Voz Sobre LTE – VoLTE

Voz Sobre LTE – VoLTE

Las especificaciones de la tecnología LTE no se dan de modo a proveer voz sino apuntando hacia datos. Se proyecta de ese modo un servicio de voz ejecutado mediante la tecnología VoIP.

Los operadores sin embargo han visto a la voz por IP como una gran falta en el sistema, en parte por su falta de regulación que desemboca por ejemplo en el servicio de Roaming y SMS. Siendo que en general el 80% del ingreso de los operadores moviles proviene de Voz y SMS, es necesario estandarizar estos escenarios de LTE.

Papel de QoS en LTE

A diferencia de las tecnologías de telecomunicaciones anterior (ej: CDMA, GSM y 3G), LTE no provee un canal dedicado para circuito conmutado de telefonía. LTE es un sistema full IP el cual provee conexiones IP del teléfono móvil al core network. Esta comunicación full IP puede ser dada mediante la estandarización VoIP.

Como IP responde a paquetes donde no se prioriza uno de otro, en general se tienen un flujo de datos randomico para una transmisión. Sin embargo de modo a establecer un canal de voz debe asegurarse una taza de datos, y el asegurar esta taza de datos debe responder a un servicio de QoS(Quality of Service) disponible.

Opciones de Voz Para LTE

Existen desarrollos de modo a proveer a LTE con voz, de los cuales se han delineado los siguientes (3):

1- VoLGA

Esta basado en el estandar 3GPP Generic Access Network(GAN)

2- CSFB (Circuit Switched Fall Back)

Este sistema se enfoca mantener el escenario de llamadas en 2G y 3G, en este caso, cuando ingresa una llamada en LTE el telefono cambia a la tecnología 2G/3G para recibirla.

Esta especificación permite llevar los SMS como se llevan hoy día. Todo esto es posible mediante una interfaz con los SGs y LTE en la que se envían los mensajes.

3- Voice over LTE, VoLTE basics

Esta se basa en las especificaciones de el IMS, adoptando esta solución para integrar un suite de aplicaciones.

Para proveer el servicio VoLTE se debe definir 3 interfases:

User Network Interfase (UNI): Esta interfaz esta alocada entre el equipo del usuario y el operador de red.

Roaming Network Network Interfase (R-NNI): Es una interfaz entre la operadora Local y en la que se realizar el Roaming de modo a establecer una señalización.

Interconnect Network Network Interfase (I-NNI): La interfaz entre operadoras que requieren establecer un canal de voz.

En muchos aspectos VoLTE es una aproximación de alto nivel así como directa, la cual requiere necesariamente de un core IMS.

Femtoceldas

La idea de la Femtocelda es poseer pequeñas celda para el hogar de modo a dar cobertura a una sola casa, donde anteriormente la celda más pequeña era la picocelda que cubría oficinas o un área en particular. En general están diseñadas para proveer servicio a 10 usuarios en simultáneo.

La razón de la existencia en la Femtocelda es la atenuación que generan las estructuras a las señales electromagnéticas, lo que termina dejando prácticamente sin cobertura áreas de un hogar. Aunque cada vez es menos frecuente, podemos en algunas ocasiones encontrarnos en edificios en los cuales el concreto nos deja fuera de servicio. Otro punto es que teniendo cobertura en estas estructuras la velocidad de interconexión a Internet puede verse comprometida pues se ve afectada en su tasa de transmisión.

A los equipos en la casa del abonado se los denomina HNB(home Node B) que se encargan de la propagación electromagnética. Toman la función de un Nodo B realizando la interacción con los handset

Ahora, estos equipos están pensados para interactuar con los equipos de red celular (MSC,HLR,etc) por lo cual necesitan un enlace directo a la central. Este enlace se realiza mediante una conexión a Internet segurizada (IPsec) a un Gateway. Es decir, con tener conexión a Internet en nuestro hogar podemos contar con una femtocelda.

El Gateway a la central celular es el FAP Gateway (FAP GW) que interactua con la HNB (uno o varios HNB) ingresando el tren de información a la interfase IuCs e IuPS que responden a la señalizacion con el Core Network.

Debido a la irradiación de señal que generan la Femtoceldas, podría darse el caso que cause interferencia, sin embargo, debido a la zona de cobertura limitada no es relevante a nivel macro.

Uno de los puntos de interés es que las Femtoceldas solo tienen handover para afuera de su cobertura. Es decir, el handover posible es de la Femtocelda a un NodoB, del otro sentido no es posible. Una de las razones del HandOver Unilateral es que el handover debe ser definido específicamente en la red, por lo cual, existe una complicación al definir handovers donde los CPE son de mucha movilidad.

Finalmente veo a las Femtoceldas como una excelente alternativa inhouse, donde reemplazan a los repetidores que eran solo amplificadores de señal (como también amplificadores de ruido), ahora se tiene una interconexión para generar una señal limpia.

RBT

El Ring Back Tone (RBT) es el servicio en el cual la persona llamante (abonado A) escucha una musica durante el tiempo en el cual la llamada (abonado B) no responde su telefono. Es decir, en vez de escuchar el tono de unos pocos herz (Ring Tone), podes tener al oído a AC/DC.

Una vez finalizada la explicación de cómo funciona el Ring Tone, el RBT solo responde a un cambio de enrutamiento. En el Ring Tone una vez que la Central recibe el requerimiento de llamada del usuario A debe primamente buscar la información el usuario B (el llamado). Para lograrlo se deben buscar los datos del abonado B, en donde participa activamente el HLR. Al poseer los datos de ubicación del abonado B se pone en espera al abonado A hasta que el abonado B responda el requerimiento de llamada. El tono de espera es el Ring Tone.

El Ring Tone es tan solo un tono de unos pocos herz, sin embargo, con el RBT se establece un canal a una base de datos de sonidos para tono de espera. La información de a que sonido de espera debe enrutarse el abonado A se obtiene en la búsqueda de información del abonado B. Actualmente, los sistemas permiten definir una ruleta de sonidos de espera para distintas llamadas, de este modo, cuando llamas a la misma persona escuchas distintos temas.

La señalización que funciona como soporte de el RBT es la SS7, en la cual se manejan las transferencias de calibre para su funcionamiento.

Parecería todo un merengue tener una musica sonando de fondo durante la dulce espera, pero en realidad, no responde a mucha complicación… además… le da mucha onda a la llamada. En mi opinión, el RBT es una forma de individualizarte con una música y definitivamente es un diferenciador.

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.