PDF de programación - Capitulo 2. Arquitectura y Protocolos LTE

Capitulo 2. Arquitectura y

Protocolos LTE

Claudia Milena Hernández Bonilla

Víctor Manuel Quintero Flórez

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura general de un sistema de

comunicaciones móviles

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura general de un sistema de

comunicaciones móviles

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura general de un sistema de

comunicaciones móviles


http://www.itu.int/osg/spu/ni/3G/technology/

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura general de un sistema de

comunicaciones móviles


http://cordsplus.com/phoneinfo/portal/cellularsystem.html

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura general de un sistema de

comunicaciones móviles


Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura general de un sistema de

comunicaciones móviles


Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura TDMA IS-136



MS

HLR

A

BS

MSC/
VLR

GMSC

ISDN
PSTN
PLMN

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura sistema GSM

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura sistema GSM

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura sistema GSM



Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura sistema GSM



Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura sistema CDMA IS-95

PSTN

Otras redes
ATM / IP

MS

BTS

BSC

IOS

MSC/
VLR

IWF

Red ATM / IP
del operador

HLR/
AUC

Servidor
HDML

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura sistema GSM/GPRS

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura sistema GSM/GPRS

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura sistema GSM/GPRS



http://www.flickr.com/photos/35547713@N02/4239683146/

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura WCDMA (UMTS)

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura WCDMA (UMTS)



Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura WCDMA (UMTS)

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura WCDMA (UMTS)



Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• 3GPP-R8-SAE (System Architecture Evolution)

– Objetivos

• Optimización servicios por conmutación de paquetes.
• Optimización para altas velocidades de transmisión de datos.
• Mejoramiento de los tiempos de respuesta.
• Mejoramiento de los retardos en la entrega de paquetes.
• Mejoramiento de la eficiencia espectral.
• Simplificación general del sistema.
• Optimización de la interoperabilidad con redes de acceso

costos de despliegue, operación y

3GPP y No 3GPP.
• Reducción de
mantenimiento.

• Flexible en bandas de operación y anchos de banda.

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Evolución arquitectura 3GPP hacia una

arquitectura plana (SAE)

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

http://www.g3ekarmy.com/lte-caracteristicas-y-estado-actual-en-mexico/coren/

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares



http://developer.att.com/developer/forward.jsp?passedItemId=200120

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares



Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares



Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares



Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares



http://developer.att.com/developer/forward.jsp?passedItemId=200120

Evolución de la Arquitectura de los

Sistemas Celulares

• Arquitectura Básica (Acceso E-UTRAN)

Elementos Lógicos en la Configuración
de la Arquitectura del Sistema Básico

• Equipo de Usuario (UE, User Equipment)

– Plataforma para aplicaciones de comunicaciones.
– Interfaz de usuario.
– UE=TE+USIM.
– USIM. Identificar y autenticar al usuario y derivar

claves de seguridad para la comunicación.

– Funciones de gestión de movilidad: reporte de

localización, medidas y traspasos (HO).

Elementos Lógicos en la Configuración
de la Arquitectura del Sistema Básico
• Nodo B Evolucionado (eNodeB, Evolved Node B)

– Estación base con el control de todas las funciones radio.
– Puente de nivel 2 entre UE y el Núcleo de Paquetes

Evolucionado (EPC, Evolved Packet Core).

– Cifrado/descifrado datos plano de usuario (UP, User Plane).
– Compresión/descompresión encabezados IP.
– Funciones en el plano de control (CP, Control Plane):

• Gestión de Recursos Radio (RRM, Radio Resource Management).
• Gestión de Movilidad (MM, Mobility Management). Control y
análisis de medidas de señal realizadas por el UE y por si mismo.
Traspasos (HO).

• Señalización eNodoB y MME. Traspaso y solicitudes de UEs.

Elementos Lógicos en la Configuración
de la Arquitectura del Sistema Básico

• Nodo B E-UTRAN (eNodeB)

Elementos Lógicos en la Configuración
de la Arquitectura del Sistema Básico
• Entidad de Gestión de Movilidad
Mobility

(MME,

Management Entity)
– Elemento de control principal en el EPC.
– Opera solo en el plano de control (CP).
– Canal de control primario entre el UE y la red.
– Notificación (paging) a los UEs.
– Autenticación y seguridad.

• Servidor de suscriptores locales (HSS, Home Subscription Server).
• Cifrado y seguridad.
– Gestión de Movilidad.

• Localización de los UEs en el área de servicio.
• Establecimiento y liberación de recursos.
• Control de señalización para traspasos (HO).

– Administración del perfil de suscripción.

Elementos Lógicos en la Configuración
de la Arquitectura del Sistema Básico

• Entidad de Gestión de Movilidad (MME)

Elementos Lógicos en la Configuración
de la Arquitectura del Sistema Básico
• Pasarela en Servicio (S-GW, Serving Gateway)

– Conmutación y gestión del túnel en el plano de

usuario (UP).

– Establece, modifica o libera portadores (bearer) por

solicitudes del MME, P-GW, o PCRF.

– El MME ordena cambiar el túnel de un eNodoB a otro

(traspaso).

– Retransmite datos entre eNodoB y P-GW (modo

conectado).

– Monitorea los datos en los túneles (tarificación).
– Funcionalidad para interceptaciones legales.

Elementos Lógicos en la Configuración
de la Arquitectura del Sistema Básico



Elementos Lógicos en la Configuración
de la Arquitectura del Sistema Básico
• Pasarela de Red de Paquete de Datos (P-GW,

PDN-GW, Packet Data Network Gateway)
– Enrutador de frontera entre el EPS y las redes de

paquetes de datos externas.
– Asigna la dirección IP al UE.
– Incluye funciones de filtrado.
– Configura

los portadores basado en

los

requerimientos a través del PCRF o por el S-GW.

– Monitoreo de datos (interceptación

legal) y

procesos de tarificación.


Elementos Lógicos en la Configuración
de la Arquitectura del Sistema Básico



Elementos Lógicos en la Configuración
de la Arquitectura del Sistema Básico

• Función de Políticas y Tarificación de Recursos
(PCRF, Policy and Charging Resource Function)
– Servidor que controla las políticas y el cobro por el

uso de la red.
• Reglas PCC (Policy and Charging Control).

– Manejo de los servicios en termino de la Calidad

de Servicio (QoS, Quality of Service).





Elementos Lógicos en la Configuración
de la Arquitectura del Sistema Básico



Elementos Lógicos en la Configuración
de la Arquitectura del Sistema Básico
• Servidor de Suscripción Local (HSS, Home

Subscription Server)
– Servidor de bases de datos.
– Repositorio de datos de suscripción.
– Almacena copia maestra del perfil de usuario.
– Almacena la localización del usuario.
– Almacena claves de cifrado.

• Centro de Autenticación (AuC, Authentication Center).

– Interactúa con el MME.




Elementos Lógicos en la Configuración
de la Arquitectura del Sistema Básico

• Dominio de Servicios (Services Domain)
subsistemas, y

incluir varios

– Puede

cada

subsistema varios nodos lógicos.
• Servicios de operador basados en IMS (IP Multimedia
servicios haciendo uso del

Subsystem). Provee
protocolo SIP (Session Initiation Protocol).
• Servicios de operador basados en no-IMS.
• Otros servicios no provistos por el operador de red.

Interfaces y Protocolos en la Configuración

de la Arquitectura del Sistema Básico

• Protocolos en el plano de control (CP)

Interfaces y Protocolos en la Configuración

de la Arquitectura del Sistema Básico

• Protocolos en el plano de usuario (UP)



Interfaces y Protocolos en la Configuración

de la Arquitectura del Sistema Básico

• Protocolos:

– RRC (Radio Resource Control). Control uso recursos radio.
Administra conexiones de datos y señalización. Incluye
funciones traspaso (HO).

– PDCP (Packet Data Convergence Protocol). Compresión

encabezado IP (UP), y cifrado y protección (CP).

– RLC (Radio Link Control). Segmenta y concatena PDCP-

PDU. Corrección errores método ARQ.

– MAC (Medium Access Control). Planificación de datos
acorde a prioridades, multiplexación de bloques de
transporte. Corrección de errores con H-ARQ.

– PHY (Physical Layer). Interfaz radio LTE-Uu

Interfaces y Protocolos en la Configuración

de la Arquitectura del Sistema Básico

• Protocolos en los planos de control (CP) y

usuario (UP) interfaz X2.


Arquitectura del Sistema con E-UTRAN

y Redes de Acceso 3GPP.



Arquitectura del Sistema para Redes

de Acceso 3GPP y no 3GPP.



Arquitectura del Sistema para

Interoperabilidad 3GPP y CDMA2000 HRPD



Bibliografia

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