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.

Fig. 2.3. Tarjeta SIM.

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.

Las SIMs pertenecientes al GSM fase 1 contienen toda la información necesaria de control de red, mientras que en GSM fase 2, incluyen un gran número de características extras como identificador de idioma y una opción de idioma preferido.

Existen dos tipos de tarjeta SIM, la SIM ID-1 y la SIM Plug-In. Las interfaces eléctricas y lógicas son idénticas en ambos tipos.

La SIM ID-1 cumple con los estándares ISO para las tarjetas de circuitos integrados. Tiene las dimensiones de una tarjeta de crédito, preparada principalmente para los radioteléfonos vehiculares.

Fig. 2.4. Tarjeta SIM ID-1.

La SIM Plug-In es más pequeña, como un sello, preparado para los teléfonos palmarios. La intención de esta tarjeta es que sea de instalación semi-permanente en la estación móvil.

Fig. 2.5. Tarjeta SIM Plug-In.

Existe en todo caso un adaptador que permite transformar una tarjeta SIM desde el formato Plug In al formato ISO. En la tarjeta SIM se pueden memorizar números telefónicos asociados a nombres, además de aquellos que se pueden memorizar en la memoria del móvil.

GSM define un número de características de seguridad para ser soportadas por las tarjetas SIM. Estas son:

 Algoritmo de autenticación, A3.

 Clave de autenticación del suscriptor, Ki.

 Algoritmo de generación de clave de cifración, A8.

 Clave de cifración, Kc.

 Control de acceso a datos guardados y funciones realizadas en la SIM. Una tarjeta SIM contiene información para operar en la red GSM. Esta información ser relacionada al abonado, a los servicios GSM o a la PLMN.

El almacenamiento de datos requeridos de una SIM está dividido en dos categorías: obligatorio y opcional.

ALMACENAMIENTO OBLIGATORIO.

Una SIM debe proporcionar capacidad de almacenamiento para lo siguiente:

 Tarjeta de identificación IC: Única información identificando la SIM y la tarjeta del expendedor.

 Tabla de servicio de la SIM: Indica qué servicios opcionales son proporcionados por la SIM (último número marcado, indicación de la duración de llamada, selección de PLMN, etc.).

 Identidad Internacional del Usuario Móvil (International Mobile Subscriber Identity, IMSI): Un número de identidad usado por la red para identificar la suscripción.

 Información de localización: Consta del LAI (Identidad del área donde está ubicado), el valor actual del contador actualizado de posición periódica, y el estado actualizado de la posición.

 Clave de cifración (Kc) y número de secuencia de la clave de cifración.  Lista de frecuencias portadoras para ser usadas por la celda seleccionada.  PLMNs prohibidas.

 Idioma preferido: Idiomas preferidos del abonado.

La información de localización, Kc y el número de secuencia de Kc pueden ser actualizados al finalizar la llamada.

Además, la SIM debe ser capaz de manejar y proporcionar almacenamiento de acuerdo con los requerimientos de seguridad:

 Número de Identificación Personal (PIN).  Indicador de PIN habilitado/deshabilitado.  Contador de errores de PIN.

 Clave para desbloqueo de PIN (PUK).  Contador de errores de PUK.

Toda la información relacionada con el suscriptor transferida a la estación móvil durante la operación debe ser borrada después de remover la SIM o desactivar la estación móvil.

Un PIN inicial es cargado por el operador de red al realizar la suscripción. Después el PIN puede ser cambiado por el usuario. El PIN consta de 4 a 8 dígitos. Además el usuario puede decidir si usa la función del PIN o no, activando la función apropiada en la estación móvil. Esta función de deshabilitar el PIN puede ser bloqueada al momento de la suscripción por una persona autorizada.

Si se introduce un PIN incorrecto, se avisa al usuario. Después de tres intentos erróneos al introducir el PIN, la tarjeta SIM es bloqueada aunque entre los intentos la SIM haya sido removida o la estación móvil se hubiera apagado.

Cuando una SIM está bloqueada, las operaciones en la red GSM son prohibidas. Para desbloquear la SIM, el usuario debe introducir el código de desbloqueo de PIN, el PUK.

El PUK es un código numérico de 8 dígitos. Si el PUK se introduce incorrectamente, se avisa al usuario. El usuario tiene 10 intentos para introducir el PUK correcto antes que el sistema bloquee la entrada, en cuyo caso el suscriptor debe contactar a su operador de red.

2.4.2. BLUETOOTH.

Es la norma que define un estándar global de comunicación inalámbrica, que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes equipos mediante un enlace por radiofrecuencia. Los principales objetivos que se pretende conseguir con esta norma son:

• Facilitar las comunicaciones entre equipos móviles y fijos.

• Eliminar cables y conectores entre éstos.

• Ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes inalámbricas y facilitar la sincronización de datos entre nuestros equipos personales.

Cada dispositivo deberá estar equipado con un microchip (transceptor) que transmite y recibe en la frecuencia de 2.4GHz que está disponible en todo el mundo (con algunas variaciones de ancho de banda en diferentes países).

Además de los datos, están disponibles tres canales de voz. Cada dispositivo tiene una dirección única de 48 bits basado en el estándar IEEE 802. Las conexiones son uno a uno con un rango máximo de 10m (dependiendo del medio podría ser más).

La tecnología Bluetooth comprende hardware, software y requerimientos de interoperatibilidad, por lo que para su desarrollo ha sido necesaria la participación de los principales fabricantes de los sectores de las telecomunicaciones y la informática, tales como: Ericsson, Nokia, Toshiba, IBM, Intel y otros. Posteriormente se han ido incorporando muchas más compañías, y se prevé que próximamente los hagan también empresas de sectores tan variados como: automatización industrial, maquinaria, ocio y entretenimiento, fabricantes de juguetes, electrodomésticos, etc., con lo que en poco tiempo se nos presentará un panorama de total conectividad de nuestros aparatos tanto en casa como en el trabajo.

Fig. 2.6. Dispositivos Bluetooth.

BANDA DE FRECUENCIA LIBRE.

El estándar Bluetooth opera en la banda de 2,4GHz. Aunque a nivel mundial, ésta banda se encuentra disponible, el ancho de banda puede diferir según el país. En los Estados Unidos y Europa, una banda de 83,5MHz de ancho está disponible, en esta banda 79 canales de RF con un espaciamiento de 1MHz se define.

En Japón, España y Francia una banda más pequeña es utilizada, 23 canales de RF con un espaciamiento de 1MHz se define. En la tabla 2.2. se muestran las bandas y los canales de RF empleados por ésta tecnología.

Geografía Rango Regulatorio Canales RF

EUA, Europa y otros países

2.400-2.4835GHz f=2402+k MHz,k=0,…,78

España 2.445-2.475GHz f=2449+k MHz,k=0,…,22

Francia 2.4465-2.4835GHz f=2454+k MHz,k=0,…,22 Tabla 2.1. Bandas de frecuencia y canales RF.

DEFINICIÓN DE PAQUETE.

La información que se intercambia entre dos unidades Bluetooth se realiza mediante un conjunto de slots que forman un paquete de datos. Cada paquete comienza con un código de acceso de 72 bits, que se deriva de la identidad maestra, seguido de un paquete de datos de cabecera de 54 bits. Éste contiene importante información de control, como tres bits de acceso de dirección, tipo de

paquete, bits de control de flujo, bits para la retransmisión automática de la pregunta, y chequeo de errores de campos de cabeza. Finalmente, el paquete que contiene la información, que puede seguir al de cabeza, tiene una longitud de 0 a 2745 bits. En cualquier caso, cada paquete que se intercambia en el canal está precedido por el código de acceso.

Fig. 2.7. Paquete de datos. DEFINICIÓN DE ENLACE FÍSICO.

En la especificación Bluetooth se han definido dos tipos de enlace que permitan soportar incluso aplicaciones multimedia:

• Enlace de sincronización de conexión orientada (SCO).

• Enlace asíncrono de baja conexión (ACL).

Los enlaces SCO soportan conexiones asimétricas, punto a punto, usadas normalmente en conexiones de voz, estos enlaces están definidos en el canal, reservándose dos slots consecutivos (envío y retorno) en intervalos fijos. Los enlaces ACL soportan conmutaciones punto a punto simétricas o asimétricas, típicamente usadas en la transmisión de datos.

Un conjunto de paquetes se han definido para cada tipo de enlace físico:

• Para los enlaces SCO, existen tres tipos de slot simple, cada uno con una portadora a una velocidad de 64Kbps. La transmisión de voz se realiza sin ningún mecanismo de protección, pero si el intervalo de las señales en el

enlace SCO disminuye, se puede seleccionar una velocidad de corrección de envío de 1/3 o 2/3.

• Para los enlaces ACL, se han definido los slots: 1, 3 y 5. Cualquiera de los datos pueden ser enviados protegidos o sin proteger con una velocidad de corrección de 2/3. La máxima velocidad de envío es de 721Kbps en una dirección y 57.6Kbps en la otra.

CONMUTACIÓN Y VELOCIDADES.

El protocolo Bluetooth, utiliza una combinación de conmutaciones de circuito y paquetes.

Para asegurar que los paquetes no sean recibidos fuera de orden, ranuras de tiempo (hasta 5) pueden ser reservadas para los mismos.

Como se dijo con anterioridad, canales de frecuencia son aplicados para evitar interferencia y desvanecimiento. La conmutación de circuitos puede ser síncrona o asíncrona. Hasta 3 canales de datos síncronos, ó 1 síncrono y 1 asíncrono pueden ser soportados.

Cada canal síncrono soporta una velocidad de 64Kbps, lo cual es utilizado para transmisiones de voz. Un canal asíncrono puede transmitir 721Kbps en una dirección y 57,6Kbps en la dirección opuesta. Es posible también en una conexión asíncrona soportar velocidades de 432,6Kbps en ambas direcciones si el enlace es simétrico.

INMUNIDAD A LAS INTERFERENCIAS.

Como se mencionó anteriormente Bluetooth opera en una banda de frecuencia que está sujeta a considerables interferencias, por lo que el sistema ha

sido optimizado para evitar éstas interferencias. En este caso la técnica de canal de frecuencia es aplicada a una alta velocidad y una corta longitud de los paquetes (1600 saltos/segundo, para slots-simples). Los paquetes de datos están protegidos por un esquema ARQ (repetición automática de consulta), en el cual los paquetes perdidos son automáticamente retransmitidos, aun así, con este sistema, si un paquete de datos no llegase a su destino, sólo una pequeña parte de la información se perdería. La voz no se retransmite nunca; sin embargo, se utiliza un esquema de codificación muy robusto. Éste esquema, que está basado en una modulación variable de declive delta (CSVD), que sigue la forma de la onda de audio y es muy resistente a los errores de bits. Estos errores son percibidos como ruido de fondo, que se intensifica si los errores aumentan.

APLICACIONES.

Entre las numerosas aplicaciones de éste estándar, las más importantes son: