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Integración de Redes WLAN y Celulares
Ismael Castell
Antonio Godoy
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Motivación
Redes independientesRedes celulares:
• Cobertura a grandes áreas• Ancho de banda muy limitado
Redes WLAN:• Cobertura muy limitada• Ancho de banda aceptable
Mejor redes complementarias
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Índice
Conceptos previosArquitectura UMTS y WLANGestión de la movilidad
Propuestas del 3GPP/ETSIEscenarios en la integración de redesSoluciones para la gestión del
handover Comparativa
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Conceptos previos
SGSN: localización de las MS, y funciones de seguridad y control de acceso. Establece contextos PDP (Packet Data Protocol) activos usados para encaminamiento con el GGSN. Almacena información de subscripciones y datos de ubicación de los abonados registrados en el SGSN. [5]
GGSN: proporciona interconexión con redes externas con conmutación de paquetes. Almacena información de subscripciones y datos de encaminamiento (e.g. la dirección del SGSN donde esta registrado) para establecer un túnel de tráfico de datos con los que tengan PDP abierto. [5]
El SGSN y el GGSN contienen funcionalidad de encaminamiento IP y pueden estar interconectados por routers IP.
Arquitectura UMTS
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Conceptos previos Arquitectura WLAN
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Conceptos previos
Gestión de la movilidadLocation: mecanismo localización de
terminal “inactivo”.
Handover: mecanismo para la movilidad de terminal “activo” sin perder la conexión.
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Conceptos previos
Handover3 fases: iniciación, decisión, ejecución2 tipos:
• Horizontal: cambio en la misma red (Nodo B a Nodo B o AP a AP)
• Vertical: cambio entre subredes distintas (Nodo B a AP o AP a Nodo B)
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Conceptos previos
HandoverClasificación según número de
conexiones activas:• Hard Handover: 1 única conexión• Soft Handover: varias conexiones con
distintos AP• Softer Handover: varias conexiones con
el mismo AP (sólo UMTS)
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Conceptos previos
HandoverControl de la fase de decisión:
• Network Controlled• Mobile Assisted• Mobile Controlled
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Propuestas del 3GPP/ETSI
6 Escenarios posibles según el 3GPP Common Billing and Customer Care 3GPP system based Access Control and
Charging Access to 3GPP system PS based services Service Continuity Seamless services Access to 3GPP CS Services
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Propuestas del 3GPP/ETSI
Soluciones para la gestión del handover según el ETSI:Loose CouplingTight CouplingVery Tight Coupling
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Loose Coupling
Punto de interconexión entre las redes a través de internet
Usa Mobile IP para la gestión de la movilidad
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Loose Coupling
Mobile IP: Entidades de red HA y
FA Uso de direcciones
COA a través de tunneling
Pérdida de paquetes en el cambio de red
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Loose Coupling
Aplicar MIP como si cada red fuera una subred distinta
Varias propuestas. Ejemplo:Dotar al GGSN de funcionalidad HADotar al SGSN de funcionalidad FA
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Loose Coupling
Características:Muy sencilloTiempo de handover muy alto al usar
internet como interconexiónIndependencia de las 2 redes
Es el preferido por los WISPs
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Loose Coupling
3 formas de abordar el problema de loose coupling:Acelerar los procedimientos de MIP
• Manteniendo información de movilidad en varios puntos de la red
Algoritmos avanzados para la fase de decisión del handover
• Teniendo en cuenta parámetros externos a la red como tipo de servicio, coste, preferencias del usuario…
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Loose Coupling
Usar arquitecturas basadas en políticas
• Uso de muchos parámetros (como en la solución anterior) a través de nuevas unidades funcionales capaces de interactuar entre sí
• Framework estándar del IETF• Multitud de soluciones propietarias
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Tight Coupling
Punto de interconexión entre las redes situado en el CN UMTS.GGSN.SGSN.
Usa protocolos de UMTS para la gestión de la movilidad. También puede usar MIP.
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Tight Coupling
Mayor complejidad técnica.Requiere modificaciones en el CN.Terminales duales complejos.
Soft handovers.Sólo si está basada en los protocolos
de UMTS.
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Tight Coupling
Internetworking point at GGSN.La opción menos compleja.Punto de interconexión más arriba en
la arquitectura UMTS. Internetworking point at SGSN.
Realiza mejores handovers.Punto de interconexión más abajo en
la arquitectura UMTS.
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Tight Coupling
WLANInternetworking at SGSN
WLAN
Internetworking at GGSN
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Tight Coupling
Un ejemplo:“VGSN: a gateway approach to
interconnect UMTS/WLAN networks.” [4]Autores: Shiao-Li Tsao & Chia-Ching Lin.Internetworking at GGSN.Seamless Services (Escenario 5 3GPP)No usa MIP¡Redes con operadores independientes!
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Tight Coupling
El Virtual GPRS Support Node (VGSN).Es un ente virtual.La WLAN lo percibe como un GatewayUMTS lo percibe como GGSN/SGSNPuede implementarse en la WLAN o en
UMTS.
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Tight Coupling
Usuario de WLAN utiliza UMTS.
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Tight Coupling
Usuario de UMTS utiliza WLAN.
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Tight Coupling
Roaming de UMTS a WLAN.
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Tight Coupling
Caracterísitcas de Tight Coupling:Punto de interconexión en el CN UMTS.Pueden realizar soft handover.Escenarios 4 y 5 de 3GPP.Implementación más compleja que loose
coupling.Preferidas por operadores de redes
celulares.
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Very Tight Coupling
Punto de interconexión entre las redes situado en la AN UMTS.RNC.
Usa protocolos de UMTS para la gestión de la movilidad. También puede usar MIP.
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Very Tight Coupling
WLAN
Internetworking at RNC
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Very Tight Coupling
La solución de mayor complejidad técnica.Requiere modificaciones en el AN.Terminales duales complejos.
Soft handovers.Sólo si está basada en los protocolos
de UMTS.
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Comparativa
Loose Coupling:La solución dominante.Menor coste.Escenario 4 de 3GPP (Service
continuity).Utiliza MIP.Preferido por los WISPs.
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Comparativa
Tight y Very Tight Coupling:Permiten soft handover.Mayor coste conforme el
internetworking point desciende en la arquitectura UMTS.
Escenario 5 de 3GPP (Seamless Services).
Pueden utilizar MIP.Preferido por los Operadores celulares.
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Comparativa
Tabla extraída de [2].
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Referencias
[1] http://www.3gpp.org/ftp/specs/html-info/22934.htm , 2007, por Mark Younge.
[2]http://cgi.di.uoa.gr/~passas/HO_mgnt_architectures_in_WLAN_Cellular_revised.pdf , por George Lampropoulos*, Alexandros Kaloxylos^, Nikos Passas*, Lazaros Merakos
[3]http://coblitz.codeen.org:3125/citeseer.ist.psu.edu/cache/papers/cs/26843/http:zSzzSzwww.ctr.kcl.ac.ukzSzPrivatezSzMischazSzPIMRC2002zSzsupportzSz..zSzpaperszSzcr1002.pdf/the-mobile-ip-handoff.pdf, 2002, por YE Min-hua, LIU Yu, ZHANG Hui-min.
[4] VGSN : A GATEWAY APPROACH TO INTERCONNECT UMTS/WLAN NETWORKS, por Shiao-Li Tsao y Chia-Ching Lin, 2002
[5] Visión Arquitectural de la Tercera Generación de Móviles UMTS. por Javier Huélamo Platas. (Artículo publicado en la Revista Española de Electrónica en Octubre de 2000 )