Interoperabilidad en una red GSM – WiMax

Introducción

El propósito de este documento es proveer la descripción de los diversos aspectos inherentes al aprovisionamiento y el uso de los servicios de interoperabilidad en una red GSM – WiMax. Dentro de los distintos aspectos a considerar, tenemos la detección de la red, la selección de la red, logueo y deslogueo de la red, presentación de la información de facturación, etc. Analizados tanto desde el punto de vista del usuario como del operador. La idea de estas consideraciones es permitir la implementación de redes integradas GSM – WiMax que sean amigables al usuario y operación eficiente.

El documento está organizado de la siguiente manera: primero una descripción de la situación actual de la tecnología GSM y WiMax y de los sistemas que soportan la interoperabilidad entre ambas, luego una serie de consideraciones que deben ser soportadas como, los distintos escenarios, procesos en los que determinan la experiencia del usuario, para luego seguir con algunas consideraciones técnicas, descripción de las arquitecturas y el detalle de una solución normalizada y para terminar una breve descripción de los desarrollos futuros en implementación.

Alcance

El alcance al que apuntamos es cubrir los distintos aspectos que surgen del uso de los servicios de redes GSM – WiMax tanto desde la perspectiva del usuario como del operador. La realización del mismo esta basada en varios documentos tanto de la “GSMA WLAN Task Force” como de la “3GPP Technical Standards Group”, estos documentos determinan el lineamiento a seguir en redes WLAN-Celular considerando la experiencia del usuario en los distintos estados de uso del servicio y en la transición ente ellos además especifican los diversos escenarios de interoperabilidad a ser considerados.

Se espera que el documento sea una guía para la introducción a los servicios de interoperabilidad e implementaciones definidas en los estándares para redes wireless y celular.

Descripción de la situación actual

El estándar WiMax (IEEE 802.16) esta emergiendo globalmente como el acceso inalámbrico de banda ancha capaz de entregar múltiples mega bits de rendimiento compartido de datos soportando operaciones fijas, portátiles, y móviles. El estándar ofrece una gran flexibilidad del diseño inclusive apoyo para bandas licenciadas y no licenciadas de frecuencia, con  anchos de banda de canal que recorren de 1,25 a 20 MHz, establecimiento de la Calidad del Servicio (QoS) por conexión, fuertes primitivas de seguridad, soporte de multicast, y baja latencia y perdida de paquete en handovers.

Inicialmente los despliegues de las redes basadas en el estándar 802.16 tenían como objetivo el acceso fijo de conectividad pero en la actualidad las soluciones propuestas por el estándar evolucionaron para contemplar también la fase llamada de “Portabilidad con movilidad simple”, la cual permite al usuario una movilidad básica durante una sesión y una futura implementación (802.16e) en la llamada fase de “Movilidad Completa” en la que se introducen los cambios en la red para soportar baja latencia y handovers en tiempo real entre APs a velocidades de 120 Km./h o aun mayores tanto dentro de una misma red como también entre diversas redes.

Mientras la tecnología WiMax evoluciona para soportar servicios portátiles y móviles, conlleva a que los requerimientos de la interfaz de radio demande interoperabilidad y soporte entre redes tales como WiFi, GSM y 3G, para permitir el acceso transparente a los servicios independizándose de la interfaz de radio utilizada.

El solo hecho de permitir este tipo de acceso a diversas redes dispara la necesidad de varias mejoras a nivel red.

Para estos análisis nos basaremos en las recomendaciones del 3GPP y la GSM Association.

Consideraciones para la interoperabilidad

La experiencia del usuario en sistemas WiMax – Celular depende de un conjunto de parámetros intrínsecos no solo al usuario en sí, sino también al sistema.

Escenarios de sistemas

Los siguientes escenarios serán considerados:

Asumiendo que la WLAN1 pertenece y posee interoperabilidad con la red home (HPLMN) la WLAN2 pertenece y posee interoperabilidad y acuerdo de roaming con la red celular (VPLMN) y la WLAN3 es independiente, no pertenece a ninguna red  celular, pero posee interoperabilidad con una o mas de las redes celulares.

Escenarios de interoperabilidad WLAN – Celular

De acuerdo a las normas del 3GPP los siguientes escenarios de interoperabilidad deben ser considerados:

• Tarifación y atención al cliente comunes

El cliente recibe solo una factura por el uso de ambas redes. La integración del área de atención al cliente simplifica la oferta de servicios.

• El sistema celular provee el control de acceso y tasación

La autenticación, autorización y accounting es provisto por el operador celular, alineando también las funciones de seguridad.

• Acceso al sistema de conmutación de paquetes del operador celular

Este escenario permite al operador garantizar el accesos a algunos o todos los servicios de conmutación de paquetes a través de la red WiMax. Sin embargo, no hay continuidad de servicios ni tampoco handovers.

• Continuidad de servicios

Este escenario contempla que las sesiones de servicios de conmutación de paquetes de la red celular se mantengan activas aun cuando el usuario se mueva bajo cobertura de la red WiMax. Sin embargo puede ser que la calidad resulte degradada y exista perdida de paquetes durante el handover.

• Servicios transparentes

Este escenario contempla que las sesiones de los servicios de conmutación de paquetes de la red celular se mantengan activas al moverse el usuario bajo cobertura de la red WiMax pero de forma tal de minimizar aspectos tales con la perdida de datos e interrupciones durante el handover.

• Acceso a servicios de conmutación de circuitos

Este escenario permite el acceso a los servicios provistos por las entidades de conmutación de circuitos de la red sobre la red inalámbrica. Este escenario no implica que ningún tipo de conmutación de circuitos sea incluido en la red inalámbrica.

Debe ser posible de proveer una solución técnica que permita:

• Acceso a los servicios de conmutación de circuitos sobre la interfaz inalámbrica.

• Conmutación transparente entre las tecnologías de acceso para las conexiones que transportan servicios provistos por las entidades de conmutación de circuitos de la red.

Ruben Kustra
Instituto Tecnológico de Buenos Aires
ITBA