Redes de acceso inalámbrico fijo
Descripción general de la red de acceso inalámbrico fijo
Los proveedores de servicios pueden administrar a los suscriptores a través de una red inalámbrica al hogar en lugar de tener que ejecutar fibra al edificio. Los suscriptores se encuentran en una ubicación fija, generalmente 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 por cable hasta los suscriptores. Múltiples torres pueden retransmitir el tráfico entre sí hacia y desde la red de fibra óptica. A partir de la versión 19.2R1 de Junos OS, 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 por cable.
Puede encontrar un resumen útil de la terminología relacionada en Descripción general de la red de acceso inalámbrico fijo.
La Fig. 1 muestra una topología representativa para una red de acceso inalámbrico fijo.
de red de acceso inalámbrico fijo
La Fig. 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 activa del portador predeterminado representa el portador predeterminado activado que transportará tráfico de datos.
En esta implementación, no se admite el roaming UE.
el portador predeterminado
Brevemente, la secuencia de intercambio de mensajes es la siguiente:
El equipo de usuario (UE) envía una solicitud Attach al eNodeB, que reenvía el mensaje a la entidad de gestión de movilidad (MME). La solicitud incluye el APN.
El MME intercambia mensajes de solicitud/respuesta de identidad con el UE para determinar la identidad del suscriptor móvil internacional (IMSI) u otro identificador del UE.
El MME envía el identificador al servidor de suscripción principal (HSS) para autenticar el 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 acusa recibo de la actualización y envía la información de suscripción para el UE desde su base de datos.
El MME envía una solicitud de creación de sesión a la puerta de enlace de evolución de arquitectura de sistema (SAEGW). El MME primero compara el APN proporcionado por el 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 de creación de 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 configuró la autenticación, el BNG se comunica con el servidor de RADIUS para llevar a cabo 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 pseudowire que crea para la sesión. La dirección proviene de un conjunto de direcciones configurado localmente en el BNG o del servidor de 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 a continuación establece el componente portador del UE al eNodeB.
El UE indica al eNodeB que la conexión está completa; el eNodeB notifica al MME.
El MME y el SAEGW intercambian mensajes de solicitud/respuesta Modify Bearer para determinar los parámetros finales del portador.
Cuando el BNG recibe la solicitud, crea la interfaz dinámica pseudowire (
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 de modificación del portador. Después de crear la interfaz, el BNG envía una respuesta de modificación de portador al MME.El portador predeterminado ahora está activo y el tráfico de datos del suscriptor puede pasar de un lado a otro entre el 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 eliminación de sesión. Cuando el SAEGW recibe la solicitud, inicia el proceso de cierre de sesión del suscriptor, de forma muy similar a como lo haría para un suscriptor de DHCP de línea fija.
La Figura 3 muestra la conexión DHCP para el caso en el que el RG crea suscriptores DHCP. Los paquetes de control DHCP están exceptuados al motor de enrutamiento, como para cualquier otra implementación de DHCP. El comportamiento para crear y controlar los suscriptores DHCP es el mismo que para una red de banda ancha alámbrica. Cuando el suscriptor está vinculado, la UE puede comenzar a enviar tráfico de datos para el suscriptor.
de acceso inalámbrico fijo
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 en el servicio general de paquetes radioeléctricos (GPRS) para el acceso a la red de acceso radioeléctrico terrenal universal evolucionado (E-UTRAN) |
3GPP TS 29.274 (versión 15) |
Sistema de paquetes evolucionado (EPS) 3GPP;Protocolo de tunelización del plano de control (GTPv2-C) del Servicio general de radio por paquetes evolucionado (GTPv2-C)Etapa 3 |
3GPP TS 29.281 (versión 15) |
Sistema general de radio por paquetes (GPRS)Protocolo de tunelización Plano de usuario (GTPv1-U) |
Terminología del acceso inalámbrico fijo 3GPP
En la Tabla 2 se explica la terminología utilizada para las redes de acceso inalámbrico fijo 3GPP.
Plazo |
Descripción |
|---|---|
3GPP |
El Proyecto de Asociación de 3ª Generación es una organización internacional de normalización 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, la 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 la UE utiliza para acceder 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 otro APN. El HSS mantiene los perfiles de los suscriptores, El MME utiliza el perfil del HSS para validar si el suscriptor está realmente suscrito al APN solicitado. También puede pensar en el APN como el conjunto de parámetros de nivel de servicio y conexión (como los parámetros de QoS) que está autorizado para la UE. Un UE determinado puede acceder a muchos APNs. 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. El 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 el UE con una PDN a través del PGW. Un portador predeterminado se establece en un PGW predeterminado cada vez que se activa el UE. La activación significa aquí que el UE está encendido y ha realizado la autenticación. Un dispositivo UE tiene un portador predeterminado para cada PGW al que se conecta. Por ejemplo, si el equipo del usuario se conecta a Internet a través de un PGW y a una intranet corporativa a través de otro PGW, dos portadores predeterminados estarán activos. Los portadores predeterminados son el mejor esfuerzo. El 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 de usuario con GTP-U. La información de GTP-U se envía a su vez a través de una conexión UDP y dentro de paquetes IP. |
eNodeB |
El hardware (generalmente en una torre de radio) que se conecta directamente al UE por aire y al núcleo de la red inalámbrica. También se llama Nodo B evolucionado o Nodo B E-UTRAN. El eNodeB tiene las siguientes funciones:
|
GPRS |
El servicio general de paquetes radioeléctricos 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 la UE. También se denomina enrutador de puerta de enlace residencial. |
GTP |
El protocolo de tunelización 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 puntos de conexión del túnel en los nodos intercambian mensajes para comunicarse 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 de conexión 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 de conexión del túnel en el eNodeB y el SAEGW en el BNG. |
HSS |
El servidor de suscriptor principal mantiene una base de datos de información de suscriptores y servicios. Esta información admite el control de llamadas (conexión) y la administración de sesiones. El HSS tiene las siguientes funciones:
|
IMSI |
El número de identidad de suscriptor móvil internacional que identifica a un suscriptor de 3GPP. El IMSI consta de un indicativo de país móvil, un código de red móvil y un número de identificación de estación móvil. |
MEI |
El número de identificación del equipo móvil que identifica de forma exclusiva el dispositivo del suscriptor. |
MME |
La entidad de gestión de la 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 ISDN del suscriptor móvil (número de teléfono) que se asigna al suscriptor móvil. |
PGW |
La puerta de enlace de red de datos de paquetes proporciona al UE conectividad a redes externas, como Internet. El tráfico hacia y desde el 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 de plano de control basada en GTPv2 que conecta el MME y el SAEGW en el BNG. Los túneles GTP-C contienen mensajes de control. Una interfaz S11 puede admitir varios MME. |
S1-MME |
La interfaz de plano de control basada en GTPv2 que conecta eNodeB y el 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 de la interfaz transportan cargas de usuario. Una interfaz S1-U puede admitir varios eNodeB. |
S6a |
Interfaz que conecta el MME y el HSS, los cuales utilizan esta interfaz para intercambiar información del suscriptor, servicio y UE. |
SAEGW |
La puerta de enlace de evolución de la arquitectura del sistema 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 punto de conexión de túnel que identifica de forma exclusiva un punto de conexión 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, juntos identifican de forma única una sesión portadora 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 consta de 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 las ofertas de servicio 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 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 de 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 necesario. Una cadena descriptiva, fwa-basic-subscribers-phoenix, está asociada con el APN.
El APN utiliza la instancia de enrutamiento predeterminada, ya que no se configura ninguna otra instancia de enrutamiento. Las direcciones IP son proporcionadas por RADIUS porque 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 $ABC123;
username-include {
domain-name example.net;
imsi;
}
}
description fwa-basic-subscribers-phoenix;
dynamic-profile fwa-dyn-profile;
}
}
El perfil dinámico que se adjunta al APN crea la interfaz dinámica para el acceso inalámbrico fijo. La siguiente configuración es un ejemplo sencillo:
dynamic-profiles fwa-dyn-profile {
interfaces {
"$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 sencilla. Por ejemplo:
interfaces {
ps0 {
anchor-point {
rlt-0/1/10;
}
flexible-vlan-tagging;
}
}
Verificar y monitorear el 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 compatibles con 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 las estadísticas de los mensajes intercambiados entre BNG, eNodeB y MME:
user@host>show services fixed-wireless-access statistics
Tabla de historial de cambios
La compatibilidad de la función depende de la plataforma y la versión que utilice. Utilice el Explorador de características para determinar si una característica es compatible con su plataforma.