Redes Moviles 4G y 5G

Question 1

Como esta formada la E-UTRAN (Red de Acceso de LTE)?

Answer 1

Consiste en una red de eNodeB, que normalmente estan interconectados entre si mediante la interfaz X2 y al EPC por medio de la interfaz S1

Question 2

EPC

Answer 2

La red nucleo es responsable del control general de la UE y el establecimiento de los portadores.
Los principales nodos logicos del EPC son: Puerta de enlace de la PDN (P-GW), Puerta de enlace de Servicio (S-GW), y la Entidad de Gestion de la Movilidad (MME).
Tambien incluye otros nodos logicos y funciones como el servidor de suscriptor domestico (HSS) y la funcion de control de politicas y reglas de cobro (PCRF - Policy Control and Charging Rules Function)

Question 3

Bearer (Portador)

Answer 3

EPS utiliza el concepto de portadores para enrutar el trafico IP desde una puerta de enlace en la PDN al UE.
Es un flujo de paquetes IP con una QoS definida entre la puerta de enlace y el UE.
Un portador EPS se asocia tipicamente con una QoS. Se pueden establecer multiples portadores para un usuario a fin de proporcionar diferentes flujos de QoS o conectividad a diferentes PDNs

Question 4

eNB

Answer 4

El eNB (evolved NodeB) es el elemento principal de la red de acceso E-UTRAN en las redes móviles 4G LTE. Algunas de las funciones que realiza el eNB son:

• Control de la conexión de radio con el equipo del usuario (UE).
• Asignación y liberación de recursos de radio para el UE.
• Control de la movilidad del UE entre diferentes celdas.
• Transmisión y recepción de datos a través de la interfaz de radio.
• Compresión de encabezados de paquetes IP para mejorar la eficiencia de la interfaz de radio.
• Encriptación de los datos transmitidos a través de la interfaz de radio.
• Integración de la función de controlador de radio en el propio eNB, lo que mejora la eficiencia y reduce la latencia en la red.

Question 5

Que funciones realiza el S-GW? (Service Gateway)

Answer 5

*Transfiere los paquetes IP del usuario
*Retiene la informacion sobre los portadores cuando el UE esta en estado inactivo

Question 6

P-GW (PDN Gateway)

Answer 6

Responsable de la asignacion de direcciones IP para el UE, asi como de la aplicacion de QoS y el cobro basado en el flujo de acuerdo con las reglas del PCRF.
Responsable del filtrado de paquetes IP de usuario del enlace descendente en los diferentes portadores basados en QoS

Question 7

MME (Entidad de Gestion de la Movilidad)

Answer 7

Nodo de control que procesa la señalizacion entre la UE y la CN (Core Network).
Funciones:
-Gestion de Portadores: Establecimiento, mantenimiento y la liberacion de los portadores
-Gestion de la conexion: Establecimiento de la conexion y la seguridad entre la red y el UE

Question 8

Interfaz S1

Answer 8

Conecta el eNodeB al EPC. Se divide en dos interfaces:
-Una para el plano de control: Se basa en la pila SCTP/IP, es bien conocido por sus caracteristicas heredadas de TCP que aseguran la entrega confiable requerida para los mensajes de señalizacion.
-Una para el plano de usuario: Basada en la pila GTP/UDP/IP, facilidad inherente para identificar tuneles y facilitar la movilidad intra-3GPP. El S-GW envia paquetes de enlace descendente de un portador determinado a la direccion IP de eNodeB asociada a ese portador en particular

Question 9

Para que se utiliza la interfaz X2?

Answer 9

Se utiliza para interconectar eNodeBs. Puede establecerse entre un eNodeB y algunos de sus eNodeB vecinos para intercambiar informacion de señalizacion cuando sea necesario

Question 10

NAS

Answer 10

NAS son las siglas de Non Access Stratum, que se refiere a la capa de protocolo que se encarga de la gestión de la conexión y movilidad en las redes móviles. Esta capa es responsable del establecimiento de la conexión y seguridad entre la red y el equipo del usuario (UE).

Question 11

Tunel GTP

Answer 11

Tunel GTP (GPRS Tunnelling Protocol) es un protocolo utilizado en las redes móviles para transportar paquetes de datos entre diferentes nodos de la red. El túnel GTP se utiliza para encapsular los paquetes de datos en un formato que puede ser transportado a través de la red de acceso E-UTRAN y la red de core (CN o EPC). El túnel GTP se establece entre dos nodos de la red, como el eNodeB y el S-GW, y se utiliza para transportar paquetes de datos entre ellos. El túnel GTP también se utiliza para la movilidad del usuario, lo que permite que el usuario se mueva de una celda a otra sin interrupción en la conexión de datos.

Question 12

Portador GBR

Answer 12

Portadores de tasa de bits minima garantizada. Se pueden utilizar para aplicaciones como VoIP. Tienen un valor de GBR asociado para el que se asignan permanentemente recursos de transmision dedicados. Se pueden permitir velocidades de bits superiores a la GBR si hay recursos disponibles

Question 13

Portador no GBR

Answer 13

No garantizan ninguna tasa de bits en particular. No se asignan recursos de ancho de banda permantemente al portador, se pueden utilizan para aplicaciones como navegacion web o transferencia FTP.

Question 14

Portador dedicado

Answer 14

*Puede ser un portador GBR o no GBR. Podran ser establecidos por la red o podrian ser solicitados por el UE.
*Los portadores dedicados para un UE pueden ser proporcionados por uno o mas P-GWs.
*Son Portadores adicionales establecidos durante o despues de completar el proceso de conexion

Question 15

Portador predeterminado

Answer 15

*Portador que se establece cuando el P-GW asigna al UE una direccion IP.
*Permanece establecido durante la vida util de la conexion PDN para proporcional al UE conectividad IP permanente a esa PDN.

Question 16

QCI (QoS Class Identifier)

Answer 16

Etiqueta numérica utilizada en las redes móviles 4G LTE para identificar y clasificar diferentes flujos de tráfico de datos.
Se caracteriza por la prioridad, el presupuesto de retraso de paquetes y la tasa de perdida de paquetes aceptable.
La etiqueta QCI para un portador determina como se maneja en el eNodoB
La tabla QCI especifica valores para el manejo de prioridad, el presupuesto de demora aceptable y la tasa de perdida de paquetes para cada etiqueta QCI.

Question 17

ARP (Allocation and Retention Priority)

Answer 17

Se utiliza para el control de admision de llamadas. Gobierna la priorizacion del portador por preferencia con respecto a una nueva solicitud de establecimiento de portador.
Una vez establecido con exito, el ARP de un portador no tiene ningun impacto en el tratamiento de reenvio de paquetes a nivel de portador.

Question 18

TFT (Traffic Flow Templates)

Answer 18

Usan informacion de encabezado de IP de modo que cada uno pueda enviarse a los portadores respectivos con la QoS adecuada

Question 19

Bloque de recursos

Answer 19

Se llama bloque de recursos a un grupo de 12 portadores consecutivos, dentro de un slot. Minima cantidad de recursos que el sistema puede asignar a un usuario

Question 20

Que es un simbolo OFDM?

Answer 20

Un símbolo OFDM es una señal de radio que se compone de varias subportadoras ortogonales, que se utilizan para transportar datos.

Question 21

OFDMA

Answer 21

Tecnica de acceso multiple basada en OFDM. Las subportadoras se dividen en grupos y el tiempo en ranuras, formando bloques de recursos que son asignados dinamicamente a los usuarios.
La idea es multiplexar datos sobre un conjunto de 12 frecuencias subportadoras ortogonales

Question 22

Capa RRC (Radio Resource Control)

Answer 22

Soporta todos los procedimientos de señalizacion entre el terminal y el eNodoB. Incluye los procedimientos de movilidad, asi como la gestion de conexiones de terminales.

Question 23

Capa PDCP

Answer 23

Su funcion principal consiste en la compresion de encabezados y la implementacion de seguridad.
Se ofrece a los portadores de radio mediante las capas inferiores de E-UTRAN

Question 24

Cual es la funcion de la capa RLC?

Answer 24

Proporciona a la capa PDCP servicios basicos de capa 2 similares a OSI, como la segmentacion de paquetes de datos y ARQ como mecanismo de correccion de errores

Question 25

Capa MAC

Answer 25

Mapear y multiplexar los canales logicos en los canales de transporte despues de haber realizado el manejo prioritario de los flujos de datos recibidos de la capa RLC.
La MAC tambien es compatible con HARQ. La MAC entrega los flujos de transporte a la capa PHY

Question 26

Que es el gNB?

Answer 26

Es el eNodeB para 5G. Se puede dividir en dos entidades fisicas: CU (solo 1) y DU (1 o mas). La arquitectura dividida permitira que la red 5G utilice diferentes distribuciones de pilas de protocolos segun la disponibilidad del FH y los criterios de diseño de la red

Question 27

Para que sirve el caso de uso de las redes 5G URLLC?

Answer 27

Se enfoca en aplicaciones que requieren comunicaciones en tiempo real a prueba de fallas. Ej: Vehiculos Autonomos, Internet industrial, redes inteligentes, proteccion de infraestructura y sistema de transportes inteligentes

Question 28

Que realiza el caso de uso de 5G MEC?

Answer 28

Permite latencias más bajas al acercar las cosas al borde de la red. Es especialmente útil para la robótica, las fábricas autónomas de misión crítica y las aplicaciones de conducción remota

Question 29

DU (Unidad Distribuida)

Answer 29

Entidad fisica dentro del gNB. Se conecta a la CU a traves de las interfaces Fs-C y Fs-U para CP y UP, respectivamente. Se ubicara junto con RRH para realizar todas las tareas de procesamiento computacionalmente intensas que no dependen de la carga y no exhiben ganancias compartidas.
Para el despliegue rural y FHs (fronthaul) menos perfectos, es logico empujar mas capas de la pila de protocolos a la DU

Question 30

CU (Unidad Centralizada)

Answer 30

Entidad fisica dentro del gNB. Se puede separar o ubicar junto con el agregador segun la disponibilidad de FH. Mantienen funcionalidades similares a las de la BBU.
En areas urbanas densas con alta carga de trafico y FH casi perfecto, la mayor parte del protocolo se puede ubicar en CU.

Question 31

AMF (Funcion de Gestion de Accesos y Movilidad)

Answer 31

Mejora del MME actual capaz de realizar una seleccion dinamica de segmento y puerta de enlace de datos de paquetes para casos de uso asociados a MEC.

Question 32

UPF (Funcion de Plano de Usuario)

Answer 32

Representa la evolucion del plano de datos de una estrategia de Separacion de los Planos de Usuario y Control (CUPS).
CUPS desacopla las funciones del plano de usuario y de control del PGW, lo que permite descentralizar el componente de reenvio de datos. Esto permite que el procesamiento de los paquetes y la agregacion de trafico se realicen mas cerca del borde de la red, lo que aumenta la eficiencia del ancho de banca y reduce la red.

Question 33

SMF (Funcion de Gestion de Servicio)

Answer 33

Principal responsable de interactuar con el plano de datos desacoplado, crear, actualizar y eliminar sesiones de la PDU y administrar el contexto de la sesion con la UPF.

Question 34

NEF (Funcion de Exposicion de red)

Answer 34

Es responsable de administrar los datos de la red abierta externa, y todas las aplicaciones externas que desean acceder a los datos internos del nucleo 5G deben pasar a traves de la NEF.

Question 35

Split Funcionales de la RAN

Answer 35

*Split 2 - High Level Split
*Split 7 - Low Level Split

Question 36

Split 2

Answer 36

Dejar en la CU las funciones superiores permite tener ventajas de centralizacion sin comprometer procesos de capas inferiores que poseen requisitos mas exigentes en cuanto a procesamiento en tiempo real.
CU -> L3 + High L2
DU -> Low L2 + High L1
RU -> Low L1 + RF

Question 37

Split 7

Answer 37

Se lleva parte del procesamiento de L1 a la RRU para reducir la velocidad necesaria en el fronthaul.
DU -> Low L2 + High L1
RU -> Low L1 + RF

Question 38

Arquitectura del nucleo de red de 5G

Answer 38

Los gNBs se pueden interconectar entre sí a través de la interfaz Xn. En última instancia, se espera que los gNBs se conecten a la red central 5G (5GC) a través de interfaces NG. Específicamente, los gNBs se conectarán a la AMF a través de la interfaz N2 (NG-C) y a la UPF via la interfaz N3 (NG-U)
Tecnologia cloud native. Emplea una arquitectura basada en servicios alineada con la nube que abarca todas las interacciones y las funciones de la tecnologia 5G.
La vision para el futuro de 5G es mucho mas que la proxima evolucion de redes moviles. Las tendencias tecnologicas que incluyen computacion en la nube, AI/ML, AR y VR, y miles de millones de dispositivos conectados estan superando los limites del sistema de comunicaciones inalambricas como nunca antes.