La evolución de la arquitectura del sistema ( SAE ) es la arquitectura de red central del estándar de comunicación inalámbrica LTE del grupo de protocolos de comunicaciones móviles 3GPP .
SAE es la evolución de la red central GPRS , pero con una arquitectura simplificada; una red totalmente IP (AIPN); soporte para redes de acceso por radio (RAN) de mayor rendimiento y menor latencia; y soporte para, y movilidad entre, múltiples redes de acceso heterogéneas, incluyendo E-UTRA ( interfaz aérea LTE y LTE Advanced ), y sistemas heredados 3GPP (por ejemplo GERAN o UTRAN , interfaces aéreas de GPRS y UMTS respectivamente), pero también sistemas no 3GPP (por ejemplo Wi-Fi , WiMAX o CDMA2000 ).
SAE tiene una arquitectura plana, totalmente IP, con separación del tráfico del plano de control y del plano de usuario.
El componente principal de la arquitectura SAE es el núcleo de paquetes evolucionado ( EPC ), también conocido como núcleo SAE . El EPC funcionará como el equivalente de las redes GPRS (a través de los subcomponentes Entidad de gestión de movilidad , Puerta de enlace de servicio y Puerta de enlace PDN ).
Los subcomponentes del EPC son: [1] [2]
El MME es el nodo de control clave para la red de acceso LTE. Es responsable del procedimiento de paginación y etiquetado del Equipo de Usuario (UE) en modo inactivo, incluidas las retransmisiones. Participa en el proceso de activación/desactivación del portador y también es responsable de elegir la Puerta de Enlace de Servicio para un UE en la conexión inicial y en el momento de la transferencia intra-LTE que involucra la reubicación del nodo de la Red Central (CN). Es responsable de autenticar al usuario (mediante la interacción con el Servidor de Suscriptor Local ). La señalización del Estrato de No Acceso (NAS) termina en el MME y también es responsable de la generación y asignación de identidades temporales a los UE. Verifica la autorización del UE para acampar en la Red Móvil Terrestre Pública (PLMN) del proveedor de servicios y hace cumplir las restricciones de roaming del UE. El MME es el punto de terminación en la red para la protección de cifrado/integridad para la señalización NAS y maneja la administración de claves de seguridad. La interceptación legal de la señalización también es compatible con el MME. El MME también proporciona la función de plano de control para la movilidad entre redes de acceso LTE y 2G/3G con la interfaz S3 que termina en el MME desde el SGSN . El MME también termina la interfaz S6a hacia el HSS para UE en itinerancia.
La puerta de enlace de servicio enruta y reenvía paquetes de datos de usuario, al mismo tiempo que actúa como el ancla de movilidad para el plano de usuario durante las transferencias entre eNodeB y como el ancla para la movilidad entre LTE y otras tecnologías 3GPP (terminando la interfaz S4 y retransmitiendo el tráfico entre los sistemas 2G/3G y la puerta de enlace de red de datos por paquetes). Para el equipo de usuario en estado inactivo, la puerta de enlace de servicio termina la ruta de datos de enlace descendente y activa la paginación cuando llegan datos de enlace descendente para el equipo de usuario. Gestiona y almacena contextos de UE, por ejemplo, parámetros del servicio portador IP, información de enrutamiento interno de la red. También realiza la replicación del tráfico de usuario en caso de interceptación legal.
La pasarela de red de datos por paquetes (PDN Gateway, también PGW) proporciona conectividad desde el equipo de usuario (UE) a redes de datos por paquetes externas (PDN) al ser su punto de entrada y salida de tráfico. Un equipo de usuario puede tener conectividad simultánea con más de una pasarela de red de datos por paquetes para acceder a múltiples redes de datos por paquetes. La pasarela PDN realiza la aplicación de políticas, el filtrado de paquetes para cada usuario, el soporte de cobro, la interceptación legal y el cribado de paquetes. Otra función clave de la pasarela de red de datos por paquetes es actuar como el ancla para la movilidad entre tecnologías 3GPP y no 3GPP, como WiMAX y 3GPP2 (CDMA 1X y EvDO ).
El servidor de abonados locales es una base de datos central que contiene información relacionada con los usuarios y las suscripciones. Las funciones del HSS incluyen la gestión de la movilidad, el soporte para el establecimiento de llamadas y sesiones, la autenticación de usuarios y la autorización de acceso. El HSS se basa en el registro de ubicación local (HLR) y el centro de autenticación (AuC) anteriores a Rel-4.
El ANDSF proporciona información al UE sobre la conectividad a redes de acceso 3GPP y no 3GPP (como Wi-Fi). El propósito del ANDSF es ayudar al UE a descubrir las redes de acceso cercanas y proporcionar reglas (políticas) para priorizar y administrar las conexiones a estas redes.
La función principal del ePDG es asegurar la transmisión de datos con un UE conectado al EPC a través de un acceso no 3GPP no confiable, por ejemplo VoWi-Fi. Para este propósito, el ePDG actúa como un nodo de terminación de los túneles IPsec establecidos con el UE.
Los protocolos de estrato sin acceso (NAS) forman el estrato más alto del plano de control entre el equipo de usuario (UE) y el MME. [3] Los protocolos NAS respaldan la movilidad del UE y los procedimientos de gestión de sesiones para establecer y mantener la conectividad IP entre el UE y un PDN GW. Definen las reglas para un mapeo entre parámetros durante la movilidad entre sistemas con redes 3G o redes de acceso no 3GPP. También proporcionan seguridad NAS mediante la protección de la integridad y el cifrado de los mensajes de señalización NAS. EPS (sistema de paquetes evolucionado) proporciona al suscriptor una conectividad IP "lista para usar" y una experiencia "siempre activa" mediante la vinculación entre la gestión de la movilidad y los procedimientos de gestión de sesiones durante el procedimiento de conexión del UE.
Las transacciones NAS completas constan de secuencias específicas de procedimientos elementales con los protocolos EPS Mobility Management (EMM) y EPS Session Management (ESM).
El protocolo de Gestión de Movilidad (EMM) de EPS (Evolved Packet System) proporciona procedimientos para el control de la movilidad cuando el Equipo de Usuario (UE) utiliza la Red de Acceso por Radio Terrestre UMTS Evolucionada (E-UTRAN). También proporciona control de seguridad para los protocolos NAS.
El EMM implica diferentes tipos de procedimientos como:
El UE y la red ejecutan el procedimiento de conexión, el procedimiento de activación del contexto portador EPS predeterminado en paralelo. Durante el procedimiento de conexión EPS, la red activa un contexto portador EPS predeterminado. Los mensajes de gestión de sesión EPS para la activación del contexto portador EPS predeterminado se transmiten en un elemento de información en los mensajes de gestión de movilidad EPS. El UE y la red completan el procedimiento combinado de activación del contexto portador EPS predeterminado y el procedimiento de conexión antes de que se complete el procedimiento de activación del contexto portador EPS dedicado. El éxito del procedimiento de conexión depende del éxito del procedimiento de activación del contexto portador EPS predeterminado. Si el procedimiento de conexión falla, entonces los procedimientos de gestión de sesión ESM también fallan.
El protocolo de administración de sesiones EPS (ESM) proporciona procedimientos para el manejo de contextos de portadores EPS. Junto con el control de portadores proporcionado por el estrato de acceso , proporciona el control de los portadores del plano de usuario. La transmisión de mensajes ESM se suspende durante los procedimientos EMM, excepto en el caso del procedimiento de conexión.
Contexto portador EPS: Cada contexto portador EPS representa un portador EPS entre el UE y un PDN. Los contextos portador EPS pueden permanecer activados incluso si los portadores de radio y S1 que constituyen los portadores EPS correspondientes entre el UE y el MME se liberan temporalmente. Un contexto portador EPS puede ser un contexto portador predeterminado o un contexto portador dedicado. Un contexto portador EPS predeterminado se activa cuando el UE solicita una conexión a un PDN. El primer contexto portador EPS predeterminado se activa durante el procedimiento de conexión EPS. Además, la red puede activar uno o varios contextos portador EPS dedicados en paralelo.
En general, los procedimientos ESM solo se pueden realizar si se ha establecido un contexto EMM entre el UE y el MME, y el MME ha iniciado el intercambio seguro de mensajes NAS mediante el uso de los procedimientos EMM. Una vez que el UE se conecta correctamente, el UE puede solicitar al MME que configure conexiones a PDN adicionales. Para cada conexión adicional, el MME activa un contexto portador EPS predeterminado independiente. Un contexto portador EPS predeterminado permanece activado durante toda la vida útil de la conexión a la PDN.
Tipos de procedimientos de ESM: ESM implica diferentes tipos de procedimientos como:
El MME mantiene la información del contexto EMM y del contexto del portador EPS para las UE en los estados ECM-IDLE, ECM CONNECTED y EMM-DEREGISTERED.
La pila de protocolos MME consta de:
MME admite la interfaz S1 con eNodeB. La pila de interfaz S1 MME integrada consta de IP , SCTP y S1AP.
MME admite la interfaz S11 con Serving Gateway. La pila de interfaz S11 integrada consta de IP , UDP y eGTP-C .
El SGW consta de
SGW admite la interfaz S11 con MME y la interfaz S5/S8 con PGW. La pila de plano de control integrada para estas interfaces consta de IP , UDP y eGTP-C .
SGW admite la interfaz S1-U con eNodeB y la interfaz del plano de datos S5/S8 con PGW. La pila del plano de datos integrada para estas interfaces consta de IP , UDP y eGTP-U .
Las principales interfaces soportadas por el P-GW son:
La EPC es una red central que solo transmite paquetes. No tiene un dominio de conmutación de circuitos , que se utiliza tradicionalmente para llamadas telefónicas y SMS .
3GPP especificó dos soluciones para voz:
3GPP especificó tres soluciones para SMS:
CSFB y SMS sobre SG se consideran soluciones provisionales, siendo el IMS el que se plantea a largo plazo . [4]
La UE puede conectarse al EPC mediante varias tecnologías de acceso. Estas tecnologías de acceso se componen de:
Depende del operador de red decidir si una tecnología de acceso que no es 3GPP es confiable o no.
Vale la pena señalar que estas categorías de confiables/no confiables no se aplican a los accesos 3GPP.
El 3GPP ofrece estándares en versiones paralelas, que componen conjuntos consistentes de especificaciones y características.
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