Wi-Fi Offload

La necesidad que tenemos de acceso a Internet ha subido en modo tan exponencial que una congestión GPRS, 3G e incluso LTE es común. Ingresos a contenidos de video como Youtube afectan considerablemente el ancho de banda de una zona, aún así sin proveer el contenido con excelencia.

Ante la posibilidad de los smarthphones al acceso a una red Wi-Fi (Android e Iphone)en su generalidad uno opta por esta conexión que permite en algunos casos mayores anchos de banda.

La industria ha visto esta facultad del Wifi como una nueva opción para ofrecer calidad de servicio, razón por la cual los operadores móviles han integrado a su red actual esta funcionalidad.

La operadora celular en principio lo que realiza es desplegar una red Wi-Fi de acuerdo a sus necesidad. Por ejemplo, en lugares donde el trafico es intenso como Shoppings, ingresa transmisores Wi-Fi (que a diferencia de lo que vienen a ser las celdas, no debe poseer una cobertura total de la zona, solo los puntos de alto trafico)

Esta red Wi-Fi debido a que solo permite ingreso por parte de usuarios del operador móvil en particular, necesita verificar al usuario por un método de autenticación similar al que utilizar en la cobertura celular. De este modo, se integra la autenticación celular a las redes Wi-Fi.

Finalmente, también se integra al sistema de Billing, el cual determinaría con que condiciones comerciales se provee el servicio: con planes de Internet full u otras promociones definidas por el propio operador.

Esto reduce considerablemente la carga de tráfico para la red móvil, empujándola a la red Wi-Fi, ya que el usuario de Internet es volcado automáticamente de acuerdo a las configuraciones del teléfono.

El Wi-Fi offload es una tendencia actual de mercado que responde a una tendencia de los smarthphones de requerimiento de trafico. La adaptación del sistema responde a necesidad de envió de paquetes que irá modificando continuamente la tecnología ante nuestra insaciable necesidad de información.

SCCP

Para enrutar la señalización, para definir que función realiza un modulo o plataforma en cada punto de la red, estos deben estar identificados. El modo en que se los identifica es mediante Global Title(GT). Todos los elementos de red con un fin dentro de la señalización SS7 poseen un GT: MSC, SMSC, HLR, SGSN, etc. Y todos los elementos dentro de una red son llamados Signaling Point(SP). Para hacerlo sencillo, los elementos de un sistema SS7 son los SP que son identificados con un GT. El Protocolo dentro del suite SS7 que se encarga de esta función es SCCP.

Existen 3 tipos de SP:

- Service Switching Point (SSP)

- Signal Transfer Point (STP)

- Service Control Point (SCP)

El SSP es el encargado de determinar a que GT conectar una llamada. Los SSP son switches que convierten los GT de los dígitos de un abonado a un sistema de señalización SS7. Setean, maneja y liberan el canal de voz de acuerdo a los requerimientos de la comunicación. En caso de necesitar información de enrutamiento se conectan al IN (Intelligent Network).

Los STP realizan la funcion de un router o gateway en la señalización SS7. Analizando los GT, los STP van enrutando los mensajes de SS7 hasta llegar a un destino.

Los SCP funcionan proveedores de aplicación, como las interfases de base de datos. Los SCP se comunican con las aplicaciones que manejan otros niveles del protocolo de señalización, por lo que sería en parte un traductor de protocolos para la comunicación de una aplicación con los SP de SS7.

Un ejemplo sería el proceso de un Toll Free (Numero de Llamada Gratuita)

Cuando la MSC se encuentra que tiene que manejar un 0800 (que es Toll Free) debe realizar una consulta a la red inteligente(IN). De modo a hablar en lenguaje SCCP, la MSC se identifica mediante un SP que responde a un SSP. Desea conectarse a la IN que posee acceso a una base de datos, por lo que se identifica con SP que responde a un SCP. Ahora, como los mismo no están cercanos sino se pueden conectar a travez de otros modulos, estos otros modulos actuan como STP.

CCF

El Charging Collection Function es el encargado de la facturación del sistema. Cada vez que se realiza una llamada, se recibe-envía un mensaje o realiza una descarga web es el CCF el encargado de crear un registro de facturación, este registro recibe el nombre de CDR(Charging Data Record).

Ahora veamos la mecanica del funcionamiento de este sistema, enfocándonos tan solo en el CCF. Supongamos se desea generar una llamada de voz, el modulo encargado de controlar esta llamada envía un ACR(Accounting Request) al que el CCF responde con un ACA (Accouting Accept), iniciando la creación del CDR.

A cada nuevo evento (desvío de llamada, conferencia tripartita, conexión de paquetes) el modulo encargado de controlar el evento envía un ACR con la descripción de modo a que el CCF mantenga actualizado el CDR. Finalmente, un ACR informado que es el fin del proceso cierra el CDR.

Quien es el encargado de almacenar y escribir el CDR es el CDF(Charging Data Function), un modulo de importacia en el CCF. Otro de los modulos de importancia es el CGF (Charging Gateway Function) que se encargaría de proveer los medios para entregar el CDR al sistema de Billing correspondiente.

En algunas situaciones los sistema de Billing requieren un formato de CDR de modo a procesarlos correctamente, de este modo, existe entre la conexión entre ambos una adaptación de registro a modo de funcionar correctamente.

LTE Basics

LTE significa Long Term Evolution y es la evolución natura del GSM, EDGE y HSDPA (2G/3G) manteniendo la ideología inicial de estás tecnologías y adhiriendo características.

Concentremos en lo que responde a la red de acceso, que partiría de la irradiación de las antenas. El protocolo para la radiación electromagnética es Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) que utiliza la matemática de vectores ortogonales para asignar códigos que diferencian a cada portadora en un ancho de banda. Así también se hace uso de las antenas múltiples MIMO.

Una vez en la antena, la red estaría esencialmente basada en tipología IP, la cual reduce potencialmente la complejidad de la red. Es así como LTE es una tecnología basa esencialmente en paquetes, evitando la conmutación por circuitos.

El BackHaul al ser esencialmente IP puede dar la sensación de una administración de paquetes desordenados, que podría afectar a algunos servicios. Sin embargo, al manejarse mediante tecnología IP/MPLS se da la flexibilidad necesaria de acuerdo a los servicios que se proponen.

Los elementos de red en una LTE son el eNodeB, MME, S-GW y P-GW.

En el LTE se eliminan las conexiones de radiobases mediante BSC o RNC, se conectan directamente los eNodes(eNodes son las radiobases) a el MME. MME (Mobility Managment Entity) maneja la sección del switch del modo en que lo encararía el SGSN. El plano de control que asume un GGSN es llevado por la dualidad del S-GW y P-GW.

A grandes rasgos, y para avanzar en lo que a LTE se refiere, esta básica visión a ahondar nos daría un panorama muy global de la tecnología. Me refiero al mismo para continuar la descripción de cada elemento en posteriores articulos.

MIMO

MIMO: Multiple Input Multiple Output

MIMO es una tecnología que utiliza múltiples canales de radio para transmisión y recepción, utilizando inteligencia para sacarle el máximo provecho.

Describamos la inteligencia que implican estas antenas

- Cuando una onda viaja a receptor esta toma muchos caminos, algunas van directo a destino y otras debido a su reflexión (obstáculos) tienen distinto curso. Al poseer la onda distintos caminos, esta llega en distintos tiempos (desfasada) y se crean interferencias una de otra. MIMO utiliza un sistema de antenas analizando la intensidad y fase en cada de ellas a modo de obtener la señal deseada, reduciendo así los errores en la transmisión y aumentando el ancho de banda. Esta es llamada el Spartial Multiplexing, particularmente yo la conozco como diversidad de espacio.

- Beamforming: Es la capacidad de la antena de irradiar energía en el lugar que es necesario. De este modo, la señal tiene más potencia en donde es necesaria y llega con mayor intensidad. Como se focaliza la energía en el punto en que es necesario, fuera de este rango va con menor energía, y representa menos ruido en el ambiente, menos interferencia. Uno de los requerimientos del Beamforming es que canal se utilizará

- Existe una aplicación en la matemática llamada ortogonalidad que al aplicarse un vector a un conjunto de vectores se obtiene solo aquel que es ortogonal al mismo. Así, para el MIMO se utiliza un filtro en el cual utilizando el concepto de ortogonalidad solo se obtiene una señal deseada que tiene características ortogonales al filtro. De este modo, se codifican las señales de modo a que la propagación deseada sea obtenida en cada uno de los filtros. Esto es llamado Diversity Coding.

Las antenas MIMO son el tarjet para las tecnologia LTE, sin embargo, como corresponde a la red inalámbrica de acceso por puesto puede usarse en otras tecnologías (3G, GSM, Wifi, Wimax, HSDPA+).

GPON

GPON significa Gigabit Passive Optic Network (Red Pasiva Optica Gigabit)

Al ser una red, esta conecta varios puntos a un solo punto y al ser Optica es una red de Fibra Optica. Pasiva significa que no requiere electricidad, pero no requiere electricidad en los splitters.

En esta red en particular se tiene un punto de donde se parte, y de allí como ramas de un árbol se llega a los abonados. Para llegar a estos distintos puntos se utilizan divisores (splitters). En las redes eléctricas que utilizan cable coaxial, se requieren splitters con corriente eléctrica, o elementos activos. Sin embargo, la luz que transporta la fibra óptica se puede dividir mediante vidrios y espejos, lo cual hace de su splitter no requerir de corriente electrica, elemento pasivo.

Al no requerir de corriente eléctrica en los splitters, se ahorra mucho en términos de transformadores y mantenimiento, además, es un problema menos (y un problema menos muy grande).

Gigabit corresponde a un tipo de tecnología PON que posee un Uplink= 1.25Gb y Downlink=2.5Gb, donde uplink y downlink se encuentran en diferentes bandas de frecuencia. Ahora, la diferenciación de usuarios se realiza por TDM (Time Division Multiplexing)

Existen esencialmente dos elementos de red en una GPON

- OLT: Optical Line Terminal. Seria el core de la red GPON, el nodo central

- Splitters: Los divisores opticos

- ONU: Optical Network Unit. Es el equipo donde se termina la red, el usuario… o las hojas del árbol.

Podemos decir que se pueden utilizar para los famosos usuarios corporativos que requieren conectarse con fibra, pero en muchas ocasiones se utiliza para los Nodos de una red 3G y LTE que requieren grandes anchos de banda.

Portabilidad Numerica

Un caso muy común es tener por ejemplo un numero de teléfono de la operadora TIGO que sea 0981 442200, y pasado el tiempo deseas cambiar a PERSONAL, otra operadora, pero no quieres perder tu número telefónico. Mediante la Portabilidad Numérica (PN) se puede llevar el 0981 442200 a la operadora PERSONAL

En muchos países se ha aplicado la Portabilidad Numérica, donde puedes llevar tu número de teléfono a la operadora de tu interés. Para tal fin, la operadora a la cual pertenece el número telefónico (Donor Operator) debe cederlo a la operadora de preferencia del usuario (Recipient Operator). Para nuestro ejemplo la Donor Operator es TIGO y la Recipient Operator es Personal

Ojo, ahora el problema es cuando se llama a un 0981 442200 nuestra central telefónica enrutara la llamada inmediatamente a TIGO, pero, TIGO ya no posee este numero… ¿Cómo se maneja el enrutamiento de llamadas?

Existen cuatro formas de atacar el problema

1. All Call Query (ACQ)
En una base de datos se centraliza la PN, a la cual están conectados todos los operadores móviles. Cuando un número cambia de operador a operador, este se registra en la base de datos, reflejándose en la base de datos de todos los operadores.
Ej: Se registra en la base de datos que el numero 0981 442200 pertenece a PERSONAL actualizándose en todos los demás operadores móviles. Cuando se desea realizar una llamada al 0981 442200, como el HLR ya tiene los datos que este numero 0981 442200 pertenece a PERSONAL, se establece directamente el canal de voz con PERSONAL.

2.Query on Release Call (QoR)
En una base de datos se centraliza la PN, a la cual están conectados todos los operadores móviles. Cuando un número cambia de operador a operador, este se registra en la base de datos, pero no se refleja en los operadores móviles. Así, el operador Donor rechaza toda llamada PN señalizado ya no posee el numero, y solo entonces se verifica la base de datos para enrutamiento.
Ej: Se registra en la base de datos que el numero 0981 442200 pertenece a PERSONAL. Cuando se desea realizar una llamada al 0981 442200 esta se consulta por defecto a TIGO, donde TIGO acusa que ya no le corresponde el numero (Release Call). Entonces, quien desea establecer la comunicación consulta con la base de datos, obteniendo el operador PERSONAL y se establece el canal de voz


3.Call Dropback
El operador Donor siempre tiene actualizada la Reciepient Operator de los numeros que le corresponde. Por tanto, se checkea inicialmente con la operadora Donor y esta responde con la Recipient Operator, entonces se re-enruta a la Recipient Operator. Aquí no existe una base de datos central.
Ej: TIGO posee en su base de datos que el 0981 442200 pertenece a PERSONAL. Cuando se llama al 0981 442200 se consulta a TIGO en referencia a este numero, y TIGO responde que se encuentra en PERSONAL, entonces se establece un canal de voz con PERSONAL.

4. Onward Routing (OR)
El operador Donor siempre tiene actualizada la Reciepient Operator de los numeros que le corresponde. Por tanto, establece un canal de voz con la operadora Donor y esta a su vez requiere que la Recipient Operator establezca un canal de voz con ella, entonces se enlazan estos canales de voz. Aquí no existe una base de datos central, pero se establecen 2 canales de voz para un enrutamiento.
Ej: TIGO posee en su base de datos que el 0981 442200 pertenece a PERSONAL. Cuando se llama al 0981 442200 se establece un canal de voz con TIGO. TIGO verifica que el Recipient Operator es PERSONAL, entonces requiere a PERSONAL que establezca un canal de voz con TIGO. Al establecer PERSONAL un canal de voz con TIGO, TIGO conecta ambos canales de voz