Redes Digitales de Servicios Integrados(IT526M)

Facultad de Ingeniería Eléctrica y ElectrónicaIngeniería de Telecomunicaciones

Sesión: 13 y 14Redes Móviles 4G

Prof. Ing. José C. Benítez P.

Sesión. Redes Móviles 4G

1. Cuarta generación (4G).

2. LTE.3. LTE-Advanced.

1. Cuarta generación

Introducción:

• La UIT creó el comité IMT-Advanced que define los requisitos

necesarios para que un estándar sea considerado de la generación 4G.

• Entre los requisitos técnicos que se incluyen hay uno muy claro, las

velocidades máximas de TxD que debe estar entre 100Mbit/s para una

movilidad alta y 1Gbit/s para movilidad baja.

• Los WG de la ITU no son puramente teóricos, sino la industria forma

parte de ellos y estudian tecnologías reales existentes en dichos

momentos.

• El Estándar LTE de la norma 3GPP no es 4G porque no cumple los

requisitos definidos por la IMT-Advanced en características de

velocidades pico de transmisión y eficiencia espectral.

• La 4G está basada completamente en el protocolo IP, siendo un

sistema y una red, donde las redes de cables e inalámbricas

convergen.

1. Cuarta generación

Introducción:• La principal diferencia con las generaciones predecesoras será la

capacidad para proveer velocidades de acceso mayores de 100

Mbit/s en movimiento y 1 Gbit/s en reposo, manteniendo una

calidad de servicio (QoS) de punta a punta de alta seguridad que

permitirá ofrecer servicios de cualquier clase en cualquier

momento, en cualquier lugar, con el mínimo coste posible.

• La empresa NTT DoCoMo en Japón, fue la primera en realizar

experimentos con las tecnologías de 4G, alcanzando 100 Mbit/s en

un vehículo a 200 km/h. La firma lanzó los primeros servicios 4G

basados en tecnología LTE en diciembre de 2010 en Tokio,

Nagoya y Osaka.

1. Cuarta generación

Características técnicas:• El concepto de 4G trae unas velocidades mayores a las de 301

Mbit/s con un rating radio de 8 MHz; entre otras, incluye técnicas

de avanzado rendimiento radio como MIMO y OFDM. Dos de los

términos que definen la evolución de 3G, siguiendo la

estandarización del 3GPP, serán LTE (Long Term Evolution) para el

acceso radio, y SAE (Service Architecture Evolution) para la parte

núcleo de la red.

• Los requisitos ITU y estándares 4G indican las siguientes

características:

• Para el acceso radio abandona el acceso tipo CDMA

característico de UMTS.

• Uso de SDR (Software Defined Radios) para optimizar el

acceso radio.

• La red completa es todo IP.

• Las tasas de pico máximas previstas son de 100 Mbit/s en

enlace descendente y 50 Mbit/s en enlace ascendente (con un

ancho de banda en ambos sentidos de 20Mhz).

2. LTE

Tecnologías pilares de LTE:

2. LTE

Tasa de bits y latencia en LTE:

2. LTE

Requerimientos:

2. LTE

Requerimientos:

2. LTE

Características:

2. LTE

Acceso Múltiple:

2. LTE

Acceso Múltiple:

2. LTE

Flexibilidad del espectro:

2. LTE

Diversidad, beamforming, MIMO:

2. LTE

Arquitectura:

2. LTE

Arquitectura genérica:

2. LTE

Arquitectura 3GPP:

2. LTE

Arquitectura LTE:

EPS = E-UTRAN + EPC

2. LTE

Evolved Packet System (EPS):

2. LTEE-UTRAN:

Arquitectura

4G y 3G:

2. LTE

Arquitectura 4G y 3G:2. LTE

Elementos de la Arquitectura

A pesar de que los equipos que forman parte

de una red LTE tienen funciones similares a

las de sus análogos en tecnologías

anteriores, existe un cambio notable en la

arquitectura de red.

La red E-UTRAN, hace referencia a la parte

de la conexión del equipo móvil con la red

cableada, y la red EPC (Evolved Packet

Core), es la encargada de transportar los

datos entre los diferentes equipos del core

hasta el destino.

La unión de estas dos redes se conoce como

EPS (Evolved Packet System).

Arquitectura 4G y 3G:2. LTE

E-RAN (Evolved Radio Access Network) y los eNodeB

• Es el fragmento de red encargado de comunicarse con el equipo móvil,

lo cual consigue a través de su elemento principal, los eNodeB.

• Los eNB contienen la capa física, MAC, RLC (Radio Link Control) y

PDCP (Packet Data Control Protocol) que incluyen las funcionalidades

del plano de usuario de compresión de cabecera y encriptación.

• También provee funcionalidades típicas del plano de control como la de

RRC (Radio Resource Control), la cual se encarga del control de

admisión, scheduling, cifrado y descifrado de los datos del plano de

usuario y de control.

• Es el único componente del segmento de red de la E-UTRAN. El resto

de equipos ya forman parte de la EPC.

Arquitectura 4G y 3G:2. LTE

MME (Mobility Management Entity)

• Es el nodo de control clave para el acceso a la red LTE.

• Es responsable del seguimiento del UE (User Equipment) cuando se

encuentra en el modo idle.

• También forma parte de la activación y desactivación de los bearers para

asociar el UE a una red en particular seleccionando un SGW para la

asociación inicial y la re-localización de nodos cuando se produce un

handover intra-LTE.

• Además autentica al usuario interactuando con el HSS.

• Cuando se necesita hacer un paso de una red LTE a una red 2G/3G,

provee funciones del plano de control haciendo llegar los datos al SGSN

de la red legacy.

Arquitectura 4G y 3G:2. LTE

HSS (Home Subscriber Server)

• Es la unión del HLR y el AuC, ambos presentes en las redes 2G y 3G.

• La parte que corresponde a lo que sería el HLR es la del almacenamiento y

actualización de la base de datos, que contiene la información de suscripción

del usuario.

• Por otra parte, la función anteriormente realizada por el AuC es la de la

generación de la información de seguridad del suscriptor a partir de sus claves

de identificación.

SGW (Serving Gateway)

• El Serving Gateway es el punto de terminación de la interfaz de los paquetes

de datos que se dirigen hacia la E-UTRAN.

• Cuando el UE se mueve a través de los diferentes eNodeB el SGW sirve como

un anclaje de movilidad, de modo tal que los paquetes ruteados atraviesan

este nodo para el cambio de un equipo a otro, tanto dentro de LTE como con

otras tecnologías 3GPP.

Arquitectura 4G y 3G:2. LTE

PDN GW (Packet Data Network Gateway)

• De modo similar al SGW, el PDN GW es el punto de

terminación para la interfaz de los paquetes de datos

que se dirigen hacia el PDN (Packet Data Network).

• Funciona como el punto de anclaje para la salida a

PDN externos y provee características de Policy

Enforcement y filtrado de paquetes.

• Asimismo, es el punto de cambio entre LTE y

tecnologías no 3GPP como WiMAX y 3GPP2.

PCRF (Policy and Charging Rules Function) Server

• El PCRF gestiona las políticas de servicio y las QoS

de las sesiones de cada usuario del sistema.

• Realiza funciones equivalentes a las que los equipos

de PDF y CRF realizaban en redes UMTS.

2. LTEInterfaces de la arquitectura LTE:

2. LTEInterfaces de la arquitectura LTE:

2. LTEInterfaces de la arquitectura LTE:

2. LTEInterfaces de la arquitectura LTE:

2. LTE

Nuevas características:

2. LTE

Adaptación del enlace:

2. LTE

Adaptación del enlace:

2. LTE

Control de potencia del enlace de subida:

2. LTE

Manejo de retransmisiones:

2. LTE

Bandas FDD y TDD:

2. LTE

Cobertura y capacidad:

2. LTE

Capacidad:

2. LTE

Tecnologías multiportadora:

2. LTE

Flexibilidad:

2. LTE

WCDMA:

2. LTE

MIMO:

2. LTE

Interfaz de radio basado en Cx de paquetes:

2. LTE

Capacidades del UE:

2. LTE

Capacidades del UE:

2. LTE

Capacidades del UE:

2. LTE

Capacidades del UE:

2. LTE

Opciones del espectro:

2. LTE

Opciones del espectro:

2. LTE

Opciones del espectro:

2. LTE

Opciones del espectro:

2. LTE

Opciones del espectro:

3. LTE-Advanced

Capacidades del UE:

Bibliografía

• “Evolved Packet System (EPS): The LTE and the SAE Evolution of 3G UMTS”, P. Lescuyer, and T. Lucidarme, John Wiley & Sons Ltd.

• www.4gamericas.com. Última visita agosto 2014.

• “Long Term Evolution (LTE): A Technical Overview”, Motorola

S13-14. 4G

Blog del curso:http://unirdsi.blogspot.com