30.11.16

Equipamiento para Redes LTE

La convergencia tecnológica de redes móviles va hacia el LTE debido a la capacidad que tiene para la transmisión en Mbps y ademas el soporte de varias bandas en el espectro radioeléctrico (23 opciones de banda en FDD (Frequency Division Duplexing) y 11 opciones en TDD (Time Division Duplexing).


LTE es desarrollada para tener un throughput alto y una latencia baja, para esto se hace la optimización del Sistema de Paquetes y la reducción de la complejidad de la red. Otra ventaja importante es la reducción del CAPEX (Costos de Instalación) y OPEX (Costos de Operación).

User Equipment - UE


Son los equipos móviles de los usuarios y estos están divididos hasta la fecha en 17 categorías los cuales pueden soportar las siguiente velocidades:


 El gran limitante de la implementación de la tecnología LTE en los UE son las baterías.

El UE esta conformado por:
  • USIM (Universal Subscriber Identity Module), lo que conocemos comúnmente como el "chip".
  • ME (Mobile Equipment), es el equipo en si y soporta los Recursos de Radio en el Plano de Usuario y Plano de Control, responsable de los protocolos de bajo nivel RRC, PDCP, RLC, MAC. Usa el protocolo EMM (EPS Mobility Management) permitiendo el manejo de la movilidad y la reconexion.
El radioenlace en redes LTE solo se crea cuando se cursa trafico, al terminar el flujo de trafico solo queda el radio link por un tiempo determinado permitiendo así un mejor manejo del espectro.

A nivel físico, las capacidades del UE se definen en términos de la frecuencia y la velocidad de datos soportados, los equipos son capaces de soportar modulación adaptativa incluyendo QPSK, 16QAM y 64QAM.

Identidades del UE:
  • IMSI (International Mobile Subscriber Identity): MCC (Mobile Country Code) + MNC (Mobile Network Code) + MSIN (Mobile Subscriber Entity Number) identificando asi al usuario de acuerdo a la tecnología GSM, GPRS, UMTS, etc.
    • MCC: Peru (716)
    • MNC: Telefonica (06), Claro (10), Bitel (15), Entel (17)
  • IMEI (International Mobile Equipment Identity): Es usado para identificar de manera única el ME por lo cual incluye el numero de serie del equipo. El IMSI y el IMEI se encuentran registrados en el HSS.
  • GUTI (Global Unique Temporary Identity): Es designado en el UE por el MME para identificar un dispositivo a un especifico MME. En caso de no encontrar el GUTI en determinado MME recién se recurre al HSS.
  • S-TMSI (Serving Temporary Mobile Subscriber Identity): Código usado para proteger al suscriptor durante la señalización de acceso entre el UE y el MME.
  • Dirección IP: El UE requiere una dirección IP del PDN de donde recibe los servicios.

Evolved NodeB - eNodeB


Entre sus principales funciones tiene:
  • Manejo de recursos de radio: Permite alojar al UE de los recursos físicos en uplink y downlink, control de acceso y control de movilidad.
  • Compresión de datos: Se realiza en el eNodeB y el UE para maximizar la cantidad de datos que pueden ser transferidos en el recurso asignado.
  • Protección de datos: Se realiza en el eNodeB y el UE con la finalidad de encriptar la señalización RRC y encriptar los datos de usuario.
  • Ruteo: Incluye el ruteo de señalización del plano de control al MME y del plano de usuario al S-GW.
  • Clasificación de paquetes: Incluye el marcado de paquetes en Uplink basados en la información de suscripción o las políticas del proveedor de servicios local.

El eNodeB esta compuesto principalmente por:
  • Sistema de Antenas
  • RRH - Remote Radio Head
  • BBU - Band Base Unit


Sistema de antenas sectoriales

Radio Remote Head - RRH

Band Base Unit - BBU

Identidades del eNodeB:
  • TAI (Tracking Area Identity): Esta formado por un grupo logico de celdas vecinas definidas por el proveedor de servicios en el cual el UE en modo "idle" puede desplazarse sin necesidad de actualizar la red, un concepto similar al Routing Area Identity en 2G y 3G.
  • ECGI (E-UTRAN Cell Global Identifier): Formado por MCC (Mobile Country Code) + MNC (Mobile Network Code) + ECI (Evolved Cell Identity).

Mobility Management Entity - MME


Entre sus principales funciones tiene:
  • Señalización en el Plano de Control.
  • Maneja los procesos de actualización de areas.
  • Selección de S-GW y P-GW: Involucra la selección adecuada de acuerdo a la localización del UE así como la carga de la red actual.
  • Manejo del TAL (Tracking Area List) y Paging: En el estado "idle" el UE es seguido por el MME de tal forma que mientras el UE se desplace dentro de la lista establecida por el MME no es necesaria una notificación.
  • Movilidad inter MME: Si una reconexión (handover) involucra un cambio respecto al EPC sera necesario involucrar una reconexión de MME.
  • Autenticación: Involucra al subscriptor del HSS para obtener información del AAA (Access Authentication ans Accounting) con el cual se puede autenticar al subscriptor.

Serving Gateway - S-GW


Entre sus principales funciones tiene:
  • Movilidad Ancla: Para las reconexiones inter eNodeB actúa como punto ancla para el Plano de Usuario.
  • Buffering y descarga de datos: Cuando llega trafico para el UE al S-GW, este sera almacenado temporalmente de manera que le de tiempo al MME de ubicarlo a través del "paging" y permita cambiar de estado al UE de modo "idle" a modo activo.
  • Ruteo de paquetes y reenvío: El trafico deberá ser direccionado al eNodeB correcto en downlink y al P-GW especifico en el uplink.

Packet Data Network Gateway - P-GW


Entre sus principales funciones tiene:

  • Filtrado de paquetes: Incorpora la inspección de paquetes a profundidad provenientes del PDN para determinar con que template asociarlo.
  • Alojamiento de IP: Realiza la asignación del IP.
  • Marcado de paquetes a nivel transporte: Esto incluye el marcado tanto en el uplink como en el downlink.
  • Conteo: Se encargara del monitoreo del volumen de trafico así como los tipos de trafico cursado.

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