Tierra de Celulares ¿Cómo funciona un tel é fono celular? Una Introducci ó n en La tecnolog í a...
-
Upload
hermenegildo-mata -
Category
Documents
-
view
2 -
download
0
Transcript of Tierra de Celulares ¿Cómo funciona un tel é fono celular? Una Introducci ó n en La tecnolog í a...
Tierra de Celulares
¿Cómo funciona un teléfono celular?
Una Introducción enLa tecnología del celular
Patricio Vargas, Noviembre 2005
Celulares – introducción a la telefonía movil 2
Objetivo de este seminario
• Razones de porque en GSM se utilizan células
(GSM = Global System for Mobile Communications = Sistema Global para Comunicaciones
Móviles)• Conocer el significado de algunos conceptos que se
usan en GSM- Paging (Activación) - Actualización- Handover (Pasar frecuencias) - Roaming (activación en viaje)
• Conocer la razón de los Estándares
• Conocer la diferencia entre Celulares y aparatos de radio
Celulares – introducción a la telefonía movil 3
¡Nos comunicamos!
Teléfono, el medio de
comunicación número 1
La Mitad de los Chilenos tiene un Celular (subtel 2005)
Celulares – introducción a la telefonía movil 4
El Teléfono...
Con Enchufe = Conectado a la red vía cables
= No es móvil• Red Telefónica Análoga
– Sistema usual
• ISDN – Standard digital– Integrated Services
Digital Network (Red Digital de Servicios Integrados)
– Transferencia de datos – Internet– Funciones extras, p.ej. “Reconocer quien llama“
Celulares – introducción a la telefonía movil 5
…se convirtió móvil...
• Cobertura– Máximo 1km– Alrededor de 50 metros en Edificios
• El Standard se llama: DECT– Digital Enhanced Cordless Telecommunications(Telecomunicaciones Inalámbricas Digitales
Mejoradas)
Aparato y Estacion Base
Cada uno es Emisor y Receptor
Celulares – introducción a la telefonía movil 6
…y después totalmente móvil
• Hoy: Teléfono Celular
• Libre tránsito– Recepción en casi todo Chile
• El Estandar es: GSM– Global System for Mobile Communications(Sistema Global para Comunicaciones Móviles)– Tecnología Digital
Celulares – introducción a la telefonía movil 7
¿Por qué Estándares?
• Hasta ahora 3 Estandares técnicos:– ISDN (Teléfono-Digital)
– DECT (Teléfono inalámbrico)
– GSM (Teléfono celular)
• Estándares Conocidos:– VHS (Video)
– Tapas de conservas
– Formatos de papel y sobres (p.ej. A4, C5...)
¿Razón?
Celulares – introducción a la telefonía movil 8
¡Los Estándares son Normas!
Estándard = Fijación (técnica) clara
(también: Norma), de amplia aceptación
Objetivo: Unificación
Diferentes personas pueden desarrollarproductos compatibles independientemente.
– p.ej. Celulares-GSM, Nokia, Motorola, etc!
Celulares – introducción a la telefonía movil 9
¿Celular = Aparato de radio?
• ¿Diferentes?• ¿Parecidos?
?=
Celulares – introducción a la telefonía movil 10
Ambos emiten...
• Transmisión a traves del Aire!– Sin conecciones de cables u otras
• Transmisión de ondas Electromagnéticas– Como la Radio!
• Diferentes Frecuencias– Radio Cooperativa Pto. Montt: 105.3 MHz– Radio USM: 99.7 MHz – Celular: alrededor de 890-960 MHz 1710-1880 MHz o
Mayores Frecuencias
Celulares – introducción a la telefonía movil 11
...digital o análogo...
tiempo
Ruido
despacio
fuerte
alto
profundo
análo
go
dig
ital
Zeit
Codificación
Celulares – introducción a la telefonía movil 12
...pero: ¡La Diferencia!
Estación emisora de radio
B
C
A
D
Frecuencia
1 Frecuencia 2
Celulares – introducción a la telefonía movil 13
¿Dónde estoy yo?
• ¿Sabe un celular dónde está?– ¿De dónde sabe eso?
GSM Chile
...
Ciudad de Valparaíso
???
Celulares – introducción a la telefonía movil 14
Tierra de Celulares• Los celulares viven en territorios* con fronteras
* Territorios se denominan Células en GSM
Celulares – introducción a la telefonía movil 15
La Administración
• Hay una Administración* por cada célula• Cuando un celular hace algo – siempre a
través de la administración
Verwaltung
* La Administración son los protocolos BTS, BSC y MSC en GSM
Celulares – introducción a la telefonía movil 16
La oficina de visitas...
• Oficina de visitas* – todos los celulares que están en una célula están registrados
• Sólo tienen acceso a través de la Administración
Oficina de visitas
* La Oficina de visitas es el protocolo VLR en GSM
Celulares – introducción a la telefonía movil 17
...y la oficina de residencia• Cada celular tiene una célula de residencia
– Ahí se debe inscribir en la oficina de residencia*
• Todos los datos importantes estan registrados allí
Oficina de residencia
* La Oficina de residencia es el protocolo HLR en GSM
Visita
Celulares – introducción a la telefonía movil 18
Datos en la oficina de residencia
• Cada celular esta registrado sólo en una oficina de residencia
– ¡La residencia del celular!
• Datos importantes:– Número del celular– Lugar actual del celular
Célula actual donde se ubica el celular (Oficina de visita)
– Derechos del celularp.ej.: Conección a Internet
Visa para otros países– Datos encriptados en claves (Código secreto con su
administración)
• ¡La colección de datos más importante en un celular!
Celulares – introducción a la telefonía movil 19
Registro de entrada y salida
• Si un celular cambia de célula:1. Registro de Entrada en la nueva oficina de visitas2. Registro de Salida en la oficina de visitas
anterior3. Cambio de Registro en la oficina de residencia
Residencia
Visita
Visita
Residencia1
2
3
Celulares – introducción a la telefonía movil 20
¡Aquí estoy yo!
• Cambio de célula: en la frontera registra su entrada en la nueva oficina de visitas, registra su salida de la oficina de visitas anterior y actualiza el registro en la oficina de residencia.
• Por esto sabe un celular donde esta
GSM de CHILE
...
Ciudad de Valparaíso
Celulares – introducción a la telefonía movil 21
Noticia desde una célula fija
Residencia Visita
Visita
Heim
• Una noticia desde una célula fija al celular X:– Administración del Telefono de la célula fija pregunta a
la Administración Internacional*Esta conoce la oficina de residencia
– En la oficina de residencia está registrada la célula actual del celular X
X
* Esto se denomina un GMSC en GSM
Oficina de residencia del
celular XOficina de
visitas actual del celular X
Celulares – introducción a la telefonía movil 22
Activación para celular X
Residencia Visita
Visita
Residencia
• La Administración activa* toda la célula donde se encuentra el celular X
• Celular X se contacta con la Administración– Así la noticia desde una célula fija puede recibirse
X
* Esta Activación se llama Paging en GSM
Celular X?
Celulares – introducción a la telefonía movil 23
Celulares cantan
Los celulares cantan** de una forma conocida
* Cantar significa para celulares la acción de Emitir
Celulares – introducción a la telefonía movil 24
¡Coros No!
• En Coro** los celulares no pueden cantar– Cuando varios celulares cantan la misma canción en
conjunto, no se puede distinguir quien exactamente canta. Por esto a los celulares no les gusta cantar en Coro
Celulares cantan una canción ¡Siempre solos!
* Esto significa Interferencias (Emitir en las mismas Frecuencias)
Celulares – introducción a la telefonía movil 25
Limitado número de canciones
• Desgraciadamente no existen infinitas canciones**
• Número fijo de canciones por célula– p.ej. 10 canciones por célula
• No hay coros en las fronteras:¡Colecciones diferentes de
canciones!
* Canciones significan Frecuencias para los celulares
canciones 1
canciones 2
canciones 3
canciones 1
Celulares – introducción a la telefonía movil 26
En la célula ahora
ResidenciaVisita
canciones
• Nuevo: La Administración posee una colección de canciones
Celulares – introducción a la telefonía movil 27
Un celular quiere cantar
• El Celular desea cantar: pide una canción a la administración
• Si la administración tiene canciones libres: Al celular se le otorga una canción y puede cantar
– Si no hay canciones libres: no es posible cantar
• Cuando un celular no quiere cantar más, entrega la canción
– Otros celulares la pueden utilizar
Celulares – introducción a la telefonía movil 28
• Un celular cantando que se mueve, ¡sigue cantando al cruzar la frontera entre dos células!
• En la frontera: Conversación entre ambas administraciones y entrega de una nueva canción si es que hay disponibles.
– La canción antigua se devuelve.
Si un celular cantando se mueve
FRONTERA
Celulares – introducción a la telefonía movil 29
• Esta nueva Entrega** de otra canción por la nueva administración debe ocurrir muy rápido
– El celular quiere cantar continuamenteEn GSM: alrededor de 60 milisegundos!
• El celular no se da cuenta - canta cualquier canción– Se dice que esta acción es transparente para el celular
Nueva entrega
Canciones 1
Canciones 2
* Handover en la tecnología celular
Celulares – introducción a la telefonía movil 30
ActualizaciónPregunta: ¿Qué pasa con celulares que pierden su ubicación?
– Extravío, Olvido, Pérdida de memoria...
* En GSM esto se denomina LA Identificator
Respuesta: la administración toca periódicamente el Himno Nacional*
– Este himno es único por célula– El celular elije el más fuerte si escucha muchos, y así identifica donde está
Residencia
Visita
Visita
Residencia Himno
Nacional
Celulares – introducción a la telefonía movil 31
Permiso de viaje
residencia Visita
Visita
residencia
• Un celular no obtiene una canción en cada célula– S olo en células donde existen alianzas*
Consecuencias: ¡libre transito para celulares!
• Células y alianzas se unen en un trato– ¡Y así permiten un tránsito más extenso para un celular!
* Esto de denomina Roaming en la jerga de celulares
Celulares – introducción a la telefonía movil 32
Palabras sobre GSM• El standard GSM es extenso & complejo
– texto: ¡más de 5000 hojas!
• Se definen muchas unidades y procesos– Hasta ahora poco conocido – No cubre aspectos de seguridad, llaves, codificaciones,
SMS, SIM, ventana temporal, etc...
• Esta presentación debe entenderse como: muy simplificada y con analogías de los Conceptos Básicos y principios de funcionamiento
– No hay conceptos técnicos detallados
Celulares – introducción a la telefonía movil 33
Diferencia Radio / Celular
Ya vimos que:
• Un aparato de radio debe poder emitir hasta el receptor
• Un celular debe emitir solo hasta la estación emisora más cercana– Una estación emisora (administración)
por célula
Celulares – introducción a la telefonía movil 34
Células
¿Por qué se usan células?:
1. Las Frecuencias (canciones) pueden utilizarse varias veces por un mismo celular
• Las mismas frecuencias no están en las células vecinas• Muchos más celulares pueden emitir (cantar)
2. El celular necesita menos Energía de emisión (puede cantar despacio)
• Solo hasta la estación emisora vecina (Administración)• Baterías mas pequeñas (necesita menos potencia)
Celulares – introducción a la telefonía movil 35
FINAL
Residencia
Visita
canciones
• Células – Consecuencias