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Apuntes GITT 4º

Escribe al menos dos letras.

    ConmutaciónCapa de enlace

    Señalización

    Capa de enlace

    HDLC, LAPDm, LAPD, MTP/SCCP

    Cada salto de la red tiene su propio protocolo de enlace, pero casi todos son versiones recortadas de la misma familia, HDLC. Si entiendes HDLC, LAPD y LAPDm son cuestión de saber qué le quitaron.

    Visión global de la pila

    En la capa de enlace de la interfaz de radio (Um) se usa LAPDm. En Abis (BTS–BSC), LAPD sobre una línea dedicada. En A y en las interfaces B a H, SS7: MTP y SCCP como enlace, TCAP y MAP para relacionar MSC, VLR, HLR y AuC, e ISUP para establecer llamadas. Por encima va la capa de red de los siguientes temas: RR (MS–BSS), MM y CM (MS–MSC), BTSM entre BTS y BSC, y BSSAP en la interfaz A.

    CapaMSBTSBSCMSC
    3CM · MM · RRRR’RR · BTSMCM · MM · BSSAP
    2LAPDmLAPDm · LAPDLAPD · MTP’MTP’ · SCCP
    1TDMA / FDMATDMA / FDMAG.703 · G.732G.703 · G.732

    Interfaces: Um entre MS y BTS, Abis entre BTS y BSC, A entre BSC y MSC. El MM sale del MS y termina en el MSC: BTS y BSC solo transportan. En cada salto el enlace es distinto (LAPDm, LAPD, MTP). Capa 1: TDMA/FDMA en el aire y E1 (G.703/G.732) en tierra. Entre MSC, VLR, HLR y AuC (B a H): MTP · SCCP · TCAP · MAP, y ISUP para las llamadas.

    La función de la capa física en Um, vista desde arriba: transporte de bits sobre los canales lógicos, control de acceso, control de errores y cifrado.

    HDLC: la familia

    HDLC (High-level Data Link Control, ISO 3309) deriva de SDLC, de la arquitectura SNA de IBM. ITU-T lo adopta y lo recorta (subconjuntos de lo que HDLC permite) para cada red, y salen los protocolos LAP (Link Access Procedures): LAP-B para X.25, LAP-D para RDSI, LAP-F para Frame Relay, LAP-M para módems y LAP-Dm para GSM.

    Es un protocolo orientado a bit: usa el patrón 01111110 para marcar el comienzo y el final de la trama. Para que ese patrón nunca aparezca dentro de los datos se hace relleno de bits: el transmisor inserta un 0 tras cada cinco 1 seguidos, y el receptor elimina el 0 que llega tras cinco 1. Así, si se reciben seis 1 seguidos, solo puede ser una bandera.

    Ofrece dos servicios: fiable (con conexión, tramas numeradas y retransmisión si hay pérdidas o errores) y no fiable (tramas sueltas sin control de entrega). El formato de trama es común a toda la familia:

    FlagDirecciónControlDatosFCSFlag
    011111101 a n B1 o 2 B0 a m B2 o 4 B01111110

    El campo de control: tipos de trama

    El campo de control dice para qué sirve la trama y da los mecanismos de secuenciación. Hay tres tipos, que se distinguen por los bits menos significativos.

    I: Información

    Lleva datos de usuario, numerada. Bit menos significativo a 0. Dos contadores: N(S) es el nº de esta trama y N(R) el de la siguiente que espera recibir del otro extremo (por tanto confirma todas hasta N(R)−1). Contadores de 3 bits (control de 1 octeto) o de 7 (2 octetos).

    S: Supervisión

    Controla el intercambio de tramas I. Bits 01 al final. No lleva datos.

    U: Sin numerar

    Sin nº de secuencia. Bits 11 al final. Cinco bits de «tipo» permiten hasta 32 tramas de control distintas. Sirven para establecer o liberar la conexión, controlar el enlace e intercambiar datos en modo no fiable (UI).

    Ojo con el orden de los bits. La diapositiva escribe el campo de control en orden de transmisión, con el bit menos significativo primero. Por eso dice que las tramas S terminan en «10» y los códigos RR, RNR, REJ y SREJ son 00, 10, 01 y 11. Aquí los bits van del 8 al 1 (el menos significativo, a la derecha), así que las S terminan en 01 y los códigos son 00, 01, 10 y 11. Es lo mismo escrito del revés.

    Modos de operación y un ejemplo

    El servicio fiable admite tres modos: NRM (no balanceado: un maestro sondea a los esclavos), ARM (los esclavos pueden indicar que quieren transmitir, pero transmiten con permiso del maestro) y ABM (balanceado: los dos extremos pueden iniciar y terminar la conexión cuando lo necesiten). ABM es el que usan casi todas las implementaciones actuales.

    Extra. El ejemplo siguiente es mío, para ilustrar REJ; no es la figura de la diapositiva. Lo que sí está en las diapositivas es cada trama por separado.

    Para entender

    Tramas HDLC en modo ABM con un REJ

    • Tramas HDLC en modo ABM (3 bits de secuencia)
    • Respuesta o confirmación
    ABSABMUAI(0,0)RR(1)I(1,0) se pierdeI(2,0)REJ(1)I(1,0)I(2,0)RR(3)DISCUA
    PasoSentidoTramaQué pasa
    1A → BSABMA pide abrir la conexión en modo balanceado.
    2B → AUAB acepta. La conexión está establecida.
    3A → BI(0,0)Notación I(N(S), N(R)). A envía su trama 0 y todavía no ha recibido nada de B.
    4B → ARR(1)B confirma: ha recibido la 0 y espera la 1.
    5A → BI(1,0), se pierdeLa trama 1 sufre un error de transmisión: el FCS no cuadra y B la descarta.
    6A → BI(2,0)La trama 2 sí llega, pero B esperaba la 1.
    7B → AREJ(1)B avisa del fallo de secuencia: reenvía todo desde la 1. Con REJ el receptor solo procesa en orden, así que la 2 se descarta aunque llegó bien.
    8A → BI(1,0)A retransmite desde la 1.
    9A → BI(2,0)
    10B → ARR(3)B confirma todo hasta la 2 y espera la 3.
    11A → BDISCA pide liberar la conexión.
    12B → AUAB confirma la liberación.

    LAPD

    LAPD es el protocolo de control del enlace para el canal D de la RDSI (su señalización), tanto en el acceso básico entre el terminal y la central local como en el primario entre la centralita y la central. Es un subconjunto de HDLC:

    En Abis se usa LAPD sobre una línea dedicada BTS–BSC. El campo TEI identifica a cada transceptor de una BTS (si hay varios), y funciona en modo multitrama (fiable) y sin confirmación (UI).

    LAPDm en la interfaz radio

    LAPDm deriva de Q.921 (el LAPD de la RDSI) y se adapta a la radio. En lugar de banderas y FCS (la capa física ya protege), la trama tiene tamaño fijo:

    DirecciónControlLongitudDatosRelleno
    1 B1 B1 B0 a 20 B20 a 0 B

    Es el «formato B», el de la señalización por canales dedicados y asociados. Cabecera de 3 octetos más cuerpo de 20.

    PasoCuentaResultado
    Trama LAPDm23 octetos × 8184 bits
    Código bloque (de Fire)+ 44 bits de redundancia228 bits
    Código convolucional, tasa ½228 × 2456 bits
    Ráfagas normales456 ÷ 114 bits de datos por ráfaga4 ráfagas completas

    Los 44 bits de redundancia vienen de las hojas de ejercicios; las diapositivas de LAPDm solo dan 184 y 456.

    ModoTramasCanales
    Multitrama o confirmado (con conexión, fiable, modo I)SABM, UA, DISC, DM; I; RR, REJLógicos dedicados (tráfico y señalización)
    Sin confirmación (sin conexión, no fiable, modo UI)UIDifusivos

    Resolución de contienda

    Las tramas LAPDm no llevan identificador de terminal (TEI), así que ¿cómo sabe un móvil que el canal concedido es para él? Dos móviles pueden haber pedido canal a la vez por el RACH y recibir la misma asignación. La solución es que la petición de conexión lleve un identificador del móvil, normalmente un mensaje de capa 3 que incluye su identidad, y que la respuesta lo repita.

    Para entender

    Resolución de contienda en LAPDm

    • Canales de la interfaz aérea
    • Respuesta o confirmación
    MS 1MS 2BTS-BSCRACH: petición de canalRACH: petición de canalAGCH: asignación (SDCCH 1)SABM [L3 (id MS 1)] en SDCCH 1SABM [L3 (id MS 2)] en SDCCH 1UA [L3 (id MS 1)]DM [L3 (id MS 1)]I(0,0) [datos]RR(1)DISCUA
    PasoSentidoMensajeQué pasa
    1MS 1 → BTS-BSCRACH: petición de canalEl móvil 1 pide canal por el RACH.
    2MS 2 → BTS-BSCRACH: petición de canalEl móvil 2 pide canal casi a la vez y la red no distingue las dos peticiones.
    3BTS-BSC → MS 1AGCH: asignación (SDCCH 1)Una sola asignación, que oyen los dos móviles. Cada uno cree que es para él.
    4MS 1 → BTS-BSCSABM [L3 (id MS 1)] en SDCCH 1Cada móvil abre la conexión LAPDm en el canal asignado, metiendo su identidad en el mensaje de capa 3.
    5MS 2 → BTS-BSCSABM [L3 (id MS 2)] en SDCCH 1Los dos transmiten en la misma ranura: la BTS se queda con una de las dos.
    6BTS-BSC → MS 1UA [L3 (id MS 1)]La respuesta repite el mensaje de capa 3 recibido. El móvil 1 reconoce su propia identidad y sigue.
    7BTS-BSC → MS 2DM [L3 (id MS 1)]El móvil 2 ve un mensaje que no es el suyo: ha perdido la contienda y tiene que volver a pedir canal por el RACH.
    8MS 1 → BTS-BSCI(0,0) [datos]El móvil 1 envía su primera trama de información.
    9BTS-BSC → MS 1RR(1)La BTS confirma.
    10MS 1 → BTS-BSCDISCAl terminar, el móvil libera la conexión.
    11BTS-BSC → MS 1UA

    Ojo. En la figura de la diapositiva el DM del móvil 2 aparece con el mensaje de capa 3 de otra identidad. Si tu profesor lo cuenta de otra manera (por ejemplo que el móvil 2 simplemente no recibe UA), quédate con la idea: la identidad en la respuesta es lo que desempata.

    Abis y A: el resto del camino

    La concatenación de tres conexiones, LAPDm + LAPD + MTP’, permite intercambiar mensajes de señalización entre el móvil y su central.

    Autoevaluación

    Pasa 01111101111110 por el transmisor HDLC con relleno de bits.

    Tras cada cinco 1 seguidos se inserta un 0 (aunque el siguiente bit ya fuera 0). Resultado: 0111110011111010 (en negrita los ceros de relleno), es decir 0111110011111010, con 16 bits.

    ¿Qué significa I(2,1) en una trama HDLC?

    Es la trama de información número 2 (N(S)=2), y N(R)=1: el emisor ha recibido bien hasta la 0 y espera la 1 del otro extremo.

    ¿En qué se diferencian REJ y SREJ?

    REJ pide retransmitir todas las tramas desde N(R) en adelante y el receptor solo procesa en orden. SREJ pide solo la trama N(R) y el receptor puede guardar las que llegan fuera de orden.

    ¿Qué tramas se usan para abrir y cerrar una conexión en modo ABM?

    Abrir: SABM (o SABME con 7 bits), respondida con UA o DM. Cerrar: DISC, respondida con UA o DM.

    Enumera las diferencias de LAPDm respecto a HDLC.

    Tamaño fijo de 23 octetos, sin banderas de inicio y fin, sin FCS, dirección sin identificador de terminal (solo SAPI 0 y 3), números de secuencia de 3 bits con una sola trama pendiente de confirmación, y solo RR y REJ como tramas de supervisión.

    ¿De cuántas ráfagas es una trama LAPDm y por qué?

    De 4. 23 octetos son 184 bits; con el código de bloque (+44) y el convolucional de tasa ½ salen 456 bits, y una ráfaga normal lleva 114 bits de datos.

    ¿Cómo se resuelve que dos móviles reciban la misma asignación de canal?

    Por contienda: cada móvil mete su identidad en un mensaje de capa 3 dentro del SABM, y la BTS responde repitiendo ese mensaje. El móvil que no reconoce su identidad en la respuesta sabe que ha perdido y vuelve a pedir canal.

    ¿Qué protocolos de enlace se encadenan entre el móvil y el MSC?

    LAPDm (Um), LAPD (Abis) y MTP/SCCP (A).

    Material del curso usado: Cx_Enlace.pdf.