TECNOLOGA GSM

TECNOLOGA GSM. OPERADORES GSM EN VENEZUELA, ALCANCE Y PERSPECTIVAS.

Eduardo A. Paz Etayo

Universidad Central de Venezuela, Facultad de Ingeniera, Escuela de Ingeniera Elctrica, e-mail: epaz@elecrisc.ing.ucv.ve, Caracas, Venezuela.

Resumen

El estndar GSM fue creado para resolver la fragmentacin existente con la telefona mvil en Europa, este sistema puede ofrecer varios servicios como telefona, datos e ISDN. Entre las caractersticas ms importantes del sistema estn el SIM y la capacidad de privacidad que tiene. Est compuesto por tres subsistemas (NSS, BSS y OSS) que interactuan entre ellos para hacerlo funcionar, y uno de estos subsistemas contiene tres bases de datos (HLR, VLR y el AUC) las cuales lo hacen particular. Este sistema fue tomado en consideracin por las operadoras de telefona rural en Venezuela en las tres regiones, donde solo hay una operadora por regin, estas operadoras son: INFONET, DIGITEL y ELCA.

Palabras claves: NSS, BSS, OSS, HLR, VRL, AUC, BSC, MSC, PTSN, ISDN, SIM, TDMA, telefona rural, codificador de voz, CONATEL.

Abstract

Technology GSM. Operators GSM in Venezuela, reach and perspectives.

The standard GSM was created to solve the existent fragmentation with the mobile telephony in Europe, this system can offer several services like telephony, data and ISDN. The SIM and the capacity of privacy that it has are among the most important characteristics in the system. It is compound for three subsystems (NSS, BSS and OSS) that interact among them to make it work, and one of these subsystems contains three databases (HLR, VLR and the AUC) which do it particular. This system was taken in consideration by the operators of rural telephony in Venezuela in the three regions, where alone there is an operator for region, these operators are: INFONET, DIGITEL and ELCA.

Keywords: NSS, BSS, OSS, HLR, VRL, AUC, BSC, MSC, PTSN, ISDN, SIM, TDMA, rural telephony, voice coder, CONATEL.

INTRODUCCIN

En Venezuela existen alrededor de un milln cuatrocientos mil (1.400.000) usuarios de telefona celular, y probablemente esta cifra alcance rpidamente los dos millones, y sin temor a equivocarme puedo decir que algunos de estos usuarios habrn tenido la necesidad de viajar fuera del pas, por lo cual algunos de ellos seguramente se han preguntado si podrn utilizar su telfono celular en el lugar a donde llegarn. Probablemente muchos de estos usuarios interesados se hallan tomado la molestia de averiguarlo, y sus respectivos proveedores (Movilnet o Telcel) les habrn dicho los pasos a seguir; seguramente fueron hasta las oficinas de la compaa donde tuvieron que dejar una serie de datos relacionados con el lugar a donde van a viajar, cuanto tiempo se va ha quedar all, etc. Cuando la compaa halla hecho todo los tramites y halla establecido el roaming internacional el cliente podr usar su telfono en ese pas, pero no podr moverse fuera, s desea moverse a otro pas, incluso fuera del rea de la operadora con la cual tiene el acuerdo, tendr que volver a hacer todos los tramites para que su telfono vuelva a ser operable.

Posiblemente algunos de los usuarios que se vieron en esta obligacin se preguntaron si era necesario todo esto, si no habr una forma ms fcil de hacerlo, pues para consuelo de ellos ya esto se le ocurri a otras personas. Hace algunos aos esto era muy comn en Europa, donde tambin es comn desplazarse de un pas a otro y adems existen variados estndares en telefona celular, para esto se creo el GSM. El GSM (Global System for Mobile, Sistema Global para comunicaciones Mviles) fue definido originalmente como un estndar Europeo para las redes digitales de telefona celular para soportar el roaming internacional (movilidad global), y de esta forma poder estar en cualquier parte de Europa y poder comunicarse con su telfono celular sin tener que realizar ninguno de los pasos anteriores.

Este trabajo lo que pretende es dar a conocer la tecnologa GSM y sus posibles usos aqu en Venezuela, as como de las posibles compaas operadoras, su alcance y las perspectivas en nuestro pas.

TECNOLOGA GSM

El estndar GSM fue al principio una idea para resolver la fragmentacin que exista en Europa en los sistemas de telefona celular y hacerlos compatibles entre s, y actualmente es el estndar ms usado para los nuevos celulares y los sistemas PCS (Personal Communications Systems, Sistema Personal de Comunicaciones) alrededor del mundo, se calcula que para el ao 2000 habrn alrededor de 20 a 50 millones de usuarios de GSM.

Entre los servicios que puede ofrecer sta tecnologa se encuentran: servicios telefnicos, los cuales incluyen llamadas de emergencia y facsmil as como tambin puede soportar Videotex y Teletex; servicios de datos los cuales pueden soportar servicios que incluyen protocolos para conmutacin de paquetes y transmisin de datos que van desde los 300 bps a 9,6 kbps; servicios ISDN suplementarios entre los cuales se incluye identificacin de llamada, SMS (Short Messaging Service, Servicio de Mensajes Cortos), etc.

Una caracterstica importante del estndar GSM es el SIM (Subcriber Identity Module, Modulo de Identidad del Subscriptor) el cual es un dispositivo de memoria que almacena informacin referente al nmero del subscriptor, la red y el pas al que pertenece ste, claves privadas y otras informaciones especificas del usuario. Un subscriptor usa su SIM con un nmero de identificacin personal de cuatro dgitos para activar el servicio desde cualquier telfono GSM. Estos SIM estn disponibles como tarjetas del tamao de tarjetas de crdito, las cuales pueden ser insertadas dentro de cualquier telfono GSM o conectarlas en mdulos, sin una de estas tarjetas todos los telfonos GSM son iguales y no funcionan, es como prender un telfono celular comn sin tener lnea, la tarjeta SIM es la que le da a las unidades del subscriptor su identidad, el usuario puede insertar estas tarjetas dentro de un telfono de hotel, un telfono pblico, o cualquier otro telfono mvil.

Otra caracterstica importante del sistema GSM es la privacidad con la cual el sistema es provisto. Es casi imposible interceptar una llamada debido a la codificacin digital encriptada para la cual se necesita saber la clave secreta criptogrfica que solo es conocida por el portador del celular. Esta clave cambia en el tiempo por cada usuario.

La arquitectura del sistema GSM consiste de tres subsistemas que interactuan entre ellos y con los usuarios a travs de ciertas interfaces de red. Estos subsistemas son la estacin base (BSS), conmutacin y red (NSS), y el subsistema de apoyo de operacin (OSS).

La BSS, conocida tambin como subsistema de radio, es la encargada de proveer y manejar la transmisin entre las estaciones mviles y los centros de conmutacin mviles (MSC). Las BSS tambin manejan la interface de radio entre las estaciones mviles y los otros subsistemas del GSM. Cada BSS consiste de muchos BSC (Base Station Controllers, Controladores de la Estacin Base) los cuales conectan el terminal mvil a las NSS a travs de los centros de conmutacin mviles. Las NSS manejan las funciones de conmutacin del sistema y lleva al MSC a comunicarse con otras redes como las PSTN (Public Switching Telephone Network, Redes Telefnicas de Conmutacin Pblicas), y las ISDN (Integrate Service Data Network, Redes de Datos de Servicios Integrados). Por otra parte el OSS est encargado del mantenimiento del GSM.

Los BSC estn fsicamente conectados por medios de lneas fijas o enlaces de microondas a los MSC. Las NSS manejan la conmutacin de las llamadas entre las redes externas y las BSC en el subsistema de radio y tambin es responsable del manejo de los accesos externos a algunas bases de datos de clientes. El MSC es la unidad central del NSS y controla todo el trfico alrededor de los BSC. En estos NSS se encuentran tres diferentes bases de datos llamadas HLR (Home Location Register, Registro de Localizacin Local), VLR (Visitor Location Register, Registro de Localizacin del Visitante) y el AUC (Authentication Center, Centro de Autenticacin ). EL HLR es un registro que contiene informacin acerca del usuario y la localizacin de stos en la misma ciudad. Cada usuario en una particular operadora GSM posee una nica IMSI (International Mobile Subcriber Identity, Identidad del Subscriptor Mvil Internacional), y este nmero es usado para identificar a cada usuario local. El VLR es una base de datos en la cual se almacena temporalmente la IMSI y la informacin relacionada con el usuario que est visitando un rea de cobertura de una particular MSC. El VLR est enlazado a varias MSC que estn adjuntas en una regin geogrfica y contiene informacin de cada usuario visitante en el rea. Una vez que un mvil est registrado en el VLR, la MSC enva la informacin necesaria al HLR del subscriptor visitante para que este pueda ser apropiadamente enrutado en la PSTN. La AUC es una base de datos que est fuertemente protegida la cual maneja la autenticacin y las claves de encriptado para cada subscriptor en el HLR y el VLR, ste contiene un registro llamado EIR (Equipment Identity Register, Equipo de Registro de Identidad) el cual identifica equipos fraudulentos o robados.

El OSS soporta uno o varios OMC (Operation Maintenace Center, Centro de Operacin de Mantenimiento) los cuales son usados para monitorear y mantener la calidad de cada terminal mvil, BSS, BSC y MSC dentro del sistema.

Al hablar del subsistema de radio podemos decir que el GSM utiliza dos bandas de 25 MHz la cual ha sido aceptada como un estndar en todos los pases. La banda entre 890-915 MHz es utilizada para los enlaces entre el terminal y la estacin base, y la banda de 935-960 MHz para las transmisiones entre las estaciones base y el usuario. El ancho de los canales es de 200 kHz, y la separacin de los enlaces de estacin base - usuario, usuario estacin base es de 45 MHz.

La tecnologa que utiliza el GSM es TDMA (Time Division Multiple Access, Acceso por Mltiple Divisin de Tiempo). Cada radio canal posee ocho ranuras de tiempo, dentro de un ancho de 25 MHZ hay 125 de estos canales.

Hay dos tipos de canales lgicos de GSM, canales de trfico y canales de control. Los canales de trficos llevan la voz o los datos del usuario codificados digitalmente y tienen funciones idnticas. Los canales de control llevan comandos de sealizacin y sincronizacin entre las estaciones base y el terminal del usuario.

Otra caracterstica importante de este tipo de telfono es el codificador de voz, este codificador tiene una ventaja importante, durante una conversacin normal cada persona habla en promedio menos del 40% del tiempo, este detector lleva incorporado un VAD (Voice Activity Detector, Detector de Actividad de Voz), debido a esto los sistemas GSM operan en modo DTX (Discontinuos Transmission, Transmisin Discontinua) la cual provee al subscriptor de una vida de batera ms larga y reduce la interferencia instantnea de radio ya que el transmisor de GSM no est activo durante los periodos de silencio.

Bsicamente la tecnologa GSM funciona o se basa en la tecnologa celular comn, este estndar no se trata de una tecnologa que soportar a las de los celulares existentes y unirlos, sino ms bien se trata de una nueva tecnologa que operar independientemente de las otras ya existentes como una nueva operadora a la cual hay que afiliarse si uno desea tener los servicios y ventajas que ofrece.

OPERADORAS GSM EN VENEZUELA

La introduccin de la tecnologa GSM en Venezuela est muy ligada a la telefona rural. En nuestro pas existen vastas zonas donde la densidad de poblacin no es muy grande y las poblaciones generalmente no llegan a los cinco mil (5.000) habitantes, en estas zonas es escaso el servicio telefnico bsico, menos del 1% de la poblacin lo tiene, debido a que no es rentable para las compaas que prestan este servicio, esto incluye tambin a las operadoras celulares comunes, por esto CONATEL (Comisin Nacional de Telecomunicaciones) decidi abrir una licitacin para atraer a las empresas de comunicaciones para que prestaran servicios en estas regiones. Estas empresas deben asegurar que exista interconexin, es decir, que exista interoperabilidad entre las redes, no se requiere la asignacin exclusiva de una banda de frecuencias y se deseaba que las tecnologas empleadas fueran preferiblemente de punta.

Debido a que no es rentable econmicamente CONATEL otorg a aquellas empresas que salieran favorecidas en la licitacin otras concesiones para que al prestar el servicio en estas zonas resultara un negocio, el Estado venezolano no va a subsidiar el servicio telefnico rural como ocurre en otros pases. Entre estos servicios estn: servicios mviles, servicios de valor agregado, redes conmutadas de datos, redes privadas, servicios satelitales, etc.

En este proceso de licitacin CONATEL decidi que no podrn participar las empresas que ya prestaban servicios, es decir el operador de la red bsica (CANTV) no podr participar, as como las operadoras de celulares (MOVILNET y TELCEL).

Para otorgar las concesiones de la telefona rural CONATEL dividi al pas en tres regiones: la occidental (I), la central (II) y la oriental (III). La regin I comprende los estados Zulia, Lara, Trujillo, Portuguesa, Mrida, Barinas, Tchira y Apure; la regin II la conforman los estados Falcon, Yaracuy, Carabobo, Cojedes, Aragua, Gurico, Miranda, Vargas y el Distrito Federal; y por ltimo la regin III est compuesta por los estados Nva. Esparta, Sucre, Monagas, Anzoategui, Delta Amacuro, Bolvar y Amazonas.

La primera de las concesiones fue otorgada a la empresa INFONET, la cual operar en la regin I, esta concesin fue otorgada a finales del ao 1996 y para finales del 97 la empresa comenz sus operaciones comerciales. Las otras dos concesiones fueron otorgadas a comienzos del 98 a las empresas DIGITEL, para la regin II, y ELCA que operar en la regin III, ambas empresas debern comenzar sus operaciones a mediados de mayo del 99.

INFONET, consorcio formado entre otras por TELECOM VENTURES Inc. de E.E.U.U., decidi usar tecnologa GSM para soportar la red de comunicaciones que van a establecer debido a que esta es capaz de soportar las otras concesiones otorgadas y es una tecnologa de punta que ha sido suficientemente probada en Europa. Las otras dos operadoras, ELCA y DIGITEL, tambin soportarn sus redes en esta tecnologa, no solo por lo antes expuesto, sino tambin por razones de compatibilidad entre las operadoras debido a que la primera de ellas comenz a utilizarla.

La empresa DIGITEL es un consorcio que est formada entre otras compaas por SWISSCOM, BANCARACAS y por Parque Tecnolgico Sartenejas, la cual est ligada a la USB (Universidad Simn Bolvar). ELCA es otro consorcio que cuenta entre sus principales accionistas a DDI Corporation de Japn la cual es uno de los socios principales de IRIDIUM.

Una de las ventajas del GSM es que no solo funciona con telfonos mviles, tambin se pueden utilizar las tarjetas SIM en telfonos fijos y pblicos GSM, entindase bien que el telfono es el fijo pero la red es inalmbrica, posiblemente estos telfonos sern los que estn en las zonas rurales ms apartadas, pero cualquiera podr afiliarse a estos servicios puesto que las operadoras tendrn tambin cobertura en zonas urbanas, alguien que viva en Caracas o Maracaibo, donde ya est operando, podr tener un telfono GSM y no ser necesario estar afiliado a MOVILNET o TELCEL para tener un telfono mvil, pero de estar afiliado a una compaa de estas y querer tambin el servicio que ofrece GSM no tendr que cargar con dos telfonos debido a que existen unos que funcionan en forma dual y soporta ambas tecnologas, GSM y la celular comn.

Otra ventaja que tendr la incorporacin de GSM en Venezuela ser que tanto las operadoras para telefona rural como otras futuras operadoras que utilicen la misma tecnologa podrn soportar y ofrecer PCS en las bandas de frecuencias de 1,8 a 2,0 GHz.

Tal vez algo que pueda preocupar al futuro cliente de GSM sea el costo del telfono. Un telfono que trabaje en formal dual por supuesto que costar ms que uno normal, ya sea que este sea GSM o un celular comn, pero GSM ya es una tecnologa probada y muy comn por lo cual los costos de este tipo de telfono han bajado mucho, no se trata de algo nuevo y en fase de prueba o esperando a que sea un xito como los telfonos IRIDIUM o GLOBALSTAR, adems lo que desean las operadoras es tener clientes y que estos utilicen el servicio, as que es muy probable que ellas prcticamente regalen el telfono como ocurre en Europa, o den muchas facilidades de pago como lo hacen las operadoras de celulares en nuestro pas.

Se espera que con las concesiones que se le otorg a estas operadoras se garantice el acceso de los servicios telefnicos por lo menos al 80% de la poblacin rural y asegurar el servicio de telefona bsica por lo menos a un 4,5% de la poblacin.

Debido a los servicios y ventajas que puede ofrecer la tecnologa GSM; codificacin y encriptado de la voz, lo cual no permite que la llamada sea intervenida, el EIR el cual permite identificar telfonos fraudulentos o robado; el SIM, que le permite efectuar llamadas desde cualquier telfono GSM y el roamig automtico en cualquier pas que tenga servicios GSM, el modo DTX que permite una mayor duracin de las bateras, y los servicios suplementarios de ISDN y PCS permitirn que esta tecnologa sea altamente competitiva en nuestro mercado de las telecomunicaciones y se espera el mismo xito que tiene en el resto del mundo.

Agradecimientos

Quisiera dar mi agradecimiento al Ing. Florencio Pinto de la Divisin de Servicios Mviles de la Gerencia de Servicios de Telecomunicaciones de CONATEL, el cual aport mucha de la informacin referente a este trabajo, y tambin a Katyan Bastardo de Atencin al Pblico en CONATEL sin cuya gran ayuda definitivamente no hubiera sido posible la realizacin del mismo.

Referencias

HECLSTEN S.1996. Solucin Ericsson llave en mano para sistemas de comunicaciones personales. Ericsson Review. No. 4: 156-158.

Tabla No.1 Sumario de Especificaciones de GSM

ParmetroEspecificaciones

Canal de frecuencia de regreso890-915 MHz

Canal de frecuencia de ida935-960 MHz

Nmero ARFCNDe 0 a124 y de 975 a 1023

Espacio de frecuencia de Tx/Rx

Espacio de la ranura de tiempo de Tx/Rx45 MHz

3 ranuras de tiempo

Tasa de modulacin de datos270,8333333 kbps

Periodo de la trama4,615 ms

Usuarios por trama8

Periodo de la ranura de tiempo576,9 (s

Periodo del bit3,692 (s

Modulacin0,3 GMSK

Espacio del canal ARFCN200 kHz

Tasa del bit codificador de voz13,4 kbps

ARFCN. Absolute Radio Frequency Channel, Canal de Frecuencia de Radio Absoluta. Denota un par de canales de ida y vuelta (enlaces RBS- mvil, mvil- RBS) los cuales estn separados por un ancho de banda de 45MHz y cada uno de estos canales est dividido entre unos ocho subscriptores en TDMA.

0,3 GMSK. 0,3 describe los 3 dB de ancho de banda de un filtro de forma de pulso Gaussiano con relacin a la tasa de bits, GSMK es un tipo especial de modulacin FM digital. Los unos y ceros son representados cambiando la portadora de RF en ( 67,708 kHz. La tasa de datos de GSM es 270,8333333 kbps, la cual es exactamente cuatro veces el cambio de la frecuencia RF.

Tabla No.2 Comparacin entre GSM y Telefona Celular Comn

GSMCelular

Banda de frecuencia935- 960 MHz870-890 MHz

Ancho de banda25 MHz20 MHz

Tcnica de accesoTDMATDMA/CDMA

Usuarios por trama86

Mxima potencia de salida800 mW600 mW

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