

9)8)

11)

Establecimiento de sesin (IV)


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Establecimiento de sesin (IV)

- El S-CSCF es responsable de las decisiones de enrutamiento para sesiones

que empiezan y acaban en el mvil. Cuando le llega una peticin desde el P-CSCF, decide:

Contactar con un AS/ Seguir sesin IMS/ Romper con otros dominios CSo IP.


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Mapeo de los atributos de QoS

Las polticas de QoS en IMS secentralizan en una entidad queest en el P-CSCF (PDF: policydecision function).

La QoS no se basa slo en los

recursos disponibles, tambin ensi nos interesa o no reservar eseBW para un usuario en concreto.

En la red CORE de la QoS seencargar el SGSN.

En la red RAN, la RNC.


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Sesin y liberacin de conexin

Ejemplo de cmo se establecela sesin en el plano de usuarioa travs de distintos equipos.

Liberacin de la conexin por Ueb.Al enviarse SIP BYE, se cierra elplano de usuario y se liberan losPDP context. Al asentir con

200OK, los CSCF limpian la tablasde direcciones de la sesinmultimedia.


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IMS interworking con CSCuando el S-CSCF analiza que el destino de SIP INVITE est en la red CS, dirige elmensaje a la BGCF.

La BGCF decide donde se produce la ruptura a la red CS (cul es la MGCF a la queredirigir el mensaje).

La MGCF redirige el mensaje a la red CS a travs de la SGW y ambas hacen laconversin de protocolos necesaria entre SIP y SS7. Tambin controla la IMS-MGW parael establecimiento de la sesin en el plano de usuario.

Cuando los datos se transfieren, la IMS-MGW convierte la voz CS en un stream RTP yviceversa.

Ej l d i RTP


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Ejemplo de sesin con RTP

Streaming (sin SIP): RTSP para lasealizacin inicial, RTP/RTCP para

el flujo de datos y su control

Sesin multimedia (con SIP): SDP enla sealizacin inicial, RTP/RTCP

para el flujo de datos y su control

S id d li i


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Servidores de aplicacin

En estas redes habr varios servidores de aplicaciones (AS), especializados enproporcionar servicios e implementados sobre distintas tecnologas (Java, SIP

servlets, SIP CGI...).

Desde el punto de vista de SIP, un AS puede actuar como un user agent(originante/terminante), un servidor proxy, un redirect server (por ejemplo,para los redireccionamientos de llamadas), o un SIP B2BUA (Back-to-Back UserAgent).

Un AS a veces acta como SIP proxy server y otras como SIP User Agent,dependiendo del servicio que proporcione.

Si el AS decide no proporcinar un servicio, acta como SIP proxy server.El S-CSCF recibe el SIP request y continua con el proceso.

Si el AS no va a proporcionar un servicio, no registra la ruta y se quedafuera del camino de sealizacin una vez que la transaccin SIP secompleta.

SA como user agente (terminante)


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SA como user agente (terminante)

Ej: Presencia

SA como user agente (originante)


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SA como user agente (originante)

Ej: Servicio despertador

SA como back-to-back user agent


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g(B2BUA)

Servidores B2BUA: 2 user agent conectados con por una lgica especfica delservicio.

Ej: Servicio de prepago: El servidor de prepago primero verifica que el usuariotiene suficiente crdito para pagar la sesin (si no, rechaza la llamada). Sitiene crdito, procede con la llamada. Una vez que se establece la sesin,si elusuario agota el crdito, el B2BUA enviar un BYE request a cada una delas partes involucradas para tirar la llamada.

Mensajera instantnea


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Mensajera instantnea

Muy ligada al servicio de presencia (sabercuando un usuario est conectado)

Hay de 2 tipos: Pager-mode: Modelo parecido al de losSMS. Se usa el cuerpo del mensaje delmtodo MESSAGE. Tiene el problema deque puede congestionar los proxis (=>restricciones en los tamaos de paquetes)

Session-based: Se enva el mensaje comoparte de una sesin (establecida engeneral con peticin SIP INVITE). En vezde usarse el protocolo RTP, se usa elprotocolo MSRP (Message Session RelayProtocol). Este protocolo no usa UDP comocapa de transporte al no tener control decongestin.

Mensaje instantneo sobre

TCP

E t d t l IMS


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Estado actual IMSIMS definido en R5 y R6 del 3GPP.

R5: arquitectura y entidades funcionales (y operativa bsica)

R6: Completa y ampla el concepto de servicios IP multimedia

Interfuncionamiento con CS y con las redes IP multimedia.

Servicio de conferencias con mltiples participantes.

Especificacin del servicio de mensajera IMS

Especificacin del servicio de presencia de IMS.Optimizacin del acceso (interdependencia, altas tasas binarias...Aspectos vistos en temas anteriores).

Lneas de trabajo:

CSI (Combinational Services): Complementar los servicios CS con IMS

VCC (Voice Call Continuity): Handovers de voz entre IMS y las CSbearers.Definicin de servicios multimediaMejora de la calidad IMS :Establecimientos de sesin ms rpidos,mejorar la calidad de voz y performance en general.

E l i d f t


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Evolucin de futuro

VCC: Voice call continuity

CSI: CS bearer & IMS sesion

FMC C i Fij il


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FMC: Convergencia Fijo-mvil

La estandarizacin de la actividad VCC (Voice Call

Continuity) define cmo soporta la tecnologa IMS la voz sobre IPy sobre mvil de manera unificada.

Las mejoras de IMS para soportar accesos fijos se incluyenen R7 del 3GPP

A la espera de mviles e infraestructura, algunos operadores

pueden elegir soluciones intermedias como UMA (UMA Unlicensed Mobile Access, tecnologa de acceso mvil sinlicencia), que se centran en la convergencia fijo-mvil ms que enla evolucin all-ip.

Las operadoras pueden dar servicios rentables mediante la

explotacin de recursos Wi-Fi y GSM a la vez queproporcionan cobertura en el interior de edificios y hogares

UMA


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UMA

UMA facilita la integracin de redes mviles y wifi (soportado enR6 segn 3GPP).

La solucin aade un controlador (UNC, UMA NetworkController), que conecta con los equipos GSM/GPRS a travs delos interfaces Gb y A. De esta forma se integra GSM/GPRS conredes wireless de rea local.

Gestiona pagings, handovers...

UMA

enabled

dual

mode

handset

Cellular Access Network

Generic Access Network

Private

NetworkBSC

IP Access

Network

GANC

Mobile

Core

Network

UMA V t j d t j


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UMA. Ventajas y desventajas

UMA, solucin a medio plazo?

Ventajas Capacidades del sistema GSM se mejoran por ladesaparicin de la carga de la red mvil (reducir congestin)Mejora cobertura indoor. La tecnologa proporciona un puente a los servicios de

transmisin de datos fijo-mvil, (aunque ms para SOHO quepara grandes empresas).

DesventajasNo asegura QoS Solucin de tarificacin poco madura.Handover entre UMTS y WiFi no soportado todava.No adopta SIP

VCC


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VCC

3GPP define la importancia deVCC en R6-R7 para completar losrequerimientos de continuidad deservicio entre distintos accesos.

Se aade un servidor deaplicacin VCC a la red IMS(handover bidireccional GSM-Wifi)

Permite roaming y handoverentre IMS y dominio CS y elterminal puede acceder a serviciosde voz o servicios IMS condistintos accesos.

Inicialmente slo HO a CS 2G, yconmutacin entre distintos tiposde redes de acceso, CDMA,wimax...)

Accesscontroller

UMA o VCC?


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UMA o VCC?

UMA siSe busca usar VoIP sobre WiFiLos clientes son particulares, no businessTarifas suficientemente atractivas para los usuarios

para invertir e instalar los nuevos equipos.

Solucin vertical.

VCC siNo es crtico dar el servicio en 2007 (no disponible)

Usuario objetivos: Business & particularesSe planea usar IMS en el futuro.Solucin horizontal.


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Servicios, aplicaciones,

plataformas

Portales mviles


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Portales mvilesEl continuo cambio en la tecnologa mvil no ha permitido

disponer de un marco de estandarizacin cerrado => se ha

forzado el ofertar contenidos y servicios que haba que rehacersegn la tecnologa y dispositivo de acceso.

Se busca disponer de portales que reduzcan la duplicidad:

Contenidos multimedia de distintas versiones para adaptarse alos diferentes dispositivos de acceso.

Identificar de forma centralizada al usuario y dispositivo para elfiltrado de contenidos, servicios y la adaptacin.

Separar la lgica de estructura de la lgica de presentacin.

En la lgica de estructura se puede proporcionar la

informacin a la capa de presentacin en XML, y el nivel depresentacin puede generar el lenguaje de marcadocorrespondiente en funcin del dispositivo de acceso.

Entornos de presentacin de aplicaciones


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Entornos de presentacin de aplicacionesinalmbricas

Wireless Application Protocol o WAP(protocolo de aplicacionesinalmbricas) especifica un entorno de aplicacin y de un conjuntode protocolos de comunicaciones para normalizar el modo en que losdispositivos inalmbricos acceden a servicios de internet por unmvil (para su presentacin en el mismo).

Versin 1 de WAP (1999): Lenguaje de presentacin de

contenidos, WML. Pila de protocolos no compatible con la deInternet.

WAP 2.0 est presente en los telfonos mviles de nuevageneracin (a partir de 2004). Usa HTTP y TCP.

i-mode: Surge en 1999. Entorno de aplicaciones con objetivossimilares a WAP (xito inicial en Japn). Optimiza la gestin delcorreo, presentacin multimedia...

Lenguajes de marcado


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Lenguajes de marcado Los terminales mviles disponen de un micronavegador para la solicitud depginas.

Las peticiones en las distintas tecnologas de acceso mvil (WAP/ i-mode) serealizan bajo el protocolo HTTP.

En el caso de WAP las pginas se descargan codificadas y el navegadordel mvil las interpreta -> la gateway de WAP es el equipo que actade traductor WAP HTTP.

Lenguajes de marcado:

WML (Wireless Markup Language): Basado en XML. No hay unestndar definido para los navegadores. Obsoleto.

CHTML (Compact HTML): HTML simplificado (poca memoria, pocacapacidad de proceso, display pequeo, colores reducidos...), diseadosegn las recomendaciones del W3C.

I-HTML: Usado en i-mode (DoCoMo), ampliacin de CHTML para facilitarlas imgenes en color, animaciones, texto con efectos..

XHTML Mobile Profile: Extensin de XHTML adaptado a terminales wap2.0. Soporta CSS.

Adaptacin de contenidos al terminal


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Adaptacin de contenidos al terminal Cualquier contenido debera verse ptimamente con independencia deldispositivo/terminal o acceso utilizado.

Un sistema de transcoding permite adaptar o recodificar el contenido alformato correcto antes de que sea servido al terminal destino.

La diversidad de formatos y contenidos (texto, audio, imagen, vdeo)implica:

Identificar el dispositivo

Caractersticas del terminal destino (informacin asociada a losdispositivos).

Aplicar la conversin y servir el contenido.

Polticas de gestin de contenidos para evitar la carga de los

sistemas (reducir el nmero de transformaciones en tiemporeal...)

Diferencias respecto portales web


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Diferencias respecto portales web

Reducido tamao de las pantallas => necesaria estructura derbol por reas temticas y control sobre la vuelta atrs.

Facilitar la usabilidad: Servicio de favoritos, buscadoraccesible, historial de navegacin...

Presentacin ajustada a cada tipo de terminal.

No se soportan todos los formatos multimedia => conversin de

formatos.Resultados obtenidos ante una consulta, paginados.

Los servicios que se deseen tener disponibles para todos losterminales probablemente requerirn distintos lenguajes demarcado.

Plataformas para terminales mviles


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Plataformas para terminales mvilesAumentar capacidad de proceso, incorporacin de nuevosdispositivos en terminales, nuevas aplicaciones y servicios =>

nuevos sistemas operativos y/o plataformas de ejecucin.Sistemas operativos:

SO Symbian (propiedad consorcio de fabricantes).

Windows Mobile (de Microsoft). Se usa en PDAs (pocket PCs)y en los telfonos (Smartphones).

SO PalmOS (propiedad de Palm). Usado en las PDAs y enalgunos modelos de telfonos.

Linux. Creciente importancia en PDAs y sistemas empotrados.

Plataformas:

J2ME (Java 2 Micro Edition). No es SO, es plataforma deejecucin sobre SO para ejecutar aplicaciones escritas enJava.

JavaCard. Similar a J2ME, se ejecuta en la SIM.

Conclusiones


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ConclusionesEn la red CORE, IMS aparece para proporcionar serviciosmultimedia extremo a extremo, con gestin de la QoS y la tarifacin

y permitiendo una fcil integracin de servicios. Se basa en el uso de SIP

En las redes de acceso, se busca el interfuncionamiento entreaccesos fijos y mviles.

Tambin se busca mejorar la calidad de servicio (tasas yretardos) : HSDPA, HSUPA y tecnologas prximas en redesmviles como MIMO o OFDM.

Toma relevancia el desarrollo de aplicaciones mviles ycontenidos, adems del desarrollo de servicios en red.

Convergencia de los intereses Telco tradicionales con el realT.

Univ Rey Juan Carlos - Evolucion Redes 3g_v2

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