Agregación LTE-WLAN

La agregación LTE-WLAN ( LWA ) es una tecnología definida por el 3GPP . En LWA, un terminal móvil compatible con LTE y Wi-Fi puede configurarse en la red para utilizar ambos enlaces simultáneamente. Proporciona un método alternativo para usar LTE en espectro no licenciado , que, a diferencia de LAA/LTE-U, puede implementarse sin cambios de hardware en la infraestructura de red ni en los dispositivos móviles, ofreciendo un rendimiento similar al de LAA. A diferencia de otros métodos para usar LTE y WLAN simultáneamente (por ejemplo, TCP multipath ), LWA permite usar ambos enlaces para un único flujo de tráfico y, por lo general, es más eficiente gracias a la coordinación en las capas inferiores de la pila de protocolos .

Para el usuario, LWA ofrece un uso fluido de las redes LTE y Wi-Fi, con un rendimiento considerablemente superior. Para el operador de telefonía móvil, LWA simplifica el despliegue de Wi-Fi, mejora la utilización del sistema y reduce los costes de operación y gestión de la red. LWA puede implementarse de forma conjunta, integrando la estación base (eNB) y el punto de acceso (AP) o controlador de acceso (AC) Wi-Fi en el mismo dispositivo físico, o de forma no conjunta, conectando la eNB y el AP o AC Wi-Fi mediante una interfaz estandarizada denominada Xw. Esta última opción es especialmente adecuada cuando se necesita cubrir grandes áreas con Wi-Fi o cuando los servicios Wi-Fi son proporcionados por un tercero (por ejemplo, un campus universitario) en lugar de un operador de telefonía móvil.

LWA fue estandarizado por el 3GPP en la versión 13. La versión 14, Enhanced LWA (eLWA), agrega soporte para  la banda de 60 GHz (802.11ad y 802.11ay, también conocida como WiGig) con  un ancho de banda de 2,16 GHz, agregación de enlace ascendente, mejoras de movilidad y otras mejoras.

Las redes celulares se diseñaron para el espectro licenciado. Sin embargo, a medida que los patrones de uso cambiaron de centrados en la voz a centrados en los datos y el consumo de datos aumentó considerablemente, los operadores comenzaron a explorar oportunidades en el espectro no licenciado. El uso de WLAN no solo permite a los operadores aumentar la velocidad máxima de datos y la capacidad del sistema, sino también ofrecer servicios para dispositivos no celulares, como computadoras portátiles.

Para satisfacer la demanda de los operadores, 3GPP ha definido varios métodos para integrar el acceso WLAN en las implementaciones de red de los operadores.

Según cómo se integra el acceso WLAN en la red del operador, existen dos categorías: 1) Integración en la red central, en la que el acceso WLAN se conecta a la red central del operador mediante interfaces S2a o S2b (disponibles en redes 3GPP desde la versión 8), y 2) Integración basada en RAN, en la que el acceso WLAN se conecta directamente a los nodos de acceso RAN (p. ej., LWA o LWIP ) (disponibles desde la versión 13). Todos los métodos de integración anteriores presuponen un cierto nivel de continuidad del servicio, así como que los dispositivos terminales siempre se encuentren dentro de la cobertura celular del espectro licenciado. Cuando no se presupone la continuidad del servicio, se dice que el acceso WLAN se integra mediante lo que se denomina descarga WLAN no continua (NSWO).

Un dispositivo terminal puede acceder a la red celular, a la red inalámbrica (WLAN) o a ambas. Este procedimiento puede iniciarse desde la red o desde el terminal. Cuando se inicia desde la red, puede basarse en la señalización de la red central (por ejemplo, NAS en el caso de la movilidad de flujo IP basada en la red) o en reglas basadas en la RAN. Los procedimientos iniciados desde el terminal se basan en las políticas del operador proporcionadas a los terminales (por ejemplo, a través de ANDSF), en las políticas/preferencias del usuario, etc. Estas políticas pueden tener en cuenta diversas condiciones (por ejemplo, hora, ubicación, carga de red, carga de acceso, condiciones de radio, etc.) para determinar tanto la selección de acceso como la conmutación de tráfico de un acceso a otro.

En la agregación LTE-WLAN (por ejemplo, LWA o LWIP), el acceso WLAN se conecta directamente a los nodos de acceso RAN y la selección de acceso y la dirección/división del tráfico se realizan completamente bajo el control del nodo de la red de acceso de radio (por ejemplo, eNB).

Desde la perspectiva de la red, existen dos opciones que brindan flexibilidad al considerar el despliegue de LWA: colocalizada y no colocalizada. En la primera, el punto de acceso (AP) o controlador de acceso (AC) de la WLAN está integrado físicamente con el eNB LTE, mientras que en la segunda, la red WLAN (es decir, los AP y/o AC) se conectan al eNB LTE a través de una interfaz de red externa (Xw).

El diseño LWA sigue principalmente la arquitectura LTE Dual Connectivity (DC) [3] tal como se define en 3GPP Release 12, que permite que un UE se conecte a múltiples estaciones base simultáneamente, utilizando WLAN en lugar de LTE Secondary eNB (SeNB).

En el plano de usuario, LTE y WLAN se agregan a nivel del Protocolo de Convergencia de Datos de Paquetes (PDCP). En el enlace descendente, la eNB puede programar PDU PDCP del mismo portador para que se entreguen al UE a través de LTE o WLAN. Esto es posible porque la capa PDCP puede reordenar los paquetes recibidos de ambos enlaces, lo que a su vez genera mejoras sustanciales en el rendimiento. Para realizar una programación eficiente y asignar paquetes a los enlaces LTE y WLAN de la manera más eficiente, la eNB puede recibir información de radio sobre ambos enlaces, incluyendo la indicación de control de flujo. Para evitar cambios en la MAC de WLAN, LWA utiliza un EtherType asignado para este propósito, de modo que el tráfico LWA sea transparente para el AP de WLAN.

En el plano de control , el Nodo B evolucionado (eNB) se encarga de la activación y desactivación de LWA, así como de la decisión sobre qué portadoras se descargan a la WLAN. Para ello, utiliza la información de medición de la WLAN que proporciona el UE. Una vez activada la LWA, el eNB configura el UE con una lista de identificadores de WLAN (denominada Conjunto de movilidad de WLAN) dentro de la cual el UE puede moverse sin notificar a la red. Esto representa un equilibrio entre la movilidad totalmente controlada por la red y la movilidad totalmente controlada por el UE.

Aunque el uso de WLAN en LWA está controlado por la red celular, el UE tiene la opción de "desconectarse" para usar la WLAN doméstica (en caso de que el UE no admita el funcionamiento simultáneo de WLAN). En general, el diseño busca un equilibrio entre la tecnología LTE, tradicionalmente controlada por la red, y la tecnología WLAN, que normalmente ofrece mucha libertad al terminal (por ejemplo, en términos de selección de red y enrutamiento de tráfico). Con el diseño LWA, la decisión de alto nivel (por ejemplo, la activación de LWA) la toma la red, pero existe un nivel suficiente de libertad y flexibilidad para el UE (dentro de los límites establecidos por la red).

La primera versión de LWA definida en la versión 14 solo admitía la agregación de enlace descendente. Esto se ha mejorado aún más en la versión 15 con la agregación de enlace ascendente y la compatibilidad con  la banda de 60 GHz (también conocida como WiGig ).

Algunas contribuciones ^{[ 1 ]} utilizan simulaciones de despliegues de celdas pequeñas que admiten cobertura celular y WLAN mediante LWA. Muestra que, al utilizar la división de portadora, LWA mejora el rendimiento percibido promedio y en el borde de la celda para todos los usuarios de celdas pequeñas en el sistema, en comparación con los esquemas de interoperabilidad de radio Rel-12/Rel-13. En estos esquemas, la WLAN se conecta a través de la red central del operador en lugar de estar anclada en el acceso de radio, y el tráfico puede conmutarse de un acceso a otro según las condiciones de radio del acceso, incluida la carga del mismo. Sin embargo, no está claro cuánto mejora puede aportar LWA en comparación con otras soluciones de agregación LTE-WLAN basadas en RAN (por ejemplo, LWIP).

El 19 de agosto de 2016, M1 de Singapur anunció ^{[ 2 ]} el primer despliegue comercial de HetNet ( Red Heterogénea ) de Singapur, que incluye LWA. Mediante la tecnología de agregación LTE-WiFi (LWA) de vanguardia, M1 espera ofrecer velocidades máximas de descarga de más de 1  Gbit/s para 2017.

Chunghwa Telecom (CHT) inaugurará una red comercial LTE/Wi-Fi Aggregation (LWA) el 23 de febrero, ^{[ 3 ]} convirtiéndose así en el primer operador de telecomunicaciones del mundo en lanzar LWA, según CHT. Los estándares de la tecnología LWA fueron aprobados por 3GPP en junio de 2016.

• Intel, " Agregación LTE-WLAN (LWA): Beneficios y consideraciones para su implementación "
• 5G Américas, " Agregación LTE y espectro no licenciado "
• The Ruckus Room, " Comprometidos: LTE y Wi-Fi se enamoran " (Archivado el 7 de septiembre de 2016 en Wayback Machine )
• Qualcomm, " Mejora de la integración de LTE y Wi-Fi con agregación PDCP "

• Sección 22A en Acceso Radioeléctrico Terrestre Universal Evolucionado (E-UTRA) y Red de Acceso Radioeléctrico Terrestre Universal Evolucionada (E-UTRAN); Descripción general; Etapa 2
• Red de acceso radioeléctrico terrestre universal evolucionada (E-UTRAN) y red de área local inalámbrica (WLAN); protocolo de aplicación Xw (XwAP)
• Red de acceso radioeléctrico terrestre universal evolucionada (E-UTRAN) y red de área local inalámbrica (WLAN); transporte de datos Xw
• Red de acceso radioeléctrico terrestre universal evolucionada (E-UTRAN) y red de área local inalámbrica (WLAN); protocolo de plano de usuario de interfaz Xw