La descarga de datos móviles es el uso de tecnologías de red complementarias para entregar datos originalmente destinados a redes celulares. La descarga reduce la cantidad de datos que se transportan en las bandas celulares, liberando ancho de banda para otros usuarios. También se utiliza en situaciones en las que la recepción de la celda local puede ser deficiente, lo que permite al usuario conectarse a través de servicios por cable con una mejor conectividad.
Las reglas que desencadenan la acción de descarga móvil pueden ser establecidas por un usuario final (abonado móvil) o un operador. [1] El código que opera sobre las reglas reside en un dispositivo de usuario final, en un servidor o se divide entre los dos. Los usuarios finales realizan la descarga de datos para el control de costos del servicio de datos y la disponibilidad de un mayor ancho de banda. Las principales tecnologías de red complementarias utilizadas para la descarga de datos móviles son Wi-Fi , femtocell y Integrated Mobile Broadcast . ¿Está predicho [ por quién? ] que la descarga de datos móviles se convertirá en un nuevo segmento de la industria debido al aumento del tráfico de datos móviles. [2] [ período de tiempo? ]
Aumento de datos móviles
La creciente necesidad de soluciones de descarga se debe a la explosión del tráfico de datos de Internet, especialmente a la parte creciente del tráfico que pasa por las redes móviles. Esto ha sido habilitado por dispositivos de teléfonos inteligentes que poseen capacidades de Wi-Fi junto con pantallas grandes y diferentes aplicaciones de Internet, desde navegadores hasta aplicaciones de transmisión de video y audio. Además de los teléfonos inteligentes, las computadoras portátiles con capacidad de acceso 3G también se consideran una fuente importante de tráfico de datos móviles. Además, la construcción de Wi-Fi suele ser mucho menos costosa que las redes celulares. [3] Se ha estimado que el tráfico total de Internet pasaría 235,7 Exabytes por mes en 2021, frente a los 73,1 Exabytes por mes en 2016. [4] Se espera que continúe la tasa de crecimiento anual del 50% y continuará eliminando gradualmente el respetado crecimiento de los ingresos. [5] [6] [ marco de tiempo? ]
Alternativas
Las tecnologías Wi-Fi y femtocell son las principales tecnologías de descarga utilizadas por la industria. [7] Además, WiMax [8] y las redes terrestres (LAN) [9] también son candidatas para la descarga de datos móviles 3G. Las femtocélulas utilizan tecnologías de radio celular estándar, por lo que cualquier dispositivo móvil es capaz de participar en el proceso de descarga de datos, aunque se necesitan algunas modificaciones para adaptarse a las diferentes conexiones de backhaul. [7] Por otro lado, las tecnologías de radio celular se basan en la capacidad de planificar la red dentro del espectro autorizado. Por lo tanto, puede resultar difícil, tanto desde el punto de vista técnico como comercial, el despliegue masivo de puntos de acceso de femtocélulas. Self-Organizing Network (SON) [10] es una tecnología emergente para abordar el despliegue de femtoceldas no planificado (entre otras aplicaciones). La tecnología Wi-Fi es una tecnología de radio diferente a la tecnología celular, pero la mayoría de los dispositivos móviles con capacidad para Internet ahora vienen con capacidad Wi-Fi. Ya hay millones de redes Wi-Fi instaladas principalmente en áreas congestionadas como aeropuertos, hoteles y centros urbanos y el número está creciendo rápidamente. [11] Las redes Wi-Fi están muy fragmentadas, pero recientemente se han realizado esfuerzos para consolidarlas. La consolidación de las redes Wi-Fi se está llevando a cabo tanto a través de un enfoque comunitario, Fon como el mejor ejemplo, como a través de la consolidación de los operadores de redes Wi-Fi. [12] [ período de tiempo? ]
Wifi
La descarga de Wi-Fi es un dominio empresarial emergente con múltiples empresas que ingresan al mercado con soluciones propietarias. Como la estandarización se ha centrado en el grado de acoplamiento entre las redes móviles y Wi-Fi, las soluciones de la competencia se pueden clasificar en función del nivel mínimo necesario de interfuncionamiento de redes. Además de la estandarización, las comunidades de investigación han estado explorando un diseño más abierto y programable para solucionar el dilema de implementación. [13] [14] [15] Otro criterio de clasificación es el iniciador del procedimiento de descarga.
Interfuncionamiento de redes móviles y Wi-Fi
Dependiendo de los servicios que se descarguen y del modelo comercial, puede ser necesaria una estandarización del interfuncionamiento. Los esfuerzos de estandarización se han centrado en especificar un acoplamiento estrecho o flexible entre las redes móviles y Wi-Fi, especialmente de una manera controlada por la red. [16] La arquitectura de red de acceso genérico mejorada basada en 3GPP () [17] aplica un acoplamiento estrecho, ya que especifica el redireccionamiento de la señalización de la red celular a través de redes de acceso Wi-Fi. Wi-Fi se considera una red de acceso de radio (RAN) WLAN que no es 3GPP. [18] 3GPP también ha especificado una solución alternativa de acoplamiento flexible para Wi-Fi. El enfoque se denomina arquitectura de Interworking Wireless LAN (IWLAN) [19] y es una solución para transferir datos IP entre un dispositivo móvil y la red central del operador a través de un acceso Wi-Fi. En la arquitectura IWLAN, un dispositivo móvil abre un túnel VPN / IPsec desde el dispositivo hasta el servidor IWLAN dedicado en la red central del operador para proporcionar al usuario un acceso a los servicios de jardín amurallado del operador o una puerta de enlace a la Internet pública. Con un acoplamiento flexible entre las redes, el único punto de integración e interfuncionamiento es la arquitectura de autenticación común. [ marco de tiempo? ]
La forma más sencilla de descargar datos a las redes Wi-Fi es tener una conexión directa a la Internet pública. Esta alternativa sin acoplamiento omite la necesidad de una estandarización de interfuncionamiento. Para la mayoría del tráfico web, no hay valor agregado para enrutar los datos a través de la red central del operador. En este caso, la descarga se puede realizar simplemente cambiando el tráfico IP para usar la conexión Wi-Fi en el cliente móvil en lugar de la conexión de datos celulares. En este enfoque, las dos redes están en la práctica totalmente separadas y la selección de la red la realiza una aplicación cliente. Los estudios muestran que se puede descargar una cantidad significativa de datos de esta manera a las redes Wi-Fi incluso cuando los usuarios son móviles. [20] [21] [ plazo? ] [22]
Sin embargo, la descarga no siempre significa una reducción del consumo de recursos (capacidad requerida del sistema) en la red del operador. En determinadas condiciones y debido a un aumento de la ráfaga del tráfico no descargado (es decir, el tráfico que finalmente llega a la red del operador de forma regular), se incrementa la cantidad de recursos de red para ofrecer un determinado nivel de QoS. [23] En este contexto, la distribución de los periodos de descarga resulta ser el principal parámetro de diseño para desplegar estrategias de descarga efectivas en la red de MNOs haciendo que el tráfico no descargado sea menos pesado, reduciendo así los recursos necesarios en la red del operador. [ marco de tiempo? ] . El consumo de energía en la descarga también es otra preocupación. [24]
Inicio del procedimiento de descarga
Hay tres esquemas de iniciación principales: iniciación del escaneo de WLAN, iniciación del usuario e iniciación administrada de forma remota. En la iniciación basada en el escaneo de WLAN, el dispositivo del usuario realiza periódicamente un escaneo de WLAN. Cuando se encuentra una red Wi-Fi conocida o abierta, se inicia un procedimiento de descarga. En el modo iniciado por el usuario, se solicita al usuario que seleccione qué tecnología de red se utiliza. Esto suele ocurrir una vez por sesión de acceso a la red. En el enfoque administrado de forma remota, un servidor de red inicia cada procedimiento de descarga solicitando al administrador de conexión de un dispositivo de usuario específico. Gestionado por operador es una subclase del enfoque gestionado de forma remota. En el enfoque administrado por el operador, el operador está monitoreando la carga de su red y el comportamiento del usuario. En el caso de una próxima congestión de la red , el operador inicia el procedimiento de descarga.
ANDSF
La función de descubrimiento y selección de redes de acceso (ANDSF) es el enfoque 3GPP más completo hasta la fecha [25] para controlar la descarga entre redes de acceso 3GPP y no 3GPP (como Wi-Fi). El propósito de la ANDSF es ayudar a los dispositivos de los usuarios a descubrir las redes de acceso en su vecindad y proporcionar reglas (políticas) para priorizar y administrar las conexiones a todas las redes. [ marco de tiempo? ]
ATSSS
3GPP ha comenzado a estandarizar la función Access Traffic Steering, Switching & Splitting (ATSSS) para permitir que los dispositivos 5G usen diferentes tipos de redes de acceso, incluido Wi-Fi. El servicio ATSSS aprovecha el protocolo Multipath TCP para permitir que los dispositivos 5G utilicen simultáneamente diferentes redes de acceso. La experiencia con la utilización de Multipath TCP en iPhones ha demostrado que la capacidad de usar simultáneamente Wi-Fi y celular fue clave para brindar soporte en traspasos sin problemas. La primera versión de la especificación ATSSS aprovecha el protocolo de conversión 0-rtt desarrollado dentro del IETF . En agosto de 2019 se demostró una implementación de prototipo de este servicio.
Administrador de conexión del sistema operativo
Muchos sistemas operativos proporcionan un administrador de conexión que puede cambiar automáticamente a la red Wi-Fi si el administrador de conexión detecta una red Wi-Fi conocida. Dicha funcionalidad se puede encontrar en la mayoría de los sistemas operativos modernos (por ejemplo, en todas las versiones de Windows a partir de XP SP3, Ubuntu, Nokia N900, Android y Apple iPhone). Los administradores de conexiones utilizan varias heurísticas para detectar las conexiones de red con mejor rendimiento. Estos incluyen realizar solicitudes de DNS para nombres conocidos a través de las interfaces de red recién activadas, enviar consultas a servidores específicos, ... Cuando tanto la interfaz Wi-Fi como la celular están activadas, los teléfonos inteligentes Android generalmente preferirán la Wi-Fi ya que es generalmente sin medidor. Cuando un teléfono inteligente de este tipo decide cambiar de una interfaz a otra, es necesario restablecer todas las conexiones TCP activas.
Multipath TCP resuelve este problema de traspaso de una manera limpia. Con Multipath TCP , las conexiones TCP pueden usar tanto la interfaz Wi-Fi como la celular durante el traspaso. [26] Esto significa que las conexiones TCP en curso no se detienen cuando el teléfono inteligente decide cambiar de una red a otra. A partir de enero de 2020, Multipath TCP se admite de forma nativa en iPhones, pero se usa con menos frecuencia en teléfonos inteligentes Android, excepto en Corea del Sur. En iPhones desde iOS9, el subsistema Wi-Fi Assist monitorea la calidad de la conexión de red subyacente. Si la calidad cae por debajo de un umbral determinado, Wi-Fi Assist puede decidir mover las conexiones TCP de múltiples rutas establecidas a otra interfaz. Inicialmente, esta función se utilizó para la aplicación Siri . Desde iOS12, cualquier aplicación habilitada para [Multipath TCP] puede beneficiarse de esta función. Desde iOS13, Apple Maps y Apple Music también se pueden descargar de Wi-Fi a celular y viceversa sin ninguna interrupción.
Descarga oportunista
Con la creciente disponibilidad [ ¿cuándo? ] de redes entre dispositivos (por ejemplo, Bluetooth o WifiDirect) también existe la posibilidad de descargar datos tolerantes al retardo a la capa de red ad hoc . En este caso, los datos tolerantes al retardo se envían solo a un subconjunto de receptores de datos a través de la red 3G, y el resto se reenvía entre dispositivos en la capa ad hoc en una forma de múltiples saltos. Como resultado, el tráfico en la red celular se reduce o se traslada a redes entre dispositivos. [27] [ marco de tiempo? ] [28]
Ver también
- LTE en espectro sin licencia
- Red de acceso genérico
Referencias
- ^ https://ieeexplore.ieee.org/document/8014290
- ^ Perez Sarah (11 de febrero de 2010). "Aumento del tráfico de datos móviles: 40 exabytes en 2014" . Leer Escribir blog web . Archivado desde el original el 29 de agosto de 2011 . Consultado el 25 de agosto de 2011 .
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- ^ Aspectos destacados del pronóstico de Cisco 2021 [1]
- ^ Guerrero Padmasree, CTO Cisco "Discurso de apertura en CTIA 2010"
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enlaces externos
- Cumbre mundial de descarga de Wi-Fi