Descarga de datos móviles

Dependiendo de los servicios a descargar y del modelo de negocio, puede ser necesaria la estandarización de la interoperabilidad. Los esfuerzos de estandarización se han centrado en especificar el acoplamiento estrecho o flexible entre las redes celulares y Wi-Fi, especialmente de forma controlada por la red. ^{[ 16 ]} La arquitectura Enhanced Generic Access Network () 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 no 3GPP. ^{[ 18 ]} 3GPP también ha especificado una solución alternativa de acoplamiento flexible para Wi-Fi. El enfoque se denomina arquitectura 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 acceso a los servicios restringidos del operador o a una puerta de enlace a Internet pública. Gracias al acoplamiento flexible entre las redes, el único punto de integración e interoperabilidad es la arquitectura de autenticación común.

La forma más sencilla de descargar datos a las redes Wi-Fi es mediante una conexión directa a Internet pública. Esta alternativa sin acoplamiento elimina la necesidad de estandarización de interconexión. Para la mayor parte del tráfico web, no hay valor añadido 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 que utilice la conexión Wi-Fi en el cliente móvil en lugar de la conexión de datos móviles. En este enfoque, las dos redes están prácticamente separadas y la selección de red la realiza una aplicación cliente. Los estudios demuestran que se puede descargar una cantidad significativa de datos de esta manera a las redes Wi-Fi, incluso cuando los usuarios están en movimiento. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}

Sin embargo, la descarga no siempre implica una reducción del consumo de recursos (capacidad del sistema requerida) en la red del operador. Bajo ciertas condiciones y debido a un aumento de la variabilidad del tráfico no descargado (es decir, el tráfico que finalmente llega a la red del operador de forma regular), aumenta la cantidad de recursos de red necesarios 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 implementar estrategias de descarga efectivas en la red de los MNO, haciendo que el tráfico no descargado sea menos propenso a colas pesadas, reduciendo así los recursos necesarios en la red del operador. El consumo de energía en la descarga también es otra preocupación. ^{[ 24 ]}

Existen tres esquemas principales de inicio: inicio por escaneo de WLAN, inicio por el usuario e inicio gestionado remotamente. En el inicio basado en 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 le solicita al usuario que seleccione la tecnología de red que desea utilizar. Esto suele ocurrir una vez por sesión de acceso a la red. En el enfoque gestionado remotamente, un servidor de red inicia cada procedimiento de descarga solicitando al administrador de conexión de un dispositivo de usuario específico. La gestión por el operador es una subclase del enfoque gestionado remotamente. En el enfoque gestionado por el operador, este supervisa la carga de su red y el comportamiento de los usuarios. En caso de congestión de la red , el operador inicia el procedimiento de descarga.

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 de tráfico entre redes de acceso 3GPP y no 3GPP (como Wi-Fi). El propósito de ANDSF es ayudar a los dispositivos de usuario a descubrir las redes de acceso cercanas y proporcionar reglas (políticas) para priorizar y gestionar las conexiones a todas las redes.

3GPP ha comenzado a estandarizar la función de Dirección, Conmutación y División de Tráfico de Acceso (ATSSS) para permitir que los dispositivos 5G utilicen diferentes tipos de redes de acceso, incluyendo Wi-Fi. El servicio ATSSS aprovecha el protocolo TCP multipath para permitir que los dispositivos 5G utilicen simultáneamente diferentes redes de acceso. La experiencia con el uso de TCP multipath en iPhones ha demostrado que la capacidad de usar simultáneamente Wi-Fi y la red celular fue clave para brindar soporte para traspasos sin interrupciones. La primera versión de la especificación ATSSS aprovecha el protocolo de conversión 0-rtt desarrollado dentro del IETF . Se presentó una implementación prototipo de este servicio en agosto de 2019.

Muchos sistemas operativos incluyen un gestor de conexiones que puede cambiar automáticamente a la red Wi-Fi si detecta una red Wi-Fi conocida. Esta funcionalidad se encuentra 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 gestores de conexiones utilizan diversas heurísticas para detectar las conexiones de red con mejor rendimiento. Estas incluyen realizar solicitudes DNS para nombres conocidos a través de las interfaces de red recién activadas, enviar consultas a servidores específicos, etc. Cuando las interfaces Wi-Fi y celular están activadas, los teléfonos inteligentes Android suelen preferir la Wi-Fi, ya que generalmente no consume datos. 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 transferencia de forma limpia. Con Multipath TCP , las conexiones TCP pueden usar tanto la interfaz Wi-Fi como la celular durante la transferencia. ^{[ 26 ]} Esto significa que las conexiones TCP en curso no se interrumpen cuando el teléfono inteligente decide cambiar de una red a otra. Desde enero de 2020, Multipath TCP es compatible de forma nativa con los iPhones, pero se usa con menos frecuencia en teléfonos inteligentes Android, excepto en Corea del Sur. En los iPhones desde iOS 9, 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 Multipath TCP establecidas a otra interfaz. Inicialmente, esta función se usaba para la aplicación Siri . Desde iOS 12, cualquier aplicación habilitada para [Multipath TCP] puede beneficiarse de esta función. Desde iOS 13, Apple Maps y Apple Music también pueden transferirse de Wi-Fi a la red celular y viceversa sin ninguna interrupción.