Redes Moviles
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Redes Mviles
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Conceptos bsicos
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Campos electromagnticos
Los campos electromagnticos permiten a dos
cuerpos experimentar su fuerza sin que estos
tengan accin directa
Ha sido posible reproducir los camposelectromagnticos en forma artificial
Comnmente se utilizan ondas para generar
campos electromagnticos Los campos electromagnticos se producen
independiente del medio de transporte
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Ondas electromagnticas
Perturbacin
electromagntica
generada artificialmente
que se repite en unperiodo de tiempo
determinado.
Dicha perturbacin uonda, se propaga en el
medio a la velocidad de la
luz o fraccin de la misma
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Interpretacin de ondas
electromagnticas
Las ondas estn
constituidos por
paquetes de energa
(vehculos)
Cada onda cuenta con
una frecuencia diferente
(color de luces)
La informacin viaja
dentro del paquete deenerga (pasajeros)
Los campos no
requieren medio de
transporte.
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Ondas electromagnticas
Toda onda electromagntica cuenta con lossiguientes parmetros:
Longitud de onda
Velocidad de propagacin
Amplitud
Periodo/frecuencia
VelocidadLongitud de onda
AmplitudGenerador
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Espectro electromagntico
Se refiere a la clasificacin de las ondas electromagnticasen funcin de su longitud de onda/frecuencia.
La clasificacin considera las ondas electromagnticasgeneradas artificialmente como naturalmente.
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Entropa vs ocupacin espectral
La ocupacin espectral o ancho de banda enHertz es proporcional a la informacin atransmitir por un canal.
La entropa es directamente proporcional a lainformacin en bits por segundo a transmitirentre el emisor y el receptor.
Ancho de banda
InformacinEmisor Receptor
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Sistema de comunicacin
Definicin
Un sistema de comunicacin esta compuesto de dospartes que desean intercambiar informacin.
Cada una de las partes requiere enviar informacinhacia la otra parte involucrada en la comunicacin.
Elementos
Mensaje Transmisor
Receptor
Canal
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Definicin de canal
Medio por el cual se utiliza para el transporte
de informacin desde un transmisor hasta un
receptor.
En las telecomunicaciones se utiliza lapropiedad de modificar las ondas
electromagnticas para transmitir el mensaje
Las ondas electromagnticas no requieren deun medio fsico de transmisin
En algunos casos las ondas
electromagnticas son guiadas por un medio
fsico
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Modos de comunicacin
Dentro de un sistema de comunicacin, la
informacin puede ser transportada entre las
partes que intervienen de las siguiente forma:
Simultaneo bidireccionalNo simultaneo bidireccional
Unidireccional
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Simultaneo bidireccional
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No Simultaneo bidireccional
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Unidireccional
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Procedimiento de acceso
mltiple
Un canal de radio es un medio compartido por
muchos usuarios en el rea de cobertura de
una estacin base.
Las unidades mviles de los usuarios,compiten entre si, para acceder al uso de una
frecuencia de radio para transmitir su
informacin.
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Ventajas del acceso mltiple
Evitar colisiones de los usuarios para acceder
a una frecuencia
Proveer mecanismos de asignacin de canal,
mediante un algoritmo preestablecido entre laestacin base y la unidad suscriptora
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Procedimientos de acceso
mltiple
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Procedimientos de acceso
mltiple
FDMA TDMA
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Evolucin de redes mviles
1GMovilidad bsicaServiciosbsicosIncompatibilidad
1980
2GMovilidad avanzada(Roaming)Presencia de datos
Visin global1990
3GRoaming continuo
Acceso de radioglobalSolucin global
2000
4GBasado enmovilidad IPTasas detransmisin altasConvergencia fijoy mvil
2010
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1G
A mediados de 1970 y principios de 1980,
varios sistemas de telefona mvil fueron
desarrollados.
Los sistemas se basaban en transmisin decanales de voz analgicos controlados por
canales de control digital de baja velocidad
Los sistemas mas reconocidos fueronAMPS
NMT
TACS
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1G
Los sistemas de primera generacin ofrecanuna calidad de voz razonable, sin embargoestaban limitados por su eficiencia espectral.
El servicio experimentaba algunos problemasen el cambio de un usuario de una celda deservicio a otra.
En el diseo no estaba previsto un crecimiento
tan importante como el que se tuvo en 1990,llegando a conformar del 7% al 10% de lapoblacin de pases desarrollados.
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2G
Debido a la demanda del servicio en 1990, se
definieron algunas normas que mejoraron la
eficiencia espectral mediante el uso de
CODECS y por ende el cambio a un modelode comunicacin digital.
Se desarrolla un modelo de cifrado de la
informacin, para proveer privacidad al
usuario final
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2G
Integracin de servicios de voz y datos sobre
el mismo sistema
Canales de control dedicados durante la
llamada, lo que permiti un cambio suave delusuario entre celdas
Inicialmente los sistemas 2G se disearon
para las bandas de 900MHz y 1800MHz.Posteriormente se extendi el uso de las
bandas de 800MHz y 1900MHz.
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2G
Mientras que en Europa y Japn el estndar
se popularizo, Estados Unidos defini el D-
AMPS
El D-AMPS (IS-136) no fue una normativaexitosa, por lo que se lanzo posteriormente el
CDMA.
El CDMA fue mas conocido por su interfaz deaire como IS-95
La FCC vendi la banda de 1900MHz sin
especificar la tecnologa que deba utilizarse
Esta decisin favoreci al GSM
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3G
Antes del lanzamiento de GSM, la comunidad
de investigacin de varias organizaciones de
estandarizacin pensaban en relacin a los
requerimientos de un sistema de tercerageneracin.
La ETSI estableci los lineamientos para el
desarrollo del UMTS (Universal Mobile
Telecommunications System)
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3G
UMTS esta diseado para proveer servicios
de hasta 2Mbps en interiores y por lo menos
384kbps en reas suburbanas
UMTS ofrece servicios en ambientes con altainterferencia, mediante el uso de ciertos
algoritmos su funcionamiento es estable con
un BER de 1x10-7.
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Migracin de 2G a 3G
Con una base de usuarios considerable en
2G, muchos operadores decidieron defender
dicha infraestructura.
El estndar de 3G esta pensado para lareutilizacin de la infraestructura de 2G, en
especial de los elementos de CORE
Para competir con la velocidad disponible en3G, el estndar GSM evoluciona a EDGE
permitiendo hasta 144kbps
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4G
La nueva generacin de servicio mvil, estabasada en redes de paquetes IP.
Un sistema 4G provee todos los servicios de
comunicacin integrados en la tecnologa IPutilizando una interfaz de banda ancha, dehasta 100Mbps.
Dentro de las tecnologas consideradas para
4G se encuentran: LTE
WiMAX
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Concepto de red celular
El concepto de redcelular, consiste encubrir un rea decobertura con unconjunto de radio
bases. Cada radio base
deber tener unafrecuencia deoperacin diferente.
Dichas frecuencias serepiten en un patrnpara evitar interferenciacon celdas vecinas.
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Celdas
Es la unidad bsica
de un sistema de
red celular.
Una celda estaconstituida por uno
o mas sectores.
Tpicamente lasceldas cuentan con
3 sectores
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Handover
En la terminologa deETSI y la 3GPP sedefine handovercomo el proceso de
transferir un servicioactivo de un canal aotro.
Existen dos tipos de
handover Hard handover
Soft handover
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Handover
La terminal cuenta conla funcin activa debuscar la siguientecelda o sector paraoperar.
La red siempre es laque decide la celda osector, donde laterminal debepermanecer.
La red debe reservarlos recursos paragarantizar el servicioactivo en la terminal.
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PLMN
Una red pblica mvil o PLMN (Public Land
Mobile Network), consiste en un conjunto de
dispositivos que interactan para brindar un
servicio de telecomunicaciones inalmbricas. La PLMN debe estar registrada mediante un
par de cdigos
Mobile Country Code (MCC)
Mobile Network Code (MNC)
La arquitectura de una PLMN siempre es
jerrquica.
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GSM
Qu es GSM? GSM (Global System for Mobile) es una tecnologa de
telefona digital abierta, con el objetivo de transmitirvoz y servicios de datos mviles
Qu ofrece GSM? GSM soporta servicios de llamadas de voz y
transferencia de datos hasta 9.6kbps.
Opera en las bandas de 850MHz, 900MHz, 1800MHzy 1900MHz.
El servicio GSM esta disponible en mas de 218pases
GSM cubre a mas del 80% de la poblacin delplaneta.
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Jerarqua de una PLMN GSM
BSC Base Station Controller
BTS Base Transceiver Station
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UMTS
Qu es UMTS?
UMTS (Universal Mobile TelecommunicationsSystem), es una tecnologa desarrollada por lacomunidad global de GSM, utilizando WCDMA como
interfaz de aire. Qu ofrece UMTS?
Permite el soporte del servicio de voz, mensajes detexto, as como acceso a contenido multimedia:
Msica TV y video
Contenido de entretenimiento
Acceso a internet
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Jerarqua de una PLMN UMTS
RNC Radio Network Controller
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GPRS
Qu es GPRS?
GPRS (General Packet Radio Service), es el serviciode datos disponible en redes mviles GSM.
Qu ofrece GPRS?
Ofrece transferencias de datos de hasta 40kbps,similar a la capacidad de un acceso va dial-up.
Futuros desarrollos de GPRS permitieron incrementarla capacidad hasta 115kbps.
Esta nueva velocidad permiti a los usuarios elacceso a contenido multimedia como videos ymsica.
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EDGE
Qu es EDGE?
EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution),
es una tecnologa que provee incrementar casi
tres veces la capacidad de GPRS. Qu ofrece EDGE?
Permite servicios avanzados de descarga de
video y msica, as como de contenido
multimedia.
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HSPA
Qu es HSPA?
HSPA (High Speed Packet Access), extiende el
desempeo de una red WCDMA, mediante
tcnicas de modulacin avanzadas. Qu ofrece HSPA?
Velocidades de acceso de hasta 14Mbps
Mejoras en el intervalo de tiempo de transmisin
Adaptacin del link
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HSPA+
Qu es HSPA+?
HSPA+ es la evolucin del HSPA en redes
WCDMA
Qu ofrece HSPA+?Velocidad de acceso de hasta 21Mbps
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LTE
Qu es LTE?
LTE (Long Term Evolution), constituye el
siguiente paso evolutivo de las redes UMTS. La
tecnologa de acceso de radio permite tasas detransmisin de hasta 100Mbps.
Qu ofrece LTE?
Ofrece los servicios tradicionales legados de
GSM y UMTS, con la capacidad de acceso abanda ancha.
Arquitectura orientada a IP Multimedia
Subsystem (IMS)
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Resumen de tecnologas
Generaci
nTecnologas
Voz
SMS
Datos Throughp
utCanal
1G AMPS, NMT, C-Nets, TACS - 25-
30kHz
2G GSM, CDMA, DAMPS
- 200kHz2.5G GPRS, cdma2000 40kbps 200kHz
2.75G EDGE 236kbps 200kHz
3G UMTS (UTRAN), WCDMA-
FDD
384Mbps 5MHz
3.5G* HSPA 14 Mbps 5MHz
3.75G HSPA+ 21Mbps 5MHz
3.9G LTE (E-UTRAN) 56Mbps 10MHz
4G LTE Advanced, WIMAX 100Mbps 20MHz
5G En investigacin - -
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Comparacin GSM/UMTS
Parmetro GSM UMTS
Llamadas simultaneas 7 64
Numero de usuarios registrados 1,100 4,000
Radio de cobertura urbano (km) 0.5 1.0
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Arquitectura
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Arquitectura de sistema
En una red mvil se tienen dos componentes
Infraestructura fija
BSS Base Station Subsystem
SMSS Switching and Management SubsystemGSS GPRS Subsystem
VSS VAS Subsystem
Suscriptores mviles
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Arquitectura GSM
VLR
MSC GMSC
ISC
EIR AUC HLR
PSTNPLMN
PLMN
Internacionales
BSC
BSC
BTS
BTS
BTS
BTSBTS Base Transceiver Station
BSC Base Station Controller
MSC Mobile Switching Center
GMSC Gateway MSC
ISC International Swithing Cen
HLR Home Location Register
VLR Visitor Location Register
EIR Equipment Identity RegisteAUC Authentication Centre
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Arquitectura UMTS
VLR
MSC GMSC
ISC
EIR AUC HLR
PSTNPLMN
PLMN
Internacionales
RNC
RNC
Nodo B
Nodo B
Nodo B
Nodo B
RNC Radio Network Controller
MSC Mobile Switching Center
GMSC Gateway MSC
ISC International Swithing Cen
HLR Home Location Register
VLR Visitor Location Register
EIR Equipment Identity RegisteAUC Authentication Centre
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Arquitectura GPRS
SGSN
GGSN
BG
HLR
Internet
PLMN
Internacionales
BSC
RNC
Nodo B
Nodo B
BTS
BTS
SLR
DNSBTS Base Transceiver Station
BSC Base Station Controller
RNC Radio Network Controller
HLR Home Location Register
SGSN Serving GPRS Support Node
GGSN Gateway GPRS Support Nod
SLR SGSN Location Register
DNS Domain Name SystemBG Border Gatewqy
BSS Base Station Subsystem
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BSS Base Station Subsystem
(Radio Network)
La red de radio, son todos los elementos GSM
relacionados con la interfaz de aire.
Estos elementos requieren de protocolos para
el control de la interfaz de aire y sealizacindel establecimiento de llamadas y acceso a
servicios.
El protocolo de handover se realiza en el BSC.
Varias BTS son coordinadas por una sola
BSC.
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BSS Base Station Subsystem
BSCRNC
Nodo B
Nodo B BTS
BTSCORE
MSS Mobile Switching
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MSS Mobile Switching
Network
El Mobile Switching and Management
Subsystem, consiste de dos elementos
principales:
MSCHLR, VLR
MSS Switching and Management
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MSS Switching and Management
Subsystem
SS7 Network
VLR
EIR AUC
HLR
MSC GMSC
ISC
BSS Otras PLMN
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MSC Mobile Switching Center
El nodo de switching en una PLMN de GSM,realiza las funciones de conmutacin como enuna red fija.
A diferencia de la red fija, el MSC considera la
adjudicacin y control de recursos de radio de lossuscriptores.
El MSC tambin debe proveer ciertas funcionesdel registro de localizacin de usuarios y elhandover de la conexin.
Una PLMN puede tener una o varias MSC, cadaMSC es responsable de un rea de servicio.
El BSS esta subordinado siempre al MSC
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MSC Mobile Switching Center
Un MSC se dedica para interconectar a otras
redes como la PSTN, ISDN o PDN, el cual se
denomina GMSC.
El GMSC normalmente solicita informacin deenrutamiento al HLR, verificando los permisos
de los usuarios tanto de las llamadas
entrantes y salientes.
El GMSC tambin provee interconexin hacia
switches internacionales, que permiten la
conectividad hacia PLMN de otros pases.
HLR VLR Home and Visitor
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HLR , VLR Home and Visitor
Register
Una PLMN de GSM cuenta con varias bases
de datos, HLR y VLR.
Por PLMN normalmente existe una sola HLR y
existe un VLR por MSC.
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HLR Home Location Register
Cuenta con entradas por cada suscriptor y
cada terminal mvil ISDN.
Almacena toda la informacin permanente del
usuario Cuenta con todos los permisos del usuario,
as como de la ubicacin actual del suscriptor
No tiene control directo sobre los MSC Todas las actividades concernientes a los
usuarios se realizan en el HLR
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VLR Visitor Location Register
El VLR almacena informacin de la terminal
mvil en el rea de cobertura del MSC/VLR
El VLR puede manejar uno o varios MSC
El VLR retroalimenta al HLR con lainformacin mas actualizada de donde se
encuentra una terminal.
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AuC- Authentication Center
Las redes GSM basan su seguridad en la
verificacin del equipo terminal y del
suscriptor.
Algunas claves confidenciales sonalmacenadas en el AUC
EIR Equipment Identity
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EIR Equipment Identity
Register Este equipo almacena los nmeros de serie de las
terminales, mediante el IMEI.
Mediante esta base de datos es posible establecerlistas de acceso al servicio GSM de un operador
Lista Blanca Lista Negra
Lista Gris
Permite pasar terminales de lista blanca a lista negra,
en caso de que hayan sido reportadas por robo Permite pasar terminales de lista blanca a lista gris,
en caso la terminal tenga un software obsoleto.
GPRS General Packet Radio
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GPRS General Packet Radio
Service
GPRS esta definido en el estndar GSM fase
2+
Esta tecnologa permite en forma simple el
transporte de datos. En contraste con la red conmutada de voz,
este servicio se tarifica normalmente en
funcin al volumen de trfico y la calidad de
servicio garantizada.
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Arquitectura GPRS
En la arquitectura GPRS esta integrada dentro
de la arquitectura GSM.
Existen dos nodos de red denominados GPRS
Support Node (GSN), que interconectan la redGSM con una red de paquetes (PDN packet
data network)
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GSS GPRS Subsystem
IP/MPS
SLR HLR
SGSN GGSN
BG
BSS Internet
DNS
SGSN Service GPRS Support
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SGSN Service GPRS Support
Node
Es el encargado de la transferencia de datos
de dos vas de las terminales mviles y las
diferentes redes de datos, mediante la interfaz
de radio. Dentro de las funciones del SGSN estan
Control de Attach y Dettach de terminales
Autenticacin de suscriptores
Enrutamiento del trfico al PDN adecuado}
Al igual que el MSC cuenta con un registro de
localizacin interno, donde almacena las P-
TMSI
GGSN Gateway GPRS Support
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GGSN Gateway GPRS Support
Node
Es la interfaz entre la PDN destino y la red
GSM
Convierte los paquetes GPRS provenientes
del SGSN en paquetes apropiados delprotocolo de la PDN destino (IP, IPv6, etc.)
Dentro del GGSN se pueden definir diferentes
APN (access point network) hacia diferentes
PDN.
BG B d G t
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BG Border Gateway
El BG es un elemento de red que permite
interconectar diferentes PLMN entre si.
Es la forma en que un SGSN puede re
direccionar el trfico al GGSN destino paraalcanzar la PDN requerida en el APN del
usuario.
Los BG actan como elementos de proteccin
de la PLMN local de posibles ataques o
fraudes por parte de terceros.
Arquitectura GPRS en un modelo
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Arquitectura GPRS en un modelo
inter PLMN
B kb GPRS
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Backbone GPRS
Todas las redes GPRS son interconectadas por
redes IP
En estas redes los GSN encapsulan a las PDN en
tneles IP utilizando el protocolo GTP Existen dos clases de backbones
Intra PLMN
Son redes basadas en IP, propietarias del proveedor de
GPRS interconectando uno o mas GSN Inter PLMN
Son redes IP que interconectan varios proveedores GPRS
A it t VSS
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Arquitectura VSS
Los servicios de valor agregado constituyen
un elemento fundamental hoy en da para los
operadores de servicios inalmbricos.
La 3GPP reconoce la arquitectura de IPMultimedia Subsystem, para brindar este tipo
de servicios, sin embargo cada operador
cuenta con una estructura de plataformas para
proveer los servicios de valor agregado quemas se adapten a su mercado.
VSS VAS S b t
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VSS VAS Subsystem
SS7 Network
VLR
EIR AUC
HLR
MSC
RBTBSS
IP/MPLS
SGSN
SMSC
SLR DNS
GGSN
WAP GWY
MMSC
Otras PLMN
VASP
INTERNET
Voice
Mail
-
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Servicios
T l i i
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Teleservicios
Sobre los servicios de portadora seencuentran los teleservicios.
Entre los ms importantes estn:
VozSMS
FAX
V
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Voz
Este es un servicio esencial, que deberexistir en todos los operadores mviles.
Los servicios de voz pueden ser normales y
servicios de emergencia. El servicio es digital, utilizando codificacin,
bidireccional, simtrico.
El servicio de voz se contemplo en la fase 1(E1) de implementacin de servicios GSM
T i i d FAX
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Transmisin de FAX
El servicio de FAX deber ser implementado bajolas recomendaciones de la ITU-T T.30
El servicio deber permitir la transmisin de FAXen forma alterna durante una llamada,
permitiendo el cambio del canal de voz a un canalde fax.
Para el servicio de FAX se requiere un modo detransporte transparente.
Adicionalmente es posible configurar en el TE elmodo de aceptacin de llamada automtica quepermita recibir un FAX sin intervencin humana.
MMS
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MMS
Qu es MMS?
El MMS (Multimedia Messaging Service) es un
estndar para el envo de mensajes con
contenido multimedia.
Qu ofrece MMS?
Integracin de texto, fotografias y video dentro de
un mensaje multimedia
WAP
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WAP
Qu es WAP?
WAP (Wireless Application Protocol), es un
protocolo estndar que provee navegacin bsica
a terminales mviles
Qu ofrece WAP?
Ofrece adaptar el contenido WEB de un browser
normal al formato de una terminal mvil, as
como el contenido multimedia de la paginavisitada.
Ejemplos de SVA
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Ejemplos de SVA
Los servicios de valor agregado (SVA), utilizan los serviciosde portadora de una red mvil.
Ejemplos de SVA: Integracin de APN con VRF
Portal WAP
Ideas Music Store Servicios ISP
Mobile Banking
Microsoft Windows Live
ROCK TV
Facebook LBS
HotSpots
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Terminales Mviles
MS Mobile Station
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MS Mobile Station
Se define como la pieza de hardware utilizadapor los usuarios, para acceder a los servicios
de una red GSM.
El MS cuenta de dos elementos:Equipo terminal mvil
SIM
MS Mobile Station
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MS Mobile Station
El concepto de la separacin de la informacindel usuario en la SIM y el equipo terminal permitidesarrollar el roaming a nivel internacional.
La SIM puede realizar algunas funciones
especficas Codificacin de la identidad del usuario (IMSI) y llaves
secretas
Almacenamiento de mensajes de texto SMS
Almacenamiento de agenda telefnica Canales de control de broadcast del operador BCCH
LAI del sistema
Arquitectura de la terminal de
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q
usuario
SIM
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SIM
Qu es la SIM?
La SIM (Subscriber Identity Module), almacena el
IMSI (service-subscriber key), as como
informacin de seguridad para registrar a un
usuario en la red.
Qu provee la SIM?
La SIM cuenta con un procesador interno
separado de la terminal.Adicionalmente cuenta con memoria para
almacenamiento de contactos y mensajes de
texto
Parmetros de una SIM
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Parmetros de una SIM
ICC-ID Integrated Circuit Card Identifier, ID de identificacin
de la SIM
IMSI
International Mobile Subscriber Identity, ID del usuarioen la red
PIN
Personal Identification Number, requerida al iniciar la
terminal. PUK
PIN Unblocking Key, requerida para recuperar el PIN
Preguntas?
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7/16/2019 Redes Moviles
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Preguntas?
Qu es una SIM?
Defina un sistema de comunicacin?
Qu es handover?
Qu es HLR?
Qu es BSS?
Qu es BTS?
Qu es UMTS?
Qu es GPRS?