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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA
DE MEXICO
FACULTAD DE INGENIERIA
LOS SUBSISTEMAS MULTIMEDIA IP PARA
REDES DE TELEFONIA CELULAR
T E s I s
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE
INGENIERO EN TELECOMUNICACIONES
p R E S E N T A
y O E L GONZALEZ R U I Z
DIRECTOR DE TESIS: JESUS REYES GARCIA
MEXICO, D. F. 2005
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
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Agradecimientos
A mi madre, Rosa María Ruiz Otero.
Porque a cada uno de tus hijos nos diste la dicha de vivir con amor durante toda
nuestra vida, aún cuando te enfrentaste a la más terrible soledad. Nos mostraste que lo
único verdadero en la vida del hombre es su humildad, su honestidad y su fe. Cada día de
trabajo, y con tu inquebrantable fuerza, me enseñaste a esforzarme sin importar cuán
difíciles parecieran las cosas, y me demostraste que eres la mujer más fuerte que he
conocido en el mundo. Porque tu fe en Dios se traduce en acciones cada día de tu vida, y
porque la infinita sabiduría que recogiste a lo largo de los años hizo de mi un hombre de
bien pues todo eso me lo enseñaste. Porque cada lágrima que se desprendió de mis ojos
reflejó tu rostro afligido porque yo sufría, pero tus brazos me recogieron con fuerza en cada
tropiezo que tuve . Y finalmente , porque sin importar todo lo que soy y represento me diste
tu amor por completo y con absoluta convicción. Te amo.
A Dios.
Porque las huellas que se borraron ella arena del desierto no fueron las tuyas.
A mis hermanos, Rosa, Ely, Diego, Salvador, Victoria y Ernesto. Porque tuvieron una
enorme paciencia a lo largo de los años para poder ver realizado uno de mis más grandes
sueños. En cada momento de tristeza, duda, furia o decepción alguno de ustedes estuvo
conmigo brindándome su presencia y su amor. Espero firmemente tener algún día la
oportunidad de retribuir les todo lo que me han dado de forma tan incondicional.
A los mejores amigos que pudo darme la vida:
Bernardo, Adaya, Irasema: con ustedes disfruté cada día en esta facultad y nunca
olvidaré todo lo que aprendí estando a su lado. Dejaron una especial huella en mi corazón y
deseo que nunca pueda borrarse, y que podamos estar juntos hasta el final de nuestras
vidas.
Rodrigo, José Cruz, Alejandro, Ricardo y Víctor: Porque en los incipientes años
de mi adolescencia aparecieron ustedes y no se ha alejado ni un irrepetible instante de mi
vida, ayudándome a forjar mi carácter y a moldear mi temperamento. De no haberlos tenido
a mi lado no sería quien soy.
Fabiola, Claudia, Mary Carmen, Mary Geli, Carlos e Israel: En la preparatoria
nos conocimos, yen la vida nos hemos conservado como verdaderos amigos. Están en cada
recuerdo que entra en mi mente y que me alegra el corazón.
David, Haydee, Bernardo y Patricia. Por ser los verdaderos cuatro fantásticos y
ayudarme en cada tropiezo en los años más fortuitos de estudio en esta facultad. Porque fue
con ustedes con quienes más aprendí, luché, discutí y compart í. La huella que dejaron en mi
conciencia es muy particular. Siempre estuvieron conmigo, así como yo con ustedes.
Nuestra amistad es pura porque es franca y porque se desprende de almas que desean ver
reflejada su felicidad en la vida de los demás.
A todos ustedes los amo profundamente.
Gracias.
índice
Página
Introducción 7
Objetivo 7
Capítulo 1
Sistemas Actuales de Telefonía Celular
1.1 Las Redes Inteligentes Avanzadas 11
1.2 Arquitectura de Red 12
1.3 Traspaso (Handoff), Traspaso suave (Softhandoff) y Traspaso firme (Hanrdhandoff) 14
1.4 El Sistema GSM 15
1.4.1 Transmisión de datos en GSM 19
1.5 El Servicio GPRS 19
1.5.1 Arquitectura de GPRS 21
1.6 El Sistema CDMA 23
1.6.1 Arquitectura de CDMA 25
1.7 IP Simple 26
1.8 IP Móvil 27
1.9 IPv6 28
1.9.1 Arquitectura de direccionamiento de IPv6 30
1.9.2 Auto-configuración de direcciones sin estado 31
1.10 Tunelización (Tunneling) . 32
Capítulo 2
Descripción de los Subsistemas Multimedia IP
2.1 La visión de IMS 34
2.2 Estandarización de IMS 37
2.2.1 El 3GPP 38
2.2.2 El 3GP2 39
2.2.3 Proceso de estandarización de las normas 3GPP 40
2.3.4 Introducción de IMSen Release 5 y Release 6 40
2.3 Capacidades y Beneficios de IMS 42
2.4 Arquitectura de IMS 43
2.4.1 Capa de Transporte y Terminal 50
2.4.2Capa de Control de Llamadas/Sesión 50
2.4.3 Capa de Servidor de Aplicación 51
2.5 Evolución de la Arquitectura IMS 53
Capítulo 3
Conceptos de los IMS
3.1 Definiciones 55
3.2 El Protocolo de Inicio de Sesión (SIP) 55
3.3 El soporte de Servicios en los IMS 58
3.4 El soporte de usuarios de Itinerancia 59
3.5 Procedimientos de los IMS 60
3.6 La Interfaz de Control de Servicio y el Modelo de Control del S-CSCF 64
3.7 Identificación de Usuarios 66
3.8 Nombramiento y Mapa de direcciones IP 68
3.8.1 Interoperabilidad entre redes IPv4 e IPv6 69
3.8.2 Manejo de direcciones 71
3.8.3 Direccionamiento y Enrutamiento IP para acceder a servicios IMS 72
3.8.4 Accesos simultáneos a servicios múltiples 73
3.9 Movilidad 74
3.10 Almacenamiento de Información 74
3.11 Independencia de la Red de Acceso 75
Capítulo 4
Funcionalidades y Servicios de Alto Nivel
4.1 Registros y Bajas de usuarios de IMS 77
4.1.1 Flujos de Registro 78
4.1.2 Información Almacenada 80
4.1.3 Procedimientos de Bajas a nivel de aplicación 81
4.2 Control de Sesiones en IMS 83
4.2.1 Procedimientos de origen 85
4.2.2 Procedimientos de término 86
4.2.3 Procedimientos para las sesiones multimedia entre usuarios móviles 86
4.3 Autenticación, Autorización y Contabilidad 89
4.3.1 Protocolos de AAA 81
4.4 AAA en IMS 93
4.5 Seguridad en IMS 98
4.5.1 Accesos seguros en IMS 102
4.5.2 Ocultamiento de la Topología de red 103
4.5.3 Mecanismos de Seguridad 103
4.5.4 Mecanismos de Integridad 109
4.5.3 Mecanismos Ocultamiento 109
4.6 Calidad de Servicio 110
4.7 QoS en IMS 113
CapítuloS
Aplicaciones de los Subsistemas IMS
5.1 Push-to-Talk sobre Celular (PoC) 119
5.1.1 El Servicio Push-io-Talk. 119
5.1.2 Beneficios de PoC 120
5.1.3 Arquitectura de PoC 122
5.2 El Servicio de Presencia en IMS 125
5.2.1 Arquitectura del servicio de presencia 126
5.3 El Servicio de Mensajería en IMS 129
5.3.1Tipos de Mensajería 130
5.3.2 Arquitectura del servicio de Mensajería 131
Conclusiones 134
Lista de Acrónimos en inglés 137
Bibliografía 140
Introducción.
Durante el desarrollo de la presente investigación se deberá alcanzar el siguiente:
Objetivo
"Describir y analizar los Sistemas Multimedia lP en redes de telefonía celular de segunda y
tercera generación, así como enfatizar en las actuales aplicaciones que se dimanan de estos sistemas.
Examinar los escenarios que ofrece la utilización de estos sistemas en redes celulares que utilicen el
servicio GPRS y CDMA."
La telefonía celular ha logrado un enorme crecimiento tecnológico en todo el mundo
durante los últimos años ya ha tenido una improvista aceptación de la gente desde su creación. Sin
embargo, los operadores y proveedores del sistema no han podido mantener sus ganancias, debido
a que pasó de ser un servicio que proporcionaba comodidad y lujo a uno necesidad casi primordial.
Esto orilló a las personas que tienen un teléfono celular a exigir servicios de calidad y con valor
agregado pues utilizar su aparato celular para realizar solamente una llamada de voz ya no es
suficiente. Un factor decisivo en el cambio del gusto y las necesidades personales fue la Internet,
porquegracias a que era más fácil su habilitación en lugares alejados del mundo, casi todas las
personas lograron acostumbrarse a sus servicios, sobre todo la gente joven.
La Internet creó una fuente de servicios de telecomunicaciones que poco a poco rebasó las
expectativas de sus creadores y se establecieron los servicios de datos, audio y vídeo sobre una red
cableada. Además de esto, las ambiciones y perspectivas de sus usuarios hicieron que estos
servicios se tuvieran también en tiempo real y se logró la creación de información multimedia en
Internet. De los usuarios de esta red, una gran mayoria es gente joven que en pocos años logrará
que su poder adquisitivo no solo mantenga esos servicios, sino que pida otros.
La movilidad que ofrecen las redes celulares, junto con los servicios multimedia de la.,
Internet y su aceptación en el gusto de las personas hizo .que estas dos tecnologías convergieran en
una sola. Es así que a partir de 1999 el ThirdGeneration Partnership Project creó lo que actualmente se
denomina Subsistemas Multimedia IP, que su más general descripción se refiere a ser el puente
entre los servicios multimedia de la Internet y la movilidad de las redes celulares.
7
Por tal motivo, esta tesis se realiza para describir y analizar el servicio, arquitectura e
implantación del proyecto IMS, que según los analistas tendrá un incipiente funcionamiento a
finales de 2005. La recopilación de las diversas especificaciones técnicas publicadas por los actuales
Foros, Proyectos e Institutos de Investigación de los estándares de Tercera Generación de Telefonía
Celular será imprescindible para lograr tal objetivo. Dado que estas especificaciones están dispersas
en varios documentos, se pretende recopilar y sintetizar lo relacionado con esta tecnología. Sin
embargo, y debido a la extensión del tema solo se describirán algunos de los tópicos más
importantes, entre los que se encuentra la Arquitectura, la Calidad de Servicio, la Seguridad, el
Control de Sesiones y los procesos de Autenticación, Autorización y Contabilidad, entre otros. Las
descripciones serán generales y simples salvo en los casos en los que se requiera profundizar al
respecto. A continuación se describe brevemente lo que se analizará en cada capítulo.
Capítulo 1. Se describirán los dos sistemas de telefonía celular de generación 2.5 que
existen en este momento, el sistema GSM cuya red ya está implantada en muchas redes operadoras
del Europa, Asia y América y COMA que también es muy utilizado alrededor del mundo, sobre
todo en Estados Unidos.
Capítulo 2 Se describirá el panorama actual en el que se encuentran las comunicaciones
inalámbricas a nivel mundial y se dará un esbozo del nicho en el que IMS tendrá su auge. Se
analizará la manera en que esta tecnología aparece en el mundo y su proceso de estandarización,
tanto en el foro 3GPP como el 3GPP2. Al final se describirá su arquitectura.
Capítulo 3. En este capítulo se adentrará más explícitamente en las funciones, servicios y
requerimientos que ofrece IMS. Se explicará con más detalle las funciones de los elementos de red y
las funciones lógicas que se involucran en una sesión IMS. Se describirá el papel que desempeña
cada servidor de IMS al acceder a los servicios multimedia.
Capítulo 4. En este capítulo se estudiarán las funcionalidades y servicios de alto nivel que
brindan los servicios de IMS. Se describirá la forma en como se maneja la Seguridad, el proceso de
AAA, la Calidad de Servicio y el Control de Sesiones.
Capítulo 5. Se discutirán las aplicaciones de los IMS, principalmente los servicios de
mensajería, presencia y Push-to-Talk (PoC). Se analizará la arquitectura que presentan estos
servicios y su forma de interacción con la red dorsal de IMS.
8
Al momento de finalizar esta tesis, aún no se publican en el país documentos y libros al
respecto, por lo que otra de las metas de hacer esta recopilación es tener un texto que sirva como
fuente de consulta para investigaciones posteriores.
Al final se describirán los servicios que pueden ser utilizados apoyados en la plataforma de
IMS como Push-to-Talk, Presencia y Mensajería Instantánea, así como la arquitectura de los
servidores que ejecutarán estas aplicaciones y los beneficios que obtendrán tanto los usuarios
finales como los operadores y proveedores de tales servicios.
9
Capítulo 1
"Sistemas actuales de telefonía celular"
En este capítulo se describirá los dos sistemas de telefonía celular de generación 2.5 que
existen en este momento. Uno de ellos es el sistema GSM cuya red ya está implantada en muchas
redes operadoras del mundo y cuyo servicio ofrece la transrrúsión de datos de baja y mediana
velocidad. El otro sistema es CDMA que también es muy utilizado alrededor del mundo, sobre
todo en Estados Unidos, pues además de ofrecer la transmisión de datos de mediana y alta
velocidad hace un mejor aprovecharrúento del espectro que utiliza.
Existen otros sistemas de telefonia celular que actualmente operan en varias redes y que
ofrecen un servicio a muchos millones de personas, pero que pertenecen a la segunda generación,
como es el caso de la tecnología TDMA, y que tienden a desaparecer con el paso del tiempo. Con
este respecto solo se tomará como ejemplo el caso de algunas de estas tecnologías para explicar el
manejo que realizan en la transmisión de datos tecnologías como HSCSD. Un caso particular que se
da en GSM es la utilización que hace del servicio GPRS, cuya incipiente implantación en este tipo
de redes ha permitido que los operadores den servicios de mensajería, envío de archivos y consulta
de correo electrónico.
La descripción de la arquitectura de los sistemas no será detallada sino que se tomarán en
cuenta sobre todo las entidades que tienen que ver con la transmisión de multimedia a lo largo de
las redes.
Los Subsistemas Multimedia IP para redes de telefonía celular
Sistemas Actualesde Telefonía Celular
1.1 Las Redes Inteligentes Avanzadas.
Capítulo 1
Fl-UNAM
La tecnología inalámbrica ha obtenido cada vez más aceptación, con el número de
suscriptores de servicios móviles ya se excede el número de líneas fijas en las principales ciudades.
En una red Inteligente, la lógica para controlar los servicios de telecomunicaciones migra de los
puntos de conmutación tradicional a los servicios basados en computación, plataformas de servicio
independiente. Esto contrasta enormemente con la red telefónica pública conmutada, donde la
jerarquía del equipo de conmutación y el software deben ser actualizados en caso de que se
agreguen nuevos servicios.
"La arquitectura de una red inteligente está basada en el Sistema de Señalización 7
(Signaling System 7) y su arquitectura de protocolo?" , El protocolo de una red inteligente (Intelligent
Network, NI) forma la base de una pila ascendente, que contiene los siguientes elementos:
~ Parte de Transferencia de Mensaje (Massage Transfer Part, MTP). La MTP es una
capacidad de transporte de señalización común que maneja la capa física, la capa
de enlace y la capa de red.
~ Parte de Control de Conexión de Señalización (Signaling Connection Control Part,
SCSP). La SCSP proporciona ambos transportes de mensajes, sin conexión y con
conexión, y habilita las capacidades de direccionamiento y enrutamiento de
mensajes.
~ Parte de Aplicación de Capacidades de Transacción (Transactions Capabilities
Application Part, TCAP). La TCAP es responsable de proporcionar los
procedimientos para el control de transacciones en tiempo real.
~ Protocolo de Aplicación de Red Inteligente (Intelligent Neiuiork Application Protocol,
INAP). EL INAP define las operaciones necesarias entre varios elementos de una
red inteligente.
Los requerimientos de servicios de una IN son únicos y esenciales para realizar una
llamada desde, o hacia, redes inalámbricas, y se describen a continuación:
Itinerancia (Roaming). Es la movilidad, característica inherente en una red inalámbrica, que
crea situaciones en las cuales el suscriptor puede desplazarse fuera desu área local de llamada o
fuera del área de su proveedor de servicio. Esto puede ser logrado con el concepto de IN al
intercambiar información entre varios dispositivos involucrados en la comunicación. En particular,
el uso de SS7 lo hace posible debido a las validaciones de mensajes y a la reciprocidad de
facturación de las llamadas inalámbricas. Los protocolos de SS7 proporcionan principalmente de
un sitio de servicio lógico y servicio de datos dentro de los elementos de red responsables del
control de cambio de célula y conexión remota; se habilita la comunicación entre aplicaciones
inteligentes y otras aplicaciones y se puede acceder a bases de datos localizadas en varias partes de
la red.
Compañía Seleccionada (Carrier Select) . Los serVICIOS de la compañía de comunicaciones
inalámbricas elegida permiten a los proveedores seleccionar la red que usarán para manejar una
llamada. De la misma forma, los proveedores permiten a los suscriptores enrutar sus llamadas
selectivamente a través de su red de preferencia.
I Wireless Technology. Protocols, standards and techniques. Michael Daoud Yacoub.
11
Los Subsistemas Multimedia IP para redes de telefonía celular
Sistemas Actualesde Telefonía Celular
Capítulol
FI-UNAM
Operación de manos libres (Hands-free Operation). Los servicios de manos libres requieren que
se implementen características específicas dentro de la red. La tecnología de reconocimiento de voz
debe estar disponible para la marcación activada por voz. En dicho caso, la señales de voz o
mensajes deben ser colocados, trasladados como datos, y enrutados al dispositivo requerido.
Estructura Libre (Free Structure). La interacción entre varias redes involucradas en una
llamada inalámbrica y de conexión, hace de la facturación una tarea dificil. Las banderas de una IN
pueden ser usadas para facilitar la facturación. Pueden estar incluidas dentro de los registros de
llamada y asi esta facturación refleja el cambio de célula especifico de la llamada y los cobros
pueden ser procesados más fácilmente.
Capacidad de Serviciode Datos (Data-Service Capability). El servicio de mensajes cortos (SMS)
es una característica inalámbrica muy popular. Los teléfonos inalámbricos pueden mandar y recibir
mensajes además de realizar o recibir una llamada telefónica. El SMS funciona como un buscador
de personas, y requiere mensajes de SS7 para algunas tareas involucradas en su implementación:
acceso a bases de datos, autenticación, encapsulado de mensajes, rastreo, enrutamiento, etc.
Algunos de los servicios que se ofrecen con las IN son: la identificación de usuario por voz,
el control de características por voz (activación de algunos elementos al identificar solo la voz del
usuario), marcado por voz, control de restricción de llamadas entrantes, servicio de mensajes
cortos, utilización de multimedia (voz, datos y video) , etc.
1.2 Arquitectura de Red
Existen diferentes arquitecturas de red debido a que existen varias organizaciones de
estandarización, sin embargo, existe una estructura común en todos los sistemas que contiene los
siguientes elementos:
. Estación Móvil (Mobile Station, MS). La MS termina la trayectoria de radio del lado del
usuario de la red habilitándolo a obtener acceso a los servicios de la red. Incorpora funciones de
interfase de usuario, funciones de radio, y funciones de control, con el equipo más común
implementado en la forma de un teléfono móvil. Puede trabajar como un dispositivo único o puede
aceptar otros dispositivos conectados (p. e., fax, computadoras personales, etc). Por tal motivo
puede ser dividido dentro de un equipo terminal (TE), un adaptador de terminal (TA) Y una
terminal móvil (MT). Un TE puede ser un fax, una pc, etc.; una MT es el equipo que realiza las
funciones de red inalámbrica; y un TA trabaja como una interfase entre el TE y la MT.
Estación Base (Base Station, BS). La BS termina la trayectoria de radio del lado de la red y
provee conexiones a la red. Se compone de dos elementos:
Estación Base Receptora (Base Transciuer Station, BTS). La BTSconsiste de un equipo de radio
(Transmisor y Receptor) y proporciona la cobertura de radio para un sector o célula dados.
Controlador de Estación Base (Base Station Controller, BSC). El BSC incorpora una capacidad
de control para manejar uno o más BTS,ejecutando las funciones de interfase entre los BTSy la red.
El BSCpuede estar localizado con un BTSo independientemente.
Centro de Conmutación Móvil (Mobile Switching Center, MSC). El MSC proporciona una
conmutación automática entre los usuarios de una misma red u otras redes públicas conmutadas,
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Los Subsistemas Multimedia IP para redes de telefonía celular
Sistemas Actuales de Telefonía Celular
Capítulo 1
FI-UNAM
coordinando las llamadas y enrutando los procedimientos. En general, un MSe controla varios
BSC, pero también puede tener diferentes funciones. El MSe realiza la función de un "punto de
conmutación de servicio en una red inteligente; es decir realiza las funciones de control de llamada
(responsable de controlar la llamada procesando y proporcionando a la red los servicios de
conexión), funciones de conmutación de servicio (responsable de ayudar en las activaciones de la
red inteligente durante el procesamiento y acceso de la llamada a las funcionalidades de la red),
entre otros.
Registro de Localizaci6n Visitante (Visitar Location Register, VLR). El VLR es una base de
datos que contiene registros temporales asociados con suscriptores bajo el estatus de visitante. Un
suscriptor es considerado visitante si tal suscriptor es atendido por otro sistema dentro de la misma
área de servicio local o por otro sistema lejos de la respectiva área de servicio local (en condición de
itinerancia). La información dentro del VLR es recuperada por el HLR. Un VLR es usualmente
colocado con un MSC.
Registro de Localizaci6n Local (Home Location Register, HLR) . El HLR es la base de datos
primaria para los suscriptores locales . Éste guarda los registros de información de la localización
actual del suscriptor, identificaciones de éste (número de serie electrónico del equipo, la
información internacional de la estación móvil), el perfil del usuario (rasgos y servicios), entre otros.
Un HLR puede ser colocado con un MSe o independiente de él. Incluso puede ser distribuido sobre
varias localidades y puede servir a varios MSC. Un HLR usualmente opera en una base
centralizada y sirve a muchos MSC.
Getawy (GTW). El GTW sirve como una interfase entre la red inalámbrica y una red
externa.
Punto de Control de Servcio (Service Control Point, SCP). El sep proporciona un elemento
centralizado para controlar la entrega de servicio a los suscriptores. Es responsable de los servicios
de alto nivel que son usualmente transportados fuera del MSe en las redes inalámbricas que no
usan las facilidades de una red inteligente.
Punto de Transferencia de Servicio (Service Transfer Point, STP). El STP es un dispositivo
de conmutación de paquetes que maneja la distribución de las señales de control entre diferentes
elementos en la red.
Periférico Inteligente (Intelligent Peripheral). El Periférico lnteigente procesa la
información de los suscriptores (información de tarjeta de crédito, número de identificación
personal, información de voz activada, etc.) con ayuda de los servicios de la red inteligente dentro
de una red inalámbrica.
Red Externa (Extemal Network, EN). La red externa constituye la RDSI, CSPDN (Circuit-
Switched Public Data Network, Red Pública de Datos de Conmutación de Circuitos), PSPDN (Packed-
Switched Public Data Network, Red Pública de Datos de Conmutación de Paquetes), y por supuesto la
PSTN (Public-Switched Telephone Network, Red Telefónica Pública Conmutada).
Una aclaración importante que se debe hacer es que algunos de estos elementos trabajan en la
Red de Acceso de Radio (RAN) y otros en la Red Central (CN). La RAN de una red celular
implementa funciones relacionadas al acceso de radio a la red, mientras que la CN implementa
funciones relacionadas con elenrutamiento y la conmutación. La RAN comprende al BSC,al B1'5, al
MT y las funcionalidades de control de MS. La CN comprende la MSC, HLR, VLR, GTW Yotros
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Los Subsistemas Multimedia IP para redes de telefonía celular
Sistemas Actuales de Telefonía Celular
Capítulo 1
F1-UNAM
dispositivos que implantan las funciones de conmutación y enrutamiento. Estas entidades se
muestran en la Figura 1.1
Prlntlpales componentes de une red de telefonla celular
Figura 1.1
1.3 Traspaso (Handojf), Traspaso suave (50ft Handojf) y Traspaso firme (Hard Handojf).
El Traspaso (Handover o Handofj) es definido como "el cambio de Canales Fisicos
involucrados en una llamada aunque manteniendo la llamada"2. El Traspaso constituye una
diversidad de técnicas usadas para prevenir que las llamadas sean descargadas cuando las
estaciones móviles experimenten una degradación en las condiciones del radio. Muchos factores
alteran la calidad de la señal recibida, uno de los cuales es la distancia entre las estaciones móviles y
las radiobases. Una degradación de la seña puede ocurrir, particularmente cuando las estaciones
móviles cruzan las fronteras de las células. Los traspasos pueden tomar lugar en varias condiciones:
dentro de la célula (traspaso intracélula), entre células en la misma capa de célula (traspaso
intercélula) entre células de diferentes capas (traspaso intercapas) o entre células de diferentes redes
(traspaso interred).
En las redes inalámbricas de FOMA y TOMA, los traspasos son "firmes" (hard-handoff). En
el traspaso firme, la comunicación con la vieja estación base a través de un canal dado es
discontinuada, y una comunicación nueva con una nueva estación base, y necesariamente a través
de otro canal, es establecida. Los traspasos interred y los traspasos entre sistemas de diferentes
tecnologías son simpre traspasos firmes.
En las redes inalámbricas de COMA, los traspasos son "suaves" (soft-handofj) , y están
definidas tres tipos de ellos: traspaso suave (soft-handoff), traspaso más suave (softer-handofj) y
traspaso mucho más suave (soft-softer handofj) . En el traspaso suave, la estación móvil mantiene
comunicación simultáneamente con la vieja estación base y con una o más estaciones base nuevas
2IBIDEM.
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Los Subsistemas Multimedia IP para redes de telefonía celular
Sistemas Actuales de Telefonía Celular
Capítulol
FI-UNAM
con tal de que todas las estaciones base tengan canales de CDMA con una asignación de frecuencias
idéntica. Note que el traspaso suave constituye un medio de diversidad para las vías de ida y
regreso, y se supone que ocurre en las cercanías de la frontera de la célula, donde la señal es
presuntamente más débil. En el traspaso más suave, la estación móvil mantiene comunicación
simultáneamente con dos o más sectores de la misma estación base y seguramente dentro del
mismo canal de CDMA de esa estación base. Similar al traspaso suave, el traspaso más suave
también constituye un medio de diversidad y se supone que ocurre en las cercanías de la frontera
del área de cobertura de los sectores. En el traspaso mucho más suave, la estación móvil mantiene
comunicación simultáneamente con dos o más sectores de la misma estación base y con una o más
estaciones base (o sus sectores).
Debe notarse que, mientras que en el traspaso de tipo firme el número de recursos
utilizados permanecen inalterados, en el traspaso de tipo suave eso no es así. En el traspaso firme
(hard-handoJJ), los recursos nuevos son utilizados solo después de que el recurso viejo ha sido
liberado. En el traspaso de tipo suave, una comunicación con más de un recurso se mantiene a
través de la duración del proceso. Sin embargo en la dirección del enlace de subida solo un canal es
usado por la estación móvil. En tal caso, la estación móvil involucrada recibe este mismo canal y la
selección de la mejor comunicación se realiza por un centro de conmutación móvil. En la dirección
del enlace de bajada, por otra parte, cada estación base que comparta el traspaso transmite a la
misma estación base, y la combinación de las señales recibidas es completada por la estación móvil.
Por consiguiente, las estaciones base involucradas deben proporcionar los canales adicionales para
los propósitos del traspaso suave, con esos canales adicionales utilizados en la dirección de envío
únicamente.
Desde el punto de vista de la transmisión, el proceso del traspaso comprende dos fases: la fase
de la evaluación y la fase de la ejecución. En la fase de la evaluación, el razonamiento para realizar
un traspaso es evaluado continuamente. Los traspasos pueden ser iniciadas por tales razones como
operación y mantenimiento, optimización del la capacidad del canal de radio, condiciones de
transmisión pobre de radio, variabilidad del nivel de la señal, incremento significante de
interferencia, etc. El siguiente criterio puede ser usado para iniciar un traspaso por razones de
transmisión de radio: mediciones de la energía de la señal, relación señal/ interferencia, tasas de bit
de error, distancia entre la estación móvil y la estación base, velocidad de la estación móvil,
direcciones de la movilidad de la radio base, y otros. El traspaso es actualmente realizado en la fase
de ejecución. Un traspaso puede ser iniciado por la estación base o por la estación móvil.
1.4 El sistema GSM.
GSM son las siglas del Sistema Global para la Comunicación Móvil (Global Systemfor Mobile
Communication) cuya principal ventaja es que ofrece una itinerancia internacional. La arquitectura
de este sistema solo se diferencia de la arquitectura de los sistemas de telefonía celular
tradicionales, basados en TDMA, en algunas entidades como se puede ver en la figura 1.2 El
sistema GSM se planteó como un sistema multioperador diseñado con la posibilidad de que varios
operadores compartieran el mismo espectro. Así, la señalización y las interfaces permiten que el
abonado pueda elegír la red a la que desea conectarse.
Las entidades que aparecen de más en la arquitectura GSM, con respecto a la arquitectura
celular tradicional, son las siguientes:
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Los Subsistemas Multimedia IP para redes de telefonía celular
Sistemas Actuales de Telefonía Celular
Capítulo 1
FI-UNAM
Centro de Autenticaci6n (Authentication Center, AuC). El AuC proporciona parámetros de
autenticación para verificar el acceso del usuario. También proporciona parámetros de encriptación
para el cifrado sobre la interfaz de aire .
Funci6n de Interacci6n (Interworking Function, IWF). La IWF proporciona un mecanismo
para transferir señales de datos digitales de la PLMN GSM a otro tipo de red (como la RTPC, la
RDSI o la PSPDN). La IWF también realiza algunas conversiones de protocolo entre dos redes no
similares.
Funci6n de Terminal de Adaptaci6n (Terminal Adaptation Function ). La TAF es usada
para adaptar el equipo terminal para conectarse a una MS.
Equipo de Terminal de Datos (Data Terminal Equipment). El DTE es un equipo de terminal
de datos regular como el que se utiliza en las redes fijas. El DTF, el TAF, Y la MS son todas
funciones lógicas del equipo de usuario y pueden ser integradas como un dispositivo.
& R
~us LIS • l OTE
Figura 1.2
La red GSM proporciona a los suscriptores tres tipos de servicio. Estos servicios son:
~ Servicios portadores
~ Teleservicios
~ Servicios suplementarios
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Los Subsistemas Multimedia IP para redes de telefonía celular
Sistemas Actuales de Telefonía Celular
Capítulo 1
FI-UNAM
Los servicios portadores permiten la transferencia de información desde una parte de la red
a otra, y son definidos por los atributos técnicos de la red percibidos por el usuario desde en un
punto de acceso . En GSM se identifican tres tipos de atributos: transferencia de información, acceso
y atributos generales.
Los atributos de transferencia de información describen las opciones de transferencia de
datos en redes punto a punto y punto a multipunto. Hay dos tipos de atributos: los primarios y los
secundarios. Los atributos primarios definen la categoría del servicio, y los atributos secundariosdefinen el servicio particular dentro de una categoría. La siguiente tabla muestra una lista de
atributos.
Atributos de transferencia
1 Modo de transferencia de datos (circuito, paquete)
2 Tasa de datos
3 · Tipo de información (datos, voz)
4 Estructura de información
5 Modo de configuración de llamada
6 Modo de transferencia de datos
7 UnidicreccionaljBidireccional (simétrico, asimétrico)
Tabla 1.1
Los atributos del 1 al 4 son atributos primarios, y el resto son atributos secundarios. El
atributo 1 caracteriza el tipo de red de transmisión de datos a la que un suscriptor puede conectarse
(conmutada por circuitos o por paquetes). El tipo de dato a ser transmitido puede imponer una
limitante en la aplicación o en la calidad de la transmisión de los datos. El modo de configuración
de llamada también caracteriza la red con la cual se busca la transferencia de datos; con o sin un
circuito permanente. El atributo 7 define el protocolo de transmisión de datos entre los nodos, y el
estatus de cada una de las partes (si son fuentes o destinos de datos). Los atributos de acceso se
listan en la siguiente tabla, los cuales describen los medios de las funciones adicionales de acceso y
los servicios de una red.
Atributos de Acceso
1
2
Canal de Acceso y Tasa de bit
Protocolo de acceso (de datos o de señalización)
Tabla 1.2
La tabla 1.3 muestra los atributos generales, los cuales se refieren a servicios suplementarios
completos.
Atributos Generales
1
2
3
4
Servicios suplementarios garantizados
Calidad de Servicio
Opciones de interacción
Operacional y Comercial
Tabla 1.3
Un servicio es identificado por los atributos generales y de acceso, los cuales especifican en
detalle el servicio portador.
GSM proporciona servicios portadores sin restricciones en le tipo de datos de datos de
usuario a ser transportado, y los servicios transportan esos datos sin modificación a través de la red
17
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Sistemas Actualesde Telefonía Celular
Capítulo 1
FI-UNAM
entera GSM. Este modo de transporte asegura la integridad de la secuencia de tiempo al
configurara una sola vía de circuito virtual. A continuación se enlistan una serie de servicios
portadores ofrecidos por GSM
~ Transmisión dúplex asíncrona de datos (300-9600bps)
~ Transmisión dúplex síncrona de datos (1200-9600bps)
~ Acceso asíncrono a una PAD (300-9600 bps)
~ Transmisión dúplex síncrona de paquetes (2400-9600bps)
~ Voz y datos alternados (2400-9600bps)
Los teleservicios son las operaciones funcionales de telecomunicaciones disponibles por la
red a los suscriptores. Ellos hacen uso de las opciones ofrecidas por los servicios portadores y dejan
la comunicación de usuario a usuario dentro del contexto de una aplicación.
La telefonía es el teleservicio más importante y permite diferentes tipos de comunicación.
Los teleservicios de GSM se enlistan a continuación.
Teleservicios de GSM
Tipo de
informaci ón
Conversacional
Datos
Mensajes de Texto
Gráficos
Servicio
Ofrecido
Telefonía
Llamadas de emergencia
Rastreo punto a punto
Acceso de 300 bits
Acceso de 1200 bits
Transmisión de mensajes
alfanuméricos cortos
Faxes e imágenes
Tabla 1.4
La siguiente figura muestra los servicios portadores y los teleservicios soportados en la
GSMPLNM.
Servicios de ortadora teleservlclos so ortados en la GSM PLNM
TelesllfVicu9
8eare r SeMCOS
Figura 1.3
Los servidos suplementarios soportan y aumentan los otros servidos. Son numerosos, y la
siguiente lista no es exhaustiva.
18
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~ Identificador de llamadas
~ Envío de llamadas
~ Llamada en espera
~ Consulta de facturación
~ Mensajes de voz
~ Transferencia de llamada en proceso, etc.
1.4.1 Transmisión de datos en GSM.
Capítulol
FI-UNAM
El sistema GSM proporciona el servicio de datos TCH (Traffic Channel Data Services) cuya
idea básica es proporcionar un conducto de conmutación de circuitos para transportar datos del
usuario a través de la RTPC de GSM y viceversa. Los conductos están compuestos de portadores
de esen la red y de TCH sobre la interfaz de aire.
El procedimiento del establecimiento de la trayectoria de los datos es muy similar al
establecimiento de la trayectoria de voz. También hay un IWF con el MSC, el cual sirve como un
gateway entre las señales de datos en la GSM PLNM y otras redes, tales como la PSTN y la PSPDN
(Public Swuitched Paket Data Network) . Con una tasa completa de TCH (TCHjF) la tasa máxima
efectiva de datos posible es 9.6 Kbps. Con una tasa media de TCH (TCHjH), la tasa máxima es de
4.8 Kbps. La GSM PLNM también ofrece datos de conmutación de circuitos de alta velocidad
(HSCSD), que combina múltiples TCHjF y puede proporcionar una tasa de datos máxima de 56
Kbps.
GSM proporciona conexión transparente y conexión no transparente para los servicios de
datos TCH. En la conexión transparente los servicios de datos ven la trayectoria entre el IWFy la
terminal como un conducto de tasa constante. La GSM PLNM no intercepta el protocolo de datos y
el tráfico de datos. La interfase de radio no realiza ningún procesamiento extra para resguardar los
datos de errores. La conexión transparente es usualmente preparada para aplicaciones de tasas
constantes y retrasos fijos.
En la conexión no transparente, el protocolo de datos y el tráfico de datos son interceptados
en la GSM PLNM. Los datos son interceptados para proporcionar transporte fiable sobre el enlace
de radio de bajo ancho de banda y propenso a los errores. Las especificaciones de GSM han
definido los protocolos de la capa de enlace, L2R y RLP, para este propósito. Los ejemplos de
aplicaciones para conexiones no transparentes son LAP-B de X.25 y protocolos de modo carácter
como X.28.
Para transportar datos a través de una GSM PLNM, se define un conjunto de servicios,
servicios de portadora y teleservicíos, como ya se mencionó. La GSM PLNM realiza un conjunto de
funciones para que los datos puedan ser transportados entre el IWF y la terminal móvil. Esas
funciones están principalmente para adaptar los datos a la naturaleza de circuitos conmutados del
transporte y la naturaleza de radio de la interfaz de aire.
1.5 El Servicio GPRS.
El sistema GPRS (General Packet Radio Seroice) es un paso en la evolución de las redes GSM
hacia las redes de tercera generación que introduce la conmutación de paquetes, aumentando
significativamente la velocidad pero sin llegar a los 2 Mbps, que puede ofrecer UMT5. Requiere
19
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Capítulol
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poca inversión de red, lo que es una ventaja para su despliegue, y ofrece a los operadores la
posibilidad de lanzar servicios que pueden ser considerados como servicios de 3G. Fue introducido
por el ETSl (European Telecommunication Standard Intitute) para la Fase 2+ del sistema GSM, el acceso
a la red de paquetes se lleva al nivel del usuario del móvil a través de protocolos como TCP/IP,
X.25 y Frame Relay sin necesidad de utilizar conexiones intermedias por conmutación de circuitos .
Al contrario que el servicio de transferencia de datos con modalidad de conmutación de circuitos,
en el que se requiere un tiempo para el establecimiento de la conexión y cada conexión establecida
se dedica sólo al usuario que la ha solicitado, el servicio GPRS permite la transmisión de paquetes
en modalidad link by link, es decir, los paquetes de información se encaminan en fases separadas a
través de los diversos nodos de soporte de servicio, denominados genéricamente GSN (Gatezoay
Support Node) .
Así, por ejemplo, una vez que un paquete ha sido transmitido por la interfaz de radio Um,
se liberan los recursos que pueden ser utilizados por algún otro usuario y el paquete se vuelve a
enviar sucesivamente de nodo a nodo hasta alcanzar su destino.
En las redes GSM los recursos se gestionan según la modalidad resource reservation, es decir,
se emplean desde el mismo momentoen que la petición de servicio se ha llevado a término. En
GPRS, sin embargo, se adopta la técnica del contex reservation, es decir, se tiende a preservar las
informaciones necesarias para soportar, ya sea las peticiones de servicio de forma activa o las que se
encuentran momentáneamente en espera. Por lo tanto, los recursos de radio se ocupan sólo cuando
hay necesidad de enviar o recibir datos y no en otros momentos. Los mismos recursos de radio de
una celda se dividen así entre todas las estaciones móviles, aumentando notablemente la eficiencia
del sistema.
El servicio GPRS está dirigido a aplicaciones que tienen las siguientes características:
transmisión poco frecuente de pequeñas o grandes cantidades de datos, transmisión de tráfico a
ráfagas (bursty); aplicaciones en las que el tiempo medio entre dos transacciones consecutivas es de
duración superior a la duración media de una única transacción, como es el acceso a Internet, o
aplicaciones de televigilancia o telemetría.
El aumento de capacidad/velocidad de las redes GPRS se consigue con base en dos
factores: la mejoras de los esquemas de codificación de los datos transmitidos sobre la interfaz de
aire y el uso de varios Time Slots, o ranuras de tiempo, combinadas. La velocidad máxima teórica
(throughput, o rendimiento) de 171.2 Kbps requiere la codificación CS-4, pero eso en la práctica no es
nada fácil, dada la limitación de canales (ancho de banda) y que los sistemas de codificación más
avanzados, como es el caso de CS-4, requieren de canales con una relación Señal/Ruido muy
elevada, ya que por sí mismos no ofrecen protección alguna. En la tabla 1.5 se muestras los valores
teóricos de rendimiento que se alcanzan con algunos esquemas de codificación.
Esquema de Bits de datos en cada Kbps por cada ranura Velocidad máxima por
Codificación radiobloque, de de tiempo en la capa portadora (usando los
longitud fija 456 bits de radio (interfaz A- 8 TS).
bis) Rendimiento
CS-1 181 9.05 72.4
CS-2 268 13.4 107.2
CS-3 312 15.6 124.8
CS-4 428 21.4 171.2
Tabla 1.5
20
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Capítulol
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Estos valores de rendimiento se refieren a la máxima capacidad de una celda, en términos
del tráfico GPRS, que es capaz de cursar por ranura de tiempo, y se refiere al nivel RLCjMAC
(Radio Link Control/ Medium Access Control) o protocolos de control del enlace de radio y control de
acceso al medio, de la pila de protocolos. Es decir, si se quisiera dar un valor de rendimiento
referido al nivel de aplicación, habría que ascender en la pila de protocolos introduciendo nuevas
cabeceras, que harían reducir las velocidades máximas por portadora de la tabla. Se considera poco
probable la incorporación de los esquemas de codificación C5-3 y CS-4 en las redes móviles, debido
al alto costo de su implementación.
1.5.1 Arquitectura de GPRS.
La tecnología GPRS se implementa sobre las actuales redes GSM. No hay que identificar
una red GPRS como una red distinta de GSM, pues se añade nueva funcionalidad a GSM y se
incorpora la conmutación de circuitos.
Desde el punto de vista físico los recursos pueden ser reutilizados y existen algunos puntos
comunes en la señalización, así, en la misma portadora de radio pueden coexistir simultáneamente
tanto las ranuras de tiempo reservadas a la conmutación del circuito como las ranuras de tiempo
reservadas al uso de GPRS. Cuando se presenta una llamada de voz hay el tiempo suficiente para
liberar los recursos usados por GPRS, de tal manera que la llamada por conmutación de circuitos,
con mayor prioridad, puede ser efectuada sin problemas.
El nodo de soporte de GPRS, llamado GSN (Gateway SupportNade) , es el elemento principal
de la infraestructura de la nueva red. Este enrutador puede proporcionar la conexión y el
funcionamiento con otras redes de datos, administrar la movilidad de los usuarios a través de los
registros de GPRS y entregar los paquetes de datos a las estaciones móviles, independientemente de
su posición, así como realizar las funciones de autenticación y cobro.
Físicamente el GSN puede estar integrado en el MSC o puede ser un elemento separado de
la red , basándose en la arquitectura de los enrutadores de las redes de datos. Los paquetes de datos
del usuario paran directamente entre el GSN y el BSS (Base Station Subsystem) gracias a la
señalización (interfaz Gs) que tiene lugar entre el GSN y el MSC.
Para adaptar una red GSM a GPRS se necesitan dos nodos lógicos que gestionen las
aplicaciones y encaminen el tráfico, que son:
Nodo Servidor de Soporte GPRS (S-GSN). Responsable del intercambio de paquetes,
funciones de movilidad, autenticación y facturación. Este nodo es el responsable de la gestión de la
conexión del terminal móvil a la red GPRS (GPRSAttach), lo que implica funciones de :
}> Control de Acceso a la red GPRS mediante el intercambio de información con el
HLR, donde se encuentra el perfil de suscripción del usuario.
}> Gestión de la localización y de la movilidad del usuario.
}> Selección del nodo GGSN más apropiado para iniciar una sesión con la red de
datos. El paso previo al establecimiento de la sesión es la activación del
denominado contexto PDP. Durante esta fase, el SGSN y el GGSN negocian los
parámetros necesarios para que la conexión entre la terminal y la RPD (Red Pública
de Datos) pueda establecerse. La sesión permanecerá mientras el contexto PDP esté
activo.
}> Encaminamiento y transferencia de paquetes entre las MS y el GGSN.
21
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}> Generación de registros de tarifación denominados CDR (Charging Data Records).
Nodo de Soporte de Gateway GPRS (G-GSN). Responsable de la interconexión con redes
de paquetes externas y redireccionamiento. Si se toma como referencia uno de los dos sentidos, el
GGSN convierte los paquetes GPRS, provenientes del SGSN, en el formato correspondiente de la
red externa de datos, efectuando después el envío de los mismos. En lo que respecta al sentido
contrario, redirecciona los paquetes que llegan de las redes externas y los envía al SGSN que
corresponda. Todo esto implica funciones de enrotamiento y direccionamiento. El GGSN también
se ocupa de tareas de autenticación para el acceso a las RPD y de la generación de los CDR.
Los dos nodos GSN pueden verse como entidades en las que está localizada una gran parte
de las funciones necesarias para soportar el servicio específico GPRS y la interconexión a otras redes
de datos, como por ejemplo, la Internet u otras redes IP de otros operadores. En GPRS la
infraestructura que los conecta, denominada red troncal IP, permite el encaminamiento de los
paquetes transmitidos por los usuarios de la red o dirigidos a éstos. La figura 1.4 muestra la
arquitectura de GPRS.
Modelo de Referencia de GPRS
En relación con la localización de la estación móvil GPRS, se usan los HLR y VLR ya
instalados en la red GSM. Paralelamente el registro de localización del SGSN almacena información
de la localización para gestionar la movilidad de los usuarios y perfiles de usuarios, de todos los
registros de ese SGSN.
Las principales funciones desempeñadas por estos nodos son: la conversión de los
protocolos y el mapeo de las direcciones de red de los elementos envueltos en la comunicación de
datos. Otra nueva entidad necesaria par el soporte del servicio es el GPRS Register, que no tiene que
verse necesariamente como una nueva entidad física, en cuanto que se puede pensar en ampliar el
conjunto de las funciones de los VLR/HLR que forman parte de la red GSM. Las funciones llevadas
a cabo por el GPRS Register son esencialmente las de monitorear informaciones relativas al servicio
GPRS.
22
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Capítulo 1
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El protocolo GPRS es un protocolo de capa 3 de OSI, igual que el lP, transparente para
todos los elementos de lared comprendidos entre la terminal móvil y el nodo GSN al que el móvil
está conectado; los elementos entre los que se establece una conexión a este nivel están localizados
en la terminal móvil y en el nodo GSN. Este protocolo soporta tanto el intercambio de
informaciones de control como de control de paquetes.
La evolución de GSM hasta la introducción de GPRS a principios del año 2003, proyecta
una nueva funcionalidad multimedia que va más allá de las aplicaciones actuales de transmisión de
voz y de datos, incluidos mensajes cortos, a 9.6 ó 14.4 Kbps, con lo que el estándar GSM es capaz de
soportar las comunicaciones de datos a velocidades mucho mayores. Uno de tales desarrollos para
integrar datos en los móviles es el denominado HSCSD de circuitos conmutados de alta velocidad,
utilizando una técnica de codificación mejorada que proporciona un flujo de datos de 57.6 Kbps (4
por codificación del canal a 14.4 Kbps) e integra múltiples canales independientes en uno solo, de
tal manera que se aumente la capacidad de la terminal móvil para acceder simultáneamente a
varios servicios, de manera similar a como sucede con la RDSI. Con esta tecnología, muy fácil de
implantar en las redes actuales, pues solo se requiere una actualización del software, el número de
ranuras de tiempo utilizado en cada instante por una comunicación de datos puede ser variable,
dependiendo de la situación de la célula a la que se encuentre conectado el móvil .
Por último EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) abre el camino hacia las
comunicaciones personales multimedia, confiriendo capacidades de 3G a las redes de hoy . Utiliza
un esquema de modulación 8PSK/GMSK y codificación alternativa que alcanza, cuando se
combina con GPRS, transferencias de datos de hasta 384 Kbps, o sea 48 Kbps por ranura de tiempo,
sobre la portadora estándar de 200 Khz propia de GSM, comparables con las de UMI'S. Esta
posibilidad permite seguir utilizando las actuales redes GSM y TDMA por mucho tiempo, lo que
constituye un factor muy importante para los operadores que actualmente ofrecen servicios de
comunicaciones móviles celulares vía radio, y para los fabricantes que están desarrollando
terminales duales compatibles GSM y WCDMA. Un paso en la evolución de GSM/EDGE son las
mejoras para la red de acceso por radio (GSM/EDGE Radio Access Network), conocido como GERAN
y que está especificado por el3GPP soportando la interfaz Iu, con lo que entonces se podrá conectar
a redes UMI'S, con servicios en tiempo real (todos los especificados para redes de 3G, como VoIP) y
soporte todo IP.
1.6 El sistema CDMA.
El sistema de Acceso Múltiple por División de Código (CDMA, Code Division Multiple
Access) fue originado en los Estados Unidos y está basado en las especificaciones de 15-95. 15-95
combina funcionalidades de CDMA digital de espectro esparcido y del Servicio Telefónico Móvil
Avanzado (AMPS) dentro de un teléfono celular de modo dual en la banda de los 800 MHz, y que
puede usar la banda de PCS de 1.9 GHz.
.CDMA IS-95permite comunicación de voz o datos en un radio canal de AMPS de 30 KHz o
un radio' canal de CDMA de 1.23 MHz. El radio canal de CDMA permite que múltiples teléfonos
móviles se comuniquen en la misma frecuencia y al mismo tiempo al buscar una codificación
especial de cada señal de radio. CDMA incluye muchos de los subsistemas básicos de otros
sistemas celulares, incluyendo una red de conmutación, estaciones base, y teléfonos móviles. El
sistema tiene tres tipos básicos de radio canales: los canales analógicos (ACq, canales analógicos de
voz (Avq y canales digitales de tráfico (DTq. Hay dos tipos de de canales analógicos: un canal de
controlo un canal de voz. El canal de radio de CDMA está dividido en varios tipos diferentes de
canales de voz y control por el uso de diferentes códigos y por programaciones de tiempo.
23
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Capítulo 1
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Los canales de radio de CDMA transportan control, voz y funcionalidades de datos al
dividir un simple canal de tráfico ([CH) en diferentes subcanales. Cada uno de esos canales es
identificado por un código único. Cuando se opera en un radio canal de CDMA, cada usuario es
asignado a un código para la transmisión y la recepción. Algunos códigos en la TCH transfieren
información del canal de control, y algunos transfieren información del canal de voz. El canal de
control que es parte de un canal de tráfico digital en el sistema CDMA tiene nuevas características
avanzadas. Este canal de control digital (DCC) transporta información de rastreo y de sistema, y
coordina el acceso igual al canal de control analógico (ACC). EL DCC tiene mucho más capacidades
que el ACC tales como la precisión de la señal de sincronización, modo extendido de reposo, y
otras . Debido a que cada radio canal de CDMA tiene muchos códigos, más de un canal de control
puede existir en un único radio canal de CDMA y los canales de control de CDMA coexisten con
otros canales codificados que se usan para voz .
El sistema celular CDMA 15-95 tiene algunos atributos clave que son diferentes de otros
sistemas celulares. Las mismas frecuencias de la portadora de radio de CDMA pueden ser
opcionalmente usadas en sitios de células adjuntas, lo cual elimina la necesidad de planeación de
frecuencias , el radio canal de banda ancha proporciona menos desvanecimiento severo, con lo cual
los inventores claman resultados en transmisión de voz de calidad consistente bajo condiciones
variantes de la señal de radio.
El sistema CDMA ha movido algunas funciones de control del sistema al teléfono móvil.
Como otras tecnologías celulares, CDMA usa un Centro de Conmutación Móvil (MSC) para
centralizar el control de los teléfonos móviles que se desplazan a través del sistema.
El canal de radio de CDMA divide el espectro de radio en amplios canales digitales de
radio de 1.23 MHz. Los canales de radio difieren de otras tecnologías en que multiplica (y por ello
esparce el ancho de banda del espectro) cada señal con un único código de pseudo ruido aleatorio
(PN) que identifica cada usuario dentro de un canal de radio. CDMA transmite señales de voz y
control digitalizadas en la misma banda de frecuencia. Cada canal de radio contiene las seña les de
varias llamadas salientes (canales de voz) junto con canales de piloto, sincronización, rastreo y
acceso (control). Los teléfonos móviles digitales seleccionan la señal que están recibiendo al
correlacionar (comparar) la señal recibida con la secuencia de PN propio. La correlación habilita el
nivel de potencia de la señal seleccionada y deja a los otros inhabilitados.
Dentro de la tecnología genérica CDMA las dos opciones de banda ancha son: WCDMA
(Wideband CDMA) y cdma2000, que proviene, esta última, de cdmaOne (15-95 CDMA, CDMA de
segunda generación). WCDMA aparece con importantes expectativas en Europa (donde UMTS
constituye la versión europea de la norma WCDMA) y Japón con una evolución (WCDMA-
HSDPA) para soportar velocidades del orden de 10 Mbps en el futuro, y cdma2000 en Estados
Unidos, fundamentalmente porque CDMA en su forma cdmaOne es una tecnología de segunda
generación bien establecida.
Los sistemas cdma2000 utilizan la misma tecnología subyacente y espectro de radio que
cdmaOne, con lo cual el proceso de migración de cdmaOne a cdma2000 aparece suficientemente
viable. Así, cdma2000 Ix le sigue, en el proceso evolutivo hacia 3G, la versión cdma2000 1xEV (Ix
EVolution) usando una portadora con un ancho de banda de 1.25 MHz, donde, a su vez, aparecen
dos etapas: la primera dedicada a datos con una capacidad de 2.4 Mbps (lxEV-DO, lXEV Data
Only, propuesta por la empresa Qualcomm), y la siguiente que cubre datos y voz (l xEV-DV, l xEV
Data and Voice, propuesta por Motorola), como puede apreciarse en la siguiente figura 1.5 .
24
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Evolución de WCDMA y cdma2000
Figura 1.5
1.6.1 Arquitectura de COMA.Capítulo 1
FI-UNAM
En el sistema cdma2000, cuando una estación móvil se conecta a la estación base, primero
establece una conexión al Nodo de Servicio de Paquetes de Datos (PDSN, Paket Data Serving Nade).
En caso de que haya IP Móvil, la estación móvil se conecta entonces a su Agente Local (HA) por un
túnel entre el PSDN/FA y el HA establecido al usar IP Móvil. La dirección IP de la estación móvil
se asigna desde el espacio de direcciones de su red local, abastecida estáticamente o dinámicamente
y alojada por el HA al inicio de la sesión. La autenticación y autorización de alto nivel de IP Móvil
se realiza tanto por el PSDN como por el HA al consultar la infraestructura de AAA. En el caso de
IP simple, la dirección debe ser asignada a la estación móvil por el PDSN y no puede ser
estáticamente abastecida en la MS. La autenticación para este método de acceso está basada
solamente en el PDSN.
La conexión entre la estación móvil y su PDSN requiere una segunda capa de conectividad
para que la comunicación IP se realice exitosamente. Esta conectividad se realiza por el protocolo
PPP y soporta IPCP, LCP, PAP Y CHAPo El PPP se inicia por la estación móvil durante la
negociación de la conexión y se termina por el PDSN. Entre la red de radio de cdma2000 y el PDSN,
el tráfico de PPP es encapsulado dentro de la interfaz de radio paquetes (R-P). Estas conexiones
pueden verse en la figura 1.6, cuyo principal esquema se presenta el líneas simples y en líneas
dobles se presenta las entidades propuestas por CISCO, cuya mayor repercusión en la arquitectura
cdma2000 es la introducción de servidores DHCP y DNS para convertir nombres a direcciones.
Cuando la estación móvil se mueve y hace un cambio de su localización física, el escenario
se hace más complicado. La estación móvil puede moverse a diferentes BTS o BCS. Debido a que
existe una sesión PPP entre el PDSN y la estación móvil, el PDSN mantiene la sesión PPP mientras
la estación móvil se traspasa entre los BTSo los BCS.
Si la estación móvil se mueve más allá del área del PDSN, entonces la sesión se traspasa a
un nuevo PDSN y la sesión PPP se negocia. Si la estación móvil soporta IP Móvil, el Agente Local
mantiene la dirección IP de la estación móvil y su comunicación con cualquier dispositivo IP. Si la
estación móvil solamente soporta IP Simple, se le puede asignar una dirección IP nueva, y cualquier
conexión a nivel de aplicación puede ser interrumpida. Esta disrupción se puede evitar al usar un
proxy móvil IP. La selección de un PDSN inteligente puede prevenir también una dísrupción, En la
figura 1.7 se muestra la pila de protocolos utilizados tanto en IP Simple, como en IP Móvil.
25
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Topologia de red cdma2000
Capítulo 1
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~:{~\-:~ .,
" ,';~ c;:
POSNIFA
R·PInk!rlaeeA10JAll MIPIGRE
ONSSeIver
(CNR)
BUes
HLR
Home Alxes:.
A"0IIider Nelwork
Home AAA(AA)
Home IPNelVlOrk
AAA<AA) 5Gfver
AAABroker NelV/Ol1\
HA
HomelSP
Prlvate Networt
Vl5/ted Provider
Heme Provider
Fuente: asco cdme2000 Pecket 08te Solution
hltp:/Iwww.cisco.corMNerpJpublic/cc/sohlesohnbwlsolpdsncdrml/cdme2_wp.pdf
Figura 1.6
UWC-136es la evolución del estándar americano 15-136, basado en la tecnología TDMA. En
este caso, se plantea la evolución hacia un sistema TDMA. En este caso, se plantea la evolución
hacia un sistema TDMA compatible con GSM que incorpore la misma canalización (200 kHz) Y
utilizar GPRS para soportar servicios de datos por conmutación de paquetes y EDGE para
aumentar la tasa binaria. Está definido por UWCC.Tanto UMTS como CDMA, en la evolución del
núcleo de red se sigue una tendencia a que todo se IP (All IP), con la introducción del protocolo
IPv6, con lo que se podrán entregar servicios usando el protocolo IP de extremo a extremo.
1.7 IP simple.
La principal característica de IP Simple es que no proporciona movilidad más allá del
PDSN (Packet Data Seroice Node) al que sirve. La red solo proporciona servicio de enrutamiento lP al
punto actual de enlace en la red (p. e. el PDSN). Esto es equivalente al servicio de los Proveedores
de Servicio de Internet por línea conmutada. Una MS puede cambiar de una Red Troncal a otra
usando el procedimiento actualizado de localización, pero cuando se establece una sesión con un
PDSN, la MS no puede traspasar la sesión a otro PDSN. PPP se usa para proporcionar el protocolo
de enlace de datos entre un usuario y el PDSN. El PDSN asigna una dirección IP dinámica durante
la fase de IPCF (IP Control Protocol) de PPP. La interfaz R-P se usa para proporcionar el
"encapsulamiento" del plano de usuario y el traspaso intra-PSDN. El usuario retiene su dirección IP
y usa la conectividad IP con tal de que sea servido por el mismo PDSN. La red puede proporcionar
también el servicio de Red Privada Virtual (VPN) con la adición de software de la VPN a la MS.
26
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Sistemas Actualesde Telefonía Celular
Pila de Protocolos
IP Simple
Capítulo 1
FI-UNAM
Mobile
statíon
---
lAC
~ R.P
MAC
Airlink Pl
RN
11'
-ppp
Link
R.P Loyer
PI. PL
PDSN End
Host
Mobile
Stalíon
---
LAC
R·P
MAC ---
J\i rlink PL
RN
IPMóvl1
PDSN HA End
Hosl
Figura 1.7
La Autenticación del usuario es provista por el Protocolo de Autenticación de Clave (PAP)
y los procedimientos de CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol). El PDSN, que actúa
como un cliente de AAA (RADIUS), que se explicará más adelante, comunica la informaci ón de
autenticación de CHAP o PAP al servidor de AAA. PAP es la forma más básica de autenticación, en
la cual el nombre de usuario y la clave son enviados a la red por el usuario y comparados con una
tabla de pares de nombre y claves por la red. La principal debilidad de PAP es que tanto el nombre
de usuario como la clave se transmiten de forma no encriptada. CHAP remueve esta debilidad al
enviar a la MS una clave para encriptación del nombre de usuario y su clave . En CHAP, la red
envía un mensaje de desafío a la MS, la cual responde con el valor obtenido al usar la clave, si los
valores corresponden, el usuario es autenticado. La autenticación del usuario es opcional en IP
Simple. Un PDSN puede también ser configurado para permitir que una MS reciba servicios de IP
Simple sin CHAP o PAPo
IP Simple soporta compresión de encabezado y carga útil como se define en la
especificación TIA/EIA/IS-835. El Protocolo de Control de Compresión de PPP también es
opcionalmente soportado, el cual se usa para negociar un algoritmo de compresión de carga útil de
PPP de la siguiente lista:
~ Stac-LZ5 (RFC 1974)
~ Microsoft Point-to-Point Compression Protocol (RFC 2118)
~ Defiate (RFC 2394)
1.8 IP Móvil.
El servicio de IP Móvil (RFC 2002) proporciona movilidad completa al usuario. El PDSN
tiene la funcionalidad de un FA (Agente Externo). A un usuario se le asigna un Agente Local (Home
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Agent) en su red local. Además se le asigna una dirección IP a la MS, llamada dirección local, la cual
está en la misma subred que el HA. La MS usa una CoA (Care of Address, la dirección IP del FA)
para registrarse con el HA. El Registro causa que el HA ejecute el proxy de ARP (Address Resolution
ProtocoT) en la subred local y comience a interceptar todos los paquetes destinados a la dirección
local de la MN. El HA también crea un enlace entre la dirección local de la MS y la CoA
especificada en el requerimiento de registro. Cuando el HA recibe datos de una MS, envía los datos
al FA usando una CoA y el FA envía los datos a la MS. Los paquetes destinados a la Red Móvil
(MN) son direccionados utilizando "encapsulamiento" IP-en-IP a la CoA. El "encapsulamiento"
IP-en-IP está especificada en la RFC 2003. IP Móvil permite que una MS sea alcanzable sin tomar en
cuenta si está en itinerancia en una red pública o privada. El único criterio es que la CoA y el agente
de usuariotengan direcciones IP públicas que sean globalmente enrutables. En caso de acceso de
red privada, la M5 usa la "encapsulamiento" al reverso por medio del FA para enviar los datos a
través de la red privada.
Como en IP Simple, el protocolo de enlace de datos entre la M5 y el PDSN es provisto por
PPP. Si el PDSN recibe un paquete para una MS con una sesión PPP no establecida, el PDSN
desecha el paquete y envía un paquete inalcanzable de destino ICMP a la fuente. Una única sesión
puede soportar múltiples direcciones IP locales, y de esta manera permitir diferentes aplicaciones
porMS.
La señalización de IP Móvil proporciona su propio conjunto de procedimientos de
seguridad entre el cliente móvil (MS) y los agentes móviles, y también entre agentes móviles . Solo
manda una fuerte asociación de seguridad para la autenticación entre el MS y el HA para los
mensajes de registro . Se puede establecer la asociación de seguridad simplemente por
abastecimiento estático (p. e. al momento de la suscripción) de las claves en la MS y el HA. IP
Móvil no manda un mecanismo de autenticación entre el HA y el FA (PDSN). Sin embargo en un
entorno comercial como el celular, es importante autenticar todos los mensajes entre el FA y el HA
para detener cualquier invasión de servicios y establecer facturación confiable entre las redes local
y visitante. El estándar (fIAjEIAjlS-835) soporta las siguientes opciones para la distribución de
claves entre el FA y el HA.
~ IKEand public certificates (X.509)
~ Dynamic pre-shared IKEsecret distributed by the home AAA server
~ Statically configured IKE pre-shared secret
El procedimiento de seguridad entre la MS y el FA es proporcionado al usar un mecanismo
de respuestajdesafío como se describe en el RFC 3012. Se inicia por el PDSN para autenticar un
usuario en un dominio visitado en el registro del usuario. El PDSN incluye una extensión de
desafío MS-FA en el anuncio del agente. Ya que los anuncios son raramente enviados, el PDSN
incluye el siguiente desafío en la respuesta del registro. La M5 usa este siguiente desafío en el
siguiente registro con este PDSN. El PDSN comunica la respuesta de desafío del FA, recibido desde
la MS, él) servidor de AAA local a través del servidor de AAA visitado.
1.9IPv6.
El aumento de usuarios, tanto de redes fijas como de redes móviles, las comunicaciones
máquina a máquina y la introducción de nuevos servicios se traduce en una excesiva demanda de
direcciones IP, no solo para teléfonos móviles y otros dispositivos electrónicos personales, sino
también para automóviles, máquinas expendedoras, electrodomésticos etc.
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IP versión cuatro (IPv4), la versión actual de IP, simplemente es incapaz de soportar tal
demanda, pues no se cuenta con la estructura física de datos para proveer todas las direcciones
requeridas. Para resolver éste y otros problemas relacionados con la calidad de servicio y la
seguridad, se ha desarrollado una nueva versión de lP, la versión seis (IPv6), la cual tiene un
espacio expandido de 128 bits para direcciones (IPv4 solo tiene 32 bits), ofreciendo así una cantidad
virtualmente inagotable de direcciones IP. Además de esto, IPv6 proporciona otras ventajas
importantes, como soporte para más arquitectura de redes escalables, mejor seguridad e integridad
de los datos con IPsec, configuración automática, Internet móvil, multidifusión de datos, clase de
servicio (CoS),calidad de servicio (QoS) integrada y un enrutamiento de red más efíciente.
Cuando se accede desde una terminal móvil IPv6 admite las comunicaciones entre redes
fijas y móviles, permitiendo la movilidad de la terminal, que mantiene su dirección original y
genera una secundaria basada en su posición, con lo que la dirección original no se ve afectada. De
hecho, el foro 3GPP lo ha adoptado para la construcción de las de las redes de tercera generación.
'Las ventajas de IPv6, compatible con IPv4, son ampliamente reconocidas por la industria,
por lo que se está empezando a introducir en los distintos sistemas (los fabricantes más grandes de
equipos de telecomunicaciones, corno CISCO, Ericsson, etc. incluyen soporte para IPv6 en sus
productos). La IETF ha estandarizado IPv6 con un conjunto básico de recomendaciones (RFC 2460)
finalizadas en 1998 listo para emplearse y el Partnership Project 3GPP/3G ha especi ficado IPv6 corno
el protocolo IP obligatorio en la prestación de servicios multimedia en redes de telefonía móvil , ya
que no hay suficientes direcciones públicas IPv4 disponibles para todas las terminales móviles
conectadas a la Internet.
Las características más relevantes se describen en detalle en la documentación de
especificación del protocolo elaborada por el IETF, que ha sido adoptada por el 3GPP. Las más
significativas son :
1. Direcciones más largas. Éste es el cambio más importante pues el espacio de
direcciones pasa a ser de 128 bits, lo cual da un número de direcciones muy amplio
(3.4*1038 direcciones únicas) virtualmente ilimitado.
2. Formato de cabecera flexible. IPv6 usa un formato de datagramas completamente
nuevo. En IPv4 las cabeceras tienen un formato fijo, mientras que ahora se dispone
de un número de cabeceras opcionales. La longitud de la cabecera es de 40 bytes, el
doble que en IPv4.
3. Opciones mejoradas. Como en IPv4, IPv6 permite incluir información de control
en el datagrama (clase de tráfico y etiqueta de flujo); además permite otras
opciones que proporcionan facilidades no disponibles en IPv4, corno el Mullicast
(envío de un mismo paquete a un grupo de receptores) y Anticast (envío de un
paquete a un receptor dentro de un grupo).
4. Soporte para reparto de recursos. Se soportan aplicaciones tales como vídeo en
tiempo real, que requiere garantías de ancho de banda y retardo.
5. Posibilidad de extensión de protocolo. La capacidad de extensión da al IETF la
posibilidad de adaptar el protocolo a cambios en las redes y en los servicios.
El protocolo IPv4 tiene dificultades para gestionar ordenadores móviles por varios motivos,
pues necesita usar una dirección en cada punto nuevo a Internet, y con IPv4 no siempre es posible
obtenerla. Se necesitan buenos procedimientos de autenticación, que por lo general no se instalan
en los nodos IPv4, para informar a cualquier elemento en la infraestructura de enrutamíento sobre
la nueva localización del nodo móvil. Con IPv4 puede ser difícil para los nodos móviles determinar
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si están o no conectados a la misma red. Los nodos móviles en IPv4 no pueden, por lo general,
informar sobre un cambio de localización.
La ventaja de movilidad de IPv6 (MIPv6) se pone de relieve aún más por la adición de
gestión de Etiqueta de Flujo, lo que da a los nodos móviles una calidad de servicio mejor .
En IPv6, que proporciona mayor flexibilidad para nuevas funciones y servicios, cada nodo
móvil (terminal) se identifica mediante una dirección local independiente de su actual punto de
conexión a Internet (en las redes fijas existe una cierta relación entre dirección IP. de red y la
localización geográfica). Cuando el nodo móvil se sitúa fuera de su propia red, puede ser asociado a
una dirección anfitriona que proporciona información acerca de su localización actual. La dirección
local y el correspondiente nodo son informados de la dirección anfitriona cada vez que el nodo
móvil cambia de localización.
Para los paquetes que envía el nodo móvil, mientras se encuentra fuera de su propia red, la
dirección anfitriona se usa como la dirección de origen en el encabezado del paquete IPv6. La
opción de dirección local de destino se usa, en un paquete enviado por un nodo móvil mientras está
lejos de su red propia, para informar al destinatario del paquete de la dirección local del nodo .
Incluyendo una opción de dirección local de destino en el paquete,el correspondiente nodo que lo
recibe es capaz de sustituir la dirección local del nodo por esta dirección anfitriona cuando esté
procesando el paquete; así, los paquetes IPv6 que son direccionados al nodo móvil se enrutan
transparentemente hacia la dirección anfitriona del nodo. De esta manera se optimiza la ruta entre
el nodo móvil y esta dirección, resultando un uso más efectivo de la red. Es lo que se llama Direct
Routing; los paquetes no necesitan pasar por la red propia del nodo y se puede mantener una sesión
activa mientras el móvil cambia de red.
1.9.1 Arquitectura de direccionamiento de IPv6.
La característica más conocida de IPv6, como ya se ha dicho, es que usa direcciones de 128
bits en lugar de direcciones de 32. El gran aumento de posibles direcciones no solo permite que
muchos más dispositivos sean conectados a una red, sino que también hace posible una interfaz
para tener más de una dirección, cada una con su respectivo alcance. Los alcances definidos son los
siguientes:
Dirección de enlace local. Se usa para direccionamiento en un solo enlace.
Dirección de sitio local. Se usa para direccionamiento dentro de un lugar.
Dirección unicast global agregable. Se usa con un alcance global, con la cual se compara
con las direcciones unicast de IPv4.
Los tres diferentes tipos de direcciones son:
1. Dirección unicast. Identifica una sola interfaz.
2. Dirección anycast. Identifica un conjunto de interfaces. Cuando un paquete es enviado
a una dirección anycast, es entregado a una de las interfaces del conjunto.
3. Dirección multicast. Identifica un conjunto de interfaces. Cuando un paquete es
enviado a una dirección multicast, se entrega a todas las interfaces del conjunto.
Se requiere que cada interfaz tenga por lo menos una dirección unicast de enlace local y
pueda ser asignada a múltiples direcciones IPv6 de cualquier tipo de alcance . El tipo y alcance
específicos de una dirección IPv6 se indica por el bit más significativo en la dirección, el cual es
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llamado prefijo de formato (FP). Existen algunas direcciones multicast predefinidas, como por
ejemplo, la dirección local de todos los nodos o la dirección multicast de todos los enrutadores con
alcance local. La figura 1.8 muestra la arquitectura de direccionamiento IPv6.
·Alqui' e<' u••, de dhe«lonamle,,'o d. IP-.G
Ijoenvi.i :Ios l,a'lu.'" ·colI "'I"efijo.
FEBO::
"o .nvia 1011 paqu.'ft., In'•• net <OA .1
con e.lp. efii9 fECO::
IDD:ldenlificadordeInterface
tiA: Dirección dQ EnlacaLocal
.StA: Direcéióllde Sitio.local
GllA: OirecciOn GlobalUn,c.sl Agregatile
Un hast puede·formar.su identificadDr de interface con los bits más
á la deiecha del jlrer~ o de la direcciónunicast de.enlace lecal
(FEl3O::). la s direccionas da s~io local y glebalunicast agragable
pueden ser formadas .al ponersuidentificaderde¡nterface dentrodé
los anunc'os de las·direcciones desrtío·Iccal o globalunicasl..
Figura 1.8
1.9.2 Auto-configuración de direcciones sin estado.
La auto-configuración de direcciones sin estado es un mecanismo con el cual un dispositivo
es capaz de obtener direcciones para sus interfaces de red automáticamente. Para ser capaz de
realizar la auto-configuración de direcciones sin estado para una interfase, se requiere de una
interfase para tener un identificador. Generalmente se usa un identificador de interfase basado en
EUI-643, el cual es un identificador ÚIÚCO de 64 bits. Al poner su identificador de interfase en los bits
más a la derecha del prefijo de dirección unicast de enlace local (el cual es FEBO::4), en el ejemplo de
la figura 1.8, se forma una dirección de enlace local. Para asegurar que la dirección generada ya no
3 Un identificador EUI-64 es un Identificador único de 64 bits. Una dirección de MAC cccccceeeeee-, de 48 bits, por ejemplo,
puede ser transformada en un identificador de 64 bits al poner FFFE1. a la mitad de la dirección MAC, formando el
identificador de EUI-64 ccccccFFFEeeeee,•. Las letras "e" y "e" representan d ígitos hexadecimales.
4 FE80::significa FE8O:0:0:0:0:0:0:0.
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está en uso por otra interfase, existe un mecanismo de detección de dirección duplicada. Si el
mecanismo de detección indica que la dirección de enlace local construida es única, las direcciones
de sitio local y unicast global pueden ser construidas automáticamente al agregar el identificador
de interfase a los prefijos que son anunciados en los anuncios del enrutador. Si la detección de
direcciones falla, será necesaria la configuración manual de la interfase específica.
1.10 Encapsulamiento (Tunneling) .
El encapsulamiento es una tecnología que permite a una red enviar sus datos a través de
otras conexiones de red. El encapsulamiento trabaja al encapsular un protocolo de red
transportados por la segunda red. El túnel es un conducto específico por el que viajan los mensajes
o ficheros de un determinado usuario. El encapsulamiento es otra forma de enviar tráfico inseguro
Tep a través de túneles encriptados.
En el encapsulamiento se modifica el enrutamiento habitual de los paquetes, al ser
entregados a destinatarios intermedios diferentes de los que se indican al principio del traslado. El
proceso de tunneling consiste en el proceso de inserción de un paquete IP dentro de otro paquete lP
o de otro tipo, en donde el encapsulado viaja a través del túnel que se encuentra definido dentro de
la Red de Tránsito. Esta técnica puede utilizarse para enviar dos aplicaciones hechas en 1Pv6 a
través de una red IPv4. con ayuda de un Protocolo de Información de Enrutamiento (RIP) y un
Protocolo de Gateway de Frontera (BGP) de IPv6. Esto es similar al túnel de encapsulación genérica
de enrutamiento (GRE) para transportar tráfico IPX (Intemetwork Packet Exchange) a través de una
red IP. En el encabezado final del túnel, se encapsula un paquete IPv6 dentro de un paquete IPv4 y
se manda a un destino remoto, donde el encabezado del paquete IPv4 es desencapsulado, y el
paquete original de IPv6 se envía más allá a una nube de IPv6. En la figura 1.9 se muestra
gráficamente este proceso.
Proceso de encapsulamiento
~Tunnel O"' _.--------------------------,'"
~~ ~~~
~c 'e
~ Q NO
+':"¡)
..- c• . o:
::~
. . o;
"':"": . ::J
"-0:
~1
Figura 1.9
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Capítulo 2
"Descripción de los Subsistemas Multimedia IP"
En este capitulo se describirá el panorama actual en el que se encuentran las
comunicaciones inalámbricas a nivel mundial y se dará un esbozo del nicho en el que IMS tendrá su
auge. Se describirá la manera en que esta tecnología aparece en el mundo y su proceso de
especificación, tanto en el foro 3GPP como el 3GPP2. Esta tesis está basada más específicamente en
los documentos publicados por el 3GPP y los Release 5 y Release 6, y es por esto que se mostrará la
forma en como estas especificaciones están constituidas junto con su proceso de creación y las
partes (operadores, foros, institutos de estandarización, etc.) que se ven involucradas en su
aprobación. En general se dará una visión de cómo y porqué aparece IMS en el mundo después de
haber tenido varias experiencias en el despliegue de tecnologías en las redes celulares que
permitieron la expansión de nuevos servicios, y cómo estos últimos marcaron la pauta para la
creación de servicios y tecnologías nuevos.
Se describirán las capacidades y beneficios que ofrece la tecnología IMS y los factores que
pueden influenciar su éxito. Se analizará la arquitectura de las redes 3G, en la cual se encuentra
inmersa la arquitectura de los Subsistemas Multimedia para comunicaciones inalámbricas, y por
último se analizarán las propuestas de algunos operadores para constituir una particular
arquitectura que soporte y maneje la tecnología IMS, además de agregar su posible evolución en el
futuro.
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