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INFORMACIÓN SOBRE EL SISTEMA GSMHasta ahora, los radioaficionados, y cualquier persona que se comprara un escáner podía escuchar los TMA (Teléfono Móvil Automático) sin ningún problema y si no que se lo pregunten a mas de un político. Con la entrada del GSM, eso ha pasado a la historia, ya que es prácticamente indetectable (por lo menos de momento). Vamos, con los boletines siguientes a explicar, o a intentar explicar, que es el GSM, su estructura y en lo que se pueda su funcionamiento, aunque avanzo desde ahora, que es bastante complicado, pero creo que puede ser de interés para algunas personas, por lo menos para conocer algo nuevo.

UN POCO DE HISTORIA DEL GSMLa historia la podemos situar cuando en 1982 la Conferencia de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) tomó dos decisiones.

La primera fue, establecer un equipo con el nombre de -Groupe Special Mobile- de aquí viene la abreviatura GSM, que engloba un conjunto de estándares para una futura red celular de comunicaciones móviles de ámbito paneuropeo.

La segunda fue recomendar la reserva de dos subbandas de frecuencias próximas a 900 Mhz para este sistema.

Estas decisiones fueron tomadas para tratar de solventar los problemas que habían creado el desarrollo descoordinado de sistemas móviles celulares individualmente en los diferentes países de la CEPT y que eran incompatibles.

Dos de estos problemas eran, el no poder disponer de un mismo terminal al pasar de un país al otro y el otro el no disponer de un mercado propio suficientemente extenso que dificulta una industria europea de sistemas móviles competitiva a nivel mundial.

En 1984 empieza a surgir otro factor adicional, los sistemas celulares de la primera generación, y en particular en los países del norte de Europa, experimentan una aceptación y penetración en el mercado extraordinariamente superior a la prevista.

En 1986 las cifras indicaban la saturación de la capacidad de estos sistemas para principio de la década de los 90. Ante esto surgió la tentación de utilizar parte de las subbandas de frecuencias destinadas al GSM como ampliación de las usadas por los sistemas móviles celulares de primera generación. (sistema 900).

En consecuencia la Comisión de las Comunidades Europeas emitió una Directiva en la que reservaban dos subbandas de frecuencias en la banda de 900 Mhz, para el sistema paneuropeo, que empezaría a funcionar en 1991, pero más pequeñas que las recomendadas por la CEPT. Asimismo contemplaba que las frecuencias en estas subbandas que estuvieran siendo utilizadas por sistemas móviles celulares de la primera generación (analógicos), deberían abandonarlas en los próximos diez años (o sea hasta el 2001) que es la vida que les queda a los TMA (analógicos). Mientras tanto los miembros del GSM realizaban excelentes progresos en el desarrollo y acuerdo de estándares.

Se adoptó la decisión de que el sistema seria digital, en lugar de analógico lo que redundaría en mejorar la eficiencia espectral, mejor calidad de transmisión, posibilidades de nuevos servicios y otras mejoras como la seguridad. También permitiría la utilización de tecnología VLSI, pudiendo fabricar terminales móviles más pequeños y baratos, y en definitiva el uso de un sistema digital complementaria el desarrollo de la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI) con la que GSM deber tener un interface. Se siguieron haciendo progresos y el 7 de septiembre de 1987 trece operadores de red europeos formaron un MoU (Memorandun of Understanding) para continuar con el proyecto y lanzarlo el 1 de julio de 1991. Esto fue seguido con la invitación simultánea hecha el 29 de febrero de 1988 a todos los operadores de red involucrados en el sistema.

Pronto se dieron cuenta de que había más problemas de los previstos. Por lo que se acordó que se efectuaría el desarrollo de la especificación en dos fases. Además la implantación en términos geográficos se vislumbro que debía realizarse en fases, empezando por ciudades importantes y aeropuertos y se seguiría con autopistas, calculando que se tardarían años en lograr un servicio completo a todo Europa.

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En 1988 se inicio una intensa actividad en pruebas de validación particularmente en relación con el interface Radioléctrico. Como resultado se ajustaron ligeramente las especificaciones GSM y se pudo comprobar que el sistema funcionaria.

No se alcanzo la fecha acordada de 1 de julio de 1991 para el lanzamiento comercial del sistema GSM. A ello contribuyeron el retraso del desarrollo y acuerdo de pruebas de certificación, la necesidad de modificar algunas especificaciones GSM ya que la complejidad técnica del desarrollo de terminales portátiles se tarde en resolver más de lo previsto.

Fue en junio de 1992 cuando aparecieron los portátiles de mano. El servicio comercial del sistema GSM llego en 1992, si bien el tamaño de las áreas de cobertura y el numero de usuarios era bastante dispar. Las redes que estaban funcionando se basaban en las especificaciones de la fase 1 y no todos los servicios contemplados en la fase 1 estaban disponibles.

A finales de 1993 el numero de operadores que habían firmado el MoU había aumentado de trece a cuarenta y cinco, entre los que estaban la mayor parte del mundo excepto América del Norte y Japón. Treinta redes GSM estaban en servicio con cerca de un millón de abonados en todo el mundo. A finales del 1994 el número de miembros del MoU había crecido a 102 operadores de red y Administraciones reguladores de Telecomunicaciones de 60 países.

El mercado de redes y equipamientos GSM se ha extendido más allá de las fronteras de Europa occidental. Europa del Este, la Commomwealth, Oriente, Asia, África y Oceanía son áreas donde existen sistemas GSM operativos. Actualmente la mayor parte de los firmantes del MoU no pertenecen a países europeos. Esta amplitud del mercado es la razón por la que las siglas GSM han tomado otra acepción -Global System for Mobile comunications- que es diferente de la original de 1982.

INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES MÓVILESLa utilización de las ondas radioeléctricas se revelo desde hace mucho tiempo como el único medio eficaz de establecer comunicaciones con puntos móviles, y lo seguirá siendo durante mucho tiempo, ya que las ondas de radio gozan de la propiedad de salvar obstáculos, y el resto de las interacciones conocidas por la física actual no puede propagarse a grandes distancias. Desgraciadamente el espectro radioeléctrico es un recurso limitado cuya utilización racional solo ha sido posible mediante reglamentación muy estricta que permite la optimización de la asignación de frecuencias. Los primeros sistemas diseñados en los años 20 para uso de la policía en EE.UU asignaban a cada vehículo un canal de radio permanente que quedaba totalmente inactivo durante los silencios del vehículo correspondiente. Tal despilfarro de recursos fue posible porque la única ocupación del espectro, en aquellos tiempos era la que hacían las emisoras de radiodifusión. En los años 60, con la proliferación de las cadenas de radio, televisión, el uso cada vez más frecuente de los radioenlaces de microondas, los enlaces de satélite etc. la ocupación del espectro preocupaba ya de tal manera, que la telefonía móvil se vio obligada a evolucionar hacia sistemas basados fundamentalmente en un aprovechamiento mejor del espectro disponible. El primer avance significativo fue la introducción del trunking automático. El sistema trunking consiste en la asignación de un canal libre existente dentro de un conjunto de canales disponibles, y que se mantiene solamente durante el tiempo que el canal esté siendo utilizado en la conversación, pasando al estado de disponible para otro usuario cuando haya terminado la conversación que se desarrollaba a través de él. De este modo el número de canales que hay que instalar y que ocuparán el espectro se reduce notablemente. Cuando el sistema gana inteligencia y la asignación de canal se realiza de manera automática, sin la intervención de un operador humano, nos encontramos con el trunking automático. El paso siguiente en el aprovechamiento del espectro radioeléctrico es el concepto celular, propuesto por la "Bell South" a principios de los años setenta.

LA REUTILIZACIÓN DE FRECUENCIASLa idea fundamental en que se basan los sistemas móviles celulares es la reutilización de los canales mediante la división del terreno en celdas continuas que se iluminan desde una estación base con unos determinados canales.

La reutilización de frecuencias no es posible en células contiguas, pero si en otras mas alejadas. El número de veces que un canal puede ser reutilizado es mayor cuanto mas pequeñas sean las células.

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La red celular se compone así de un conjunto de estaciones base desplegadas por el territorio a cubrir por el servicio y que están conectadas entre si o con centro de conmutación con acceso a la red telefónica publica, a la RDSI o a otra red celular móvil. La estación base que recibe al móvil con un mayor nivel de potencia es la que queda asignada al mismo.

Si por la movilidad del terminal, otra estación base recibe la señal procedente de la estación móvil con un nivel de potencia superior a 3 decibelios al que esté recibiendo la estación que lo está controlando se produce la conmutación del canal y de la estación base a la que está conectada el terminal móvil. Este procedimiento se llama "Handover" de potencia. Asimismo existe un handover de calidad que se realiza de manera similar al anterior pero que en vez de considerar el nivel de señal para decidir sobre la conmutación de la estación base a la que está conectado un terminal móvil considera la calidad de la señal radioeléctrica.

EL SISTEMA DE CELDASExiste una profusa literatura que dice que las celdas de estos sistemas son hexágonos puros regulares, formando retículas que se agregan unas a otras sin limitación.

La realidad es otra, el objetivo de un sistema celular es reutilizar canales, pero al estar estos canales asociados a estaciones base, lo que se hace es repetir estaciones base. Se dice que una estación se repite cuando tiene la misma tabla de frecuencias que otra determinada. Interesa determinar cuantas estaciones como mínimo se necesitan para cubrir una superficie determinada. Pues bien, con tres tipos de estaciones base se puede conseguir ese objetivo sin que queden enfrentadas dos estaciones del mismo tipo, es decir que tengan un mismo grupo de frecuencias.

En condiciones teóricas de terreno llano, las estaciones formarían retículos formando triángulos equiláteros, no obstante la teoría sobre celdas perfectamente hexagonales no se da en la realidad. Las bases se despliegan de forma irregular según el terreno, buscando un mínimo de zonas de sombra. El problema de la red está en determinar la ubicación idónea de las estaciones base para conseguir una mayor cobertura y minimizar las zonas de sombra. Lo habitual de las estaciones base es que tengan un diagrama de radiación omnidireccional, es decir, que transmitan en todas las direcciones con la misma potencia y frecuencias. Si bien y para el mejor aprovechamiento del espectro y de la potencia radiada por las antenas, se puede sectorizar la radiación concentrando la potencia hacia un determinado sector. Se trata así de aprovechar la potencia enviada al móvil, dado que este solo puede estar en un lugar determinado y la potencia enviada en otras direcciones se perdería inútilmente.

Con este sistema se obtiene un más eficiente uso del espectro en zonas de alta densidad de equipos móviles. En este caso la idea es que cada base alimente a tres antenas que radian cada una para un determinado sector en principio de 120ø. Este es el caso mas común de sectorización, si bien se utilizan además, otras configuraciones. El diagrama de radiación de estas antenas no ser uniforme siendo más intensa en la bisectriz del sector y diminuyendo en los extremos. En la práctica en zonas muy congestionadas por la demanda de comunicaciones móviles los sectores de 120ø no son operativos. Normalmente se instalan seis antenas en cada estación base que suponen seis sectores de 60ø cada uno en cuyo centro está la estación base de modo que si un móvil sale de un sector y entra en otro que pertenece a la misma estación no se produce -handover- concebido este como cambio de la estación base a la que esta conectado un equipo móvil, sino que cambia de asignación de antena.

NOVEDADES INTRODUCIDASEl sistema GSM permite la conexión con la red conmutada (Telefónica) y con la RDSI (Red de servicios integrados) y permite ofrecer al usuario telefonía, transmisión de datos (hasta 9.600 bit/s), facsímil del grupo III, conexión a sistemas de correo electrónico (X-400) y envío de mensajes cortos (alfanuméricos) que permite tanto su envío como su recepción desde un terminal móvil, leyéndolos en este ultimo caso en el visor correspondiente. Soporta igualmente otras prestaciones adicionales, como son, desvío de llamada, restricciones de llamadas entrantes o salientes, conferencias a tres, llamada en espera y otras más. El terminal a su vez, ofrece prestaciones adicionales como marcación abreviada, repetición del último numero marcado, bloqueo del terminal, etc.

El tema de la seguridad ofrece en este servicio novedades importantes respecto a los actuales (TMA), el uso de tarjeta de usuario para la autentificación de la validez de la llamada; encriptado, que facilita una confidencialidad

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total (voz, datos e identidad del abonado) e imposibilidad de utilización de equipos robados mediante la asignación previa de un numero de serie a cada estación móvil. En su componente radio se utiliza la banda de frecuencias de 900 Mhz con el método TDMA (Acceso por multiplexación en el tiempo), que proporciona ocho canales telefónicos en una misma portadora y una codificación de voz a 13 Kbps, destinándose un octavo de tiempo a cada canal. Esta prevista para un futuro una codificación de voz a velocidad mitad, lo que permitiría la utilización de 16 canales por portadora.

ESTRUCTURA DEL GSMEn lo que se refiere a la estructura básica del GSM el sistema se organiza como una red de células radioeléctricas continuas que proporcionan cobertura completa al área de servicio. Cada célula pertenece a una estación base (BTS) que opera en un conjunto de canales de radio diferentes a los usados en las células adyacentes y que se encuentran distribuidas según un plan celular. Un grupo de BTS's se encuentran conectado a un controlador de estaciones base (BSC), encargado de aspectos como el handover (traspaso del móvil de una célula a otra) o el control de potencia de las BTS's y de los móviles. En consecuencia el BSC se encarga del manejo de toda la red de radio y supone una autentica novedad respecto a los anteriores sistemas celulares. Una o varias BSC's se conectan a una central de conmutación de móviles (MSC). Este es el corazón del GSM como responsable de la inicialización, enrutamiento, control y finalización de las llamadas, así como de la información sobre la tarificación. Es también el interface entre diversas redes GSM o entre una de ellas y las redes públicas de telefonía o datos. La información referente a los abonados se encuentra almacenada en dos bases de datos que se conocen como registro de posiciones base (HLR) y registro de posiciones de visitantes (VLR). El primero analiza los niveles de subscripción, servicios suplementarios y localización actual, o mas reciente de los móviles que pertenecen a la red local. Asociado al HLR trabaja el centro de autentificación (AUC), que contiene la información por la que se comprueba la autenticidad de las llamadas con el fin de evitar los posibles fraudes, la utilización de tarjetas de abonado (SIM's) robadas o el disfrute del servicio por parte de impagados. El VLR contiene la información sobre los niveles de subscripción, servicios suplementarios y área de localización para un abonado que se encuentra o al menos se encontraba recientemente en otra zona visitada. Esta base de datos dispone también de información relativa a si el abonado se encuentra activo o no, lo que evita el uso improductivo de la red (envío de señales a una localización que se encuentra desconectada) El registro de identidad de los equipos (EIR) almacena información sobre el tipo de estación móvil en uso y puede eludir que se realice una llamada cuando se detecte que ha sido robada, pertenece a algún modelo no homologado o sufre de algún fallo susceptible de afectar negativamente a la red. En cuanto a las comunicaciones en la red, se ha desarrollado un nuevo esquema de señalización digital. Para la comunicación entre MSC's y registros de posición se utiliza la parte de aplicación para móviles del Sistema de Señalización numero 7 del CCITT, formula casi imprescindible para la operación de redes GSM a nivel internacional. Entre las diversas entidades de la red se encuentran definidos interfaces estándar que aseguren un método común de acceso para todos los móviles, tanto los de diferentes países como los de diferentes suministradores.

LA ARQUITECTURA FUNCIONAL DEL SISTEMA GSMLa norma GSM únicamente especifica entidades funcionales e interfaces normalizados. Con ello se consigue la utilización de cualquier sistema por cualquier estación móvil, aunque no pertenezcan al mismo suministrador, y la interconexión de equipos de distintos suministradores a través de los interfaces normalizados, evitando influir de forma excesiva sobre los desarrollos particulares de cada uno de los fabricantes de equipos. Vamos a describir en primer lugar las entidades funcionales e interfaces que constituyen el sistema GSM, describiendo su funcionalidad y las relaciones entre ellas. Y por ultimo para poder tener una idea de la estructura física del sistema.

Elementos de un sistema GSM-Estación Móvil (MS) Una estación móvil se compone funcionalmente de dos partes:-El equipo terminal (ET)-La terminación móvil (TM)

El equipo terminal realiza funciones semejantes a las de un terminal RDSI y realiza las siguientes funciones:-Transmisión radio-Gestión de canales de transmisión radio-Capacidad del terminal, incluyendo la interfaz hombre-maquina-Codificación de voz-Protección de errores

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-Control del flujo de datos de usuario-Adaptación de velocidad de datos de usuario y velocidad del canal-Soporte de terminales múltiples-Gestión de movilidad

Hay tres tipos de TM-TMO Realiza las funciones anteriormente mencionadas, sin incluir ningún interfaz-TM1 Incluye además una interfaz RDSI-TM2 Incluye además interfaces CCITT series X y V Utilizando estos tres tipos de TM se pueden establecer las configuraciones necesarias para acceder al sistema GSM.

Una estación móvil puede además clasificarse en distintos tipos según varias características-Por su utilización-Equipo móvil-Equipo portátil-Equipo transportable-Por la potencia de salida-Clase 1: 20 w - Móvil y transportable-Clase 2: 8 w - Vehículo y transportable-Clase 3: 5 w - Portátil-Clase 4: 2 w - Portátil-Clase 5: 0.8 W - Portátil

Las características de las estaciones móviles se clasifican en tres tipos:-Básicas-Suplementarias-Adicionales

Características Básicas obligatorias de la estación móvil-Visualización del número llamado-Indicación de señales de progreso de la llamada-Indicación de país/sistema-Gestión de la identidad de suscripción (SIM)-Indicador de PIN (clave de acceso) no valido-Identidad internacional de equipo de estación móvil (IMEI)-Indicador de servicio

Características básicas opcionales:-Indicación y reconocimiento de mensajes cortos-Indicación de saturación de memoria para mensajes cortos-Interfaz para equipo terminal de datos-Interfaz para terminal RDSI-Función de acceso internacional (tecla + )-Conmutador encendido/apagado-Interfaz analógica-Auto prueba

Características suplementarias:-Aviso de tarificación-Control de servicios suplementarios

Características adicionales:-Marcación abreviada-Limitación de llamada a números fijos-Repetición del último numero marcado-Operación manos libres-Restricción de todas las llamadas salientes-Bloqueo electrónico del terminal

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-Indicador de calidad de recepción-Indicador de unidades de tarificación-Estación móvil multi-usuario

Modulo de identificación del usuario (SIM): Para que una estación móvil GSM pueda funcionar necesita tener introducido el modulo de identificación del usuario. Existen dos tipos distintos de modulo de identificación del usuario:-Una tarjeta inteligente que puede ser retirada de la estación móvil cuando el usuario termina de utilizarla-Un modulo que es incorporado dentro de la estación móvil, con el fin de estar instalado permanentemente, aunque siempre seria posible retirarlo abriendo la carcaza de la estación móvil. Este modulo es el que contiene toda la información necesaria para realizar la función de autentificación del usuario, además de otras informaciones necesarias para el sistema.

El SIM debe contener la siguiente información:-Numero de serie-Estado del SIM (bloqueado o desbloqueado)-Clave del algoritmo de autentificación-Algoritmo de Autentificación (A3)-Identificación internacional del usuario móvil (MSI)-Identificación temporal del usuario móvil (TMSI)-Algoritmo de generación de claves de cifrado (A8)-Clave del algoritmo de cifrado de señalización y datos (A5)-Numero de secuencia de la clave del algoritmo de cifrado-Clase de control de acceso del usuario

SISTEMA DE ESTACIÓN BASE (BSS)Es la entidad responsable del establecimiento de las comunicaciones con las estaciones móviles que se encuentran dentro de su rea de influencia. Esta área de influencia puede ser constituida por una o más células radio cada una de ellas con una estación base. Hay ocho clases de estaciones base en función de la potencia que van desde los 320 W a 2.5 w. Un sistema de estación base está constituido por un controlador de estación base BSC del que dependen una o más estaciones base BTS. Una estación base está constituida por un conjunto de transceptores (TRX) que cubren la misma área. La estación base incluye además de los tranceptores un modulo que realiza la función de control común de estos transceptores (FCC) Tomando como base esta estructura existen dos tipos de sistemas de estación base:

-El sistema de estación integrado donde el BSC y una BTS están n integrados en un mismo equipo.-El sistema de estación base separado donde el BSC es una entidad distinta de las estaciones base, a las que se conecta mediante una interfaz normalizada, denominado interface A-bis. Esta ultima estructura, es la más general.

El transcodificador es un elemento que pertenece funcionalmente al BSS pero que puede estar situado físicamente en la BTS, en el BSC o externo al BSS (junto a la central de conmutación móvil). La función de transcodificador es convertir la velocidad neta utilizada en los canales radio (inferior a 16 kb/s) a la velocidad normalmente utilizada en la red fija (que es de 64 kbit/s). El que esta conversión no se realice hasta el final posibilita que se puedan multiplexar 4 canales de 16 kbit/s en uno de 64 kbit/s ahorrando capacidad de transmisión, en el interfaz entre la BTS y el BSC y en el interface entre el BSC y la central de conmutación (interface A). A partir de los tipos básicos anteriormente definidos pueden distinguirse 7 estructuras finales distintas, teniendo en cuenta además la situación del transcodificador, y la utilización de submultiplexaci¢n en el interface A-bis. (BSS del 1 al 7). Además de esta clasificación existen otras características funcionales, opcionales dentro de la especificación GSM, que determinan dentro de cada uno de estos tipos diferentes sistemas de estación base. Hay unas características funcionales que son fundamentales, función de salto de frecuencia (SLF), función de control de potencia (CP) y la función de transmisión discontinua (TXD). La interconexión del BSS con las demás entidades del sistema GSM se define utilizando un modelo basado en el modelo de interconexión de Sistemas Abiertos (OSI) recogido en las recomendaciones CCITT X200 y X210.

Dentro de cada capa están las entidades. Las entidades de distintos sistemas que pertenecen a la misma capa, pueden intercambiar información entre si. Las entidades de un mismo sistema situadas en capas adyacentes interactúan entre ellas a través de su frontera común. De esta forma las capas inferiores prestan sus servicios a

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las capas superiores. Todos los sistemas del BSS: El interface radio, la interfaz A y el interface A-bis se han definido utilizando un modelo de tres capas:

-Capa 3-Capa 2 (enlace de datos)-Capa 1 (capa física)

La capa 1 coincide con la capa inferior del modelo OSI, y soporta todas las funciones necesarias para la transmisión de una secuencia de bits sobre un canal establecido en un medio físico de transmisión.

La capa 2 es la capa de enlace de datos, y tiene como misión permitir el intercambio de tramas de información entre dos entidades conectadas a través de un medio físico.

La capa 3 en realidad comprende las capas 3 a 7 del modelo OSI, llegando por lo tanto hasta definir la naturaleza de la comunicación requerida para satisfacer las necesidades de los usuarios de la comunicación.

Para definir totalmente la interconexión del sistema, además de esa estructura de capas es necesario también utilizar funciones de gestión del sistema. Estas funciones pueden incluir funciones que son comunes a varias capas.

Funcionalidad del BSS.

Funciones del BSC-Gestión de canales en el enlace BSC-MSC-Gestión de canales radio*Configuración de los canales radio (recibe del OMC)*Gestión de secuencias de salto de frecuencia(BSC,OMC) estas secuencias son enviadas por el BSC hacia el BTS*Selección de canal, supervisión del enlace y liberación de canal*Control de potencia en el móvil. Determinación del nivel de potencia necesario en el móvil*Control de potencia en la BSS.*Determinación de la necesidad de realizar cambio de canal.

Funciones de la BTS-Gestión de canales radio*Supervisión de canales libres, y envío de información de estos hacia la BSC*Temporización de bloques BCCH/CCCH. Edición de mensajes de aviso*Detección de accesos al sistema por parte de móviles*Codificación y entrelazado para protección de errores*Determinación del avance de temporización que hay que utilizar para una comunicación con el móvil*Medidas de intensidad de campo y calidad de las señales recibidas de los móviles. Recepción de medidas enviadas por los móviles sobre condiciones de intensidad y calidad.*Opcionalmente la BTS puede realizar un pre-procesamiento*Construcción de los mensajes de aviso a partir de la información recibida desde la BSC*Detección de acceso por traspaso de un móvil, y comprobación de la identificación de referencia de este traspaso de acuerdo con la información recibida desde BSC.*Encriptación de la información de señalización y tráfico.

CENTRAL DE CONMUTACION MOVIL (MSC)Es una central de conmutación encargada de todas las funciones de conmutación para las estaciones móviles situadas en su rea de influencia (área MSC). Las principales diferencias de esta central respecto a una central de la red fija, consisten en que esta central debe tener también en cuenta el impacto de las funciones de asignación de los recursos radio y la naturaleza móvil de los usuarios. Por lo tanto este tipo de central implementa ciertos procedimientos adicionales a los de una central de red fija, como pueden ser por ejemplo la actualización de la posición de las estaciones móviles, y lo que tienen que ver con las funciones de traspaso de llamadas en curso, cuando los móviles se van desplazando entre las células de la red móvil.

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CENTRAL DE CONMUTACION MOVIL DE CABECERA "GATEWAY" (MSCC)Es una central de conmutación móvil que además es utilizada para dirigir hacia ella las llamadas originadas en la red fija. Esta central se encarga de interrogar al HLR, adecuado para conocer la posición del móvil al que va dirigida la llamada, y posteriormente de encaminar la llamada hacia la central de conmutación móvil correspondiente. La elección de las centrales de conmutación móvil que van a ser además centrales de cabecera depende de la organización de la red móvil. El sistema GSM introduce respecto a los sistemas analógicos de segunda generación una mayor descentralización de las funciones de la central de conmutación móvil, pasando parte de ellas a ser realizadas dentro de los propios sistemas de estación base. De esta forma se consigue descargar de trabajo a la central de conmutación y agilizar en muchos casos algunos procedimientos característicos de una red móvil, como puede ser por ejemplo el traspaso de las llamadas en curso, al pasar el móvil de una a otra célula.

UNIDAD DE INTERFUNCIONAMIENTO (UI)Es una entidad funcional asociada con la central de conmutación móvil. Esta unidad es la encargada de proporcionar la funcionalidad necesaria para permitir el interfuncionamiento del sistema GSM con las redes fijas (RDSI, RTC, y RTPCP). Las funciones incluidas en esta unidad dependen por lo tanto de los servicios que se implementen y de las redes fijas a las que se conecten.

Su principal cometido es convertir los protocolos utilizados en el sistema GSM a los utilizados en las redes fijas.

REGISTRO DE POSICION BASE (HLR)Es una base de datos cuya misión es la gestión de los usuarios móviles. Una red GSM puede tener uno o varios HLR, dependiendo del número de usuarios móviles, de la capacidad del equipo y de la organización de la red.

El HLR almacena dos tipos de información:-La información de suscripción de los abonados.-La información de localización de los abonados, permitiendo de esta forma la función de seguimiento es decir la actualización automática de la posición del móvil para que se le pueda encaminar las llamadas que reciba.

Todas las funciones de administración de los abonados se realizan sobre esta base de datos. La información de suscripción de un abonado consta de los siguientes pasos:-dos números de identificación*El identificativo internacional de la estación móvil IMSI*El numero RDSI internacional de la estación MSISDN-Servicios portadores y teleservicios que el usuario puede usar-Restricciones de servicios por ejemplo limitación de seguimiento-Servicios suplementarios que el usuario puede usar y las tablas de par metros necesarios para dichos servicios.-Características del equipo móvil utilizado por el usuario

CENTRO DE AUTENTIFICACION (AUC)Es una base de datos, con la misión de controlar a los móviles que se encuentran en su rea de influencia. Este área de influencia puede comprender una o varias MSC. Cuando una estación móvil aparece en un área de localización lo primero que hace es iniciar un proceso de registro comunicando a la MSC local su identidad. La MSC comunica este registro hacia su Registro de Posición Visitado. Si el móvil no estaba ya registrado en otra rea de localización dependiente también del mismo VLR es necesario enviar también esta información hacia el HLR del móvil, para indicarle que actualice su posición, y encamine las llamadas recibidas hacia el área donde se encuentra actualmente el móvil.

El VRL contiene también la información necesaria para gestionar las llamadas originadas o recibidas por los móviles registrados en su base de datos. Esta información incluye los siguientes elementos:-El identificativo internacional de la estación móvil (IMSI)-El numero RDSI internacional de la estación móvil (MSISDN)-El identificativo temporal de la estación móvil (RMSI)-El identificativo local de la estación móvil-El área de localización donde el móvil se ha registrado.

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Esta información es intercambiada entre el HLR y el VLR

El VLR también puede contener los siguientes elementos:-Parámetros de servicios suplementarios-Características técnicas de los equipos móviles.

REGISTRO DE IDENTIFICACION DE EQUIPOS (EIR)Este registro se utiliza para almacenar las identidades de los equipos móviles clasificadas en tres tipos de listas:- blanca- gris- negra

La lista blanca contiene todos aquellos identificativos de equipos que han obtenido la homologación. La lista gris contiene los identificativos de los equipos que es necesario localizar debido a alguna razón técnica. La lista negra contiene los identificativos de los equipos robados o utilizados de forma ilegal y también la de aquellos equipos que no pueden acceder al sistema porque podrían producir graves problemas técnicos. Este registro es consultado cuando un móvil se registra en el sistema, o bien cuando realiza una llamada. (ojalá se pudiera hacer esto en paket).

CENTRO DE OPERACION Y MANTENIMIENTO (OMC)Es un sistema de operación que se encarga de las funciones de explotación de una o varias entidades del sistema GSM

CENTRO DE GESTION DE RED (NMC)Es un sistema de operación que constituye la máxima jerarquía dentro del sistema de explotación. De este centro depende todos los demás Centros de Operación y Mantenimiento.

INTERFACES DEL SISTEMA

Interface Radio (Interface UM)El interface radio es utilizado por las estaciones móviles para acceder a todos los servicios y facilidades del sistema GSM utilizando para ello los sistemas de estación base como punto de conexión con la red.

Interface entre la SMC y el BSS (interface A)Este interface se utiliza fundamentalmente para el intercambio de información relacionada con las siguientes funciones:-Gestión del BSS-Manejo de la llamada-Gestión de la movilidad

Interface entre el BSC y la BTS (interface A-bis)Este interface permite conectar de una forma normalizada estaciones base y controladores de estación base, independientemente de que sean realizadas por un mismo suministrador o por suministradores distintos.

Interface entre la SMC y el VLR asociado (interface B)Como se vio anteriormente el Registro de Posición Visitado es la base de datos para gestión y seguimiento de los móviles dentro del arrea controlada por su SMC asociada (o SMC asociadas)

Interface entre el HLR y la SMC (interface C)Este interface se utiliza fundamentalmente para las siguientes funciones:-Al final de una llamada en la que un móvil tiene que ser tarificado la SMC de ese móvil puede enviar un mensaje de tarificación al HLR.-Cuando la red fija no puede realizar el procedimiento de interrogación necesario para el establecimiento de una llamada hacia un usuario móvil la SMC de cabecera debe interrogar al HLR del usuario llamado para conocer el número de seguimiento del móvil llamado.

Interface entre el HLR y el VLR (interface D)

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Este interface se utiliza para intercambiar los datos relacionados con la posición de la estación móvil y los datos de suscripción del usuario. A través de este interface el VLR informa al HLR correspondiente de la posición de una estación móvil gestionada por este último registro, proporcionándole un número de seguimiento a fin de que pueda encaminar las llamadas dirigidas hacia esta estación móvil. En el otro sentido el HLR envía al VLR que controla el rea donde se encuentra la estación móvil, los datos correspondientes necesarios para soportar los servicios contratados por el usuario. Asimismo mediante un interfaz similar el HLR debe informar también al VLR anterior que cancele el registro de localización correspondiente a dicha estación móvil, cuando esta estación móvil se desplaza a una nueva rea VLR. Estos intercambios de datos se producen cuando la estación móvil requiere un servicio determinado, cuando el usuario quiere cambiar algunos datos relacionados con su suscripción, o bien cuando los par metros de la suscripción se modifican por el operador del sistema.

Interface entre SMC (interface E)Cuando una estación se desplaza del arrea controlada por una SMC al área de otra SMC distinta, es necesario realizar un procedimiento de traspaso para poder continuar la conversación. En este caso las SMC deben intercambiar datos para poder llevar a cabo esta operación.

ESTRUCTURA FÍSICA DEL SISTEMA GSMEn estos momentos hay dos fabricantes que han optado por dos sistemas distintos aunque similares. Ericson y Motorola.

SISTEMA GSM DE ERICSSONEricsson ha diseñado una estructura basada en controladores de estación base de gran capacidad, colocados junto a las centrales de conmutación y utilización de estaciones bases simples. Estas estaciones base utilizan la interface A-bis para conectarse al BSC El transcodificador/adaptador de velocidad esta situado en el BSC para ahorrar medios de transmisión.

El sistema GSM de Ericsson se divide en tres sistemas que siguen el modelo general GSM:-Sistema de Conmutación (SS)-Sistema de Estación Base (BSS)-Sistema de Operación y Mantenimiento (OSS)

Las funciones relacionadas con el proceso de llamadas y los abonados están implementadas en el sistema de Conmutación mientras que las funciones relacionadas con la radio se concentran en el Sistema de Estaciones Base.

El sistema de Operación de mantenimiento atiende las actividades necesarias para la gestión de la red celular y del sistema del GSM

El sistema de Conmutación (SS)El sistema de conmutación realiza las funciones normales en telefonía, como son el control de tráfico, el análisis de números, la facturación y las estadísticas de llamadas, e incluye las siguientes funcionalidades:-Central de Conmutación de Servicios Móviles (MSC)-Registro de abonados locales (HLR)-Registro de abonados visitantes (VLR)-Centro de Comprobación de identificación (AUC)-Registro de identidad del equipo (EIR)

Sistema de Estación Base (BSS)El sistema de Estación Base, fundamentalmente es responsable de las funciones radio, gestiona las comunicaciones por radio con las unidades móviles, maneja con autonomía el paso de llamadas activas entre células en el área que estén bajo su control. El BBS controla también los niveles de la potencia de la señal de radio tanto de las estaciones base como de los móviles.El sistema de Estaciones Base de Ericsson puede manejar, no solamente el tráfico ordinario sino también situaciones de averías normales, sin tener que estar bajo el control del sistema de Operación y Mantenimiento (OSS). Esto significa que el OSS no entra en el tratamiento de tráfico. El controlador de estaciones base (BSC) del sistema de Estación Base de Ericsson tiene la flexibilidad de trabajar en toda la gama de capacidad, desde

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aplicaciones rurales pequeñas a las metropolitanas grandes. Por ejemplo una BSC puede controlar hasta 512 transceptores.

Sistema de operación y Mantenimiento (OSS)Las funciones de operación y mantenimiento de la red GSM de Ericsson se realizan ambas localmente, en los nodos de la red GSM y centralmente mediante el OMC. Juntos los dos juegos de funciones proporcionan los medios necesarios para poder llevar una eficiente gestión de la red.

Cada elemento de la red GSM de Ericsson lleva incorporadas funciones de mantenimiento que supervisan e informan sobre el estado operativo del elemento. Los errores que se detectan se clasifican según su gravedad. En muchos casos las funciones locales de operación y mantenimiento pueden resolver con autonomía el problema, por ejemplo, conmutando el tráfico a una unidad de reserva.

Las funciones dentro de OSS se basan en el nuevo Sistema de Operación y Gestión de Redes de Telecomunicación. Consiste en una "familia" de aplicaciones individuales que utilizan ordenadores normalizados, RISC y el sistema operativo UNIX. Se ha elegido un subconjunto de las funciones de gestión para construir el Sistema TMOS como soporte operativo del GSM de Ericsson.

SISTEMA GSM DE MOTOROLAMotorola ha diseñado una estructura basada en controladores de estación base de menos capacidad que en el caso de Ericsson y que están colocados cerca de las propias estaciones base. Esta estructura permite dar al sistema una mayor agilidad y más flexibilidad de configuraciones.

El transcodificador/adaptador de velocidad está situado o bien cerca de la MSC o bien en el BSC, dependiendo de la configuración del sistema.

Sistema de Estación Base (BSS)El sistema de estación base puede tener varias configuraciones. Hay dos tipos básicos de bastidores en el sistema BSS, el llamado BSSC que realiza funciones de BSC y también puede realizar funciones de transcodificación y el llamado BTS que realiza funciones propias pero también puede realizar funciones de BSC e incluso de transcodificador, aunque sea un bastidor propio de BTS. El BSS utiliza solo 6 tipos de tarjetas distintas que realizan todas las funciones propias del mismo. Utiliza dos tipos de combinaciones para el salto de frecuencia.

Sistema de Operación y mantenimiento (OSS)El sistema de Operación y mantenimiento se realiza localmente en los BSS y centralmente en el Centro de Operación y Mantenimiento (OMC) En el BSS se emplean unas 3/4 partes del SW a la operación y el Mantenimiento.

Las conexiones entre el BSC y BTS se realizan mediante RS232. Se generan estadísticas, alarmas, etc. Debido a los pocos tipos de tarjetas diferentes que existen los repuestos son reducidos. El OMC centraliza la Operación y Mantenimiento. Utiliza interfaces estándares sistema UNIX y base de datos INFORMIX. El interfaz hombre maquina es fácil con el X-Windows.

INTERFACE RADIOELÉCTRICOLa banda de espectro radioeléctrico destinada a su uso por el sistema GSM es de 890 a 915 Mhz para las comunicaciones de E.M a E.B y de 935 a 960 Mhz para las comunicaciones de E.B. a E.M.

La separación entre portadoras de los canales GSM es de 200 Khz y se ha definido una banda de guarda de otros 200 Khz a cada lado de las bandas GSM por lo que el número de canales posibles en la banda es de 124, con frecuencias portadoras que tienen un valor de:Fu=890 + 0.2 * n Mhz siendo 1<=n<=124Fd=Fu + 45 MhzLa trama del TDMA

Cada uno de los antedichos canales de radiofrecuencia esta dividido en intervalos de tiempo de unos 577 usg (exactamente 15000/26 usg, que es lo que se denomina relación de aspecto TDMA y es un par metro fijado

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inicialmente en las especificaciones GSM) Estos intervalos de tiempo están agrupados en conjuntos de 8 intervalos consecutivos formando la llamada trama. Las tramas así formadas se agrupan en multitramas de una de estas formas:

-Una multitrama formada por 26 tramas y por tanto, con una duración de 120 msg. Esta multitrama es utilizada para contener canales de tráfico y sus canales de control asociados.-Una multitrama formada por 51 tramas y por tanto, con una duración aproximada de 235.4 msg. Esta multitrama es utilizada exclusivamente para canales de control.

Hay ocho canales físicos por cada canal de radiofrecuencia. Por tanto, para especificar un determinado canal físico habrá que indicar el canal de radiofrecuencia en el que está el canal físico, de los ocho posibles, de que se trata dentro de ese canal de radiofrecuencia.

La estructura de trama utilizada para cada canal físico es independiente de la de los demás. Esto quiere decir que cada uno de los ocho canales que forman un canal de RF puede estar agrupado en un modelo diferente de multitrama.

El siguiente nivel dentro de la estructura de TDMA es la supertrama. Esta tiene una duración de 6.12 sg y esta formada por 51 multitramas de 26 tramas o 26 multitramas de 51 tramas.

La flexibilidad de la estructura de trama mencionada en el párrafo anterior tiene su limite en que el cambio de tipo de multitrama usado en un canal físico está permitido solamente en las transiciones de supertrama.

El ultimo nivel de la estructura es la hipertrama, que consiste en 2048 supertramas de duración aproximada 12533.76 sg (3h 28m 53sg 760 msg). Las tramas TDMA se numeran respecto a este nivel es decir su numeración va de 0 a 2715647. Este periodo de tiempo tan largo es necesario para soportar los mecanismos de encriptación que lleva el sistema GSM.

Estructuras de Datos Hay dos tipos principales de canales en el sistema GSM, los de tráfico (TCHs) y los de control (CCHs). Alguno de estos canales son bidireccionales y otros unidireccionales.

Canales de tráfico (TCHs)Los canales de trafico están destinados a soportar voz o datos codificados. Tanto los TCHs llevan información de un tipo o de otro, pueden ser de dos formas generales:-TCH/F, canales de trafico de velocidad completa, que trabajan a 22.8 kbit/s-TCH/H, canales de trafico de velocidad media, que trabajan a 11.4 kbit/s En el caso de datos con régimen binario de 9.6 kbit/s estos tan solo pueden ser transmitidos mediante TCH/Fs.

Canales de control (CCHs)Los canales de control soportan señalización y datos de sincronización entre estaciones base y móviles. Hay tres categorías de canales de control:-Difusión, común y dedicado

Los CCHs de difusión son canales unidireccionales utilizados para difundir información a las estaciones móviles. Se definen varios tipos:

FCCH, utilizado para la corrección de frecuencia de las estaciones baseBCCH, utilizado para difundir información generalSCH, utilizado para la sincronización de trama en la estación móvil.

Los CCHs comunes, CCCHs son usados durante el establecimiento de la conexión ente EB y EM antes de que se haya asignado al móvil un CCHs dedicado (RACh, PCH, AGCH).

Los CCHs dedicados son básicamente de tres tipos:SDCCH que soportan datos de señalización que sitúen el establecimiento de la conexión EM-EB y la asignación de canal.

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SACCH, que está siempre asociado a un canal de trafico o a un SDCCH y se corresponden dentro del mismo canal físico. Soporta información general entre EM y EB.FACCH que soporta datos de señalización al igual que el SDCCH y está asociado a un TCH. Este tipo de canal de control se asigna cuando no ha sido asignado un SDCCH y obtiene acceso al recurso "robando" tramas del canal de tráfico al que ha sido asignado.

Tipos de BurstLa velocidad de bit que modula una portadora GSM es de 270.838 kbit/sg que significa un intervalo de 577 usg que corresponde a una duración de 156.25 bits. Se denomina "burst" a esta ráfaga o secuencia de datos de extensión 156.25 bits.

El burst esta hecho de una parte útil y una de guarda. La primera contiene los datos para ser transmitidos, una secuencia de entrenamiento y una cola de bits. En la segunda, el periodo de guarda, no se transmite nada y su propósito es permitir una variación en el tiempo de llegada del burst sin que se solapen las partes útiles de los burst adyacentes.

Se definen 5 tipos de burst en el sistema GSM cuatro de ellos son de duración completa (156.25 bits) y otro corto:

burst normal, que consta de un periodo de guarda de 8.25 bits y 116 bits de datos encriptados. El resto de los bits se reparten: 3 para la cola de arranque, 3 para la cola de parada, 26 para la secuencia de entrenamiento usada para ecualización del canal de radiofrecuencia.

Burst de corrección de frecuencia, que tiene 8.25 bits de periodo de guarda, 3 para la cola de arranque, 3 para la cola de parada, 142 restantes son 0 Este burst es utilizado para la sincronización de frecuencia en el móvil. También permite al móvil encontrar fácilmente el canal (CCH) de difusión, ya que este burst tan fácilmente identificable esta únicamente en el canal CCH de difusión.

Burst de sincronización, que es utilizado para la sincronización temporal del móvil. Está formado por 8,25 bits de periodo de guarda, 3 para la cola de arranque, 3 para la cola de parada, una secuencia de entrenamiento de 64 bits y el resto de datos.

Burst postizo (Dummy Burst), que tiene la misma estructura que el normal pero no transmite datos, los bits encriptados son sustituidos por unas series conocidas de bits cuyo valor medio es la mitad de 116. Es utilizado para rellenar la transmisión del tranceptor de control de la estación base cuando no hay canales de tráfico que transmitir.

Burst de acceso, que es el usado por el móvil para acceder al sistema. Se caracteriza por tener un periodo de guarda de duración de 68,25 bits para prevenir que el móvil no conoce el tiempo de avance del primer acceso.

ENLACE DE VOZ Para transmitir la señal de voz por el canal digital del GSM se utiliza un codificador de voz que convierte la voz en una señal digital con la velocidad de 13 kbit/s. El codificador trabaja con bloques de duración de 20 ms, es decir con bloques de 260 bits.

Codificación de canalEl hecho de que la EM este en movimiento y las irregularidades del terreno producen variaciones y desvanecimientos en la señal recibida por el móvil. Estas variaciones producen errores en las transmisiones digitales, en el entorno rural cuando estos desvanecimientos son muy grandes descendiendo demasiado el nivel de señal, en el entorno urbano el nivel de interferencia cocanal puede superar el límite tolerado. Para proteger la transmisión contra errores, el sistema GSM utiliza un FEC (Forward Error Correction) que consiste en la adición de bits redundantes de paridad a los datos transmitidos, siendo capaz el sistema de detectar que ha habido un error y corregirlo. También utiliza codificación convolucional.

La codificación de voz subdivide los bits del enlace en dos clases, aplicándosele a cada una de ellas una codificación de canal diferente. El resultado de ello es una señal digital de velocidad 22.8 kbit/s. Por tanto, el bloque primigenio del codificador de voz de duración 260 bits se transforma a la salida del codificador de canal en uno de 456 bits.

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InterleavingLos desvanecimientos que como se ha mencionado, generan errores en los sistemas móviles, evolucionan a una velocidad mucho menor que 270 kbit/s (velocidad de transmisión del sistema GSM) y por tanto los errores tienden a suceder en ráfagas. Los errores en el canal se distribuyen en periodos con una alta tasa de error seguidos de intervalos muy largos con tasas de error bajas. Para que el código corrector de errores trabaje adecuadamente los errores deben estar distribuidos más o menos uniformemente en el tiempo por lo que la reordenación y el interlineado son las vías en que esto es conseguido en el sistema GSM.

Los bloques de 456 bits codificados son reordenados e interlineados sobre 8 grupos multiplexados en el tiempo, bien sobre los 4 pares, bien sobre los cuatro impares. Cada bloque de 456 bits codificados se divide en 8 partes (57 bits) que son entremezclados con los del bloque precedente o con los del posterior. A estos nuevos grupos de 114 (57+57) bits se les añade unos bits (1+1) que indican si los bits del enlace de voz de las partes pares o impares han sido sustituidos por datos de FACCH. Estos nuevos grupos de 116 (58+58) bits son los que forman los burst que se transmiten.

ENCRIPTACIÓNPara mostrar el concepto de encriptación hay que explicar como es autentificado el acceso al sistema GSM de una EM.

Un abonado móvil es identificado en el sistema GSM por su identidad internacional de abonado móvil (IMSI) que no debe ser transmitida claramente en ningún mensaje de señalización en el enlace radio.

Normalmente el EM se identifica en un área de localización dada enviado una identidad temporal de abonado móvil (TMSI). Fuera de este arrea la localización del arrea de identificación (LAI) debe ser enviada. Únicamente el caso de que TMSI y LAI no correspondan, se pregunta su IMSI a la EM y más tarde se envía un nuevo TMSI a la EM de forma encriptada. En todo el proceso intervienen también la clave secreta de autentificación del abonado y un número de acceso aleatorio enviado por la EB. La clave usada para encriptar proviene de estos últimos.

El cambio de clave en el encriptado se produce a petición del operador de red y cuando el móvil cambia de una celda a otra (handover).

MODULACIÓNEl principal objetivo de la modulación es convertir los datos a ser transmitidos en una forma que se ajuste tanto a los requisitos de transmisión del medio usado como a cualquiera impuesto por el sistema y las operaciones.

La modulación que más se adapta es la GMSK (Gaussian Minimun Shift Keing) que es una modulación en frecuencia digital binaria con un índice de modulación de 0.5 en la que se ha realizado previamente sobre la señal moduladora un filtrado gaussiano con 0.3 de producto BT (ancho de banda por el periodo de bit de la señal moduladora).

PROPIEDADES DEL SISTEMA

Alineamiento adaptativo en el tiempoEn el sistema GSM como en la mayoría de los sistemas celulares, la EM obtiene su temporización de las señales recibidas de la EB. En concreto la EM transmite su burst 3 intervalos de tiempo (3 x 577 usg) después que los burst hayan sido recibidos de la EB.

No obstante dando que la temporización depende de lo que tarde en propagarse la señal, que esto depende de la distancia entre la EB-EMM y que el siguiente burst recibido de la EB (procedente de otra EM con diferente distancia a la EB) puede superponerse, deben ser tomadas algunas acciones al respecto.

La BS determina el adelanto en la temporización en transmisión que el móvil debe tener para que sus burst lleguen en el intervalo de tiempo correcto. Este adelanto de temporización es inicialmente calculado por la EB sobre la base del burst de acceso recibido en RACH (que tiene un periodo de guarda de 68,25 bits o 252 usg) y puede ser de 0 a 63 periodos de bit de avance lo que equivale a una separación máxima de 35 Km.

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La EB controla en modo de operación normal con TCH establecido, el retraso de la señal procedente de la EM, enviando ordenes de corrección en el SACCH y logrando que el error del retardo sea menor que 2 usg (aproximadamente medio periodo de bit).

Para células de radio mayor que 35 Km hay un procedimiento especial establecido que permite realizar esta función en células de hasta 120 Km.

Control de PotenciaEl control de potencia en el sistema GSM puede ser utilizado tanto en la EM como en la EB, y su finalidad principal es la de reducir la interferencia cocanal, mientras se trabaja con una potencia transmisora adecuada para mantener la calidad de la señal de voz a través del enlace radioeléctrico.

Este control de potencia es obligatorio para las EM mientras que no lo es para las EB. La EM deber ser capaz de variar su potencia de transmisión desde su máximo valor (diferente según la clase de EM de que se trate) hasta 20 mw en pasos de 2dB.

Para el acceso inicial de una EM en una célula del RACHB, dicha EM debe usar o su valor máximo definido por la clase de EM que ese o el valor máximo permitido en esa célula si este es menor. Tras esto, la EB calcula el nivel de potencia en radiofrecuencia que debe usar la EM y se lo señala mediante 4 bits que a tal efecto hay dedicados en el SACCH (EB-> EM). El cambio de potencia en la EM se realiza a una velocidad de 2 dB cada 60 msg y la EM confirma a la EB el nivel de potencia que utiliza en el SACCH (EM->EB).

HandoverLa EM tienen establecido el proceso de comunicación con la EB que le proporciona mejor enlace. Como la EM se mueve, la EB con la que existe el mejor enlace varia, por lo que la EM debe ser reasignada a una nueva EB y su llamada re-enrutada adecuadamente.

Esta necesidad es solucionada por el proceso de handover que determina la asignación de EM o de EB y que por tanto determina el tamaño de las células mediante los valores de umbrales de decisión de asignación utilizados y determina la calidad del enlace radioeléctrico.

Para controlar el proceso de handover el sistema ha de poseer información de la calidad del enlace radioeléctrico existente y el de los enlaces alternativos de las EB circundantes.

Las EMs tan solo son activas en 2 de los 8 intervalos de tiempo de una trama si bien tienen la habilidad de, en los 6 restantes, explorar las transmisiones del BCCH de las Bes circundantes.

Las portadoras de radiofrecuencia de BBCH son medidas secuencialmente y promediadas durante un bloque SACCH (480 msg).

Una vez que tiene la información de calidad de su enlace con la EB utilizada y con las circundantes transmite a la red la información de las 6 EB con mayor intensidad de señal recibida (a través de su EB), donde es tomada la decisión de handover.

Al proceso de medir los BCCHs, la EM debe identificar las EBs circundantes lo que realiza identificando la frecuencia del BCCH y si esta es coincidente con la de varias EB, sincronizando y demodulando el canal de sincronización de las EBs circundantes, que contienen el código de identificación de estación base (BSICs). La EM realiza esta operación en su trama "idle" TDMA existiendo una sola por multitrama de TCH.

Hay que resaltar que para que esto pueda realizarse correctamente todas las portadoras de radiofrecuencia que contengan BCCH debe ser transmitidas con la misma potencia. Esto implica que en la transmisión del BBCH no se puede aplicar ni el control adaptativo de potencia, ni la transmisión discontinua.

Tan solo añadir que respecto de la EB con la que está enlazada, la EM mide no solo la intensidad de señal recibida, si no también la calidad de la misma en tasa de error de canal. Igualmente, la EB realiza medidas de calidad del enlace EM -> EB. El medir los dos parámetros permite al sistema conocer si la degradación de un enlace radioeléctrico se debe a falta de señal o a interferencia cocanal.

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Junto con el handover como cambio de la EB con la que trabaja una EM también existe el concepto de handover intracelular (al anterior le llamamos handover intercelular) y que consiste en cambiar el canal en el que se realiza la comunicación dentro de una misma EB. Esto se puede llevar a cabo ya que la EB mide la señal recibida en todos los canales recibibles por ellas y no solo en el utilizado por lo que puede determinar que canal tiene una menor interferencia cocanal.

El algoritmo de handover no está restringido a especificaciones GSM sino que se da libertad al gestor de red de como realizarlo. No obstante existe un ejemplo de algoritmo recomendado por las especificaciones.

Como la mayoría de las comunicaciones en sistemas móviles son de voz y estas son realmente activas menos de la mitad del tiempo, GSM usa la transmisión discontinua (GTX) apoyándose en detectores de actividad vocal (VAD) transmitiendo aquellos tramos de voz que son consideradas como que contienen nuestra voz activa. Esto conlleva dos ventajas: la señal cocanal interferente se reduce a 3 db de media y la duración de la batería de la EM se amplia considerablemente.

Los intervalos en los que no se transmite voz se rellenan mediante ruido confortable. El algoritmo para extraerlo es enviado periódicamente en los periodos de silencio, en tramas de identificación de silencio (SID) al extremo receptor de la comunicación.

La opción DTX es obligatoria para las EM y optativa para las EB. Por otro lado la recepción discontinua implica que las EM están diseñadas para tener activados los receptores salo cuando es necesario. Esto puede ser llevado a cabo ya que el canal de búsqueda (PCH) en CCCH (EB -> EM) está organizado de forma que la EM solo necesita escuchar un pequeño subconjunto de todas las tramas PCH.

La propagación en sistemas móviles en el que se da multitrayecto produce un desvanecimiento en la señal recibida muy característico. Este efecto negativo se corrige en parte, mediante el salto lento en frecuencia. La secuencia de burst que forman el TCH son asignadas cíclicamente a diferentes frecuencias definidas para una EB. Las señales de temporización disponibles en la EB y en la EM son usadas para mantener transmisores y receptores en sincronismos dentro de una secuencia de salto en frecuencia definida.

Una ventaja adicional del SFH es que la interferencia cocanal esta mas dispersa entre todas las EM ya que todas las EM pasarían por la frecuencia en la que existe la interferencia cocanal, siendo todas ligeramente afectadas pero ninguna de forma continua, como ocurriría en el caso de no existir el SFH.

En el sistema GSM la duración de cada salto coincide con el de la trama TDM (4,616 ms). Por tanto la frecuencia de salto es de 217 saltos /sg.

Hasta aquí lo que he podido recopilar de varias fuentes lo que existe sobre este nuevo sistema de comunicaciones (GSM), espero que a alguien le haya gustado o le haya servido para algo.

TEXTO EXTRAÍDO DE LA REVISTA GDI NÚMERO 5

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RED GSMGSM: Un poco de historiaA principios de los '80, los sistemas telefónicos móviles analógicos han tenido un rápido desarrollo en Europa, y así cada nación desarrolló un sistema propio, pero que era incompatible con los sistemas de otros países. Esta situación no era agradable, porque no sólo los sistemas móviles debían limitar su operatividad dentro de los confines nacionales, (que en una Europa unida se estaban convirtiendo cada vez en más numerosos, menos importantes), sino que también creaba un mercado muy limitado para los varios tipos de preparaciones necesarias a la implantación y al desarrollo de las redes, de tal forma que no podían realizarse economías de gran escala con los consiguientes ahorros tanto a favor del usuario como de los operadores de red.

En 1982, un gestor público de servicios de telefonía móvil de los países nórdicos (Nordic PTT) envió una propuesta al CEPT (Conference Européenne de Postal et Tèlécommunications) para la implantación de un servicio común de telefonía móvil europeo en la frecuencia de los 900 MHz. El CEPT decidió entonces formar el Groupe Speciale Mobile (del que proviene el nombre GSM) con el fin de desarrollar un standard pan-europeo para las comunicaciones celulares. Actualmente el acrónimo GSM está para Global System for Mobile Communication, donde se ha querido utilizar el término global a causa de la adopción de este standard en cada continente del planeta.

Entre 1982 y 1985 se planteó qué tipo de sistema construir: digital o analógico. Pero en 1985, tras numerosas discusiones, el grupo decidió implantar un sistema basado en tecnología digital. El paso siguiente fue el de elegir entre la solución de banda ancha (broadband) o banda estrecha (narrowband). Por esta razón, en 1987 se efectuaron en París pruebas de campo, en las que diferentes fabricantes propusieron soluciones diversas (broadband y narrowband). En mayo de 1987 se eligió la solución narrowband TDMA (Time Division Multiple Access).

En el mismo periodo las 13 primeras naciones (en el Reino Unido dos operadores) firmaron el MoU (Memorandum of Understanding), comprometiéndose a respetar las normativas y prometiendo tener el mismo sistema basado en el standard GSM operativo a partir de primeros de Julio de 1991. El cuerpo del standard estaba formado inicialmente por poco más de cien normativas -a cuya redacción colaboraron PTT, centros de búsqueda y empresas manufactureras de toda Europa- y representa uno de los proyectos más ambiciosos de los últimos diez años de la European Telecommunications Standard Institute (ETSI), al cual la CEE le ha mandado unificar la normativa europea en el sector de las telecomunicaciones y que en 1990 publicó la Fase I de las normativas del sistema GSM. Los primeros servicios comerciales fueron lanzados a mediados de 1991, y en 1993 estaban ya operativos 36 redes GSM en 22 países.

Las normativas se ampliaron enseguida para incluir una interfaz aérea también para la banda de los 1800-1900 MHz (DCS1800- PCS1900). En particular a USA se le ha concedido la banda de los 1900 MHz y a Europa y a los otros países extranjeros la de los 1800 MHz.

A pesar de que se haya estandarizado ya en Europa, el sistema GSM no es sólo un standard europeo, de hecho hay redes GSM operativas o planificadas en 1996 en otros 100 países de todo el mundo. El aumento de los abonados ha sido vertiginoso: 1.3 millones a inicios de 1994, 5 millones a inicios de 1995, hasta alcanzar los 10 millones en 1995 tan sólo en Europa.

El standard GSM reúne una serie de mejoras e innovaciones respecto a las redes celulares existentes, destinadas a un uso eficiente del espectro de las radio-frecuencias (RF), a la seguridad de la transmisión, a la mejora de la calidad de conversación, a la reducción del coste de los terminales, de las infraestructuras y de la gestión, a la capacidad de soportar nuevos servicios y a la plena compatibilidad con la red ISDN (Integrated Services Digital Network) y con otras redes de transmisión de datos.

Además, la red radio móvil GSM constituye el primer sistema estandarizado para usar una técnica de transmisión numérica por el canal radio: este punto representa una característica peculiar de la red, en tanto en cuanto todos los sistemas radio celulares anteriores, utilizaban técnicas de transmisión analógicas. Otra característica de base del sistema es el roaming (movilidad), es decir la posibilidad ofrecida al usuario de móvil, de acceder a los servicios GSM también cuando se encuentra físicamente fuera del área de cobertura de la propia red de suscripción, registrándose como usuario visitante. El Roaming es completamente automático dentro de todas las naciones con cobertura del sistema GSM. Además de la posibilidad de efectuar Roaming, el

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GSM ofrece nuevos servicios para el usuario, como la transmisión de datos, el servicio fax y el servicio de transmisión breve de mensajes de texto.

El sistema GSM reúne un cierto número de “interface open” (OSI = Open System Interconnection) ofreciendo funciones de servicio y de capacidad, permitiendo a las industrias una flexibilidad de implantación de la red y a los operadores más facilidad en instalación y manutención de los equipamientos.

Resumiendo, las principales características de este nuevo proyecto, se dirigían a alcanzar los siguientes objetivos:Posibilidad de usar el mismo terminal radio en todos los Países del área CEE, y en aquellos Países no pertenecientes a la Comunidad pero que utilizan el mismos standard (Roaming internacional).Mejora de la eficiencia espectral respecto a las actuales redes radiomóviles celulares de tipo analógico. Seguridad de la transmisión radio (para impedir interceptar las conversaciones y los datos identificativos de los usuarios). Empleo de la técnica numérica, para permitir mejorar la calidad fónica, la transmisión de datos y la compatibilidad con los standards internacionales a nivel OSI (Open System Interconnection) e ISDN (Integrated Services Digital Network).

COMPARACIÓN ENTRE SISTEMA RADIOMÓVIL Y DIGITAL

CARACTERÍSTICAS ANALÓGICO DIGITAL

Estandarización

Falta de estandarización internacional.

Ha hecho que cada país desarrollase su propio sistema, provocando la incompatibilidad.

Existencia de estandarización internacional.Los standards internacionales garantizan la compatibilidad entre los sistemas de países distintos, permitiendo a los abonados usar sus propios terminales en aquellos países que hayan adoptado el standard digital y que hayan estipulado un acuerdo con el propio proveedor del servicio.

Roaming Internacional (Mobilidad)

LimitadoEl roaming está limitado debido a la inseguridad de los sistemas analógicos a los accesos no autorizados por los países que adoptan el mismo standard y a causa de la incompatibilidad técnica para los países que adoptan standards diversos.

IlimitadoEl roaming no está limitado a las áreas cubiertas por un cierto sistema; las llamadas pueden ser tasadas y tratadas usando el mismo número personal también cuando un abonado se traslada de un país a otro.

Capacidad LimitadaLas señales de radio analógicas comportan un aprovechamiento ineficaz de los recursos del espectro radio; cada soporte de radio viene asociado a un único usuario (SCPC = Single Channel Per carrier) empleando un canal radio para cada conversación y limitando el nuevo uso de las frecuencias radio (imposibilidad de crear celdas con pequeños

PotenciadaLas señales radio digitales desarrollan mejor el espectro radio permitiendo el tener celdas también con pequeños diámetros (algún centenar de metros). De este modo el sistema puede servir en un área determinada, a un número elevado de abonados.Además el soporte radio está asignado a más usuarios a través de un acceso múltiple a división de

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diámetros).

El sistema no permite ofrecer un número elevado de abonados en el interior de un área limitada.

tiempo (TDMA = Time Division Multiple Access). Actualmente en el GSM, en cada canal radio, pueden conversar hasta 16 usuarios contemporáneamente con el código Half Rate

Calidad

Suficiente.El número limitado de frecuencias disponibles y la falta de algoritmos de codificación, aptos para proteger la señal de molestias y de interferencias co-canal, implican frecuentemente una calidad fónica apenas suficiente.

Buena y constante.Gracias a la mejora del control de los recursos radio (potencia variable ya sea en MS como en BTS), de la codificación, del interleaving y del frequency hoping, las estaciones móviles están en grado de ofrecer una mejor calidad, aún en condiciones de propagación variable.

Costes

Elevados.Para los operadores, los costes del sistema son más altos a causa del elevado número de canales radio utilizados por un sistema analógico (cerca de 600 en un sistema TACS), que implica la instalación de un número elevado de receptores radio para cada propia BTS, que por tanto necesita de un mayor trabajo ya sea en la instalación como en el mantenimiento. 

Reducidos.Para los operadores, los costes del sistema son relativamente bajos; de hecho en un sistema digital el número limitado de canales radio (124 en GSM) permite el uso de un número inferior de receptores radio para BTS, con el consiguiente ahorro de dinero en términos de espacio, aparatos y tiempo de instalación.Para los usuarios, los costes de los terminales son más bajos, puesto que el standard es internacional, la cantidad es mayor y los fabricantes pueden beneficiarse de significativas economías de escala.

Seguridad en el acceso al sistema y en las conversaciones

No protegidoLos sistemas analógicos tienen la desventaja de no poseer mecanismos con autenticación de los terminales. Esto no excluye la interceptación y explotación no autorizada o abusiva de los datos de acceso de los usuarios.Las conversaciones se pueden además monotorizar y seguir por cualquiera que posea un modesto aparato.

ProtegidoLas potentes técnicas de autenticación y código secreto para todos los datos de señalización y conversación permiten un acceso protegido a la red para una parte de los usuarios, garantizando un elevado grado de confidencialidad.

GSM: INTRODUCCIÓN TÉCNICAA diferencia de lo que sucede en la red telefónica fija, en la que el terminal de cada usuario está conectado a la red mediante un punto de acceso unívoco, en una red radio-móvil, el abonado puede desplazarse por cualquier punto de la misma. Por tanto, los datos relativos al abonado deben ser memorizados en una base de datos que se pueda consultar y actualizar desde cualquier punto de la red.La característica de base de un sistema radio-móvil puede resumirse en términos de enlaces entre los aparatos radio, los nodos radio-móviles, la base de datos y la red PSTN/ISDN, con el fin de identificar los terminales móviles, para estabilizar, controlar y terminar las conexiones y actualizar los datos de gestión.

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En todos los sistemas radio-móviles el factor que tiene mayor importancia en el proyecto del sistema, es el espectro de frecuencia disponible (ancho de banda), de hecho el número de frecuencias radio asignado a estos servicios es limitado.

 Para aprovechar al máximo el ancho de la banda disponible, con el fin de servir a más usuarios a la vez en un mismo sector, el sistema se estructura subdividiendo el área de servicio (Service area) en zonas delimitadas llamadas celdas. Cada celda tiene una Estación Radio Base (BTS) que opera en un set de canales radio, diferentes a los utilizados en las celdas adyacentes, para evitar interferencias. Este tipo de subdivisión permite la reutilización de las mismas frecuencias en celdas no adyacentes. La unión de las celdas, que en su conjunto utilizan todo el espectro radio disponible, se llama cluster.

Generalmente se utilizan formas regulares de celdas y por tanto de clusters para cubrir un área de servicio. Teóricamente las celdas se pueden imaginar con forma hexagonal, aunque en realidad su forma es irregular a causa de la no homogénea propagación de la señal de radio, debido principalmente a la presencia de obstáculos.

Reduciendo el diámetro de las celdas la capacidad del sistema aumenta, aunque el uso de esta elección supone la disminución de la distancia de reutilización de las frecuencias, es decir de la distancia entre dos celdas co-canal, que conlleva el aumento de la interferencia co-canal. Parece evidente que la capacidad del sistema, amén del número de canales disponibles, está ligada a este tipo de interferencia y, por ello, el sistema GSM utiliza técnicas, que se describirán a continuación, destinadas a minimizarlas.

El standard GSM utiliza la tecnología de acceso a división de frecuencia (FDMA) combinada con la de acceso a división de tiempo (TDMA): 8 canales vocales (Full rate) o bien 16 (Half rate "multiplexadas" en un único canal radio, junto a las informaciones de control de error, necesarias para disminuir la interferencia debida al ruido, y a las informaciones de sincronización y señalización.

GSM: ARQUITECTURA DE BASE DEL NETWORKLa arquitectura de base del sistema GSM prevé cuatro subsistemas principales cada uno de los cuales contiene un cierto número de unidades funcionales y está interconectados con el otro mediante inferfaces standard que se describirán a continuación. Los subsistemas principales del network y los elementos que lo componen son:

MS (Mobile Station) - ME (Mobile Equipment) - SIM (Subscriber Identity Module)

BSS (Base Station Sub-System) - BSC (Base Station Controller) - BTS (Base Transceiver Station)

NSS (Network Sub-System) - MSC (Mobile Switching Centeer) - (Home Location Register) - HLR VLR (Visitor Location Register) - AUC (Autentication Center) - EIR (Equipment Identity Register)

NMC (Network Management Center) - OMC (Operation an

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La Mobile Station es el terminal radiomóvil transportado por el abonado. El Base Station Sub-System se ocupa del control de la conexión radio con el MS. El Network Sub-System realiza la conmutación de las llamadas entre redes móviles y la red fija o hacia otras redes radiomóviles y se ocupa además de la supervisión de la movilidad de los abonados. Desde el Network Management Center se pueden controlar todas las operaciones en curso, además de efectuar la configuración de la red. A continuación sigue la descripción de las mencionadas entidades.

Mobile StationLa Mobile Station está formada por el Mobile Equipment (el terminal GSM) y por el Subscriber Identity Module (SIM), una pequeña tarjeta dotada de memoria y microprocesador, que permite identificar al abonado independientemente del terminal usado; y por tanto la posibilidad de continuar recibiendo y efectuando llamadas y utilizar todos los servicios subscriptos insertando la tarjeta SIM también en un terminal que no sea el propio.

Mobile EquipmentEl Mobile Equipment está inequívocamente identificado dentro de cualquier red GSM por el International Mobile Equipment Identity (IMEI).

El IMEI es un número de 15 cifras y tiene la siguiente estructura;IMEI = TAC / SNR / sp

Donde:TAC = Type Approval Code, determinado por el cuerpo central del GSM (6 CIFRAS)FAC = Final Assembly Code, identifica al fabricante (2 cifras)SNR = Serial Number (6 cifras)Sp = Cifra suplementaria de reserva (1 cifra)Los terminales GSM están subdivididos en cinco clases basándose en la misma potencia con la que pueden transmitir sobre el canal radio, que varía desde un máximo de 20 Watt a un mínimo de 0.8 Watt. La siguiente tabla resume las

CLASE POTENCIA MÁXIMA TIPO1 20 VEHICULAR2 8 PORTÁTIL3 5 PALMARIO

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4 2 PALMARIO5 0.8 PALMARIO

Clases de potencia para el MSLa potencia del MS determina la capacidad de ésta última para alejarse de la estación transmisora/receptora (BTS) de la red y poder seguir disfrutando del servicio.

Una peculiaridad de los MS está formada por la capacidad de variar la potencia de emisión de la señal sobre el canal radio de forma dinámica en 18 niveles, con el fin de poder mantener en cada momento la potencia de transmisión óptima, limitando así las interferencias co-canal inducidas sobre las celdas adyacentes y por tanto reduciendo los consumos del terminal. Estos dos últimos aspectos están mejorados por el Discontinuos Transmit (DTX) que inhibe la transmisión cuando el usuario no habla, gracias a la función Voice Activity Detection (VAD) que verifica la presencia o no de actividad vocal. El aumento o la disminución de la potencia de la señal transmitida le llega a la MS desde BSS que monitoriza constantemente la calidad de comunicación.

SIMLa tarjeta SIM contiene la International Mobile Subscriber Identity (ISMI), usada para identificar al abonado en cualquier sistema GSM, los procedimientos de criptografía que garantizan la confidencialidad de la información del usuario, otros datos como por ejemplo memorias alfanuméricas del teléfono y memorias para mensajes de texto (SMS) y finalmente una contraseña para impedir el uso no autorizado de dicha tarjeta y para el acceso a posteriores funciones.

La IMSI tiene la siguiente estructura:MCC / MNC / MSIN

donde:MCC = Mobile Country Code (2 o 3 cifras, para Italia 39)MNC = Mobile Network Code (2 cifras, en Italia 01 para TIM y 10 para Omnitel)MSIN = Mobile Station Identification Number (max 13 cifras)

Base Station Sub-System El Base Station Sub-System controla la interfaz radio. Está compuesto por una o más Base Transceiver Station (BTS) y por un Base Station Controller (BSC). Estos elementos se comunican entre sé a través de una interfaz estandarizada tipo A-bis, con el fin de permitir operaciones incluso entre componentes construidos por fabricantes diferentes, además el BSC está conectado al Mobile Switching Center (MSC) mediante una interfaz tipo A.

Base Transceiver StationEl Base Transceiver Station aloja todos los receptores transmisores que sirven una celda y que se interesan por recibir y enviar información al canal radio, abasteciendo una interfaz física entre la Mobile Station y el BSC. EL BTS ejerce una serie de funciones descritas a continuación:

o Capacidad de gestionar canales Full Rate y Half Rate.o La gestión de la Antenna Diversity, es decir la utilización de dos antenas de recepción para mejorar la calidad de la señal recibida; las dos antenas reciben de forma independiente la misma señal y están afectadas de distinto modo por el fading; la posibilidad de que ambas sean afectadas contemporáneamente por un fading profundo es muy pequeña.o Supervisión del Relación Ondas Estacionarias (ROS) en antena.o Frequency Hopping (FH): cambio de la frecuencia usada en un canal radio a intervalos regulares, con el fin de mejorar la calidad del servicio a través de las distintas frecuencias.o Discontinuos Transmission (TDX) ya sea en el up-link como en el down-link.o El Control Dinámico de la Potencia (DPC) del MS y de la BTS: el BSC determina la potencia óptima con la que del MS y la BTS deben transmitir sobre el canal radio (explotando las mediciones realizadas por MS y BTS), para mejorar la eficiencia espectral.o La gestión de los algoritmos de clave: la información de los usuarios criptografía para garantizar al abonado una cierta discreción sobre el canal de tráfico y el de señalización. El proceso de criptografía de los datos debe ser realizado por la BTS sobre las informaciones transmitidas el canal radio; el algoritmo de criptografía que debe utilizarse es comunicado a la BTS por la BSC en base a las indicaciones recibidas por

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la MSC y la clave de criptografaziones única para casa usuario. Actualmente el standard GSM Fase II admite 8 algoritmos de claveo Monitorización de la conexión radio realizando medidas significativas sobre señales RF, medidas que luego se envían a la BSC para la elaboración con la finalidad de asegurar un elevado nivel de calidad de la conexión.

Base Station ControllerEl Base Station Controller gobierna los recursos radio para una o más BTS, controlando la conexión entre las BTS y las MSC (centrales de conmutación que proporcionan la conexión a la red física y a otras redes), y además gestionando los canales radio, la señal, el frequency hopping y los handover. En particular permite:

o La gestión y configuración del canal radio: para cada llamada tiene que elegir la celda correcta y una vez en su interior seleccionar el canal radio más apto para efectuar la conexión.o La gestión de los handover: sobre la base de las medidas recibidas por el BTS, decide cuando efectuar el handover, es decir el cambio de celda cuando el usuario se desplaza durante una conversación dentro del área de cobertura de su competencia.

Funciones de transcodificación de los canales radio Full Rate (16 kbps) o Half rate (8 kbps) en canales a 64 kbps.

Network Sub-SystemEl Network Sub-System explica las funciones de conmutación para la conexión con otros abonados de la red fija o móvil mediante la MSC y las funciones de database, distribuidas en 4 nudos inteligentes (HLR, VLR, AUC, EIR) para la identificación de los terminales y de los usuarios, la actualización de su posición, la autenticación y conducción de las llamadas a un abonado en roaming.

Mobile Switching CentreEl Mobile Switching Centre (SMC) es el elemento central del NSS. Se ocupa, basándose en las informaciones recibidas desde el NLR y desde el VLR, de la conducción (routing) y gestión de la señal de todas las llamadas directas y provenientes desde varios tipos de redes, como PSTN, ISDN, PLMN y PDN. Implementa además las funciones de gateway con los otros componentes del sistema y de gestión de los procesos de handover, conmutando las llamadas en curso entre BSC diferentes o hacia otro MSC.

Dentro del servicio pueden estar presentes más MSC y cada una es responsable de la gestión del tráfico de una o más BSS y desde el momento en que los usuarios se trasladan por toda el área de cobertura, para garantizar a cada uno un nivel de servicio constante, los MSC tienen que encontrarse en situación de gestionar números de usuarios variables en tipología además de en calidad.

Otras funciones fundamentales de los MSC se describen a continuación:o Autenticación del que llama; la identificación de la MS que ha efectuado la llamada es necesaria para determinar si el usuario está habilitado para disfrutar del servicio.o Confidencialidad acerca de la identidad del usuario: para garantizar la confidencialidad acerca de la identidad de un usuario en el canal radio, aún estando ya todas las informaciones criptografiadas, el sistema no transmite nunca el IMSI asignado cuando el usuario subscribe el abono; sin embargo se le asigna el Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI), que se asigna en el momento de la llamada y tiene un significado temporal: crear la correspondencia entre TMSI e IMSI es tarea del MSSC y cuando el móvil se desplaza a la location area controlada por otro MSC, se le tiene que asignar un nuevo TMSI.o Proceso de handover: en la red GSM un usuario puede continuar utilizando el servicio aunque atraviese durante la conversación los límites de la celda en la que se encuentra. Se pueden verificar dos casos:1. La MS se traslada a una celda controlada siempre por el mismo MSC; en este caso el proceso de handover es gestionado por el mismo MSC.2. La nueva celda a la que se traslada la MS está controlada por otro MSC; en este caso el proceso de handover se produce desde dos MSC basándose en las medidas de señal monitorizadas por la BTS que reciben la MS.

Home Location RegisterCuando un usuario subscribe un nuevo abono a la red GSM, todas las informaciones para su identificación se memorizan en la HLR. Tiene la función de comunicar al VLR, que posteriormente veremos, algunos datos relativos a los abonados, en el momento en que estos se desplazan desde una Location Area a otra. Dentro del HLR los abonados son identificados por el número:

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MSISDN = CC / NDC / SN

donde:CC = Country Code, prefijo internacional (el CC italiano es 39)NDC = National Destination Code, prefijo nacional del abonado sin el CeroSN = Subscriber Number, número que identifica al usuario móvil.

La Home Location Register (HLR) es un database (archivo) que puede ser único para todo el network o bien distribuido en el sistema; se pueden por tanto tener MSC sin los HLR, pero conectadas al de otras MSC. Cuando existen más HLR, a cada uno de ellos se les asigna un área de numeración, es decir un set de Mobile Station ISDN Number (MSISDN). El MSISDN identifica unívocamente una suscripción de teléfono móvil en el plano de numeración de la red telefónica conmutada pública internacional.

El HLR, como todos los demás database que después veremos, está implementado en una workstation cuyas prestaciones (memoria, procesadores, capacidad de los discos) son actualizables cuando crece el número de abonados. Aquél contiene todos los datos relativos a los abonados y en particular las informaciones que están contenidas en él son:

o Informaciones de tipo permanente:§ La International Mobile subscriber Identity (IMSI), que es la información que identifica al abonado dentro de una cualquiera de la red GSM y que está contenido también en el interior de la SIM.§ El Mobile Station ISDN Number (MSISDN).§ Los tipos de servicio subscriptos por el abonado a los cuales tiene derecho a acceder (voz, servicio datos, SMS, eventuales bloqueos para llamadas internacionales, otros servicios auxiliares).

o Informaciones de tipo dinámico:§ Posición corriente del MS, es decir la dirección del VLR en la que está registrada.§ El estado de eventuales servicios auxiliares.

Resumiendo las funciones implementadas por la HLR son:o Seguridad: diálogo con el AUC y el VLRo Registro de la posición: diálogo con el VLRo Coste de la llamada (Charge): diálogo con el MSCo Gestión de los datos del abonado: diálogo con el OMC y el VLRo Gestión de los datos estadísticos: los datos recogidos se envían al OMC.

Visitor Location RegisterEl Visitor Location Register(VLR) es un database que memoriza de modo temporal los datos de todos los abonados que se encuentran en un área geográfica bajo su control. Estos datos se piden al HLR perteneciente al abonado. En general para simplificar las señalizaciones requeridas y la estructura del sistema, los fabricantes implementan el VLR y el MSC juntos, de modo que el área geográfica controlada por el MSC corresponde a la controlada por el VLR.

En particular las informaciones que contiene son:o Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI), usado para garantizar la seguridad del IMSI, se asigna cada vez que se cambia LA.o Estado de la MS (standby, ocupato, apagado).o El estado de los servicios suplementarios como Call Waiting, Call Divert, Call Barring, etc.o Los tipos de servicios subscriptos por el abonado al que se le permite acceder (voz, servicio datos, SMS, otros servicios auxiliares).o La Location Area Identity (LAI) en la que se encuentra la MS dentro de aquéllas bajo el control del MSC/VLR.

Autentication CenterLa Autentication Center es una función del sistema que se ocupa de verificar si el servicio ha sido solicitado por un abonado legítimo, proporcionando ya sea los códigos para la autenticación como la clave, para proteger tanto al abonado como al operador de red, de intrusiones del sistema por parte de terceros.

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El mecanismo de autenticación verifica la legitimidad de la SIM sin transmitir sobre el canal radio las informaciones personales del abonado, como IMSI y llaves de clave, a fin de verificar que el abonado que está intentando el acceso sea el verdadero y no un clon; la clave sin embargo genera algunos códigos secretos que se usarán para criptar toda la comunicación cambiada por error sobre el canal radio. Los códigos de autenticación y clave están generados casualmente por cada abonado en particular por algunos sets de algoritmos definidos por el estándar y que son memorizados además de en la AUC también en la SIM.

La autenticación se produce cada vez que la MS se conecta al network y más precisamente en los siguientes casos:

o Cada vez que la MS recibe o efectúa una llamadao Cada vez que se efectúa la actualización de la posición de la MS (location updating)o Cada vez que se solicita la activación, desactivación o información sobre los servicios suplementarios.

La AUC puede ser implementada también como otra aplicación en la misma workstation en que se encuentra la HLR, que es el único elemento del sistema con el que está interfacciato y dialoga, y además no puede ser gestionado por control remoto por motivos de seguridad.

Equipment Identity RegisterEl Equipment Identity Register es un database que verifica si un Mobile Equipment (ME) está autorizado o no para acceder al sistema. El database está dividido en tres secciones:

o White List: contiene todos los IMEI designados a todos los operadores de las varias naciones con las que se tienen acuerdos de roaming internacional.o Black List: contiene todos los IMEI que se consideran bloqueados (por ejemplo los robados).o Grey List: contiene todos los IMEI marcados como faulty o también los relativos a aparatos no homologados. Los terminales introducidos en la Grey List les son señalados a los operadores de sistema a través de una alarma cuando solicitan el acceso, permitiendo la identificación del abonado que utiliza el terminal y del área de llamada en donde se encuentra.

A cada tentativa de conexión de la MS con el network, la MSC mediante la EIR verifica la existencia de uno de los siguientes casos, para permitir o no el acceso:

o el terminal está homologado para la conexión con un network GSM.o el terminal no ha sido robado o utilizado fraudulentamente.o el terminal no está marcado como faulty.

El EIR puede ser único para todo el sistema o bien puede estar implementado en una configuración distribuida. Puede encontrarse en la misma workstation en que se encuentran HLR y AUC, pero generalmente es preferible tenerlo en una máquina a parte por razones de seguridad. Se puede acceder también por control remoto para permitir la actualización de las diferentes listas contenidas en él desde cada punto de la red. En el futuro está prevista la interconexión con todos los EIR de los diferentes operadores GSM, para evitar el uso de aparatos robados en países distintos de aquellos en los que ocurrió el robo.

Network Management Center

Operation and Maintenance CenterLa Operation and Maintenance Center tiene las siguientes funciones:o Acceso remoto a todos los elementos que componen el network GSM (BSS, MSC, VLR, HLR, EIR y AUC).o Gestión de las alarmas y del estado del sistema con posibilidad de efectuar varios tipos de test para analizar las prestaciones y verificar el correcto funcionamiento del mismo.o Recogida de todos los datos relativos al tráfico de los abonados necesarios para la facturación.o Supervisión del flujo de tráfico a través de las centrales e introducción de eventuales cambiantes del flujo mismo.o Visualización de la configuración del network con posibilidad de cambiarla por control remoto.o Administración de los abonados y posibilidad de poder conocer su posición dentro del área de cobertura.

En algunos sistemas de grandes dimensiones, pueden existir más OMC. En este caso existirá un OMC general desde el que es posible controlarlo todo (OMC-N) y otros OMC limitados al control de algunas zonas (OMC-R).

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DEFINICIONES GSM

Adaptive Multi Rate (AMR) continuously adapts the codec bit-rates used, depending upon the interference level of the channel selected, to get the best possible speech quality for all radio channel environments.

Multi Adaptable Clasificar (AMR) continuamente adapta la codec pizca - la tarifa usó, dependiendo del nivel de interferencia del canal seleccionó, para conseguir el mejor discurso posible calidad para todos los ambientes de canal de radio.

Cell load sharing optimizes use of existing resources by distributing traffic to a neighbouring cell when the traffic load is heavy in one cell, but lighter in the surrounding cells.

La carga de célula compartiendo perfecciona el uso de recursos existentes por el tránsito repartidor a una célula colindar cuando la carga de tránsito es pesada en una de célula, pero el encendedor en las células de circunvalación.

Discontinuous Transmission suspends radio transmission during a pause in conversation to save power, reduce interference and increase capacity.

La Transmisión Descontinua suspende la transmisión de radio durante una pausa en la conversación para ahorrar poder, reducir capacidad de aumento e interferencia.

Dual Band Solutions enable GSM 900 operators to use additional spectrum in the 1800 MHz band to boost capacity, and 1800 MHz operators to use the 900 MHz band to expand coverage area. This solution is planned to be available for 1900 MHz operators.

Las Soluciones Duales de Banda permiten GSM 900 operador de usar espectro adicional en el 1800 MHz agrupan para impulsar capacidad, y 1800 MHz de operador para usar el 900 MHz agrupan para expandir área de cobertura. Esta solución se planifica para ser disponible para 1900 MHz de operador.

Dynamic Half Rate Allocation dynamically assigns speech traffic channels for new calls to full- or half-rate mode based on whether the load in a given cell exceeds pre-set thresholds.

La Distribución Dinámica de Valor Medio dinámicamente asigna tránsito de discurso canaliza para nuevos llamados a llenos - o mitad - valor de modo con base en si la carga en una célula determinada excede pre - conjunto de umbrales.

Dynamic Power Control reduces network interference to less than half of its original level, by regulating output power from the mobile station and the base transceiver station. Its quality-based algorithm outperforms the ETSI-specified algorithm used by most other GSM vendors.

El Control Dinámico de Poder reduce interferencia de red a menos de la mitad de su nivel original, por el rendimiento regulador energiza desde la estación móvil y la base transceiver estación. Su calidad - basado algoritmo outperforms el ETSI - el especificado algoritmo usado por la mayoría de otro GSM de vendedores.

Dynamic Underlaid/Overlaid Subcells automatically divides traffic in a cell in two, between an underlaid subcell, which carries most of the traffic, and an overlaid subcell, which carries traffic only during peak periods.

Underlaid Dinámico/Recamó Subcells automáticamente divide el tránsito en una célula en dos, entre un underlaid subcell, que lleva la mayoría del tránsito, y un recamó subcell, que lleva tránsito único durante períodos de pico.

Fractional Load Planning (FLP) is based on synthesized frequency hopping. It facilitates easy frequency planning and faster network roll-out. The two most commonly used frequency allocation patterns are 1/1 and 1/3. For large bandwidths, FLP provides similar capacity gain as MRP (Multiple Reuse Pattern). For narrow bandwidths, however, it can provide up to double the capacity of MRP.

La Carga de fracción Planificando (FLP) es con base en la frecuencia sintetizada brincando. Facilita frecuencia fácil planificando y red más rápida enrolla - fuera. La dos distribución de frecuencia el más usualmente usada modelos son 1/1 y 1/3. Para anchuras de banda grandes, FLP provee ganancia similar de capacidad como MRP (el Múltiple Reusa Modelo). Para anchuras de banda estrechas, sin embargo, puede proveer hasta doblar la capacidad de MRP.

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Frequency Hopping enables transmission over one frequency during one time slot, and over another during the next time slot, and so on. This limits exposure of the signal to interference. Two types of frequency hopping are available, base band frequency hopping and synthesized frequency hopping.

La Frecuencia Brincando permite transmisión sobre una de frecuencia durante una ranura de tiempo, y sobre otra durante la próxima vez ranura, y tan sobre. Esto limita exposición de la señal a la interferencia. Dos de tipos de frecuencia brincando son disponibles, la frecuencia de banda de base brincando y sintetizando frecuencia brincando.

Hierarchical Cell Structure uses traffic control parameters set by the operator to distribute traffic among different types of cells (macro-, micro, pico, etc.) in up to eight different network layers.La Célula Jerárquica Estructura el usos trafica los parámetros de control colocan por el operador para distribuir tránsito entre tipos diferentes de células (macro -, micro, pico, etc.) en hasta ocho capas diferentes de red.

High Capacity Base Station Controller handles more than 500 cells and is scalable from one cabinet with 144 transceivers to up to 1,020 transceivers.

La Capacidad Alta Basa Controlador de Estación maneja más de 500 células y es escalable desde un de gabinete con 144 transceivers a hasta 1,020 transceivers.

Hot Spot Finder is a unique tool that identifies high-traffic areas and, before deployment, measures the traffic level that the microcells will carry in these areas. This makes it possible to guarantee profitable revenue streams before investments are made.

El Hallador Caliente de Mancha es una herramienta única que identifica alto - tránsito de áreas y, antes del despliegue, mide el tránsito nivelan que las microcells llevará en estas áreas. Esto hace lo posible garantizar renta la lucrativa arroyos antes de inversiones se hecho.

Intracell Handover moves a call from one channel to another within the same sub-cell when the quality of the mobile station connection, at a given signal strength, falls below a certain threshold.

Intracell Handover mueve un llamado desde un de canal a otra dentro de la misma sub - célula cuando la calidad de la conexión móvil de estación, a una fortaleza determinada de señal, cae más adelante un umbral seguro.

Multiple Reuse Pattern is the most efficient technique for implementing base band frequency hopping in a network. By allocating a different reuse to each transceiver and using frequency hopping to average out the differences, it is possible to achieve a very tight frequency reuse. Compared to conventional non-hopping techniques, MRP can double network capacity. MRP is widely used in many networks.

El Múltiple Reusa Modelo es la técnica más eficiente para implementar base agrupa la frecuencia que brinca en una red. Por destinar una diferente reusar a cada transceiver y frecuencia usar que brinca para promediar fuera las diferencias, es posible lograr una frecuencia muy ajustada reusado. Comparado a no convencional - brincar técnicas, MRP puede doblar capacidad de red. MRP se usa ampliamente en muchas redes.

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