Redes fijas de acceso inalámbrico
Descripción general de la red de acceso inalámbrico fijo
Los proveedores de servicios pueden administrar suscriptores a través de una red inalámbrica hasta el hogar en lugar de tener que ejecutar fibra al edificio. Los suscriptores se encuentran en una ubicación fija, normalmente una residencia, con equipo en las instalaciones del cliente (CPE) que intercambia señales de radio inalámbricas con la red del proveedor. La red inalámbrica utiliza una torre de retorno de fibra para manejar el tráfico de los últimos kilómetros desde una red cableada hasta los suscriptores. Varias torres pueden transmitir tráfico entre sí hacia y desde la red de fibra óptica. A partir de Junos OS versión 19.2R1, los enrutadores de la serie MX que actúan como BNG pueden admitir suscriptores en redes de acceso inalámbrico fijo del Proyecto de asociación de tercera generación (3GPP), lo que permite la integración de suscriptores inalámbricos fijos con el backend de administración de suscriptores de línea fija.
Puede encontrar un resumen útil de terminología relacionada en Descripción general de la red de acceso inalámbrico fijo.
La figura 1 muestra una topología representativa de una red de acceso inalámbrico fijo.
de red de acceso inalámbrico fijo
La Figura 2 muestra los mensajes de señalización del protocolo de tunelización GPRS (GTP) en la red de acceso inalámbrico fijo que son necesarios para activar y desactivar un portador predeterminado. Los mensajes son en realidad pares de solicitud y respuesta, pero para simplificar los pares se representan en la figura con flechas bidireccionales. La línea Portador predeterminado activo representa el portador predeterminado activado que transportará el tráfico de datos.
En esta implementación, no se admite la itinerancia UE.
el portador predeterminado
En resumen, la secuencia de intercambio de mensajes es la siguiente:
El equipo de usuario (UE) envía una solicitud de conexión al eNodeB, que reenvía el mensaje a la entidad de gestión de movilidad (MME). La solicitud incluye la APN.
El MME intercambia mensajes de solicitud/respuesta de identidad con la UE para determinar la identidad del suscriptor móvil internacional (IMSI) u otro identificador de la UE.
El MME envía el identificador al servidor de suscriptor principal (HSS) para autenticar la UE.
El MME intercambia mensajes de solicitud/respuesta de actualización de ubicación con el HSS. En este intercambio, el MME proporciona al HSS su propia dirección. El HSS reconoce la actualización y envía información de suscripción para la UE desde su base de datos.
El MME envía una solicitud de creación de sesión a la puerta de enlace de evolución de la arquitectura del sistema (SAEGW). En primer lugar, el MME compara el APN proporcionado por la UE con el APN para el que está autorizado según la información de suscripción del HSS. Si hay una coincidencia, el MME incluye ese APN en la solicitud Crear sesión. Si no coincide, el MME incluye el APN autorizado por el HSS.
El SAEGW realiza las siguientes acciones:
Valida los elementos de información recibidos en la solicitud.
Valida el APN solicitado por el suscriptor. Si ha configurado la autenticación, el BNG se comunica con el servidor RADIUS para realizar esa tarea.
Recibe el R-TEID-C, que consiste en la dirección IP de la interfaz S11 en el MME y el identificador asignado del MME.
Asigna los TEID locales:
El L-TEID-C es la dirección IP de la interfaz S11 en el BNG y el identificador asignado del BNG.
El L-TEID-U es la dirección IP de la interfaz S1-U en el BNG y el identificador asignado del BNG.
Asigna una dirección IP para la interfaz de pseudocable que crea para la sesión. La dirección proviene de un grupo de direcciones configurado localmente en el BNG o del servidor RADIUS.
Crea la sesión y envía la respuesta Crear sesión al MME. La respuesta incluye la dirección IP que el SAEGW ha asignado para el portador y tanto L-TEID-C como L-TEID-U.
El MME intercambia mensajes con el eNodeB, que luego establece el componente portador de UE a eNodeB.
La UE indica al eNodeB que la conexión está completa; el eNodeB notifica al MME.
MME y SAEGW intercambian mensajes de solicitud/respuesta de Modify Bearer para determinar los parámetros finales para el portador.
Cuando el BNG recibe la solicitud, crea la interfaz dinámica de pseudocable (
ps) que recibirá los paquetes de datos encapsulados GTP-U del eNodeB. El BNG crea una interfaz dinámicapspor UE. El BNG también recibe el R-TEID-U del eNodeB en la solicitud Modify Bearer. Después de crear la interfaz, el BNG envía una respuesta Modify Bearer al MME.El portador predeterminado ahora está activo y el tráfico de datos del suscriptor puede pasar de un lado a otro entre UE a través de eNodeB al SAEGW y luego a la PDN conectada.
Sin embargo, si la puerta de enlace residencial es un cliente DHCP, primero comienza el intercambio de mensajes DHCP para el suscriptor. El intercambio tiene lugar en el portador predeterminado. Una vez completadas las operaciones DHCP para enlazar al suscriptor y proporcionar la configuración DHCP, el tráfico de datos pasa por el portador.
El MME y el SAEGW también intercambian mensajes de solicitud y respuesta de Delete Session. Cuando el SAEGW recibe la solicitud, inicia el proceso de cierre de sesión del suscriptor, al igual que lo haría para un suscriptor DHCP de línea alámbrica.
La figura 3 muestra la conexión DHCP para el caso en el que el RG crea suscriptores DHCP. Los paquetes de control DHCP son excepciones al motor de enrutamiento como para cualquier otra implementación DHCP. El comportamiento para crear y controlar los suscriptores DHCP es el mismo que para una red de banda ancha por cable. Cuando el suscriptor está vinculado, UE puede comenzar a enviar tráfico de datos para el suscriptor.
fija de acceso inalámbrico
Referencias
Para obtener información detallada sobre todos los aspectos de una red inalámbrica fija, lea las especificaciones técnicas de 3GPP que lo definen todo. La Tabla 1 enumera las especificaciones más relevantes.
Número de especificación |
Título |
|---|---|
3GPP TS 23.002 (Versión 15) |
Arquitectura de red |
3GPP TS 23.401 (versión 15) |
Mejoras del Servicio General de Paquetes Radio (GPRS) para el acceso a la Red Universal Evolucionada de Acceso Radioeléctrico Terrenal (E-UTRAN) |
3GPP TS 29.274 (versión 15) |
3GPP Evolved Packet System (EPS);Protocolo de tunelización del servicio general de radio de paquetes (GPRS) evolucionado para el plano de control (GTPv2-C)Etapa 3 |
3GPP TS 29.281 (Versión 15) |
Sistema general de paquetes radio (GPRS)Plano de usuario del protocolo de túnel (GTPv1-U)
|
Terminología de acceso inalámbrico fijo 3GPP
La Tabla 2 explica la terminología utilizada para las redes de acceso inalámbrico fijo 3GPP.
Término |
Descripción |
|---|---|
3GPP |
El 3rd Generation Partnership Project es una organización internacional de estándares que desarrolla especificaciones y protocolos para la telefonía inalámbrica. |
APN |
El nombre del punto de acceso identifica la red de datos de paquetes (PDN), como Internet, a la que el suscriptor desea acceder. Cuando un suscriptor solicita acceso, UE pasa el APN solicitado al eNodeB, que lo envía al MME para su autorización. Si el suscriptor no solicita un APN, el MME puede autorizar un APN predeterminado. Cada PDN a la que se suscribe el usuario tiene un APN y una puerta de enlace de red de datos de paquetes (PGW) asociada que UE utiliza para tener acceso a la PDN. La combinación de APN y PGW se denomina contexto de suscripción PDN. Un contexto es el APN predeterminado, que siempre se conecta a una PDN como Internet, a menos que el usuario active otra APN. El HSS mantiene perfiles de suscriptor, El MME usa el perfil del HSS para validar si el suscriptor está realmente suscrito al APN solicitado. También puede pensar en la APN como el conjunto de parámetros de nivel de servicio y de conexión, como los parámetros de QoS, que está autorizado para la UE. Un UE determinado puede acceder a muchas APN. Un APN tiene dos partes:
Un APN que incluye un identificador de red y un identificador de operador corresponde a un nombre DNS para el PGW. La APN tiene el siguiente formato: network-id.mncmnc-number.mccmcc-number.gprs Un APN puede ser una cadena simple o más compleja, como se muestra en estos ejemplos:
|
Portador |
Un portador es el túnel que conecta la UE con una PDN a través del PGW. Un portador predeterminado se establece en un PGW predeterminado cada vez que se activa la UE. Activación significa aquí que UE está activado y ha realizado la autenticación. Un dispositivo UE tiene un portador predeterminado para cada PGW al que se conecta. Por ejemplo, si el equipo de usuario se conecta a Internet a través de un PGW y una intranet corporativa a través de otro PGW, dos portadores predeterminados estarán activos. Los portadores predeterminados son los que mejor se esfuerzan. La UE puede establecer portadores dedicados a otras PDN que pueden tener diferentes requisitos de QoS, como una velocidad de bits garantizada (GBR). Los portadores encapsulan los datos del usuario con GTP-U. La información GTP-U se envía a su vez a través de una conexión UDP y dentro de paquetes IP. |
eNodeB |
El hardware (normalmente en una torre de radio) que se conecta directamente a la UE por aire y al núcleo de la red inalámbrica. También se llama nodo evolucionado B o nodo B de E-UTRAN. El eNodeB tiene las siguientes funciones:
|
GPRS |
El servicio general de paquetes radio es el estándar de datos que define las especificaciones que permiten a las redes inalámbricas transportar paquetes IP a redes externas. |
GR |
El enrutador de puerta de enlace doméstica que proporciona la interfaz entre la red del suscriptor y UE. También se denomina enrutador de puerta de enlace residencial. |
GTP |
El protocolo de túnel GPRS rige la creación y el uso de túneles GTP que transportan tráfico entre dos nodos de soporte GPRS (GSN), como un MME y un SGW. Cada túnel GTP se identifica mediante un TEID. El extremo receptor de un túnel asigna localmente el TEID que utiliza el lado transmisor. Los extremos del túnel en los nodos intercambian mensajes para comunicar los valores TEID entre sí. |
GTP-C |
El protocolo de tunelización GPRS, plano de control. Los túneles GTP-C transportan unidades de datos de paquetes y mensajes de señalización en el plano de control (interfaz S11) entre los puntos finales del túnel en el MME y el SAEGW en el BNG. |
GTP-U |
El protocolo de tunelización GPRS, plano de usuario. Los túneles GTP-U transportan unidades de datos de paquetes y mensajes de señalización en el plano de usuario (datos) (interfaz S1-U) entre los puntos finales del túnel en el eNodeB y el SAEGW en el BNG. |
HSS |
El Home Subscriber Server mantiene una base de datos de información de suscriptores y servicios. Esta información admite el control de llamadas (conexión) y la gestión de sesiones. El HSS tiene las siguientes funciones:
|
IMSI |
El número de identidad del suscriptor móvil internacional que identifica a un suscriptor 3GPP. El IMSI consiste en un código de país móvil, un código de red móvil y un número de identificación de estación móvil. |
MEI |
El número de identidad del equipo móvil que identifica de forma exclusiva al dispositivo del suscriptor. |
MME |
La entidad de administración de movilidad es el nodo de control de la red de acceso inalámbrico que se comunica con eNodeB, HSS y SAEGW. Algunas de sus funciones incluyen las siguientes:
|
MSISDN |
El número RDSI del abonado móvil (número de teléfono) que se asigna al abonado móvil. |
PGW |
La puerta de enlace de red de datos de paquetes proporciona a UE conectividad a redes externas como Internet. El tráfico hacia y desde la UE es procesado por el PGW. El BNG funciona como un SAEGW, que incluye las funciones de PGW y SGW. El PGW realiza las siguientes funciones:
|
S11 |
La interfaz del plano de control basada en GTPv2 que conecta el MME y el SAEGW en el BNG. Los túneles GTP-C llevan mensajes de control. Una interfaz S11 puede admitir varios MME. |
S1-MME |
La interfaz del plano de control basada en GTPv2 que conecta eNodeB y MME. |
S1-U |
La interfaz de plano de usuario basada en GTPv1 que conecta eNodeB y SAEGW en el BNG. S1-U también se denomina interfaz de plano de datos. Los túneles GTP-U en la interfaz transportan cargas útiles de usuario. Una interfaz S1-U puede admitir múltiples eNodeB. |
S6a |
Interfaz que conecta el MME y el HSS, que utilizan esta interfaz para intercambiar información de suscriptores, servicios y UE. |
SAEGW |
La pasarela System Architecture Evolution que incluye las funciones tanto del SGW como del PGW. Permite que el BNG actúe como SGW y PGW. |
SGW |
La puerta de enlace de servicio enruta y reenvía los paquetes de datos del suscriptor. El BNG funciona como un SAEGW, que incluye las funciones de PGW y SGW. El SGW realiza las siguientes funciones:
|
TEID |
Identificador de extremo de túnel que identifica de forma exclusiva un extremo de túnel GTP en el ámbito de una ruta. Un TEID completo consiste en una dirección IP concatenada con un identificador asignado localmente. Se definen cuatro TEID, que juntos identifican de forma exclusiva una sesión de portador predeterminada:
|
UE |
El equipo de usuario que se conecta al eNodeB de la red inalámbrica y a la red del suscriptor. UE corresponde a lo que se llama CPE en otros contextos. En algunos casos, el UE consiste en una tarjeta SIM y un enrutador de puerta de enlace residencial (RG) que puede alojar la SIM. En otros casos, la SIM puede estar en un dispositivo separado que se conecta al RG. En ambos casos, la SIM proporciona la conectividad de radio inalámbrica a eNodeB en la red de acceso inalámbrico fijo. |
Beneficios del acceso inalámbrico fijo
Reduzca los costos de instalación y mantenimiento de última milla mediante el uso de torres de retorno de radio conectadas a una red cableada en lugar de proporcionar fibra al edificio.
Capacidad para aumentar la oferta de servicios a usuarios finales desatendidos.
Cómo configurar el acceso inalámbrico fijo
La configuración de acceso inalámbrico fijo habilita el SAEGW en el BNG. Como mínimo, debe configurar un APN, el plano de control y el plano de datos.
En el siguiente procedimiento se supone que ha configurado por separado cualquiera de las siguientes opciones que se aplican a su APN:
Perfil de acceso
Perfil dinámico
Interfaz de punto de anclaje
Grupo de direcciones
Para configurar el acceso inalámbrico fijo en el BNG:
Por ejemplo, la siguiente configuración especifica la dirección de interfaz de S11 como 192.0.2.30 y la dirección de interfaz S1-U como 192.0.2.100. El anclaje del pseudocable es ps0. El APN se denomina internet-basic; tiene un perfil de acceso para los parámetros RADIUS y un perfil de cliente dinámico adjunto. La contraseña de autenticación es $ABC 123. El nombre de usuario incluye el nombre de dominio example.net y el IMSI del suscriptor. El tipo de datos es el IPv4 requerido. Una cadena descriptiva, fwa-basic-subscribers-phoenix, está asociada con el APN.
La APN utiliza la instancia de enrutamiento predeterminada, ya que no se ha configurado ninguna otra instancia de enrutamiento. Las direcciones IP son proporcionadas por RADIUS, ya que la configuración no especifica un grupo local.
fixed-wireless-access {
anchor-point ps0;
control-plane mme-45 {
s11 {
v4-address ip-address;
}
}
data-plane x-s1u-20 {
s1-u {
v4-address 192.0.2.100;
}
}
apn internet-basic {
aaa-profile fwa-radius-prof;
apn-data-type ipv4
authentication {
password $ABC123;
username-include {
domain-name example.net;
imsi;
}
}
description fwa-basic-subscribers-phoenix;
dynamic-profile fwa-dyn-profile;
}
}
El perfil dinámico que se asocia al APN crea la interfaz dinámica para el acceso inalámbrico fijo. La siguiente configuración es un ejemplo sencillo:
dynamic-profiles fwa-dyn-profile {
interfaces {
"$junos-interface-ifd-name" {
unit "$junos-interface-unit" {
family inet {
unnumbered-address lo0.0 preferred-source-address 10.0.0.1;
}
}
}
}
}
La configuración de la interfaz del punto de anclaje también es muy simple. Por ejemplo:
interfaces {
ps0 {
anchor-point {
rlt-0/1/10;
}
flexible-vlan-tagging;
}
}
Verificación y monitoreo del acceso inalámbrico fijo
Propósito
Determine la información de estado y las estadísticas de las configuraciones de acceso inalámbrico fijo.
Acción
Para mostrar una lista de todas las interfaces del BNG que admiten suscriptores de acceso inalámbrico fijo:
user@host>show subscribers client-type fixed-wireless-access
Para mostrar información detallada sobre los suscriptores de acceso inalámbrico fijo, incluidos el nombre de usuario y la dirección IP, el perfil dinámico, los TEID locales y remotos, y las direcciones IP remotas y locales para la conexión BNG a eNodeB y MME:
user@host>show subscribers client-type fixed-wireless-access detail
Para ver estadísticas de los mensajes intercambiados entre BNG, eNodeB y MME:
user@host>show services fixed-wireless-access statistics