Tecnología gsm 2g

TECNOLOGÍA GSM 2G

I. INTRODUCCION

Las primeras redes celulares del mundo fueron introducidas en los años 80,

usando tecnologías de radio análogas. Dentro de algunos años, los sistemas

celulares llegaron a saturarse en su capacidad mientras que millones de nuevos

suscriptores exigían más tiempo aire, ya que las llamadas sin completar y

comunicaciones perdidas eran comunes. Para superar dichos inconvenientes de

tráfico, se desarrollaron nuevas tecnologías, mismas que llegaron a soportar tres

o cuatro veces más capacidad que sistemas análogos.

El desarrollo de estas nuevas tecnologías constituye una solución de

comunicaciones vía radio que se enmarca en lo que se ha dado en llamar la

segunda generación de sistemas de radio (conocida como 2G), una generación de

carácter celular digital que aparece a principios de los años 90 como continuación

de la primera, basada en tecnología analógica.

Los primeros trabajos con GSM los inició en 1982 un grupo dentro del Instituto

Europeo de Normas de Comunicaciones (ETSI, European Telecommunications

Standards Institute).

II. Global System for Mobile communications(GSM):

Es un estándar mundial para teléfonos móviles digitales creado por la CEPT y

posteriormente desarrollado por el ETSI como un estándar para los teléfonos

móviles europeos, con la intención de desarrollar una normativa que fuera

adoptada mundialmente. El estándar es abierto, no propietario y evolutivo (aún

en desarrollo) y es el estándar predominante en Europa, así como el mayoritario

en el resto del mundo (alrededor del 80% de los usuarios de teléfonos móviles del

mundo en 2004 usaban GSM). GSM difiere de sus antecesores principalmente en

que tanto los canales de voz como las señales son digitales. Para lograr así un

moderado nivel de seguridad

III. CARACTERÍSTICAS

El sistema GSM puede ser definido como un sistema de radio comunicaciones,

porque está destinado para comunicaciones de media y larga distancia, digital,

móvil y celular, lo interesante del sistema es que nos proporciona servicios de

datos, e incluye integración de servicios.

Este sistema nos proporciona una calidad de audio que ayuda a la fiabilidad de

la comunicación, incluye sistemas de seguridad en el aspecto de autenticación

de usuarios, actualmente este sistema es utilizado a nivel mundial por la

mayoría de operadores celulares y en el Ecuador CONECEL fue la primera en

integrar a su sistema esta tecnología en el año de 2003, continuando

MOVISTAR en el año del 2006.

El roaming internacional, esta una de las armas poderosas con las que cuenta

este sistema, especialmente utilizado por los usuarios de negocios que

constantemente viajan al exterior, solamente con tener un móvil que trabaje en

las cuatro bandas y un convenio internacional de operadoras el usuario accede

de manera automática a este servicio.

Utiliza el método de acceso multiple TDMA, donde varios usuarios comparten

una portadora por medio de una multiplexacion en el tiempo dentro de 8

intervalos (8 usuarios), cada uno asociado a una comunicación con

espaciamiento de portadora de 200 Khz, utiliza modulación GMSK.

Tiene 124 canales, y cada canal puede dar servicio a 8 o 16 usuarios a la vez.

La velocidad máxima del canal de radio es 270.833 kbps

Duración de un bit de 3,692 msec.

La longitud de una trama es de 4,615 msec, y la longitud de un slot de tiempo

0,577 msec. Codificación de la voz: RELP-LTP 13 kbps

Potencia de salida de 20 mW a 20W.

IV. SERVICIOS DE ABONADO

1. Servicios de portador

Este servicio permite a los abonados la transferencia de datos de un extremo

a otro del sistema, disponiendo de la capacidad necesaria para transmitir

señales apropiadas entre dos puntos. Entre algunos de estos servicios tenemos:

- Transmisión de voz

- Trafico a la RDSI (Red Digital de Servicios Integrados)

- Correo electrónico

Se ofrecen dos tipos de velocidades de datos:

- Datos síncronos a velocidades: 1200, 2400, 4800 y 9600 bps

- Datos asíncronos a velocidades: 300, 9600 bps

2. Servicios de telefonía

Este servicio permite recibir y realizar llamadas de un usuario a otro por ello

se le llama servicio de voz bidireccional. Entre algunos de estos servicios se

incluye:

- Servicios de mensajes cortos (SMS)

- Correo de voz

- Fax de grupo 3 (permite a un fax conectado a GSM se comunique con

cualquier fax analógico de la red fija).

3. Servicios suplementarios

Estos servicios mejoran los servicios de portador y de telefonía, entre los

cuales tenemos:

- Identificación del abonado que llama

- Indicación de llamada en espera

- Restricción de llamadas (entrantes / salientes)

V. ENLACES DE RADIO

La UIT (International Telecommunication Union), que maneja la localización de

los canales de radio le ha dado las siguientes frecuencias al GSM en Europa:

- UPLINK (de móvil a Estación Base): 890-915 MHz.

-DOWNLINK (de Estación Base a Móvil): 935-960 MHz.

VI. BANDAS DE FRECUENCIA

Los sistemas GSM han sido desarrollados para operar en diversas bandas de

frecuencia:

1. GSM – 900

- Móvil a BTS (uplink): 890Mhz – 915Mhz

- BTS a móvil (downlink): 935Mhz – 960Mhz

- Ancho de banda por canal: 200Khz

- 124 canales en dos sub-bandas de 25Mhz c/u

- Separación entre portadora Down Link y Up Link: 45Mhz

2. DCS – 1800






3. PCS – 1900






Banda Nombre Canales Uplink (MHz) Downlink (MHz) Notas

GSM 850 GSM 850 128 - 251 824,0 - 849,0 869,0 - 894,0 Usada en los EE.UU., Sudamérica y Asia.

GSM 900 P-GSM 900 0-124 890,0 - 915,0 935,0 - 960,0 La banda con que nació GSM en Europa y la más extendida

E-GSM 900 974 - 1023 880,0 - 890,0 925,0 - 935,0 E-GSM, extensión de GSM 900

R-GSM 900 n/a 876,0 - 880,0 921,0 - 925,0 GSM ferroviario (GSM-R).

GSM1800 GSM 1800 512 - 885 1710,0 - 1785,0 1805,0 - 1880,0

GSM1900 GSM 1900 512 - 810 1850,0 - 1910,0 1930,0 - 1990,0 Usada en Norteamérica, incompatible con GSM-1800 por solapamiento de bandas.

VII. VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Ventajas Identificación de los usuarios de los móviles mediante el uso de un chip

incorporado en el teléfono denominado simcard.

Debido a que es posible almacenar la información en una tarjeta denominada

SIM en vez del dispositivo como sucedía anteriormente, se facilita el

traspaso de diferentes servicios (Mensajería, Agenda) de un Móvil a otro sin

mayores problemas

Extensa área de cobertura, gracias a su capacidad para roaming internacional

es posible tener cobertura y realizar y recibir llamadas desde diferentes

partes del mundo con tu mismo dispositivo y misma línea.

Provee claridad y calidad en los servicios de voz.

Permite la transmisión y recepción de información multimedia.

Ofrece múltiples servicios como: Mensajería de Texto, Identificador de

llamada, llamada entrante, llamada saliente, llamada en espera, correo de

voz, entre otros.

Debido a su amplio uso alrededor del mundo, existe una gran variedad de

equipos para la escogencia de los usuarios.

Desventajas

Una de las principales desventajas de GSM es que gran cantidad de usuarios

comparten el mismo ancho de banda, y con una cantidad suficiente de estos

la transmisión puede encontrar interferencias.

Puede presentar interferencia con determinados dispositivos electrónicos.

El nivel de seguridad respecto a otras tecnologías como CDMA es de menor

calidad.

Falta de presencia en ciertas zonas del territorio norteamericano.

Requiere un número considerado de radios base para garantizar una gran

cobertura.

VIII. SIM-CARD

Los teléfonos GSM funcionan con una "Tarjeta Inteligente" llamada Módulo de

Identidad del Suscriptor o Tarjeta SIM (Subscriber Identity Module).

En principio la funcionalidad de la tarjeta SIM en comunicaciones inalámbricas

es la autenticación del abonado y el Roaming. Aunque tales características pueden

lograrse a través de una red inteligente centralizada (IN) o un teléfono más

inteligente, pero hay muchos beneficios clave que no se podrían utilizar sin este

tipo de tarjeta, la cual es independiente del móvil. Estos beneficios reforzaron la

seguridad, mejoraron la logística, y las oportunidades de un nuevo mercado.

La tarjeta SIM está basada en un módulo inteligente con un circuito integrado

programable. Cada tarjeta está personalizada por abonado, el módulo se programa

con un código secreto utilizado por el operador para identificar al teléfono, y con

un PIN (Personal Identification Number) para el subscriptor. Permite identificar

al teléfono y al abonado dentro de la red y provee los códigos de autenticación a

la red, el cual posibilita la adecuada facturación, ya que el cobro del servicio GSM

se lleva a cabo a través de la tarjeta SIM.

Con excepción de llamadas de emergencia, un móvil GSM puede operar

solamente si tiene una SIM válida insertada.

La SIM guarda tres tipos de información relacionada al suscriptor:

Datos fijos guardados antes de que la SIM sea asignada a un suscriptor,

por ejemplo: el IMSI, claves de autenticación y algoritmos de seguridad.

Datos temporales de red, como pueden ser el área de localización del

suscriptor y PLMNs restringidas.

Datos del servicio, como idioma preferido, estado de cuenta.

IX. ARQUITECTURA

Bajo estas líneas encontramos la arquitectura, lógica, de una red GSM (Global

System Mobile)

La arquitectura GSM consta de varios Subsistemas:

1. Estación Móvil (MS): Se trata de teléfonos digitales que pueden ir integrados

como terminales en vehículos, pueden ser portables e incluso portátiles. Un

dispositivo SIM (Subscriber Identify Module) que es básicamente la típica

Tarjeta que proporciona la información de servicios e identificación en la Red,

Una estación móvil se compone funcionalmente de dos partes:

El Equipo Terminal (ET)

La Terminación Móvil (TM)

El Equipo Terminal (ET) realiza funciones semejantes a las de un terminal

RDSI y realiza las siguientes funciones:

•Transmisión.

•Gestión de canales de transmisión.

•Capacidad del terminal, incluyendo la interfaz hombre-máquina.

•Codificación de voz.

•Protección de errores.

•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.

La Terminación Móvil (TM) puede ser de tres tipos:

•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 su uso o potencia de salida.

Para que una estación móvil GSM pueda funcionar necesita tener el módulo

de identificación del usuario (SIM). Existen dos tipos distintos de módulo de

identificación del usuario:

•Una tarjeta inteligente que puede ser retirada de la estación móvil cuando el

usuario termina de utilizarla.

•Un módulo que es incorporado dentro de la estación móvil, con el fin de estar

instalado permanentemente, aunque siempre sería posible retirarlo abriendo el

armazón de la estación móvil. Este módulo 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:

•Número 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).

•Número de secuencia de la clave del algoritmo de cifrado.

•Clase de control de acceso del usuario.

2. Estación base (BSS).

El BSS agrupa la maquinaria de infraestructura específica a los aspectos

celulares de GSM. El BSS está en contacto directo con las estaciones móviles

a través de la interfaz de radio. Por lo tanto, incluye las máquinas encargadas

de la transmisión y recepción de radio, y de su gestión. Por otro lado, el BSS

está en contacto con los conmutadores del NSS (Network and Switching

Subsystem). La misión del BSS se puede resumir en conectar la estación

móvil y el NSS, y por lo tanto, conecta al usuario del móvil con otros usuarios.

El BSS tiene que ser controlado, y por tanto debe estar en contacto con el

OSS. De acuerdo con la estructura canónica de GSM, el BSS incluye dos tipos

de máquinas: el BTS ("Base Transceiver Station" ó Transceptor de la Estación

Base), en contacto con las estaciones móviles a través de la interfaz de radio,

el BSC ("Base Station Controller" ó Controlador de la Estación Base), en

contacto con los conmutadores del NSS.

Un BTS lleva los dispositivos de transmisión y recepción por radio,

incluyendo las antenas, y también todo el procesado de señales específico a la

interfaz de radio, y que se verá con posterioridad. Los BTSs se pueden

considerar como complejos módems de radio, con otras pequeñas funciones.

Actualmente el volumen de los BTS se ha reducido mucho, esperándose un

gran avance en este campo dentro de GSM. Un componente importante del

BSS, que está considerado en la arquitectura canónica de GSM como que

forma parte del BTS, es la TRAU (Unidad Transcoder y Adaptadora de

Velocidad). La TRAU es el equipo en el cual se lleva a cabo la codificación

y descodificación de la voz (fuente), así como la adaptación de velocidades

en el caso de los datos. El segundo componente del BSS es el BSC. Está

encargado de toda la gestión de la interfaz de radio a través de comandos

remotos sobre el BTS y la MS, principalmente, la gestión de la localización

de los canales de tráfico y de la gestión del "handover". El BSC está conectado

por un lado a varios BTSs y por otro al NSS (más específicamente a un MSC).

Un BSC es en definitiva un pequeño conmutador con una gran capacidad de

cómputo. Sus funciones principales, como ya hemos dicho son la gestión de

los canales de radio y de los handovers. Un BSC típico consiste en uno o dos

armarios, y puede gestionar hasta algunas decenas de BTSs, dependiendo de

su capacidad de tráfico.

3. Subsistema de red (NSS).

El NSS incluye las principales funciones de conmutación en GSM, así como

las bases de datos necesarias para los datos de los abonados y para la gestión

de la movilidad. La función principal del NSS es gestionar las comunicaciones

entre los usuarios GSM y los usuarios de otras redes de telecomunicaciones.

Dentro del NSS, las funciones básicas de conmutación están realizadas por el

MSC (Centro de Conmutación de servicios Móviles), cuya función principal

es coordinar el establecimiento de llamadas hacia y desde los usuarios GSM.

El MSC tiene interfaces con el BSS por un lado, y con redes externas por el

otro. La interfaz con las redes externas requiere un "gateway" para la

adaptación (Funciones de "Interworking"), cuya función es más o menos

importante dependiendo del tipo de datos y de la red a la que se accede.

Además de los MSCs, el NSS incluye 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 suscripción, servicios

suplementarios y localización actual, o más 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 (SIMs) robadas o el disfrute del servicio por parte de

morosos.

El VLR contiene la información sobre los niveles de suscripción, 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

4. Central de conmutación móvil.

La Central de Conmutación Móvil es la encargada de todas las funciones de

conmutación para las estaciones móviles situadas en su área 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. Central de conmutación móvil de cabecera “Gateway”

(MSCC). Es una Central de Conmutación Móvil que además se utiliza 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 encaminarla llamada hacia la central

de conmutación móvil correspondiente. La elección de las centrales de

conmutación móvil que van a ser además centrales de cabecera dependerá de

la organización que se desee dar a 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.

5. 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). Su principal cometido es convertir los protocolos utilizados

en el sistema GSM a los utilizados en las redes fijas.

6. Centro de operaciones y mantenimiento (OMC).

El OMC tiene varias tareas que realizar. Todas estas tareas requieren

interacciones entre algunas o todas las máquinas de la infraestructura que se

encuentra en el BSS ó en el NSS y los miembros de los equipos de servicio

de las distintas compañías comerciales

7. Interfaces

a) Interfaz Um

La radio interfaz es utilizada por las estaciones móviles para acceder a

todos los servicios y utilidades del sistema GSM, empleando para ello los

Sistemas de Estación Base como punto de conexión con la red.

b) Interfaz A.

Esta interfaz es entre la MSC y el BSS, se utiliza fundamentalmente para

el intercambio de información relacionada con las siguientes funciones:

•Gestión del BSS.

•Manejo de la llamada.

•Gestión de la movilidad.

c) Interfaz A-bis.

Esta interfaz es entre el BSC y la BTS, 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.

d) Interfaz B.

Esta interfaz permite una conexión entre el MSC y el VLR para tener un

control de los móviles visitantes y poder ofrecerles los servicios del

sistema.

e) Interfaz C.

Esta interfaz es entre el MSC y el HLR, se utiliza fundamentalmente para

las siguientes funciones:

•Al final de una llamada en la que un móvil tiene que ser tarifado, la

MSC de ese móvil puede enviar un mensaje de tarifación 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 MSC de cabecera debe interrogar al HLR del usuario llamado para

conocer el número de seguimiento del móvil llamado.

f) Interfaz D.

Esta interfaz es entre el HLR y el VLR, se utiliza para intercambiar los

datos relacionados con la posición de la estación móvil y los datos de

suscripción del usuario. A través de esta interfaz 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 a LR que controla el área donde se

encuentra la estación móvil, los datos correspondientes necesarios para

soportar los servicios contratados por el usuario. Asimismo, mediante una

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 área 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 parámetros de la

suscripción se modifican por el operador del sistema.

g) Interfaz E.

Cuando una estación se desplaza del área controlada por una MSC al área

de otra MSC distinta, es necesario realizar un procedimiento de traspaso

para poder continuar la conversación. En este caso, las MSC deben

intercambiar datos para poder llevar a cabo esta operación

8. Canales

Un canal lógico no es más que una combinación ordenada de ráfagas dentro

de una estructura de trama que transportan un mismo tipo de información.

En el sistema GSM existen dos grupos de canales lógicos:

• Canales COMUNES: Transmiten información de señalización común a

todos los móviles ubicados en una célula determinada. Son canales punto

a multipunto.

• Canales DEDICADOS: Transmiten información correspondiente a una

conexión establecida entre un móvil concreto y la red. Son canales punto

a punto.

De todas las portadoras que transmite una celda dada, hay una de ellas que

funciona como señal piloto para los móviles, utilizándose su TN 0 (timeslot

number 0) para transmitir todos los canales comunes de señalización. Esta

portadora se identifica generalmente con el nombre de uno de los canales

lógicos que transmite (BCCH) y se denomina portadora BCCH.

a) Canales comunes

- Canales de RADIODIFUSIÓN (Broadcast CHannels: BCH)

Proporcionan al móvil información suficiente para su sincronización con la

red:

- BCCH (Broadcast Control CHannel)

- FCCH (Frequency Correction CHannel)

- SCH (Synchronization CHannel)

- Canales de CONTROL COMUNES (Common Control CHannels: CCCH)

Permiten el establecimiento del enlace entre el móvil y la base:

- PCH (Paging CHannel) (DL)

- AGCH (Access Grant CHannel)

- NCH (Notification CHannel)

- CBCH (Cell Broadcast CHannel)

- RACH (Random Access CHannel)

b) Canales dedicados

- Canales de TRÁFICO (Traffic CHannels: TCH)

Se utilizan para transmitir información de usuario entre la red y el móvil:

- TCH/F (Traffic CHannel Full Rate)

- TCH/H (Traffic CHannel Half Rate)

- Canales de CONTROL DEDICADOS (Dedicated Control CHannels:

DCCH)

Se utilizan para transmitir información de control entre la red y el móvil:

- SACCH/TF (Slow Associated Control CHannel/Full Rate)

- SACCH/HF (Slow Associated Control CHannel/Half Rate)

- FACCH/F (Fast Associated Control CHannel Full Rate)

- FACCH/H (Slow Associated Control CHannel Half Rate)

- SDCCH (Stand alone Dedicated Control CHannel)

SCH (Synchronization CHannel)

• Permite identificar la estación base sintonizada y sincronizarse con la

estructura de trama.

• Transmite los parámetros a partir de los que pueden calcularse los números

BN (bit Number), QN (Quarter bit Number), TN (Time slot Number) y FN

(Frame Number), así como los números de multitrama y supertrama (19 bits).

• Transmite el BSIC (Base Transceiver Station Identity Code) asignado a la

celda (6 bits). Este código permite distinguir células distintas que transmitan

en la misma frecuencia cuando haya solape de coberturas.

• Informa al móvil de la secuencia de entrenamiento que utiliza la base y que

es necesaria para la demodulación de la ráfaga (a partir de los 3 bits del BCC

(Base station Colour Code) que contiene el BSIC).

• El móvil determina el resto de los TSs de la celda a partir de su posición

relativa a la del TS en el que se ha recibido el SCH (TN=0).

• Los 25 bits de información se codifican mediante la concatenación de un

código cíclico y otro convolucional de tasa 1/2 y dan lugar a 78 bits

codificados.

FCCH (Frequency Correction CHannel)

• Informa al móvil de la frecuencia portadora de la estación base.

• Permite la sintonía de los receptores móviles.

BCCH (Broadcast Control CHannel)

• Se utiliza para informar al móvil de parámetros del sistema necesarios para

identificar la red y acceder a la misma.

• La información útil de cada bloque ocupa 23 octetos. Estos bits se codifican

mediante la concatenación de un código cíclico y otro convolucional de tasa

1/2 y dan lugar a 456 bits codificados.

• Como una ráfaga normal tiene capacidad para transmitir 114 bits

codificados, son necesarias cuatro ráfagas para transmitir los 23 octetos de un

bloque de información BCCH.

PCH (Paging CHannel)

• Avisa al móvil de las llamadas entrantes procedentes de la estación base.




AGCH (Access Grant CHannel)

• Concede o niega la llamada solicitada por el móvil.

• En caso de concesión de llamada también informa del valor de TA (Time

Advance).



1/2 y dan lugar a 456 bits codificados. Como una ráfaga normal tiene

capacidad para transmitir 114 bits codificados, son necesarias cuatro ráfagas

para transmitir los 23 octetos de un bloque de información, tanto para el canal

PCH como para el canal AGCH.

NCH (Notification CHannel)

• Se emplea para avisar de la llegada de mensajes de difusión de voz a todos o

a un grupo de móviles de la red.




CBCH (Cell Broadcast CHannel)

• Se emplea para enviar mensajes cortos a todos o a un grupo de móviles de la

red.




Se transmite dentro de una RÁFAGA NORMAL.

Como una ráfaga normal tiene capacidad para transmitir 114 bits codificados,

son necesarias cuatro ráfagas para transmitir los 23 octetos de un bloque de

información, tanto para el canal NCH como para el canal CBCH.

RACH (Random Access CHannel)

• Se emplea por el móvil para solicitar un canal.

• La información útil de cada bloque ocupa 8 bits. Estos bits se codifican

mediante la concatenación de un código cíclico (se calculan 6 bits de paridad

que se añaden una vez sumados or exclusiva con los 6 bits del BSIC de la

estación base a la que se accede) y otro convolucional de tasa ½ (previamente

se añaden cuatro bits de cola) y dan lugar a 36 bits codificados. Se transmite

dentro de una RÁFAGA de ACCESO.

TCH/F, TCH/H (Traffic CHannel)

• Transmiten información de voz o datos.

• Son canales bidireccionales que utilizan el mismo TN tanto en la portadora

del DL como en la del UL.

• Pueden ocupar cualquier TN en cualquier portadora, excepto el TN=0 de la

portadora BCCH, que se reserva para los canales comunes de señalización.

• Hay dos clases de canales de tráfico: de velocidad total (TCH/F: TCH Full

Rate) y de velocidad mitad (TCH/H: TCH Half Rate), que se diferencian en la

periodicidad del canal. El TCH/F ocupa un TS por trama, mientras que el

TCH/H ocupa un TS cada dos tramas. Se transmiten dentro de una RÁFAGA

NORMAL.

X. MOVILIDAD GSM

Una de las características principales utilizadas en todas las redes GSM y satélite,

es la capacidad para soportar el "roaming" (poder cambiar de un país a

otro...viajar!) de los usuarios. Utilizando la red de señalización de control, los

MSCs interactúan para localizar y conectar a los usuarios en toda la red. Los

"Registros de Localización" se encuentran incluidos en las Bases de Datos del

MSC para ayudar a la función de determinar como y si las conexiones deben

realizarse para los usuarios itinerantes (usuarios Roaming). Cada user de una

estación móvil GSM tiene asignado un HLR que se utiliza para contener la

localización del usuario y los servicios del abonado en cuestión ;). Un registro

separado, denominado VLR se utiliza para seguir la pista de localización de un

user. Cuando el user cruza el área cubierta por el HLR, la estación móvil notificara

una nueva VLR de su paradero actual (e.j. Un viaje a fuera de las fronteras

Españolas; D...) El VLR a si vez utiliza la red de control para señalar la HLR de

la nueva localización de la estación móvil. Utilizando esta información, las

llamadas terminadas en el móvil se pueden encaminar al usuario utilizando la

información de localización contenida en el HLR del usuario.

XI. SEGURIDAD

La seguridad en GSM consta de los siguientes aspectos:

Autenticación de la Identidad del Abonado

Confidencialidad de la Identidad del Abonado

Confidencialidad de los Datos de Señalización

Confidencialidad de los Datos del Usuario

El abonado se le identifica de forma única utilizando la Identidad de Abonado

Móvil Internacional (IMSI). Esta información junto con la clave individual de

autenticación de abonado (Ki) constituyen las "credenciales de identificación"

sensibles, análogas al ESN (Electronic Serial Number) de los sistemas analógicos

como AMPS (Advanced Mobile Phone System) y TACS (Total Access

Communication System). El diseño de los esquemas de cifrado y autenticación

es tal que esta información sensible nunca se transmite por el canal de radio. En

su lugar se utiliza un mecanismo de "desafío-respuesta" para realizar la

autenticación. Las conversaciones reales se cifran utilizando una clave temporal

de cifrado generada aleatoriamente (Kc). La Estación Móvil (MS) se identifica

por medio de la Identidad Temporal de Abonado Móvil (TMSI) que emite la red

y puede cambiarse periódicamente (por ejemplo durante momentos de no

intervención "hand-offs") para mayor seguridad. Los mecanismos de seguridad

de GSM se implementan en tres elementos diferentes del sistema:

El Modulo de Identidad del Abonado (SIM)

El Aparato portátil GSM también denominado Estación Móvil (MS)

La autenticación es necesaria para evitar que personas no autorizadas puedan

utilizar la red GSM y también para que el móvil pueda calcular la clave de cifrado

Kc. Por lo tanto, la autenticación se realiza después de que la red tenga

conocimiento del IMSI o del TMSI del móvil y antes de que el canal esté cifrado.

En el proceso de autenticación participan varias claves:

• Ki: Clave individual de usuario de 128 bits. Se asigna al cliente a la vez

que el IMSI y se guarda en su SIM. En la red, el IMSI queda registrado en

el HLR y la pareja IMSI-Ki se registra en el AUC. Esta clave no se transmite

nunca en la interfaz radio.

• RAND: Es un número aleatorio de 128 bits que genera el AUC y unido a

la clave Ki obtiene otro número denominado SRES utilizando el algoritmo

A3.

• SRES o respuesta firmada: es el número de 32 bits que se obtiene al aplicar

el algoritmo A3 a la clave Ki y a RAND.

IMEI

Se comprueba que el teléfono está autorizado para acceder a la red

- Terminales defectuosos

- Terminales robados

Se lleva a cabo por el EIR, que cataloga los IMEI en tres grupos

- Lista blanca: Terminales autorizados

- Lista negra: Terminales robados o que crean problemas en la red

- Lista gris: Terminales que causan problemas, aunque se permite su utilización

No es obligatorio comprobar el IMEI (potestad del operador)

XII. PROCESO DE UNA LLAMADA EN GSM. Para comprender cómo se usan los diferentes canales de tráfico y de control,

consideremos el caso de que se origine una llamada en GSM. Primero, la estación

móvil debe estar sincronizada a una estación base cercana como se hace en un

BCH. Recibiendo los mensajes FCCH, SCH y BCCH, el móvil se enganchará al

sistema y al BCH apropiado. Para originar una llamada, el usuario primero marca

la combinación de dígitos correspondiente y presiona el botón de enviar del

teléfono GSM. El móvil transmite una ráfaga de datos RACH, usando el mismo

ARFCN que la estación base a la que está enganchado. La estación base entonces

responde con un mensaje AGCH sobre el CCCH que asigna al móvil un nuevo

canal para una conexión SDCCH. El móvil, que está recibiendo en el TS0 del

BCH, recibe su asignación de ARFCN y su TS por parte del AGCH e

inmediatamente cambia su sintonización a su nuevo ARFCN y TS. Esta nueva

asignación del ARFCN y del TS es físicamente el SDCCH (no el TCH).

Una vez sintonizado al SDCCH, el móvil espera primero a la trama SDCCH que

se transmite (la espera será a lo más de 26 tramas cada 120 ms), que informa al

móvil del adelanto de temporización adecuado y de los comandos de potencia a

transmitir. La estación base es capaz de determinar el adelanto de temporización

adecuado y el nivel de señal del móvil gracias al último RACH enviado por el

móvil, y envía los valores adecuados a través del SACCH. Hasta que estas señales

no le son enviadas y procesadas, el móvil no puede transmitir ráfagas normales

como se requieren para un tráfico de voz. El SDCCH envía mensajes entre la

unidad móvil y la estación base, teniendo cuidado de la autenticación y la

validación del usuario, mientras que la PSTN conecta la dirección marcada con

el MSC, y el MSC conmuta un camino de voz hasta la estación base servidora.

Después de pocos segundos, la unidad móvil está dirigida por la estación base a

través del SDCCH que devuelve un nuevo ARFCN y un nuevo TS para la

asignación de un TCH. Una vez devuelto el TCH, los datos de voz se transfieren

a través del Uplink y del Downlink, la llamada se lleva a cabo con éxito, y el

SDCCH es liberado

Cuando se originan llamadas desde la PSTN, el proceso es bastante similar. La

estación base envía un mensaje PCH durante el TS 0 en una trama apropiada de

un BCH. La estación móvil, enganchada al mismo ARFCN, detecta su búsqueda

y contesta con un mensaje RACH reconociendo haber recibido la página. La

estación base entonces usa el AGCH sobre el CCCH para asignar un nuevo canal

físico a la unidad móvil su conexión al SDCCH y al SACCH mientras la red y la

estación base están conectadas. Una vez que el móvil establece sus nuevas

condiciones de temporización y de potencia sobre el SDCCH, la estación base

gestiona un nuevo canal físico a través del SDCCH, y se hace la asignación del

TCH.

XIII. APLICACIONES

Uso de la Tecnología GSM en Transmisión de Datos Industriales

En el campo de la Automatización y Control Industrial se requiere frecuentemente

conectar distintos equipos y sistemas. Para tal objeto, usualmente, se emplean

unidades remotas de transferencia de datos (RTU) debidamente interconectadas,

y cuando el medio requerido es el aire, se dispone de módems RF (Radio

Frecuencia). Sin embargo, hoy en día es posible emplear la red de telefonía móvil,

la que ya cuenta con la tecnología adecuada para transmisión de datos (GSM).

Las primeras aplicaciones industriales implementadas con GSM se generaron por

la dificultad orográfica o la excesiva dispersión de los puntos a controlar, lo que

imposibilitaba o encarecía las comunicaciones por radio. Además, una plataforma

GSM se puede implementar más rápidamente, ya que no requiere licencia, torres,

repetidores o permisos de paso en terrenos. De igual modo, el GSM presenta tres

ventajas adicionales que han resultado claves para su extensión, como lo son una

cobertura universal con antenas de tamaño reducido, módems GSM a precios

competitivos y un bajo consumo energético. Al tener una cobertura universal, se

han desarrollado RTUs de pequeño tamaño con antena interna, es decir, sin costo

de instalación exterior.

Campos de aplicación de las RTU con GSM

Las aplicaciones posibles de este tipo de RTU son múltiples y en su mayoría

novedosas, ya que hasta el momento las tecnologías alternativas ofrecían costos

demasiado elevados para implementarlas. A modo de ejemplo, mencionaremos

algunas en diferentes campos:

• Aguas: control de avenidas en torrentes, control de calidad de agua o fugas

(Sectoring) en la red, control de pozos y control de plantas de tratamiento de

aguas.

• Seguridad industrial: supervisión de sistemas eléctricos, intrusismo y control de

ambiente en naves industriales y cámaras frigoríficas.

• Transporte industrial: control de seguridad en transportes de materias peligrosas.

• Energía: control de mini-centrales hidráulicas, generadores eólicos o solares.

• Sector agrícola: estaciones meteorológicas y agrimensoras.

• Sector medioambiental: estaciones meteorológicas y control de plagas.

Muchas compañías ofrecen actualmente equipos para la transmisión de datos

GSM/GPRS y cada vez están siendo de mayor uso, ya que la red GSM ha ido

cubriendo un mayor territorio. De hecho, en Chile son pocas las localidades que

no disponen de esta red.

XIV. BIBLIOGRAFÍA http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=25&edi=30

http://www.coopvgg.com.ar/alumnado-gomara/Files/gsm.pdf

http://www.monografias.com/trabajos75/tecnologias-gsm-cdma-tdma-

gprs/tecnologias-gsm-cdma-tdma-gprs2.shtml

http://html.rincondelvago.com/gsm.html

http://www.slideshare.net

http://www.sigmaelectronica.net/gsm-c-98_207.html

http://155.210.158.52/docencia_it/RedesAccesoCelular/teoria/Tema%202_Siste

ma%20GSM.pdf

http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=25&edi=30

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