Tecnologia Gsm

TECNOLOGIA GSMIng. Jonathan Coronel

REALIZADO POR:Andrade DiegoArpi AdrianBaculima DianaCajamarca Julio

INTRODUCCION

Con el pasar de los años, las comunicaciones han incrementado a gran escala su magnitud, por ello se genera una implementación de nuevas tecnologías para poder satisfacer la demanda que tiene la misma y utilizar de mejor manera los recursos disponibles, por ello se a buscado una tecnología que cumpla con varios de los requisitos necesarios.

Antes, con los sistemas de telefonica Celular como AMPS (Advanced Mobile Phone System) y TACS (Total Access Communication System) era bastante fácil para cualquier Phreaker, interceptar las conversaciones telefónicas celulares ya que esos sistemas analógicos utilizaban ESN (Electronic Serial Number) que transmitía la información sin cifrar, y facilitaba un fraude telefónico, en toda regla. Ahora esta mas difícil interceptar una comunicación, pues en GSM se utiliza un algoritmo de codificación de voz, modulación digital GSMK (Gaussian Minimum Shift Keying), lento salto de frecuencia y arquitectura de ranuras de tiempo TDMA (Time Division Multiple Access).

FUNCIONAMIENTO Si hablamos de GSM

primero debemos de comprender la forma de como se encuentra estructurado, el sistema GSM tiene una organización como una red de células radioeléctricas continuas que proporcionan cobertura al área de servicio.

ESTRUCTURA BASICA DE GSM

ESTRUCTURA BASICA DE GSMMS ESTACIONES MOVILES

MS ESTACIONES MOVILES

No son sólo móviles, cualquier dispositivo en el que puedas insertar una SIM por ejemplo: Portátil, Blackberry, Móvil, Etc.

La estación móvil está formada por el terminal del usuario y la tarjeta SIM (Subscriber Identity Module).

Subsistema de Estación Base (BSS)

Este subsistema constituye la interfaz entre los terminales móviles y el subsistema de red


Cada célula se encuentran compuestas por una estación de servicio o BTS, que a su vez opera con un conjunto de canales de radio diferentes a los usados por las células adyacentes y que se encuentran distribuidas por un plan celular.


Las BTS´s están conectadas a un controlador de estaciones base BSC, que se encargan del “Handover” (traspaso 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 auténtica novedad respecto a los anteriores sistemas celulares.

ESTRUCTURA BASICA DE GSMBTS (base tranceptor station):

BTS (base tranceptor station):

Esta es la encargada de realizar los procesos de transmisión-recepción de la señal (TX-RX) y procesado de la señal recibida. Cada BTS puede tener entre 1 y 16 radio canales asignados. Forma el multiplex GSM, realiza medidas de la señal radio proveniente del móvil, establece el enlace radio con el usuario móvil (modulación, demodulación, igualación, codificación, etc.). Gestión del time–advance, control de potencia, operación y mantenimiento.


TRX : equipos que soportan 8 canales radio de la misma trama TDMA

ESTRUCTURA BASICA DE GSMBSC (base station controller):

BSC (base station controller):

Este constituye el primer nivel de concentración de tráfico hacia la red con objetivo de minimizar costos de transmisión. Gestiona y controla las BTS, responsable de la asignación y liberación de radio canales con el móvil y de canales terrestres con la red.

Fija el contenido de los canales de radiodifusión y asigna los mensajes de paging.

Gestiona los procesos de transferencia Handover bajo su control y ejecuta los algoritmos de gestión de potencia y cifrado.

Se interacciona con el a través del OMC para labores de operación y mantenimiento.

PAGING El paging es un sistema que tiene como

meta principal la transmisión inalámbrica de breves mensajes a una terminal portátil.

PAGING

Inicialmente el mensaje se enviaba vía telefónica a través de una operadora. La operadora contestaba y solicitaba el número de pager y el mensaje que se deseaba enviar.

Posteriormente, la operadora enviaba el mensaje al número de pager solicitado a través de los satélites o radio bases, según fuera necesario.

BSC (base station controller):

HANDOVER

HANDOVERDenominado Handover (también

Handoff) al sistema utilizado en comunicaciones móviles celulares con el objetivo de transferir el servicio de una estación base a otra cuando la calidad del enlace es insuficiente. Este mecanismo garantiza la realización del servicio cuando un móvil se traslada a lo largo de su zona de cobertura.

TIPOS DE HANDOVER

Handover Analógico

Cuando el móvil esta con la llamada establecida la RB monitorea la señal recibida, cuando baja por determinado nivel, la RB le avisa al MSC. EL MSC consulta a las RB’s vecinas sobre el nivel de ese móvil. Si alguna responde con un nivel mayor, le solicita que reserve un canal para este usuario y le informa al móvil que debe cambiar de canal. El mensaje dura 400 ms(silencio)

TIPOS DE HANDOVER

Handover Digital

Hay 3 tipos en GSM

Intra - cell handover –entre canales dentro de la misma RB

Inter – cell handover – entre canales de diferentes RB

Inter - MSC handover – entre celdas pertenecientes a diferentes MSC's.

CUANDO SE DA HANDOVER?El proceso Handover puede llevarse a cabo por diferentes motivos:

1.- Cuando el teléfono se está moviendo de una área cubierta por una celda y entra en otra área de cobertura de otra celda

2.- Cuando la capacidad para la conexión de nuevas llamadas de una determinada celda se esta utilizando y una existente o nueva llamada de un teléfono entra.

3.- Cuando el canal utilizado por el teléfono pasa a ser interferido por otro teléfono utilizando el mismo canal en una celda diferente.

4.- Cuando los cambios de comportamiento del usuario, por ejemplo, un viaje rápido del usuario, conectado a una celda grande, si se detiene, la llamada puede ser transferida a una macro celda más pequeña o incluso a una micro celda a fin de liberar capacidad en la celda por otros usuarios que se muevan también rápidamente y reducir las posibles interferencias a otras células o usuarios.

HANDOVER

OMC

CENTRO DE MANTENIMIENTO Y OPERACIONES (OMC).

Es el centro de control de operación y configuración de la red, incluye la administración técnica de los equipos que pueden ser de distintos fabricantes.

Gran parte de la gerencia de la configuración requiere la interacción con la base de datos del HLR

TOPOLOGIA BTS- BSC

Estructura de conexión física de las BTS al BSC.

• Un elemento muy importante para poder realizar las distintas topologías es el transconector digital, DXX (Digital Cross Connector).

DXX (Digital Cross Connector)

Permite combinar Times Slots que le llegan de diferentes enlaces en un único PCM o en varios.

INTERFAZ A-bis

Para la interfaz se usa canales TDM (Time Division Multiplexing), la conexión establecida es independiente de los proveedores utilizados en la implementación, los cuales generalmente utilizan E1’ o T1, aunque la fibra o cable son para distancias cortas y los enlaces de radio se utilizan cuando las BTS están cerca entre sí pero alejada de la BSC.

La interfaz A-bis soporta dos tipos de enlaces: canales de tráfico a 64 kbps que llevan voz o datos del usuario y canales de señalización BSC-BTS a 16 kbps. La capa física es basada en el estándar G.7033.

Conexiones típicas BTS-BS

Conexiones típicas BTS-BS

Conexión en estrella: En este caso la configuración física coincide con la lógica, todas las BTS van directamente conectadas al BSC.

Configuración en estrella remota: Una BTS actúa como concentrador de otras cercanas a ella.

Conexión en anillo: Es la más fiable junto a la de estrella, al proporcionar un camino alternativo para cada BTS

Conexión en cascada: Las BTS se encadenan una a otra. Permite un ahorro muy grande en el coste de los enlaces

MSC Centro de conmutación de servicios

móviles

Es una central telefónica que realiza las funciones de: Control de llamadas. Responsable del establecimiento, enrutamiento

y terminación de cualquier llamada para las MS (estaciones móviles) situadas en su área de actividad.

Control de los servicios suplementarios y del hand-over entre MSCs.

Así como la recogida de información necesaria para la tarifación.

MSC

Centro de conmutación de servicios móviles

También actúa de interfaz entre la red GSM y cualquier otra red pública o privada de telefonía o datos.

Proporciona las funciones adicionales necesarias para: Soportar movilidad Organizar la asignación de los recursos

radioeléctricos Realizar los traspasos de llamadas entre

BTS controladas por distintas MSCs

MSC


La información referente a los abonados se encuentra almacenada en dos bases de datos que se conocen como:

Registro de ubicación de origen (HLR) Registro de ubicación de visitantes (VLR)

MSC


Es una base de datos que contiene

información sobre:

• Suscripción

• Servicios suplementarios

• Localización actual, o más reciente de los

móviles que pertenecen a la red local.

HLR REGISTRO DE UBICACIÓN DE ORIGEN

Es una base de datos que contiene información de usuarios que no son abonados locales.

El VLR recupera los datos de un usuario nuevo, información que ha sido requerida y obtenida a partir de los datos contenidos en el HLR del que depende el usuario dentro de su zona de influencia. Los datos se conservan mientras el usuario está dentro de la zona y se eliminan en cuanto abandona la zona o después de un período de inactividad prolongado (terminal apagada).

VLR REGISTRO DE UBICACION DE VISITANTES

EIR REGISTRO DE IDENTIFICACIÓN DEL EQUIPO

Es una base de datos que 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.

AUC CENTRO DE AUTENTIFICACION

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.

TRANSMISION POR RADIO

El interfaz de radio Um utiliza dos técnicas de multiplexado:

Frecuencial, FDMA

Divide en 124 canales de 200 KHz de anchura cada uno las dos bandas de frecuencia890-915 MHz terminal a base935-960 MHz base a terminal

Temporal, TDMA

Periodo de ráfaga (TS) (15/26 ms): Unidad fundamental de tiempo, y de envío.

Cada periodo de ráfaga determina un canal lógico.

Trama TDMA: compuesta por 8 periodos de ráfaga.

Multitrama: agrupación de 26 ó 51 tramas. Super trama: agrupación de 51 ó 26 tramas

(según multitrama). Hypertrama: agrupación de 2048 Supertramas.

TRANSMISION POR RADIO

ESTABLECIMIENTO DE LLAMADASLlamada a móvil:Número de teléfono móvil: mobile subscriber ISDN numberIncluye código de país, de operador e identificador de HLR

Se interroga al HLR:El HLR interroga al VLR mas reciente quien devuelve unMRSN (Mobile Station Roaming Number) temporal para lallamada en curso

A partir del MSRN se encamina la llamada al VLR, quien envía petición de llamada.En la zona del VRL se busca (no se sabe en que antenapuede estar) enviando broadcast en un canal paging.

CARACTERISTICAS

La principal ventaja que ofrece este sistema, es que permiten roaming automático dentro del las fronteras del país donde está la red instalada, así como la posibilidad de roaming internacional.

Facilita que un usuario pueda utilizar su terminal más allá de las fronteras del país de origen.

El abonado RDSI, no necesita conocer la posición del abonado a la red GSM a la que está llamando, ya que las llamadas son encaminadas automáticamente hacia la posición en la que se encuentra el abonado.

Gran seguridad, ya que todas las conversaciones están cifradas, evitando así las posibles escuchas en la red.

Permite la transmisión de voz y datos, siempre en formato digital y encriptado, lo que hace casi imposible la intervención de las comunicaciones.

Las redes GSM, disponen de un canal de control que permiten entre otras facilidades, la identificación del número llamante, el envío y recepción de mensajes cortos en formato texto (SMS, Sort Message Send), multiconferencia, llamada en espera, y otros.

Utilización más eficiente del espectro, con células más pequeñas.

Menor consumo de energía.

En su componente radio se utiliza la banda de frecuencias de 900 Mhz con el método TDMA (Acceso por multiplexacion 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.

GSM VS CDMA

CDMA Más seguridad gracias a su pn (pseudo aleatoria) la

secuencia que se genera forma exclusiva para cada suscriptor.

Difícil de descifrar. La calidad del canal se ve obstaculizada con un

aumento en el número de usuarios. Por lo que limita el número de usuarios, si se desea una buena calidad de la llamada.

No es muy fácil cambiar los teléfonos. Pobre flexibilidad y escalabilidad del espectro.

GSM El número de usuarios es limitado al

número de canales. La calidad del canal es mejor Micro-celling se puede utilizar para

aumentar la capacidad. Teléfonos vienen con ninguna lealtad. Por

lo tanto más barato. Mayor variedad de teléfonos.

Universalmente aceptadas.

SIM CARD

ELEMENTOS EN GSM

SIM – Módulo de identificación del suscriptorLas tarjetas SIM almacenan de forma segura la clave de servicio del suscriptor usada para identificarse ante la red, de forma que sea posible cambiar la línea de un terminal a otro simplemente cambiando la tarjeta.

IMSI – Identidad Internacional del Abonado a un MóvilEs un código de identificación único para cada dispositivo de telefonía móvil, integrado en la tarjeta SIM

ELEMENTOS EN GSM

IMEI – Identidad Internacional de Equipo Móvil

Es un código pre-grabado en los teléfonos móviles GSM. Este código identifica al aparato unívocamente a nivel mundial, y es transmitido por el aparato a la red al conectarse a ésta.

MSISDN – Número celular del cliente 0XX-XXXXXX

ELEMENTOS EN GSM PIN1 Normalmente se activa al encender la primera vez Bloquea la SIM luego de 3 intentos fallidos Puede ser reseteado por servicio al cliente Si se bloquea se usa el PUK para desbloquear

PUK – Personal Unblocking Key

Para desbloquear por exceso de pin1 o pin2 10 intentos máximo No es reseteable, y el bloqueo es irreversible Si se bloque hay que reemplazar la SIM

Ki - Llave secreta para autenticación

APLICACIONES

GSM – GPRS

MODULO GSM

Servicios Portadores Son aquellos que permiten a los usuarios

acceder a servicios por otras redes Transmisión de datos a 300, 1200, 2400, 4800,

9600 bps en modo dúplex asíncrono, transparente y no transparente, con interconexión a RTC y RDSI

Acceso síncrono y asíncrono, transparente y no transparente a dispositivos de manejo de paquetes de datos.

RTC red telefonica conmutada RDSI red digital de servicios integrados

Servicio transparente, la protección de error es proveída sólo por una corrección posterior de errores, mientras que en el servicio no transparente, se tiene la protección adicional en el protocolo de radio enlace de la respuesta repetida automática ARQ (Automatic Repeat Request), con lo que se consigue que la integridad de los datos sea mayor

Teleservicios

Telefonía: suministra la transmisión de voz, con conexión tanto a la red telefónica conmutada como a la RDSI.

Facsímil: permite la conexión de un aparato de fax Grupo 3 con conexión tanto a la red telefónica conmutada como a la RDSI.

Mensaje corto (DMS) 160 caracteres Mensaje corto radiodifundido (metereologia 93c)

Servicios Suplementarios

desvío de llamadas Cargo (noticias cortas) multiconferencia restricción de llamadas usos funcionales de las llamadas

Identificación de número, Desvío de llamadas Completar las llamadas. Conferencia

Conferencia a tres. Multiconferencia (máximo 10).

Diversos tipos de restricción de llamadas entrantes y salientes

Bibliografia

http://es.kioskea.net/contents/telephonie-mobile/gsm.php3 http://www.edicionsupc.es/ftppublic/pdfmostra/TL02602M.pdf http://www.eie.fceia.unr.edu.ar/ftp/Tecnologias%20de%20banda

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http://www.coit.es/publicac/publbit/bit144/trubio.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/

Sistema_global_para_las_comunicaciones_m%C3%B3viles http://www.monografias.com/trabajos15/telefonia-celular/telefonia-

celular.shtml

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