GPRS General Packet Radio Service

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GPRSGeneral Packet Radio Service
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GPRS Introducción

• GPRS (General Packet Radio Service)
• Reutiliza la tecnología GSM
• Introduce la funcionalidad de conmutación de
  paquetes (packet-switched)
• Mejor tasa de transferencia
• Bajo costo de conectividad
• Es compatible con la tecnología de 3G

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GPRS Comparación de técnicas de ruteo

• Packet-switched
• Altos bit rates (hasta 170kbit/s)
• Ancho de banda compartido
• Tiempos de acceso variables
• Costo basado en el volumen de tráfico
• Soporta aplicaciones robusta

• Circuit-switched
• Bajos bit rates (14.4kbit/s)
• Ancho de banda reservado
• Tiempos de acceso fijo
• Costo basado en la duración.
• Limitada en aplicaciones

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GPRS Arquitectura
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GPRS Arquitectura (Componentes)

• Propios de servicios GPRS
• SGSN (Serving GPRS Support Node)
• GGSN (Gateway GPRS Support Node)
• IP-based backbone network
• Tomados de GSM actualizados para GPRS
• HLR (Home Location Register)
• MSC/VLR (Mobile Switching Center/Visitor Location
  Register)
• Mobile Station (MS)

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GPRS Arquitectura (Componentes)

• Tiene la misma jerarquía que los MSC.
• Transfiere paquetes entre Mobiles Stations (MS) y
  GGSNs.
• Provee control de acceso a las MS
• Detecta y registra nuevas MS en servicio

• SGSN

• Provee inter-working entre PLMN (Public Land
  Mobile Network) y redes de paq.conmutados
  externas
• Convierte los paquetes GPRS provenientes de SGSN
  en paquetes de distintos protocolos (ej., IP o
  X.25).
• Recolecta información para hacer la tarifación

GGSN
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GPRS Arquitectura (Componentes)

• La MS incluye dos componentes
• MT (Mobile Terminal). Típicamente un equipo de
  comunicación de mano.
• TE (Terminal Equipment). Típicamente una laptop o
  una PDA (Personal Digital Assistant).

• Mobile
• Station
• (MS)

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GPRS Backbone network

• Túneles de datos y señalización de mensajes entre
  nodos.
• Arquitectura de protocolo basada en IP.
• GTP (GPRS Tunneling Protocol) usado para datos y
  señalización entre nodos.
• Todo PDP (Packet Data Protocol) y PDUs (Protocol
  Data Units) están encapsulados por GTP.

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GPRS Transferencia de paquetes
Intra-PLMN backbone
PLMN
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GPRS Transferencia de paquetes (ejemplo)

• Se tiene una laptop conectada con un equipo GPRS.
• El equipo se comunica con la GSM Base Station.
• La Base Station envía el paquete GPRS al SGSN.
• El SGSN encapsula el paquete
• La ubicación del equipo es actualizada en otro
  componente GSM, como un HLR.
• SGSN envía el paquete encapsulado al GGSN.
• GGSN desencapsula y lo envía a las PDNs (Public
  Data Networks).

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GPRS

• Servicios
• Acceso a intranet corporativa.
• Acceso a Internet.
• 24Hs online.
• Teléfono celular como módem inalámbrico.
• Seguridad en la comunicación.

Tarifación por tráfico Kb
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GPRS
Equipo SGSN
Fabricado por SAMSUNG. Preparado para trabajar en
3GPP 1.000.000 PDP / 3Gbps. Interfaces Gigabit
Ethernet, ATMm POS Soporta PPP, L2TP, Mobile IP,
Routing protocol, IPsec, IP QoS.
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GPRS
Equipo GGSN
Fabricado por SAMSUNG. Trabaja como interfaz
entre la red WCDMA y una red IP
externa. 1.000.000 PDP. Interfaces Fast
Ethernet, Gigabit Ethernet, ATM, POS.
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(No Transcript)
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GPRS
Actualidad de GPRS GPRS y TV Móvil Demanda de
ancho de banda. Transmisores de TV existentes y
nueva línea de teléfonos. Alarmas
domésticas Seguritas Direct 19 hogares
norteamericanos con alarmas Potencial de 30 a 40
millones de hogares en Europa Monitoreo
Cardiológico Cardiosmart, Teleasistencia
Cardiotest, AICIA Electrocardiógrafo
portátil. Transmisión de datos a centro médico.
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EDGEEnhanced Data for Global Evolution
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EDGE

• EDGE Enhanced Data for Global Evolution
• Con la introducción de EDGE en redes GSM, los
  servicios existentes como GPRS se ven mejorados
  mediante el agregado de una nueva capa física.
• Los servicios existentes no son modificados, el
  objetivo es incrementar la capacidad con la menor
  inversión posible.
• EDGE puede introducirse de dos maneras
• En redes de conmutación de paquetes, como
  evolución de GPRS, denominado Enhanced GPRS o
  EGPRS.
• En redes de conmutación de circuitos, conocido
  como ECSD (Enhanced Circuit Switched Data).

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EDGE

• Diferencias Técnicas entre EDGE y GPRS
• GPRS introdujo la conmutación de paquetes en
  redes GSM (se lo considera un subsistema del
  standard GSM).
• Esto obligó a la implementación de nuevos
  protocolos y la introducción de nuevos nodos.
• En cambio, EDGE es un método creado para
  incrementar las tasas de transferencia de los
  enlaces GSM.
• Básicamente EDGE sólo introduce nuevas técnicas
  de modulación y codificación de canal
• Es por ello que consiste en un agregado de GPRS,
  y no es posible implementarlo independientemente.

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EDGE

• GPRS y EDGE tienen distintos protocolos en el
  lado de la estación base.
• Sin embargo, en el lado del núcleo de la red,
  GPRS y EDGE comparten los mismos protocolos y se
  comportan de manera idéntica.

• Además de la mejora en el throughput, EDGE
  también incrementa la capacidad, ya que el mismo
  time slot soporta mayor cantidad de usuarios.
  Esto se traduce en un menor número de estaciones
  base para el mismo tráfico.

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EDGE

• Sistema de modulación
• En sistemas GSM se utiliza GMSK (Gaussian Minimum
  Shift Keying), utilizando un símbolo por cada bit
  de información.
• Para lograr mayores tasas de bit, EDGE utiliza
  modulación 8-PSK.
• 8-PSK se comporta de manera similar a GMSK en
  cuanto a la generación de ruido sobre canales
  adyacentes, lo cual posibilita la integración.

• La tasa de bits se incrementa en un factor de 3
• Al disminuir la distancia mínima entre palabras
  de código, se aumenta la Pe, lo cual hace que
  bajo condiciones de muy altos niveles de ruido,
  GMSK sea más eficiente.

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EDGE

• Esquemas de codificación
• GPRS define 4 esquemas de codificación (CS1 a
  CS4).
• Cada uno de estos esquemas implementa diferentes
  códigos de correción de error, en función de las
  condiciones de ruido del canal.
• EDGE implemente 9 esquemas, designados MCS1 a MCS9

• Los primeros 4 esquemas implementan modulación
  GMSK, mientras que los restantes utilizan 8-PSK.
• La diferencia en el throughtput que se observa
  para los esquemas 1 a 4 se debe a la variación en
  el tamaño del header de EDGE respecto de GPRS.

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EDGE

• Resegmentación de paquetes
• Otra mejora respecto de GPRS es la posibilidad de
  resegmentar paquetes.
• En GPRS, cuando un terminal recibe un paquete lo
  codifica basándose en las condiciones del canal
  reportadas previamente.
• Si durante la transmisión la relación C/I baja,
  la red solicita un nuevo reporte, donde se
  incluye los ack de los paquetes enviados

• Las nuevas transmisiones utilizarán otra
  codificación, pero los paquetes erróneos se
  transmiten con la codificación original, ya que
  GPRS no resegmenta.
• En cambio, en EDGE sí es posible resegmentar, por
  lo que los paquetes erróneos se retransmiten
  utilizando la nueva codificación.

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EDGE

• Control de Enlace
• Para alcanzar el máximo throughput posible, EDGE
  implementa 2 métodos
• Link Adaptation
• Utiliza mediciones hechas tanto por la estación
  base como por los móbiles para elegir el esquema
  de modulación más apropiado.
• Dicho esquema puede ser modificado en cada bloque
  de datos que es enviado.
• Se divide los esquemas en 3 familias (A, B y C).
  Dentro de cada familia, existe una relación de
  payloads que posibilita la resegmentación

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EDGE

• Redundancia Incremental
• Al inicio de la transmisión se utiliza una
  codificación con baja protección de errores (baja
  redundancia), sin tener en cuenta el estado del
  canal.
• Cuando se recibe información sobre datos
  incorrectos, se agrega más redundancia y se
  retransmite.
• El receptor no descarta las transmisiones
  erróneas, sino que las almacena para luego
  combinarlas a fin de encontrar el bloque de
  información libre de error.
• Este proceso se repite hasta lograr una
  decodificación correcta
• Mediante este método, no es necesario conocer el
  estado del canal, por lo que es el método que
  implementan las estaciones móbiles.

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Impacto de EGPRS en redes GSM/GPRS ya existentes
Pese a las pocas diferencias existentes entre
GPRS y EGPRS el impacto en la utilización de
EGPRS sobre redes GSM/GPRS está limitado por el
tipo estación base que se utiliza. Solo habrá que
modificar en la base
- Software específico Permite la interfase
de paquetes del nuevo protocolo. - Transceiver
actualizado Permitiendo a la unidad manejar la
modulación impuesta por EDGE. No son
necesarios más cambios en la red.
BSC Base Station Controller BTS Base
Sattion TRU Transceiver Unit
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Evolución de los servicios de datos vs. tiempo
HSCSD High Speed Circuit Switched Data UMTS
Universal Mobile Telecommunications System GPRS
General Packet Radio Services EDGE Enhanced Data
for Global Evolution
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Tipos de servicios
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Beneficios de EGPRS
1. Corto Plazo Capacidad y alta performance. -
EGPRS introduce una nueva técnica de modulación,
lo que permite a los operadores un uso de los
espectros disponibles más efectivo (800, 900,
1800 y 1900 MHz). - Pequeñas mejoras en los
protocolos de las redes GSM/GPRS hacen que EDGE
sea una tecnología muy efectiva teniendo en
cuenta su bajo costo de implementación. Solo es
necesario actualizar el software en las
estaciones base del sistema y usar un nuevo
transceiver que permita la nueva modulación. -
EDGE triplica la capacidad de GPRS, permitiendo
la aparición de nuevos servicios multimedia.
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Beneficios de EGPRS
2. Mediano Plazo Tecnología complementaria. EDGE
y WCDMA (Wide Band Code Division Multiple
Access) son tecnologías complementarias. Entre
las 2 se cubren todas las necesidades actuales de
los operadores. Optimizar ambas tecnologías en
forma paralela asegura un mayor crecimiento del
mercado para los servicios que necesitan de una
alta tasa de transferencia de datos. Recordar que
EDGE fue desarrollada para funcionar sobre redes
ya existentes ? no hay grandes gastos y se tiene
una rápida implementación del servicio.
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Beneficios de EGPRS
De esta forma con EDGE, los operadores pueden dar
servicios inalámbricos como email, información
actualizable vía web, aplicaciones de
posicionamiento, etc. utilizando equipos móbiles
como celulares, palms, laptops, etc. Los
suscriptores podrán llegar a utilizar Internet
desde sus equipos móbiles a igual velocidad de
las que logran con sus computadoras personales de
escritorio. 3. Largo Plazo Armonización con
WCDMA. Las actuales tecnologías conformarán la
base fundacional para el desarrollo de un nuevo
tipo de tecnología que combina las mejores
características de EDGE y WCDMA.
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Suscriptores mundiales de tecnología celular
Ref. Telecom Media (31 de diciembre 2004)
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Comportamiento del mercado
Ref. Nokia (enero 2005)
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Mercado futuro
La gente de Nokia estima que para fines del año
2005 habrá más de 200.000.000 de suscriptores a
la tecnología EDGE en todo el mundo. Además se
animan a realizar una estimación para el
2010 700.000.000 de suscriptores mundiales de
EDGE.
Referencias

• Ericsson www.ericsson.com
• 2. Nokia www.nokia.com/networks/references
• 3. Siemens www.siemens.com/mn

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WAPWireless Application Protocol
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WAP

• Wireless Application Protocol
• Es un protocolo creado para acceder a Internet
  desde los teléfonos celulares
• Permite la comunicación inalámbrica de un
  dispositivo móvil equipado con micro-browser o
  micro-navegador y un gateway conectado a Internet

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Historia

• En 1997 Se fundo el WAP Forum
• Es una norma desarrollada por los principales
  fabricantes de móviles europeos
• Ericsson
• Nokia
• Motorola
• Phone.com (la antigua Unwired Planet )

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-Introducción-
Dado que un servidor Web de Internet convencional
no es capaz de dialogar con un dispositivo móvil,
se necesita la presencia de una gateway WAP para
que el teléfono celular pueda recuperar la
información almacenada en el servidor. El WAP
gateway recibe las peticiones del móvil que le
llegan codificadas vía radio y las traduce de
manera que sean comprendidas por el servidor,
reenviándolas a través de una conexión Internet
normal. Recíprocamente traduce las respuestas que
le llegan del servidor, las codifica y se las
transmite al móvil usando de nuevo el enlace de
radio
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WML Wireless Markup Language

• WML es el código en que las paginas HTML son
  transportadas por la red inalámbrica desde el WAP
  Gateway hasta el móvil
• No es difícil adaptar paginas existentes HTML a
  paginas WML (llamadas decks en la nomenclatura
  WAP).
• El standard WAP define también un lenguaje de
  programación específico, el WMLscript (similar al
  Javascript).
• Es similar a HTML

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Ejemplo de código WML
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Acceso a la WEB

• El usuario hace una petición de acceso a una URL
  desde su microbrowser en su celular y la envía al
  WAP Gateway
• El gateway traduce la petición WSP a una HTTP
  convencional y la envía al WEB server
• El servidor WEB envia la respuesta al WAP Gateway
  con apariencia http
• El Gateway valida los códigos WML y genera la
  respuesta al móvil

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Acceso a la WEB
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Familia de protocolos WAP
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Familia de protocolos WAP

• WAE - Wireless application environment
• Incluye el micronavegador y el lenguaje WML
• WSP - Wireless session protocol
• Semántica y funcionalidades del HTTP/1.1 en una
  codificación compacta
• Negociación de las características del Protocolo.
• Suspensión de la Sesión y reanudación de la misma
  con cambio de sesión.
• WTP - Wireless transport protocol
• Peticiones inseguras de un solo camino.
• Peticiones seguras de un solo camino.
• Transacciones seguras de dos caminos
  (petición-respuesta)
• Seguridad usuario-a-usuario opcional.
• Transacciones asíncronas.
• WTLS Wireless transport layer security
• Integridad de los datos
• Privacidad de los datos
• Autentificación.

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(No Transcript)
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Arquitectura WAP
El Servidor WTA (Wireless Telephony Application )
está pensado para proporcionar acceso WAP a las
facilidades proporcionadas por la infraestructura
de telecomunicaciones del proveedor de conexiones
de red.