Protocolos de Comunicaciones Móviles: OSPF, BGP, IPv6, GSM, GPRS, UMTS y LTE

OSPF (Open Shortest Path First)

• Para redes *broadcast* o no-*broadcast* multiacceso de tránsito.
• Red de tránsito = hay 2 o más *routers* OSPF del área en ella.
• Enviado por el DR (LSA tipo 2).
• Máscara
• Attached Router – Cada *router* adyacente al DR en la LAN (incluye al DR).

Summary LSAs

• LSAs tipo 3 y 4, enviados por ABRs.
• En tipo 3 el destino es una red y en tipo 4 es un ASBR.
• Máscara
  • Tipo 3 (Network Summary LSA): Máscara
  • Tipo 4 (ASBR Summary LSA): 0s
• TOS
• Métrica

AS External LSA

• Tipo 5, enviado por ASBR refiriendo a destino externo o *default route*.
• Máscara
• E
  • E = 0 : Coste es comparable con el que se usa en el AS.
  • E = 1 : Coste no es comparable y se considera mayor.
• TOS, Métrica
• Forwarding Address
  • A qué *router* hay que reenviar para llegar a ese destino.
  • Si es 0s es hacia el ASBR que lo creó.
• External route tag (para el EGP)
• Llega a todo el AS.

Diseminación de LSAs

• Procedimiento de *flooding* descrito anteriormente.
• Número de secuencia:
  • Lineal
  • Al alcanzar el máximo (Smax) manda LSA con secuencia Smax para borrar su LSA de los *routers*.
• Hello cada 10s (caducidad 40s).
• Nuevo LS Update cada 30 min.
• Si en 1h no se actualiza un LSA se borra.
• Dentro de cada área, los *routers* aprenden el coste de sus ABRs a los ASBRs y de los ASBRs a los destinos.
• Para que se use un enlace debe ser anunciado por los dos extremos.
• Edad:
  • Medida en segundos e incrementada al menos en 1 al reenviarse.
  • Máxima: MaxAge (= 1h).
  • Si la alcanza no se usa para calcular rutas.
  • Entonces se difunde para eliminarlo de la red.

Diseminación en redes *broadcast*

• Cuando un *router* tiene un LSA nuevo que difundir:
  • Lo manda a dirección de *multicast* (AllDRouters = 224.0.0.4).
  • Leen el paquete el DR y el BDR.
  • El DR reenvía el LSA por *multicast* a la LAN (AllSPFRouters = 224.0.0.5).
  • Los *routers* envían ACKs (AllDRouters = 224.0.0.6).
  • DR lleva registro de los ACKs.
  • Si no recibe un ACK retransmite el LSA al *router* en concreto que no respondió.
  • El BDR también lleva registro de los ACKs.
  • Ante un fallo en el DR puede tomar el relevo inmediatamente.

OSPF: SPF – Cálculo de las rutas

• Emplea Dijkstra para calcular las rutas dentro del área.
• Entre áreas solo se propaga un resumen, sin detalle de enlaces.
• El cálculo de rutas entre áreas es similar a Distance Vector.
• Existiendo solo 2 niveles en la jerarquía no deberían producirse bucles típicos de DV.

Coste en rutas externas

• Las métricas pueden tener diferente significado en cada área o AS.
  • En tal caso no es posible sumar las métricas para obtener la métrica del camino.
• Rutas externas, se distinguen 2 tipos:
  • Tipo 1: la métrica se calcula teniendo en cuenta el camino interior y exterior hasta el destino (LSA tipo 5, E=0).
  • Tipo 2: la métrica únicamente tiene en cuenta el camino exterior hasta el destino (LSA tipo 5, E=1).
• Siempre se prefiere la ruta de tipo 1 de menor coste.
• En caso de no existir de tipo 1 se tomará la de tipo 2 de menor coste.

ECMP

• Soporta Equal Cost MultiPath.
• Si hay dos caminos al destino de coste mínimo puede introducir dos *next-hop*.
• Con pequeño cambio se obtienen con Dijkstra.
• No se especifica cómo usar los dos caminos.
• División en cada sentido puede ser diferente (…).
• Para evitar desorden dentro de cada flujo se suele hacer el balanceo por micro-flujo (ej. sesiones de transporte).
• Se convierte en una división aproximada.
• El balanceo no ayuda a la hora del diagnóstico de fallos.

IS-IS (Intermediate System to Intermediate System)

• Protocolo de ISO para CNLP.
• Directamente sobre nivel 2.
• Desarrollado por Digital para su DECnet Phase V.
• Link State, *classless*.
• Intermediate System = Router.
• Jerarquía:
  • Emplea áreas en dos niveles L1 y L2.
  • El tráfico entre áreas debe cruzar el *backbone*.
  • Los *routers* dentro de un área no conocen rutas de fuera de la misma.
  • Los L1/L2 tienen una BD de LSPs para el área y otra para el *backbone*.
  • Los L1/L2 calculan SPF para ambas.
• Integrated IS-IS
  • Soporta otros protocolos (IP).
  • Incluso enrutando para IP sus mensajes son sobre CLNP.
• Pequeñas diferencias con OSPF.
• Varias métricas posibles: Default, Delay, Expense, Error.
• Calcula tabla de rutas independiente para cada métrica.
• Máxima distancia 1023 aunque se ha ampliado con extensiones a 24bits.

PARTE 2: BGP-4

BGP: Introducción

• BGP: Border Gateway Protocol.
• BGP-4, RFC 4271.
• BGP-4 primera versión *classless*.
• Protocolo Interdomain estándar *de facto*.
• Comunicación fiable mediante conexión TCP entre *routers* adyacentes.
• Puerto 179.

BGP: Path Vector

• Calcula caminos a prefijos.
• Como DV, recibe de vecinos, calcula sus rutas y envía a vecinos.
• En vez de métrica anuncia la lista de AS en cada camino.
• Por defecto elige el camino que pasa por menor número de ASs.
• Anunciar el camino permite evitar los ciclos.
• El menor número de ASs no quiere decir que sea el menor número de saltos por *routers*.

BGP: Mensajes

• Primero se establece la conexión TCP entre los dos BGP *speakers*.
• Cuatro mensajes obligatorios:

OPEN

• Tras establecerse la conexión.
• Router especifica parámetros de operación: versión, identificador, AS number, hold time, *capabilities*, etc.
• Suele ir seguido de un intercambio de todas las rutas.

KEEPALIVE

• Para comprobar periódicamente el *peering*.
• Se da por rota la sesión si pasa el *hold time* sin recibirlo.

NOTIFICATION

• Cuando se detecta un error.
• Termina la conexión.

UPDATE

• Anuncia información de enrutamiento (nuevas rutas o eliminar otras – *withdraw* –).
• Anuncia un solo camino por mensaje.
• Anuncia cuando ha calculado una nueva mejor ruta al destino.
• Si deja de poder alcanzarlo anuncia eso también.
• Prefijo / Longitud.
• Atributos del camino: permiten a BGP elegir el mejor.

ROUTE-REFRESH (opcional)

• Para pedir que vuelva a anunciar los prefijos que conoce.

eBGP vs iBGP

Direccionamiento

• En enlace entre dos ASBRs empleará un direccionamiento.
• Frecuentemente es parte de la asignación de uno de los dos ASs.
• Un *router* con más de un *peer* tendría una dirección diferente para cada uno, lo cual complica la gestión.
• Necesita un identificador único del *router*, pero si es una de sus direcciones IP, ¿qué sucede si ese interfaz falla?
• Para tener una única identificación se emplea la de un interfaz de *loopback*.
• Se envían los paquetes con TTL=2 si se usa *loopback* y con TTL=1 si no se usa.

Peering en BGP

• Los *peers* de un proceso BGP pueden estar:
  • En otro AS: *external peer* ⇒ eBGP.
  • En el mismo AS: *internal peer* ⇒ iBGP.
• En el mismo AS el *peering* iBGP forma una malla porque…
• No se pasan por iBGP prefijos aprendidos por iBGP.
• Reconoce si es del mismo AS porque en el OPEN anuncia el ASN.
• No interesa difundir todas las rutas al IGP (escalabilidad).
• iBGP permite que otros ASBRs aprendan los prefijos a anunciar.
• El ASN se añade a la ruta al hacer anuncio a otro eBGP.

Atributos en BGP

Path Attributes

• Son características de una ruta BGP.
• Tipos según se soporten:
  • Well-known: *mandatory* (en update) o *discretionary*.
  • Optional: *transitive* o *nontransitive*.

ORIGIN (well-known mandatory)

• IGP, EGP o Incompleto (rutas estáticas).

NEXT_HOP (well-known mandatory)

• Si son External Peers es la IP del interfaz del *router* anunciante.
• Si son Internal Peers y
  • Destino fuera del AS: IP del *peer* externo.
  • Destino en el mismo AS: IP del anunciante (*recursive lookups*).

AS_PATH (well-known mandatory)

• Secuencia de ASs hasta el destino.
• Al mandar un *update* por eBGP se añade el ASN a la secuencia.
• Si se manda por iBGP no se añade el ASN.
• AS path *prepending*: añadir el ASN más veces para desalentar usar este camino.

LOCAL_PREF (well-known discretionary, non-transitive)

• Solo en iBGP.
• Comunica el grado de preferencia por una ruta.
• La ruta de mayor valor es seleccionada.

MED (optional, nontransitive)

• Multi-Exit-Discriminator.
• Cuando hay múltiples links a un AS.
• Anuncia el *ingress point* preferido.
• Es una métrica y se selecciona el de menor MED.
• No se propaga a más ASs (debe borrarlo al pasar la ruta a otro AS).

Un criterio de selección

1. Ruta con el mayor LOCAL_PREF.
2. Si iguales, la ruta de AS_PATH más corto.
3. Si iguales, la ruta de origen menor (ORIGIN).
4. Si iguales y van al mismo AS, la de menor MED.
5. Si igual, la de menor métrica del IGP hasta el NEXT_HOP.
6. Si iguales y van al mismo AS, se puede instalar todas las rutas o escoger la de menor identificador de *router*.

BGP e Internet

Jerarquía y economía

• En la Internet tenemos enlaces
  • Cliente-Proveedor (de pago).
  • Entre iguales (normalmente no se pagan).
• Por un enlace entre pares no se hace tránsito (…).
• Preferencia habitual:
  1. Por cliente.
  2. Por *peer*.
  3. Por proveedor.

Políticas

• Anunciar una ruta implica que se está dispuesto a encaminar el tráfico a ese destino.
• Los administradores pueden implementar diferentes políticas:
  • No anunciar un destino a un vecino.
  • No usar caminos que pasen por cierto AS.
  • Ignorar el MED y usar *shortestpaths* (*hot potato routing*).
  • Añadir varias veces su ASN.
  • Etc.
• Problemas
  • Hay políticas que no convergen.
  • Hay políticas que pueden converger dependiendo del orden de los mensajes.
  • Hay políticas que convergen pero dejan de hacerlo si un enlace se cae.
  • Dadas las políticas y la topología, decidir si convergerá es NP-completo.

Multihoming

• *Multihoming*.
• Para ofrecer redundancia.
• El rango de direcciones pertenece al ISP 1.
• Habrá que anunciarlo también al ISP 2.
• Ahora la ruta por ISP 2 es más específica.
• *Address leaking*: ISP 1 debería anunciar también la ruta específica.
• Más habitual tener un espacio de direcciones propio.
• Ser un AS y correr BGP.

Precauciones: Martians

• Algunos prefijos no se deben anunciar ni enrutar paquetes de ellos.
• Ruta por defecto (0.0.0.0/0).
• Direccionamiento privado
  • 10.0.0.0/8
  • 172.16.0.0/12
  • 192.168.0.0/16
• Link-local (169.254.0.0/16).
• TEST_NET (192.0.2.0/24, etc.).
• Clases D y E (224.0.0.0/3).
• Reservados para IANA.

Black holes

• Si un AS anuncia un prefijo al que no está conectado.
• El real puede dejar de ser accesible desde ciertas redes.
• O puede hacer pasar tráfico por él.

Anycast

• Servidores con misma dirección IP (contenido replicado o no).
• Todos en la misma red física o en diferentes.
• Anuncios por ejemplo por diferentes proveedores.
• Clientes acceden a servidor según proximidad.
• Permite distribución de contenidos.
• También se puede hacer en el IGP.
• Ejemplo: F-root name server.

Otras características

• Agregación de rutas
  • Gracias a CIDR.
  • Combinar prefijos de dos o más ASs y anunciar el combinado.
• Route Reflectors
  • Mejorar escalabilidad de iBGP (que crea un *full-mesh*).
  • Un *router reflector* actúa como un concentrador.
• Confederations
  • Mejora escalabilidad de iBGP.
  • Dividir AS en varios de forma que entre ellos sea eBGP.
  • La confederación tiene un ASN y cada sub-AS puede tenerlo o usar uno privado.
• Route Flap Dampening
  • Para evitar rápidas oscilaciones en una ruta.
  • Aumenta el tiempo de convergencia.

IPv6

• ¿En qué se diferencia de IPv4?
  • Cabecera más simple.
  • No hay *checksum*.
  • Más rápido de procesar.
  • Opciones como protocolos.
  • Seguridad integrada en el diseño.
  • Etiqueta de flujo.
  • Llamamos Hop Limit al TTL.
  • Bla bla bla…

Tecnologías Avanzadas de Red – Área de Ingeniería Telemática

• ¿En qué se diferencia de IPv4?
• ¿En qué se diferencia “importante”?
• 4.3×10⁹ direcciones IPv4.
• 3.4×10³⁸ direcciones IPv6.
• Población > 7×10⁹ personas.
• ¿Cuántas tienen más de un móvil?

Tecnologías Avanzadas de Red – Área de Ingeniería Telemática

Representación de direcciones

• Números de 128 bits.
• Representación en texto tiene varias alternativas aunque hay una forma canónica (RFC 5952).
• Preferida: “x:x:x:x:x:x:x:x” donde “x” es el hexadecimal de 16 bits.
• Ejemplo: 2001:ab8:1:23a:8:800:200c:417a.
• Las letras deben ser minúsculas.
• Los 0 a la izquierda en un campo de 16 bits se eliminan: 000a !a.
• Un campo de 16bits 0000 debe representarse como solo 0.
• Se deben comprimir 0s seguidos (solo una vez) con “::”.
• Solo se comprimen 0s si hay más de una palabra de 16 bits a 0.
• Ejemplo: 2001:db8:0:1:1:1:1:1 no se comprime.
• Ejemplo: ff01::101.
• Si hay varias posibilidades de comprimir 0s se aplica al que más ahorre (la primera si empata).
• Ejemplo: 2001:0:0:0:800:0:0:417a ! 2001::800:0:0:417a.

Representación de direcciones

• En escenarios IPv4+IPv6 los últimos 4 bytes en *dotted-decimal*.
• Ejemplo: ::ffff:128.144.52.38.
• Representación de prefijo similar a CIDR: ipv6-address/prefix-length.
• Ejemplo: 2001:0db8:0:cd30::/60.
• Mismas reglas para el caso de prefijos de red.
• Para representar una dirección y un puerto de transporte usar el estilo RFC 3986 (corchetes):
• Ejemplo: [2001:1::cd30:a1]:80.
• Esto es la representación canónica pero hay muchos otros estilos que se deben aceptar
  • Acortar con :: aunque no sea el bloque óptimo.
  • Letras en mayúsculas.
  • Poner todos los 0 de la izquierda de un bloque de 16 bits.
  • etc.
• Surge la representación canónica para evitar ciertos errores humanos (ver RFC 5952).

  
Subnet prefix    Interface ID
n bits           128-n bits
  

Sistemas de Telefonía Móvil

Métodos para analizar interferencia:

• Estadísticas de elementos de red (OMC).
• Drive Test.
• Traceo (Interfaz A-bis).
• Medida directa en antena.

Generaciones de sistemas de telefonía móvil

• 1G: Sistemas analógicos
  • Servicios de voz y mensajería unidireccional.
  • NMT, TACS, AMPS.
• 2G: Sistemas digitales
  • Servicios de voz y datos a baja velocidad en modo circuito.
  • GSM, DECT, IS-95.
• 2,5G: Sistemas digitales con comunicaciones en modo paquete
  • Servicios de datos de velocidad media en modo paquete.
  • GPRS, EDGE, 1xRTT.
• 3G: Sistemas digitales de banda ancha
  • Servicios de voz y datos de alta velocidad.
  • UMTS, cdma2000.
• 3.5G-3.9G: Incremento de BW
  • HSPA: HSDPA (R5), EUL-HSUPA (R6).
  • HSPA+.
• 4G: Sistemas de alta velocidad y baja latencia
  • LTE.
  • LTE Advanced.

Consideraciones de Operación

• En todos los sistemas de comunicaciones móviles, existe la necesidad de controlar diversos parámetros vinculados a:
  • Datos de Usuario.
  • Datos de Control.
• Debido a las necesidades de alta movilidad y la hostilidad de canal radioeléctrico, se requiere la implementación de nuevas funcionalidades, tanto a nivel de capa física como en niveles superiores.
• La interpretación y análisis de dichos parámetros, en diferentes niveles de red ayuda a mejorar las prestaciones de dichos sistemas móviles.
• Para ello, es necesario conocer la arquitectura de la red y las funcionalidades propias de cada uno de los elementos de la misma (nodos e interfaces).

GSM: Global System For Mobile Communications

• Sistema Digital Extremo a Extremo.
• Capa Física:
  • Canalización espectral en bandas de 900MHz/1800 MHz (sistema DCS).
  • Modulación GMSK, de fase mínima.
  • Canalización espectral de 200 KHz.
  • Multiplexación FDMA/TDMA, con 8 usuarios por trama, con una duración de tramas de 4.625ms.
  • Sistema Celular, con capacidad para estructura jerárquica de células.
• Se ofrecen servicios de voz, SMS y datos de baja velocidad (9.6Kbps).

Elementos de la red GSM

• MS: Terminal Móvil + SIM (asignado a los usuarios).
• BTS: Base Transceiver Station
  • Establece canales radioeléctricos.
  • Contiene TRX/Sistemas Radiantes/Sistemas de Transmisión.
  • Se subdividen en función de su radio de cobertura y de su localización.
• BSC: Base Station Controller
  • Gestiona la movilidad de los enlaces de conmutación de circuitos.
  • Gestiona los recursos radioeléctricos.
  • Alarmas y Operación.
• MSC: Mobile Switching Center
  • Elemento de conmutación.

Funcionalidades para la movilidad en GSM

• Existen funcionalidades para poder dotar de movilidad al sistema.
• Esto implica el empleo de recursos de señalización embebidos en la comunicación (SS7), que pueden ir desde capa física hasta nivel de usuario.
• Por ejemplo:
  • Modo Idle (proceso de selección y re-selección celular).
  • Handover.
  • Control de Potencia.
  • Control de Acceso/Admisión.
  • Salto en Frecuencia.
• El funcionamiento de dichas funcionalidades queda descrito mediante el intercambio de mensajes de señalización en las diferentes interfaces.

GSM: Funcionalidades

• Con el fin de poder llevar a cabo las diferentes operativas del sistema, es necesario contar con una serie de funcionalidades.
• Las funcionalidades se implementan en uno o varios nodos de la red, apoyándose en diversos interfaces entre ellos.
• Es necesario conocer la parametrización de dichas funcionalidades y el servicio que prestan en cada nodo, con el fin de optimizar el funcionamiento del sistema.
• Veamos ahora una serie de funcionalidades…..

GSM: Re-Selección Celular

• El móvil supervisa todos los canales del sistema GSM (124 canales), y ordena estos canales de acuerdo con la intensidad de señal recibida.
• Después intenta identificar por orden una portadora BCCH. Cuando lo consigue, intenta sincronizarse y leer los datos de información del sistema. Si puede utilizar el sistema, se registra y permanece supervisando el canal.
• Cuando la intensidad de señal recibida no es suficiente, se inicia un procedimiento de reselección. Para ello el móvil debe seleccionar una de las seis mejores portadoras BCCH que reciba.

GSM: Proceso de HO (Hand Over)

• La movilidad se obtiene mediante traspaso entre diferentes sectores de cobertura.
• Mediante el análisis de condiciones de señal recibida, calidad o congestión, se dirige el tráfico.
• La decisión la toma la BSC.
• El sistema GSM tiene una arquitectura celular, de carácter variable:
  • Células de distinto tamaño.
  • Configuraciones de estaciones con sectores variables.
• El sistema sectorial es necesario por varios motivos:
  • Re-uso frecuencial.
  • Contención por cuestiones de capacidad:
    • Canales de tráfico.
    • Canales de *paging* (modo *idle*).
• La célula que sirve al terminal móvil en un instante determinado se denomina célula servidora y a las demás, detectables por el terminal, se denominan vecinas.
• El sistema se configura para que en cada instante de tiempo, el terminal esté conectado a la red a la mejor célula servidora, en términos de nivel de señal recibida o de nivel de calidad (relación C/I).
• Al producirse el proceso de movilidad, la mejor servidora va cambiando, por lo que es necesario quitar enlaces radioeléctricos de menor calidad de servidoras antiguas para establecer una nueva servidora.
• Esto se denomina traspaso celular o Hand Over (HO).
• Problemática compleja.
• Rapidez en ejecución, pero amplia casuística.
• Importancia de la definición de colindancias.
• Handovers:
  • intra-cell.
  • intra-BSC.
  • inter-BSC.
  • inter-MSC.
• Handover margin (o histéresis).
• Umbrales de *handovers* imperativos (nivel, calidad).
• Algoritmos de gestión de capas/bandas (macro/micro, GSM/DCS)…
• Filtros de promediado.
• En GSM/DCS en todos los casos, se produce una ruptura transitoria del enlace y un nuevo enlace radioeléctrico. Esto se denomina Hard Handover.

GSM: Frequency Hopping

• Sin *hopping* >> Si f0 interferida…
• Con *hopping* >> Se distribuye la interferencia.

GPRS: Generalized Packet Radio Service

• Es una red PS, que se implementa sobre canales CS en la capa física de GSM • La tasa binaria efectiva viene determinada por: – # Timeslots disponibles en zona GPRS – Esquema de codificación empleado • GPRS se ha implementado sobre la señalización de GSM, por lo que es necesario analizar en capa física los bloques de información de sistema transportados por GSM -GPRS-Protocolo SNDCP: Sub Network Dependent Convergence Protocol BSSGP: Base Station System GPRS Protocol GTP: GPRS Tunneling Protocol LLC: Logic Link Control RLC: Radio Link Control NS: Network Service  Canales GPRS: se definen sobre un territorio GPRS • Pueden ser dedicados o conmutables • Definición asimétrica entre BTS y MS (en la práctica, limitado a 4 TS simultáneos)  –Interfaz radio WCDMA de UMTS: UTRA Características generales • Acceso múltiple DS-CDMA con chip rate: 3,84 Mchip/s. • Tramas radio de 10 ms divididas en 15 slots – 1 slot=2560 chips • Códigos con factor de ensanchamiento variable OVSF: – permite señales de tasa binaria diferente sobre la misma interfaz radio • Control rápido de potencia, hasta 1500 Hz. • Traspaso con continuidad (soft-handover) y protección frente a multitrayectos: receptores RAKE. • Modos FDD (asíncrono) y TDD (síncrono) • Modulación BPSK dual en ascendente y QPSK en descendente • Protección frente a errores: – Entrelazado – Codificación de Canal • Códigos Convolucionales • Códigos Turbo –Interfaz radio WCDMA multiservicio • UMTS es un sistema CDMA mixto: – Se combinan secuencias pseudoaleatorias y secuencias ortogonales • Channelisation codes (ortogonales) • Se general con el árbol OVSF: secuencias ortogonales de diferente longitud – Diferentes tasas binarias se adaptan a la tasa de chip común (3,84 Mcps) • Producen el ensanchamiento de la señal • Diferencian las comunicaciones de una misma fuente (usuario o estación base) – Scrambling codes (pseudoaleatorios) • No producen ensanchamiento • Códigos pseudoaleatorios de la misma longitud • Distinguen fuentes (usuarios o estación base) Ensanchamiento = Canalización + Scrambling         //       -Ventajas de las señales de espectro ensanchando DS-CDMA • Reducción de densidad espectral • Privacidad • Protección frente a interferencias de otros sistemas – De banda estrecha – De banda ancha • Depende de la correlación cruzada de la interferencia • Resolución temporal y protección frente a multitrayecto: – Receptores RAKE – Cada rama: finger – 3GPP establece un número máximo de 6 fingers (uno de ellos searcher finger) Inmunidad a perturbaciones de banda estrecha Receptor RAKE//       –Control de potencia • Necesidad: – problema “cerca-lejos” característico de la detección mediante filtro adaptado (receptor Rake), que considera las señales no deseadas como interferencia. – Debe ser dinámico, ya que la atenuación varía con el tiempo y con la posición, y la potencia debe seguir estas variaciones. • Fundamental en el enlace ascendente: – Los usuarios experimentan diferentes atenuaciones hasta la base en función de su posición. • Enlace descendente: – Menos importante (todas las señales transmitidas por la base experimentan la misma atenuación). Se utiliza para: • Compensar el ruido térmico para los usuarios más alejados de sus bases. • Dismuir la interferencia externa de una célula sobre las demás • Mecanismos de control de potencia en UMTS: – lazo abierto: • Se estiman las pérdidas de propagación en enlace descendente y se ajusta la potencia en el ascendente en consecuencia. Permite un ajuste promedio, no apto para compensar las rápidas variaciones del fading. – lazo cerrado: • comandos sube/baja potencia (hasta 1500 comandos/segundo) intercambiados entre el móvil y la base en ambos sentidos de transmisión • Dos tipos: – Inner loop: cumplimiento de la SIR objetivo – Outer loop: cumplimiento de la BLER objetivo –Traspaso con continuidad: Soft-handover • Ventajas: – Ganancia por combinación/selección: ganancia por macrodiversidad • Aumento de capacidad y extensión de cobertura • Inconvenientes: – Aumento de señalización y de recursos de transmisión – Incremento en el número de elementos de canal necesarios en los nodos-B • Típicamente un 30% de usuarios están en soft-handover • En UMTS el soft-handover se controla estudiando los niveles relativos de los pilotos transmitidos por las bases – Ventana de soft-handover y conjunto activo • Otros tipos de traspaso: – Traspaso sin continuidad o hard-handover: • Entre frecuencias UMTS (FDD/HSPA) • Entre sistemas: UMTS GSM EC , Soft handover: un móvil puede estar conectado simultáneamente a varias bases Modo comprimido: permite al terminal disponer de periodos idle para poder efectuar medidas interfrecuenciales.  // Despliegue de red mediante estructuras celulares jerárquicas • Constituyen el mejor despliegue para distribuciones no homogéneas del tráfico

Parámetros del enlace radio (I) •BLER: Probabilidad de Error de Bloque •Se calcula como la tasa de bloques de transporte (TB-transport blocks) recibidos erróneamente, mediante el uso de un CRC •BER: Probabilidad de Error de Bit •Eb /No = Energía de bit de información por densidad espectral de perturbación •Parámetro fundamental para la planificación, utilizado para los canales de información de usuario •RSCP: Receive Signal Code Power, potencia recibida en un código •CPICH RSCP: potencia media en el canal piloto por el móvil (tiene como punto de referencia el conector de antena del mismo) •Este valor se emplea para la estimación de pathloss en el control de potencia en lazo abierto. •Para canales dedicados, la medida se realiza en los bits de piloto del DPCCH, después de la combinación de los enlaces radio (Descritos en 3GPP) Parámetros del enlace radio (II) •SIR: Signal to Interference Ratio, relación de la potencia útil a la potencia interferente: •En medidas se define como el cociente entre RSCP/ISCP*SF (UL) ó RSCP/ISCP*SF/2 (DL), esto es, asociada al canal de control DPCCH •ISCP: Interference Signal Code Power, potencia interferente no ortogonal medida en los bits del piloto del DPCCH •En teoría es factible realizar una estimación de la relación Eb /No del DCH a partir de esta medida, aunque se requiere obtener información del RNC •SIR-target: SIR objetivo en el bucle de control de potencia cerrado •En el enlace descendente, aunque inicialmente el RNC fija un valor inicial de referencia, posteriormente el móvil ajusta el SIR-target para cumplir la BLER que fija el RNC mediante un algoritmo propietario p b o G E N SIR /  -47 Parámetros del enlace radio (III) •UTRA carrier RSSI = Received Signal Strength indicator •Potencia de banda ancha recibida en el BW de canal en el DL •Ec = Energía por chip •Utilizado normalmente para los canales de control •El CPICH Ec , no depende del tráfico y es un parámetro que caracteriza la cobertura por nivel de forma absoluta •Io ó Nt •Densidad de perturbación total, incluyendo la señal útil •Para canales de datos, la perturbación expresada como No , excluye la propia señal útil y considera la ortogonalidad en el enlace descendente. •CPICH Ec /Io ó Ec /Nt : Relación de energía de chip por densidad total de perturbación •Figura principal que determina la disponibilidad de cobertura por calidad •Umbrales mínimos actuales para la selección de célula UMTS: •Ec /No > -18 dB •RSCP > -115 dBm •HSPA High Speed Downlink Packet Access • Release 5 3GPP, comienza explotación comercial en 2006 • Se implanta necesariamente sobre infraestructura UMTS existente • Opera sobre plataforma CS/PS • Evolución en interfaz radio • Aumento de capacidades en nodo-B • No emplea control de potencia ni SHO Desde el punto de vista HW • Actualización de tarjetas (RF, banda base, colas HS) • Ampliación recomendable de los enlaces de TX Canales en HSDPA DCCH: Dedicated Control Channel DTCH: Dedicated Traffic Channel DPCH: Dedicated Physical Channel DCH: Dedicated Channel HS-DSCH: High Speed Downlink Shared Channel –Caracteristicas HSPA>> Transmisión en canal compartido Posible modulación de mayor eficiencia 16QAM – QPSK 2 ms Transmission Time Interval de 2 ms Se reduce el Round Trip Delay Fast Hybrid ARQ with Soft Combining Se reduce el Round Trip Delay Scheduling rápido en función de radio Scheduling cada 2 ms Posibilidad de varios algoritmos Fast Link Adaptation Velocidad se adapta a condiciones radio cada 2 ms HSPA -•Mas caracteristicas HSPA High Speed Uplink Packet Access, Enhanced Uplink • Release 6 3GPP, comienza explotación comercial en 2007 • Se implanta necesariamente sobre infraestructura UMTS existente (pre-existencia HSDPA) • Opera sobre plataforma CS/PS, con conectividad a SGSN • Evolución en interfaz radio (permite QPSK y TTI = 2ms) • Aumento de capacidades en nodo-B HSPA -• HSUPA hace uso de Soft-HO • Utiliza el control de potencia • Esquema de modulación AMC, hasta QPSK • Los códigos se asignan de manera individual a cada usuario • Velocidad máxima 7.2 Mbps • El tráfico es asimétrico (en función del RAB) Desde el punto de vista HW • Actualización de tarjetas (banda base, colas HS) • Ampliación recomendable de los enlaces de TX HSPA -• Gestión de la movilidad en el caso de HSDPA • Una celda actúa de servidora, mientras que el resto solamente señalizan en SHO (i.e., información de control sobre varios DCH, traceables en varios Iub).  //    LTE >>Esquema de Acceso  Downlink: OFDMA  Uplink: Single Carrier FDMA (SC-FDMA) Adaptive modulation and coding  DL modulations: QPSK, 16QAM, and 64QAM  UL modulations: QPSK and 16QAM  Rel-6 Turbo code: Codificador 1/3 BW escalable sobre asignación espectral Esquemas MIMO  -LTE Codificación Espacio-Temporal Multiplexación Espacial -Caracteristicas LTE ARQ (subcapa RLC) y Hybrid ARQ en subcapa MAC  Control de potencia y adaptación de enlace  Soporte para coordinación implícita de interferencia  FDD y TDD soportados  Scheduling & link adaptation depediente del canal  Nodos de accedo radio de coste reducido y funcionalidad compleja ej(Ericsson MME-SGSN Transmisión de Paquetes GTP: GPRS Tunneling Protocol; recibe tráfico IP/X.25 y lo transporta a la red GPRS. Emplea identificadores de túnel (TID) para cada paquete TCP: Transporta PDUs de manera fiable (retransmisiones/confirmaciones) a través de la interfaz Gn SNDCP: Subnetwork Dependent Convergence Protocol; se emplea entre el terminal y el SGSN. Convierte las PDUs procedentes de Gn a un formato adecuado para el terminal. Realiza labores de multiplexación de PDUs, compresión/descompresión, segmentación y re-ensamblado LLC: Logical Link Control; proporciona enlace fiable y cifrado. –BSSGP: Base Station System GPRS Protocol; enruta información entre SGSN y BSS. Su función principal es proporcionar información radio que podrá ser empleada por RLC y MAC NS: Network Service; proporciona una conexión punto a punto entre el SGSN y la BSS RLC: Radio Link Control, se encarga de funciones tales como la transferencia de LLC-PDUs (LLC MAC), segmentación de LLC-PDU en bloques RLC y ensamblado, segmentación y ensamblado de mensajes de control RLC/MAC, corrección de errores de bloques RLC.   -Transmisión de Paquetes Proceso de GPRS Attach Iniciado por el terminal, hacia el SGSN y de manera transparente a la BSS. Proceso de Activación de Contexto PDP Activa una sesión de comunicación de paquetes con el SGSN. El terminal proporciona una IP estática o solicita un IP dinámica a la red (GGSN). Paquetes para diversas aplicaciones se identifican mediante NSAPI (network service access point identifier) Preguntaexamen: d)Indica los elementos que componen un sistema de traceo de tipo TEMS, asi como la función de cada una de ellos. El sistema se compone de: Terminal: conectado al PC de control, con secuencias programadas de ejecución periódica de llamadas.  Conectado a antena externa inmantada. Scanner: es un analizador de espectros simple, que ofrece estimaciones de niveles de potencia recibido,  interferentes, etc. GPS: para geolocalizar las llamadas. Conectado a antena externa inmantada. SW TEMS: decodificación e interpretación de mensajes de señalización, centrado en capa 2 y capa 3.