Interface Iu-PS no WCDMA
A interface Iu-PS (Interface Iu Packet-Switched) é uma parte fundamental da arquitetura WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), especialmente no contexto das redes UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Essa interface conecta o subsistema de rádio de acesso (UTRAN) com o núcleo de comutação de pacotes da rede (CN), permitindo a transmissão de dados orientados a pacotes, como acesso à internet, serviços multimídia e mensagens IP.
Estrutura da arquitetura UMTS
A arquitetura do sistema UMTS é dividida em três domínios principais: UE (User Equipment), UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) e CN (Core Network). O UTRAN é composto por nós RNC (Radio Network Controller) e nós Node B (estações base). A interface Iu conecta o RNC ao núcleo da rede, e divide-se em dois tipos:
- Iu-CS – para comutação de circuitos (voz e chamadas tradicionais)
- Iu-PS – para comutação de pacotes (dados, internet, aplicações IP)
A interface Iu-PS conecta especificamente o RNC ao SGSN (Serving GPRS Support Node), permitindo a transmissão de dados móveis comutados por pacotes em tempo real ou não, como navegação web, streaming de vídeo e comunicação de dados entre aplicativos.
Componentes principais da interface Iu-PS
| Componente | Função |
|---|---|
| RNC (Radio Network Controller) | Gerencia os recursos de rádio e controla os nós Node B; atua como ponto de terminação do Iu-PS no lado da UTRAN. |
| SGSN (Serving GPRS Support Node) | Responsável por rotear pacotes de dados para e a partir da interface Iu-PS; controla mobilidade, autenticação e segurança. |
| GTP (GPRS Tunneling Protocol) | Usado para encapsular pacotes de dados entre o RNC e o SGSN por meio de túneis IP. |
| RANAP (Radio Access Network Application Part) | Protocolo usado na camada de sinalização da interface Iu-PS para controle de sessões, mobilidade e gerenciamento de conexão. |
Protocolos envolvidos na Iu-PS
A interface Iu-PS utiliza um conjunto de protocolos empilhados para separar sinalização e tráfego de usuário. Os principais incluem:
- NBAP e RNSAP – entre o RNC e Node B
- RANAP – sinalização entre RNC e SGSN
- GTP-U – transporte de dados de usuário entre RNC e SGSN
- IP / ATM – tecnologias de transporte físico e lógico para a interface
Dependendo da infraestrutura da operadora, a Iu-PS pode ser implementada sobre ATM (Asynchronous Transfer Mode) ou sobre IP. A evolução das redes tendia a substituir ATM por IP devido à maior flexibilidade e custo reduzido.
Funções principais da Iu-PS
- Estabelecimento e liberação de conexões de dados orientadas a pacotes
- Encaminhamento de pacotes IP entre UE e rede externa via SGSN
- Gerenciamento de mobilidade do assinante entre células e RNCs
- Controle de Qualidade de Serviço (QoS) e alocação de largura de banda
- Encapsulamento de dados usando GTP-U
A interface Iu-PS é bidirecional e suporta tráfego assíncrono e interativo. Isso inclui dados provenientes de e destinados a serviços como navegadores, aplicativos de mensagens, redes sociais e streaming.
Desafios e evolução
Uma das limitações iniciais da Iu-PS foi a latência e o controle de QoS, especialmente sob carga alta ou mobilidade elevada. A introdução do HSPA (High Speed Packet Access) trouxe melhorias, mas a complexidade do sistema exigia alta coordenação entre camadas de rede.
Com a transição para redes 4G LTE, a arquitetura evoluiu para EPC (Evolved Packet Core), substituindo RNC e SGSN por uma estrutura mais direta e orientada a IP puro, eliminando a Iu-PS. No entanto, em redes 3G, especialmente em regiões onde 4G ainda não é predominante, a Iu-PS continua sendo crítica.
Qual é a diferença entre Iu-PS e Iu-CS?
Iu-PS lida com tráfego orientado a pacotes, como dados de internet e aplicações IP, enquanto Iu-CS lida com tráfego orientado a circuitos, como chamadas de voz tradicionais. Ambas coexistem no RNC, mas têm destinos e protocolos diferentes no núcleo da rede.
É possível usar voz pela interface Iu-PS?
Sim, com tecnologias como VoIP e VoIP sobre HSPA, a voz pode ser transmitida por pacotes via Iu-PS. No entanto, isso depende do suporte no UE e da rede. Tradicionalmente, a voz era tratada pela Iu-CS.
Como a mobilidade é gerenciada pela Iu-PS?
Quando um usuário se move entre células ou RNCs, a Iu-PS usa mensagens RANAP para atualizar o SGSN sobre a nova localização e manter a sessão ativa, garantindo continuidade dos dados durante a mobilidade.