GSM (Groupe Spéciale Mobile)
Características del estándar GSM
A principios de la década de los 80, cada país
tenía sus propios sistemas de comunicaciones móviles, con incompatibilidades
entre ellos que encarecían los terminales y los servicios ofrecidos por cada
operadora. Ante esta situación, y a fin de obtener un sistema homogéneo en toda
Ante esta situación, se partió de unas premisas en las que se buscaba sobre todo llevar la telefonía móvil al gran público, por lo que era necesario diminuir el tamaño de los terminales, aumentar la eficacia de las baterías, aumentar el número de comunicaciones y ampliar el número de servicios ofrecidos por otras tecnologías.
El resultado fue una red de comunicaciones con las siguientes características básicas:
· Banda de frecuencias común: en GSM existen tres bandas de frecuencia (900,1800 y 1900 Mhz) en las que trabajar. La adopción de una determinada banda por un país no implica incompatibilidad entre las redes de países con distintas bandas, ya que un usuario podría utilizar su tarjeta SIM (el número que le identifica dentro de la red) en cualquier país. Un terminal multi-banda podría funcionar en cualquier país con cualquiera de las tres bandas.
· Red de tipo digital: a diferencia de otras redes existentes en aquellos momentos, GSM es una red digital. En estos sistemas, a diferencia de los analógicos, se puede alcanzar una buena calidad de voz con niveles relativamente altos de interferencia co-canal.
· TDMA: fue necesario fijar el método de acceso al medio por parte de los terminales, es decir, la manera en que intentan enviar datos a través de un canal compartido por todos (el aire), evitando en la medida de lo posible las interferencias. Se fijó el mecanismo TDMS (Time Division Multiple Access). Con este sistema se divide el tiempo en slots (ranuras), en los que un terminal sólo puede enviar datos durante el slot que tiene asignado.
· Arquitectura OSI: las diversas partes que componen la arquitectura GSM se adecuan a los principios del sistema OSI (Open System Interconnect). El uso de una arquitectura abierta permite combinar hardware de distintos fabricantes abaratando el producto final. Además, durante su diseño se buscó la mayor independencia posible entre los distintos módulo que forman el sistema, de manera que las pruebas y la implementación del sistema se simplifiquen.
En GSM podemos identificar dos fases. GSM fase 1 es la primera versión de GSM, y soporta únicamente un subconjunto de todos los servicios que inicialmente se plantearon. GSM fase 2 es la versión completa del estándar y aumenta el número de servicios ofrecidos respecto de la fase 1.
Arquitectura GSM
GSM define una arquitectura en la que se pueden diferenciar los siguientes elementos:
· MS: el terminal móvil.
· SIM: el módulo de identificación del usuario. Se trata de la identificación del abonado, no del terminal, dentro del sistema GSM.
· BTS: el transceptor de radio base, es decir, la estación a la que en ese momento esta conectando el terminal móvil a la red GSM.
· BSC: el controlador de estación base. Se encarga, entre otras funciones, del control de las BTS.
· MSC: el centro de conmutación. Es el encargado de enrutar las llamadas dentro de la red.
Además se definen los interfaces entre los distintos elementos:
· Interface entre el MS y el BSC, conocido como interface Um.
· Interface entre el BSC y el BTS, conocido como interface Abis.
· Interface entre el MSC y el BSC.
Ilustración 1. Arquitectura GSM
El subsistema de conmutación está compuesto de varios MSC, y por los siguientes módulos:
· VLR (Visitor Location Register): es una base de datos de ubicaciones. Se encarga de actualizar el HLR periódicamente con la última ubicación de un terminal.
· HLR (Home Location Register): se trata de una base de datos asociada a una determinada zona y a un conjunto de usuarios, identificando el último MSC que dio servicio a un usuario, de manera que en caso de estar en una zona distinta necesitará de un servicio de roamming para establecer la llamada.
· AUC (Authentication Center): El nodo AUC (Authentication Center) proporciona la generación de datos de autenticación y cifrado, de acuerdo a las especificaciones de GSM.
· EIR (Equipment Identity Register): El Registro de Identificación de Equipos tiene la función de validar los equipos utilizados por los suscriptores. El procedimiento utiliza el IMEI (Identificación Internacional de Equipo Móvil) para asegurar que el terminal es un equipo válido.
Establecimiento de la
llamada
El paso principal para realizar una llamada o recibirla es registrarse con la red. Cuando se activa un terminal, éste envía una señal hacia la red. Esta señal posee información de registro, la cual se almacena en el VLR y el HLR del área de servicio. Así, el registro se envía al MSC, el cual administra los de todos los teléfonos en su red. El MSC determina si ese equipo debe tener línea activada o no. Luego, el MSC envía un mensaje al VLR. Éste actualiza su información e identifica la posición del equipo e informa al HLR del lugar y solicita un perfil de servicio que se utilizará para el nuevo registro.
Entonces, cuando se marca un número de teléfono, el código de estación de ese número indica el MSC en el que se encuentra registrado. Ahí es donde el MSC debe determinar cómo enrutar la llamada. Cuando el MSC recibe la llamada deber verificar los primeros números generados y consultar con su HRL. El HRL identificará el último MSC. Si el último MSC fue el MSC local, se puede consultar el HLR para determinar exactamente en qué celda se encuentra ahora el teléfono móvil. Si está registrado en otro MSC, el MSC local debe transferir la llamada hacia el MSC de servicio. Antes de realizarse la transferencia, el VLR del lugar consulta con el MSC que está en servicio para determinar cómo se debe conectar la llamada. Más tarde, el VLR recibe un número de directorio local temporal llamado TLDN (Temporary Local Directory Number). Este TLDN se introduce en el VLR, el cual actualizará el HLR para futuras llamadas.
El VLR en el área visitada identificará la celda a la que se solicita el servicio y determinará si está activa o inactiva. Si está activa, el MSC envía una señal hacia el BSC solicitando que el teléfono móvil sea buscado. Luego, la señal de búsqueda enviada al móvil le dirá al terminal qué frecuencia usar. Cuando el teléfono receptor recibe la señal de búsqueda se conmuta a la frecuencia establecida y envía la confirmación a su BTS que lo reenvía a su BSC, de forma que la llamada se enruta a través del MSC.
Servicios GSM
La base para los servicios de GSM se encuentra en el concepto ISDN, a estos servicios también se les denomina servicios de GSM-PLMN (Public Land Mobile Network). Un servicio de telecomunicaciones soportado por GSM-PLMN se define como un conjunto de capacidades y facilidades que el proveedor de lo servicios ofrece a los abonados. Los servicios básicos GSM-PLMN se dividen básicamente en tres clases de servicios:
- Servicios Portadores o de Portadora (Bearer Services).
- Teleservicios
- Servicios Suplementarios
En los servicios portadores, se ofrece la posibilidad de enviar información entre dos o más puntos de acceso:
·
Transmisión de información a distintas
velocidades – comunicación de datos Dúplex con conmutación de circuitos síncrona y asíncrona,
·
Acceso a funciones de PAD (Packet
Assembler/Disassembler)
para comunicación asíncrona,
·
Acceso de redes públicas de datos, protocolo
X.25, servicio de conmutación de paquetes para comunicación de datos Dúplex,
· Transmisión de voz y datos durante una llamada (Speech & Data Swapping), envío alterno de voz y datos.
·
Selección de módem, selección de servicios de
audio de 3.1 Khz cuando se conecte a
· Soporte de Solicitud Automática de Retransmisión (ARQ, Automatic Request for Retransmisión) para mejorar la tasa de errores, modo transparente (No ARQ) y modo no transparente (Con ARQ).
Los teleservicios permiten a un determinado usuario comunicarse con otros:
· Transmisión de voz – Telefonía y llamadas de emergencia.
· Servicios de Mensajes Cortos (SMS, Short Messging Services).
· Manejo de los mensajes y servicios de almacenamiento.
· Acceso a videotexto.
· Transmisión de teletexto.
· Transmisión de Fax.
Los servicios suplementarios complementan los servicios básicos, permitiendo al usuario un mayor control sobre las comunicaciones, restringir llamadas, desviarlas, etc. Se agrupan en ocho categorías:
· Servicios de identificación de números.
· Servicios de ofrecimiento de llamadas.
· Servicios complementarios de llamadas.
· Servicios multi-usuario.
· Servicios de interés comunitario.
· Servicios de cobro.
· Servicios de transferencia adicional de información.
· Servicios de restricción de llamadas.
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