3g y (no)4g: una introducción para ingenieros ip · 2013-05-21 · !20 l1 mac rlc pdcp ipv4v6...
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Utiliza ”disminuir / aumentar
nivel de lista” para conseguir
los diferntes niveles
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. 14 Marzo 2013
3G y (no)4G: una introducción para ingenieros IP
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Utiliza ”disminuir / aumentar
nivel de lista” para conseguir
los diferntes niveles
. 14 Marzo 2013
Título, max 3 líneas
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Objetivo
Entender que son estas tecnologías
Su terminología
Como funcionan
Todo desde el punto de vista del ingeniero IP
Para el mundo de datos
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Utiliza ”disminuir / aumentar
nivel de lista” para conseguir
los diferntes niveles
. 14 Marzo 2013
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Dos mundos: un sólo dato
IP
•Estandarizado por la IETF
•Abierto a todos
•“Rough consensus and running code”
3G/4G
•Estandarizado por la ETSI
•3GPP: Third Generation Partnership Project
•3GPP2: aka LTE
•Comites cerrados
•Votación de cada estándar!3
Utiliza ”disminuir / aumentar
nivel de lista” para conseguir
los diferntes niveles
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. 14 Marzo 2013
3G aka UMTS
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nivel de lista” para conseguir
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UMTS (Universal Mobile Communications System)
Creado por el 3GPP Third Generation Partnership Project
•Sucesor del Global System for Mobile Communications (GSM)
Organizado por Releases
•Inicialmente la release era el número de año: Release 98, 99, 00
•Ahora secuencial: 8, 9, 10 (Release 12 en marzo 2013)
•Una release no invalida la anterior. LTE usa Release 8 y 9
Velocidad
•384 Kbps/2 Mbps hasta 7,2 Mbps (HSDPA)
•Ancho de banda fijo: 5 MHz
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Utiliza ”disminuir / aumentar
nivel de lista” para conseguir
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Red 3G versión tapa dura
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Gf
Uu
Um
D
Gi
Gn
IuGc
CE
Gp
Gs
Signalling and Data Transfer InterfaceSignalling Interface
MSC/VLR
TE MT UTRAN TEPDN
GrIu
HLR
Other PLMN
SGSN
GGSN
Gd
SM-SCSMS-GMSC
SMS-IWMSC
GGSN
EIRSGSN
GnCGF
GaGa
BillingSystem
GbTE MT BSS
R
AR
Utiliza ”disminuir / aumentar
nivel de lista” para conseguir
los diferntes niveles
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Red 3G
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V V
Internet
PSTNUE
NodeB
NodeB
RNC
RNC MSC
NodeB
GMSC
SGSN GGSN
HLR
UTRAN CN
Gn Gi
GcGrGs
Gd
Utiliza ”disminuir / aumentar
nivel de lista” para conseguir
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Node B
La caseta debajo de las antenas
Codificación de canales
•WCDMA
Ajuste de velocidad
Control de potencia
Maneja varias antenas
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V V
Internet
PSTNUE
NodeB
NodeB
RNC
RNC MSC
NodeB
GMSC
SGSN GGSN
HLR
UTRAN CN
Gn Gi
GcGrGs
Gd
Utiliza ”disminuir / aumentar
nivel de lista” para conseguir
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
RNC
Gestión de recursos de radio
Control de handover de una antena a otra
Control de congestión
Encriptación
Control de entrada
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V V
Internet
PSTNUE
NodeB
NodeB
RNC
RNC MSC
NodeB
GMSC
SGSN GGSN
HLR
UTRAN CN
Gn Gi
GcGrGs
Gd
Utiliza ”disminuir / aumentar
nivel de lista” para conseguir
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. 14 Marzo 2013
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
HLR
Home Location Register
Base de datos de usuarios
Almacena sus perfiles
También su posición
Traducción de MSISDN a IMSI en el HLR
!10
V V
Internet
PSTNUE
NodeB
NodeB
RNC
RNC MSC
NodeB
GMSC
SGSN GGSN
HLR
UTRAN CN
Gn Gi
GcGrGs
Gd
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nivel de lista” para conseguir
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Voz
MSC
•Conmutación de circuitos
•voz
GMSC
•Interconexión con PSTN
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V V
Internet
PSTNUE
NodeB
NodeB
RNC
RNC MSC
NodeB
GMSC
SGSN GGSN
HLR
UTRAN CN
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nivel de lista” para conseguir
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Datos
Conmutación de paquetes
SGSN - Serving GPRS Support Node
•Gestión de datos con UTRAN
•Gestión de movilidad de usuarios
•Autenticación
•Información de facturación
GGSN - Gateway GPRS Support Node
•Terminación de túneles de usuario
•Asignación de red de salida
• Internet
•VPN
•Filtrado!12
V V
Internet
PSTNUE
NodeB
NodeB
RNC
RNC MSC
NodeB
GMSC
SGSN GGSN
HLR
UTRAN CN
Utiliza ”disminuir / aumentar
nivel de lista” para conseguir
los diferntes niveles
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
APN
Indica al GGSN como gestionar al usuario
•Red de destino (Internet/VPN)
•Forma de asignación de direcciones
•QoS
•Si aplica NAT
Mezcla de VRF y DSCP
Un GGSN puede gestionar múltiples APNs
Similar a nombre de host de Internet
•Significado local para el operador
•SGSN encuentra el GGSN por DNS del APN!13
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Contexto PDP
Tunel entre UE y GGSN
•Datos en GTP-U v1
•Control en GTP-C v1
Múltiples contextos PDP por UE
•Conexión a Internet y MMS
Creado bajo demanda
Permite mobilidad geográfica sin cambio de IP
•NO necesita Mobile IP
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nivel de lista” para conseguir
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Red 3G
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V V
Internet
PSTNUE
NodeB
NodeB
RNC
RNC MSC
NodeB
GMSC
SGSN GGSN
HLR
UTRAN CN
Gn Gi
GcGrGs
Gd
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nivel de lista” para conseguir
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Contexto PDP
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GGSN
SGSN
SGSNSGSN
NodeB NodeB
NodeB NodeB NodeB
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Identificación del usuario
MSISDN
•Código del país
•Número del abonado
IMSI
•MCC: Mobile Country Code - 214 España
•MNC: Mobile Network Code - 1 Vodafone, 3 Orange, 4 Yoigo, 5
Telefónica, Telefónica Móviles, 18 ONO, 19 Simyo
•MSIN - identificador de la UE de 9 o 10 dígitos
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nivel de lista” para conseguir
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V V
Internet
PSTNUE
NodeB
NodeB
RNC
RNC MSC
NodeB
GMSC
SGSN GGSN
HLR
UTRAN CN
Gn Gi
GcGrGs
Gd
Internet
Operadores Móviles Virtuales
Un APN dentro del GGSN del operador real
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V V
Internet
PSTNUE
NodeB
NodeB
RNC
RNC MSC
NodeB
GMSC
SGSN GGSN
HLR
UTRAN CN
Gn Gi
GcGrGs
Gd
InternetGGSN
Gn
Operadores Móviles Virtuales
Un GGSN propio para el OMV
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nivel de lista” para conseguir
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Tráfico de usuario
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L1
MAC
RLC
PDCP
IPv4v6
TCP/UDP
App.
UE
L1
MAC
RLC
PDCP
IPv4v6
TCP/UDP
App.
ATM
IP
UDP
GTP-U
IPv4v6
TCP/UDP
App.
NB
AAL5ATM
IP
UDP
GTP-U
IPv4v6
TCP/UDP
App.
ATM
L1
IP
UDP
GTP-U
IPv4v6
TCP/UDP
App.
L2
SGSN PGW
L1
IPv4v6
TCP/UDP
App.
L2
Internet/VPN
L1
IPv4v6
TCP/UDP
App.
L2
L1
IP
UDP
GTP-U
IPv4v6
TCP/UDP
App.
L2
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(no)4G (aka LTE aka EPS)
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Evolución de 3G
Surgió en 2004
•IPv6 surgió en 1996
Compatibilidad con 3G
•Dispositivos 3G/4G
•Llamadas/Conexión pueden migrar entre 3G y 4G
•Handover
Mayor velocidad
•100 Mbps bajada 50 Mbps subida (Teórico 300/75)
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Red 4G (versión tapa dura)
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PDN Gateway Overview ▀ Network Deployment(s)
▄ Cisco ASR 5x00 Packet Data Network Gateway Administration Guide
26 OL-27242-02
The following figure displays a sample network deployment of a P-GW, including all of the interface connections with other 3GPP Evolved-UTRAN/Evolved Packet Core network devices.
Figure 4. P-GW in the E-UTRAN/EPC Network
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Red 4G
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MME
SGW PGW
X2
S1-C
S1-U
S1-C
S1-U
S11
S5-S8Internet
E-UTRAN EPC
eNodeB
eNodeB
SGi
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Puntos básicos
TODO tecnología IP
•Hasta la voz (más sobre esto luego)
Nodo siempre conectado
•Sesión inicial con IP siempre conectado
LTE no es 4G
•Es la parte de radio de 4G (E-UTRAN)
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Estandarización 4G
!26
Release 8
Release 9
Release 10
Release 11
LTE EPC/SAE
Location Services MBMS Multi
Standard BS
LTE-A Carrier Agregation Relays
Enhanced Carrier
Intra Band Carrier
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
eNodeB
Antena inteligente
Handover de usuarios entre eNodeB directamente
Ancho de banda variable
•1,4 3 5 10 15 20 MHz
Mayor eficiencia del espectro
Menor latencia: 10 ms
Tecnologías
•Bajada 64QAM
•Subida 16QAM
200 usuarios activos por celda!27
MME
SGW PGW
X2
S1-C
S1-U
S1-C
S1-U
S11
S5-S8Internet
E-UTRAN EPC
eNodeB
eNodeB
SGi
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
MIMO
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XTecnología de antenas
Multiple Input - Multiple Output
•El móvil habla con varias antenas
•Recibe datos de todas
Optimizado para UE parada y hasta 15 km/h
Soporta hasta 120-350 km/h
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
MME
Identificación de la UE (IMEI)
Maneja mobilidad
Maneja roaming
Maneja QoS
Controla handover 3G 4G
Creación de bearers
Autenticación
Autorización
!29
MME
SGW PGW
X2
S1-C
S1-U
S1-C
S1-U
S11
S5-S8Internet
E-UTRAN EPC
eNodeB
eNodeB
SGi
Utiliza ”disminuir / aumentar
nivel de lista” para conseguir
los diferntes niveles
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
SGW
Handover con eNodeB de nodos
Terminación de tráfico 3G
Gestión de modo IDLE de UE
!30
MME
SGW PGW
X2
S1-C
S1-U
S1-C
S1-U
S11
S5-S8Internet
E-UTRAN EPC
eNodeB
eNodeB
SGi
Utiliza ”disminuir / aumentar
nivel de lista” para conseguir
los diferntes niveles
. 14 Marzo 2013
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
PGW
Puente hacia la PDN
•Es decir, hacia Internet
Teminación de túneles GTP desde la UE
•Datos en GTP-U v1 como en
UTMS
•Control en GTP-C v2
GGSN para los handovers desde/a 3G
!31
MME
SGW PGW
X2
S1-C
S1-U
S1-C
S1-U
S11
S5-S8Internet
E-UTRAN EPC
eNodeB
eNodeB
SGi
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nivel de lista” para conseguir
los diferntes niveles
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Título, max 3 líneas
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Otros elementos
Servidor Radius
•Autenticación por datos de APN
PCRF
•Define políticas de control de calidad
•En base a MSISDN
OCS
•Online Charging Service
•Lleva control de tráfico y asigna cuotas en modo prepago
PCRF y OCS usan protocolo Diameter
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Red 4G (versión tapa dura)
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PDN Gateway Overview ▀ Network Deployment(s)
▄ Cisco ASR 5x00 Packet Data Network Gateway Administration Guide
26 OL-27242-02
The following figure displays a sample network deployment of a P-GW, including all of the interface connections with other 3GPP Evolved-UTRAN/Evolved Packet Core network devices.
Figure 4. P-GW in the E-UTRAN/EPC Network
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Tráfico de usuario
!34
L1
MAC
RLC
PDCP
IPv4v6
TCP/UDP
App.
UE
L1
MAC
RLC
PDCP
IPv4v6
TCP/UDP
App.
L1
IP
UDP
GTP-U
IPv4v6
TCP/UDP
App.
eNB
L2L1
IP
UDP
GTP-U
IPv4v6
TCP/UDP
App.
L2
L1
IP
UDP
GTP-U
IPv4v6
TCP/UDP
App.
L2
SGW PGW
L1
IPv4v6
TCP/UDP
App.
L2
Internet/VPN
L1
IPv4v6
TCP/UDP
App.
L2
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Título, max 3 líneas
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
APN
El concepto de APN sigue existiendo
•Mismo funcionalidad
•Imprescindible para interoperatibilidad entre 3G y 4G
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Título, max 3 líneas
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Bearer
NO es un término de radio
Equivale al contexto PDP de 3G
Un bearer siempre establecido
•Default Bearer
Otros bearer bajo demanda
•Distintas calidades de servicio
•p.e. voz
•Dedicated bearers
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. 14 Marzo 2013
Voz en LTEDos posibilidades
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. 14 Marzo 2013
Título, max 3 líneas
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
VoLTE
VoIP sobre LTE
!38
MME
SGW PGW
X2
S1-C
S1-U
S1-C
S1-U
S11
S5-S8Internet
E-UTRAN EPC
eNodeB
eNodeB
SGi
PSTN
VoIP
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los diferntes niveles
. 14 Marzo 2013
Título, max 3 líneas
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
3G Fallback
Cuando se hace/recibe una llamada cambia a 3G
•Transmisión de datos no se interrumpe
•Baja la velocidad
•Se vuelve a 4G al terminar
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. 14 Marzo 2013
Movilidad/Roaming
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. 14 Marzo 2013
Título, max 3 líneas
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Conceptos de movilidad
Dentro de la red del operador
•Mobilidad gestionada internamente
Roaming
•HGGSN
•Home GGSN
•VGGSN
•Visited GGSN
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. 14 Marzo 2013
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
HGGSN
La UE crea un contexto PDP hasta un GGSN en su red de origen
IP de su red de origen
Tráfico no eficiente
!42
Internet
NodeB RNC SGSNGGSN
Red del usuario
Gn Gi
Gd
UENodeB RNC SGSN
GGSN
Red visitada
Gn Gi
Gd
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
VGGSN
El nodo visitado pregunta al HLR del nodo origen
Con la autorización crea un túnel en el GGSN visitado
Navegación desde la red visitada
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Internet
NodeB RNC SGSNGGSN
Red del usuario
Gn Gi
Gd
UENodeB RNC SGSN
GGSN
Red visitada
Gn Gi
Gd
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Mobile IP
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Utiliza ”disminuir / aumentar
nivel de lista” para conseguir
los diferntes niveles
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Mobile IP en acción
Mantiene la IP y las sesiones
Permite movilidad sin cortes
Requiere:
•Cliente Mobile IP en la UE o PC
•Foreing Agent en redes visitadas
•Home Agent en red de origen
!45
Red local10.0.0.0/16
Red visitada192.168.0.0/16
Red destino
Cliente Mobile IP
Foreing Agent
Home Agent
Tunel Mobile IP
10.0.0.2
172.16.0.0.2
<172.16.0.0.2><10.0.0.2>
<10.0.0.2><172.16.0.2>
<192.168.0.1><10.0.0.2><172.16.0.2>
<10.0.0.2><172.16.0.2>
Utiliza ”disminuir / aumentar
nivel de lista” para conseguir
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Proxy Mobile IP
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“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Proxy Mobile IP en acción
Mantiene la IP y las sesiones
Permite movilidad sin cortes
Requiere:
•Foreing Agent en redes visitadas
•Home Agent en red de origen
•Proxy Mobile IP en la antena/Punto
de acceso/Switch/Router
!47
Red local10.0.0.0/16
Red visitada192.168.0.0/16
Red destino
Proxy Mobile IP
Foreing Agent
Home Agent
Tunel Mobile IP
10.0.0.2
172.16.0.0.2
<172.16.0.0.2><10.0.0.2>
<10.0.0.2><172.16.0.2>
<192.168.0.1><10.0.0.2><172.16.0.2>
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Red 10.0.0.0/16creada por el proxy
Utiliza ”disminuir / aumentar
nivel de lista” para conseguir
los diferntes niveles
Insertar Lugar y Fecha:
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. 14 Marzo 2013
¿Preguntas?
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Utiliza ”disminuir / aumentar
nivel de lista” para conseguir
los diferntes niveles
. 14 Marzo 2013
Título, max 3 líneas
Insertar Lugar y Fecha:
Pie de Página" 2.Escribe texto en
“Lugar. Fecha (00.00.00)”
Términos y acrónimos
UE: User equipment
UTRAN: UMTS Terrestrial Access Network
E-UTRAN: Evolved UTRAN
CN: Core Network
SGSN: Serving GPRS Support Node
GGSN: Gateway GPRS Support Node
GTP: GPRS Tunneling Protocol
•GTP-C con señales de control del tunel
•GTP-U con datos de usuario
TEID: Tunnel Endpoint Identifier. Identificador de terminación de tunel GTP. IP+puerto UDP
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