ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
MECANICA Y ELECTRICA
UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LOPEZ MATEOS”
INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA
“
SEÑALIZACIÓN DE ENLACE EN UNA RED GSM
”
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA
P R E S E N T A N :
Alanís Ramírez Oscar Iván
Meneses Cano Sergio
ASESORES:
M. en C. Rabindranath Reséndiz Vázquez
Ing. Carlos Mira González
Ing. Julio Lara García
SEÑALIZACION DE
ENLACE EN UNA RED
O B J E T I V O
Analizar y monitorear la Señalización de un Enlace en una Red GSM utilizando los Protocolos ISUP y MAP por medio de una herramienta llamada
JUSTIFICACION
En este proyecto nosotros queremos que se observe lo importante que son las comunicaciones en un sistema de telefonía celular, ya que gracias a esté sistema existe la posibilidad de trasmitir información de un lugar a otro no importando distancia y haciéndolo de forma muy segura.
Nosotros hablamos de la señalización por que gracias a ella, el sistema de comunicaciones se vuelve muy dinámico, ya que con su ayuda se puede establecer más rápido un enlace de voz o de datos. Así es como en la actualidad uno se puede comunicar desde su teléfono móvil hacia otro de una manera muy rápida y eficaz.
Como ya mencionamos la señalización juega un importante papel en un sistema de comunicaciones, por eso es muy importante tenerla monitoreada la red y así poder arreglar o prevenir errores que puedan interrumpir el buen funcionamiento de la red telefónica.
ÍNDICE
Pág.
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ÍNDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura No. 1 Célula +
Figura No. 2 Conjunto de células +
Figura No. 3 Relación D/R 1
Figura No. 4 Celdas Amorfas 1
Figura No. 5 Patrón de Rehúso de N Celdas 0
Figura No. 6 Hand–over[7] 6
Figura No. 7 Acceso Múltiple por División de Frecuencia (FDMA) Figura No. 8 Acceso Múltiple por División de Tiempo (TDMA)
Figura No. 9 Acceso Múltiple por División de Código (CDMA) +
Figura No. 10 Arquitectura de una Red GSM [1] +
Figura No. 11 Subsistema de GSM *
Figura No. 12 Tarjeta SIM 0
Figura No. 13 Tarjeta Plug-in SIM 5
Figura No. 14 Componentes e Interfaces de la BSS
Figura No. 15 Funciones del HLR y el VLR [1] 1
Figura No. 16 Funciones del AUC [1] 5
Figura No. 17 Diagrama de la Red Inteligente [1] +
Figura No. 18 Arquitectura e interfaces GSM] +*
Figura No. 19 Convergencia de Voz, Datos y Video [1] '6
Figura No. 20 Señalización Externa '1
Figura No. 21 Ejemplo de Hardware que interviene en un enlace de datos y
de señalización '*
Figura No. 22 Función de Transporte Común Para Diferentes Usuarios '5 Figura No. 23 ISUP Parte de Usuario Para Servicios Integrados 1
Figura No. 24 Modelo OSI 1
Figura No. 25 Modelo de Referencia OSI y la Parte de Transferencia de
Mensaje del Protocolo SS7 11
Figura No. 27 Relleno de Bits e inserción de Banderas 15 Figura No. 28 Contenido del Campo CORR-16 Bits *6 Figura No. 29 Campo de Información de Señalización (Signaling
Information Field) *
Figura No. 30 SIF *
Figura No. 31 Parte Fija Obligatoria *
Figura No. 32 Parte Obligatoria Variable *
Figura No. 33 Parte Opcional *+
Figura No. 34 Conexión de equipo de monitoreo a una red de telefonía
móvil……….. 56
Figura No. 35 Canal Nuevo 5
Figura No. 36 Selección de Switch 5
Figura No. 37 Pantalla de Portal 5+
Figura No. 38 MasterClaw 5*
Figura No. 39 Nuevo Análisis 50
Figura No. 40 Creando Nuevo Trazado 55
Figura No. 41 Condiciones de Filtro 66
Figura No. 42 Selección de Intervalo de Tiempo 6
Figura No. 43 Inicio de la Prueba 6
Figura No. 44 Pestaña de Resultados 6
Figura No. 45 Comandos 6+
Figura No. 46 Nombre y Números de Links 6'
Figura No. 47 Resultados de Llamada Analizada 61
Figura No. 48 Escogiendo Protocolo MAP 6*
Figura No. 49 Árbol donde se Esta Enrutando 60
Figura No. 50 Punto de Señalización 60
Figura No. 55 IMSI
Figura No. 56 Selección de Link Set
Figura No. 57 Mensajes del Análisis +
Figura No. 58 Chequeo de OPC y el DPC '
INTRODUCCIÓN
Los sistemas de comunicación evolucionan constantemente, de tal manera que en la actualidad, dichos sistemas deben tener como principales características, la confiabilidad, seguridad, privacidad, y una alta velocidad de operación. En este trabajo hablaremos de la señalización No. 7 y de cómo podemos observar cómo trabaja con una herramienta que permite visualizar su funcionamiento.
La investigación que se presenta, se concreta en proporcionar una introducción a CCS7, así como las bases para el entendimiento del mismo. Este sistema de señalización es implementado con el objeto de subsanar problemas en cuanto a comunicaciones se refiere, es decir, surgió a raíz de la demanda de nuevos servicios y la necesidad de normalizar la interconexión entre los diferentes operadores telefónicos. Los elementos y normas que conforman el sistema CCS7 son demasiados, lo que haría el trabajo muy extenso fuera de los límites de la investigación.
Dicho proyecto está enfocado en auxiliar a Ingenieros, Técnicos, Egresados e interesados en el tema de señalización, donde se presenta la evolución de la telefonía celular, la arquitectura de una red GSM, la señalización CCS7 y por último el uso de una herramienta de monitoreo en una red GSM, en este caso nos basaremos en la arquitectura de la empresa Telefónica Movistar.
Para la realización de esta investigación fue necesario de apoyarse en información de la misma empresa líder en el mercado de Telecomunicaciones (MOVISTAR) manuales, cursos de señalización SS7 y diferentes bibliografías de autores con referencia al tema de señalización SS7 donde se habló de su arquitectura ya que servirá también de manual para los ingenieros de dicha empresa.
En el capítulo 1 hablamos de la evolución de la telefónica celular, ya que para este trabajo creímos conveniente hablar del tema para que se tuviera un panorama desde sus inicios hasta la época actual. Al igual damos una pequeña reseña de lo que son las celdas y sus características.
En el capítulo 3 nos enfocamos a la señalización CCS7, aquí explicamos cómo funciona, cuáles son sus características y su importancia en la red GSM.
C
APÍTULO 1
|
Concepto
CAPITULO I.
CONCEPTO CELULAR
1.1 INTRODUCCIÓN
Podemos decir que los teléfonos celulares han representado un gran paso en el desarrollo de la tecnología que se ha llevado a cabo desde la década de 1920. Aunque en realidad en los años de 1960 a 1970 se dieron lugar a importantes tecnologías de apoyo que ayudaron a hacer de los sistemas de telefonía móvil en una realidad. [1]
Por otra parte, la tecnología celular es el resultado de la investigación fundamental en la propagación de frecuencias de radio y control.
Gracias a empresas de investigación como Bell Labs y Motorola se impulsaron las mejoras tecnológicas para el desarrollo de tecnologías que pudieron dar paso a la telefonía celular. [1]
El desarrollo de los Sistemas Celulares no se produjeron rápidamente, tuvieron que pasar casi 36 años entre el primer esclarecimiento de los celulares con el concepto de la investigación de Bell Labs en 1947 y el debut de los primeros sistemas comerciales en Chicago y Washington / Baltimore en 1983. Gran parte de este retroceso si se debió a las disposiciones normativas, sin embargo el retraso en última instancia, permite a los desarrolladores incorporar muchas de las nuevas tecnologías de apoyo, tales como microprocesadores y circuitos integrados que se desarrollaron durante este periodo intermedio. [1] [6]
1.2 SISTEMAS CELULARES
A medida que los usuarios se desplazan por el área de servicio, se les cambia de una estación base a otra a través de un complejo y sofisticado sistema conocido como “HANDOFF”, este sistema se realiza de una forma instantánea de modo que los usuarios no se percatan de que sus teléfonos han cambiado de frecuencia y se han ido a otra estación base. [1]
Como resumen del concepto celular se presenta lo siguiente:
Frecuencia de reutilización dentro de una parte relativamente pequeña de un área geográfica utilizando transmisores de baja potencia.
El manejo del han-doff para pasar de célula a célula para que el usuario pueda estar moviéndose de área y sin que se percate de ese cambio.
La división de células, es decir, poniendo nuevos sitios o radio bases de torre celular entre las otras, para aumentar la capacidad de tráfico a medida que el área lo requiera por tener mucha carga.
Algunas tecnologías que fueron desarrolladas para otros fines pero que le dieron apoyo a los sistemas celulares para sus mejoras:
Tecnologías electrónicas, como son los microprocesadores y circuitos integrados.
La telefonía de conmutación digital para conectarse a la red telefónica ya sea fija o inalámbrica.
La mejora en las baterías para mayor capacidad.
El objetivo de los sistemas celulares es brindar servicio a miles de usuarios con un recurso limitado como es el espectro. [7]
1.2.1 Células Celulares (Celdas)
Las redes de telefonía móvil se basan en el concepto de celdas. ¿Qué es una célula o celda?
geográfica. Cada celda está rodeada por 6 celdas contiguas (por esto las celdas generalmente se dibujan como un hexágono). Para evitar interferencia, las celdas adyacentes no pueden usar la misma frecuencia como se puede ver en la figura 1. [7,5]
Figura No. 1 Célula
Un área de ubicación se define como un conjunto de células dentro de la Red como se puede observar en la figura 2.
1.2.2 Reutilización de Frecuencias
Estas células se caracterizan por su tamaño que viene determinado por la potencia del transmisor pero de un modo muy particular ya que lo que se persigue siempre en los sistemas celulares es que la potencia de transmisión sea lo más baja posible a fin de poder reutilizar el mayor número de frecuencias. El porqué de tener el mayor número de frecuencias disponibles tiene que ver con que a mayor número de frecuencias libres mayor es el número de usuarios que pueden hacer uso del sistema ya que cada uno puede usar una frecuencia sin interferir en la de otro usuario (realmente no se utiliza una frecuencia por usuario pero la idea general es esta). De este modo todas las bandas de frecuencias se distribuyen sobre las células a lo largo del área de cobertura del operador de manera que todos los canales de radio se encuentran disponibles para ser usados en cada grupo de células (clúster) lo cual no sucedería si se produjese una emisión de la señal con una potencia superior ya que se podría interferir en otras células adyacentes interfiriendo en las frecuencias disponibles. La distancia que debe existir entre dos células debe ser los suficientemente grande como para que no se produzca interferencia entre ellas, hay que decir también que hay determinados canales que se reservan para labores de señalización y control de toda la red. [5]
Con el fin de trabajar apropiadamente un sistema celular debe seguir dos condiciones:
El nivel de potencia del transmisor dentro de una celda debe de estar limitado o controlado con el fin de reducir la interferencia entre transmisores de celdas vecinas
Las celdas vecinas no pueden compartir los mismos canales. Esto también se hace con el fin de reducir la interferencia, las frecuencias pueden ser re-utilizadas siguiendo ciertas reglas. [5, 6]
Un canal de radio consiste en un par de frecuencias, una en cada dirección de transmisión, que son usadas para una operación full-dúplex. Un canal de radio
Figura No. 3 Relación D/R
Las celdas con distintas letras van a ser servidas por un juego de frecuencias diferentes. Así celdas que estén suficientemente apartadas (A1 y A2) pueden usar el mismo juego de frecuencias como se muestra en la figura 4, de esta manera, el sistema móvil basado en el concepto de celular puede atender simultáneamente una cantidad mayor de llamadas que el número total de canales asignados.
Figura No. 4 Celdas Amorfas
1.2.3 Tasa de re-uso co-canal
También llamado factor de reducción de interferencia co-canal. Dado que la misma frecuencia es usada en dos celdas diferentes al mismo tiempo, un filtro no puede aislar la interferencia co-canal. Sólo una separación geográfica puede reducir dicha interferencia. Se define factor de reducción de interferencia co-canal o tasa de re-uso co-canal q como:
Ecuación 1 Tasa de re-uso co-canal
Esta tasa tiene impacto en dos puntos importantes del sistema: la calidad de transmisión y la cantidad de usuarios que pueden ser atendidos por el sistema (capacidad del sistema).
Cuanto más grande es la relación D/R menor será la interferencia co-canal, por ende habrá mejor calidad de transmisión. Cuanto más pequeña sea la relación D/R más grande será la capacidad del sistema, ya que la cantidad de canales (S=N/K) asignados a una celda será mayor. Como se ve más adelante, el valor de
q puede ser determinado a partir de la relación señal ruido.
1.2.4 Distancia de rehúso de frecuencia
La mínima distancia que permite rehusar la misma frecuencia depende de muchos factores, tales como el número de celdas co-canales en la vecindad de la celda central, la característica geográfica del terreno circundante, la altura de la antena, y la potencia transmitida en cada celda.
La distancia D de rehúso de frecuencia puede ser determinada mediante
Donde K es el número de celdas por clúster o patrón de rehúso de frecuencia
mostrado en la Figura.5
Figura No. 5 Patrón de Rehúso de N Celdas 1.2.5 Tipos de Células
En GSM se distinguen cuatro tipos diferentes de células, son las siguientes
Macro celdas: Son celdas grandes, para áreas con población dispersa.
Micro celdas: Estas celdas son usadas para áreas densamente pobladas. Dividiendo las zonas en pequeñas áreas, el número de canales disponibles aumenta y por lo tanto la capacidad de las celdas. El nivel de potencia de los transmisores usados en estas celdas es menor, reduciendo la posibilidad de interferencia entre celdas vecinas.
Celdas Paraguas: Un camino, tipo autopista, puede cruzar pequeñas celdas produciendo así un gran número de handoff´s entre diferentes celdas vecinas. El nivel de potencia dentro de una celda umbrella es aumentado en comparación con la potencia usada en una micro celda. Cuando la velocidad del móvil es muy alta, el móvil es manejado por la celda paraguas. El móvil estará luego en la misma celda, reduciendo así la cantidad de handoffs realizados en la red. Las características de propagación del móvil ayudan a visualizar y detectar la elevada velocidad. [7]
1.2.6 El Hand – Over ó Handoff
El hand-over consiste en la transición que se produce cuando pasamos del rango de acción de una célula al rango de acción de otra. Esto se produce sobre todo cuando viajamos.
El hand-over, por tanto, es el responsable de mantener el servicio de manera constante y de que las transiciones entre una célula y otra, sean lo suficientemente pequeñas como para pasar desapercibidas por los usuarios. [3]
Hay distintos tipos de hand-over en función de las células que intervengan en el proceso. Según esto podemos hablar de cuatro tipos diferentes de hand-over, que pueden producirse: [3,4]
hand-over de canales en la misma célula
hand-over de células controladas por el mismo BSC
hand-over de células que pertenecen al mismo MSC, pero controladas por diferentes BSC
hand-over de células de diferentes MSC
Figura No. 6 Hand–over[7]
En esta figura se mencionan algunas siglas como son BTS, MSC, VLR, INTER BSC, INTER MSC, las cuales se mencionaran en el siguiente capítulo. También mencionaremos en el otro capítulo que tipo de interfaces hay entre MSC – MSC, BSC – BSC, MSC – BSC.
1.3 TECNICAS DE ACCESO MULTIPLE
Las técnicas de acceso múltiple son utilizadas en las comunicaciones para que varios dispositivos o usuarios puedan accesar al medio o canal de comunicación de una manera que sea ordenada. Así, usando las técnicas de acceso múltiple se puede compartir un mismo canal de comunicación para varios usuarios al mismo tiempo.
1.3.1 Acceso Múltiple por División de Frecuencia (FDMA)
En esta técnica la banda de frecuencias disponible se divide en varios canales de frecuencia, asignando a cada usuario una frecuencia de 30 kHz de ancho de banda. Es decir que a cada usuario se le asigna un canal de frecuencia único y exclusivo. [2,3]
En la figura 7 veremos cómo los distintos canales se les asignan a bandas de frecuencias diferentes.
Figura No. 7 Acceso Múltiple por División de Frecuencia (FDMA)
A continuación describiremos como funciona FDMA en un sistema de telefonía:
Mientras la llamada del usuario está en curso, este ocupa uno de los canales disponibles. Cada canal está separado de los adyacentes por una distancia de 30 kHz, que es mayor que ancho de banda de transmisión, permitiendo una pequeña banda vacía a cada lado la cual disminuye las interferencias entre cada canal. En si cada canal consiste en dos canales simplex (un solo canal unidireccional)
Frecuencia
Canal 1 Canal 2 Canal N .
.
Banda de guarda Ancho
de banda
separados a 45 MHz, uno de ellos será el canal ascendente y el otro descendente. [1,2]
1.3.2 Acceso Múltiple por División de Tiempo (TDMA)
En esta técnica lo que se hace es dividir el espectro en pequeños intervalos de tiempo en cada uno de los cuales un usuario puede transmitir o recibir. Ósea que aquí cada usuario ocupa el canal durante un intervalo de tiempo de cada N, donde N es el total de usuarios que están utilizando ese espectro. [1,2]
En la figura 8 se muestra como cada canal se le asigna todo el ancho de banda por un intervalo de tiempo limitado.
Figura No. 8 Acceso Múltiple por División de Tiempo (TDMA)
En este sistema se transmite mediante un sistema que hace la función de almacenamiento y ráfaga, ósea que el usuario acumula la información y después la manda de un solo golpe en un determinado tiempo que fue el que se le asigno. Para este almacenamiento de información solo es realizable en forma de bits lo que hace que esta técnica usa datos como modulaciones digitales.[2]
Tiempo Ancho
de banda
Frecuencia
. . . .
Ts1 Ts2 Ts3 TsN
En una trama TDMA el preámbulo (parte que antecede) contiene la información de control y sincronización, mientras que los tiempos de guarda facilitan la sincronización de los receptores. Cada sistema TDMA tiene definida su propia estructura de trama que es, en general, diferente a la de los demás sistemas. [2]
1.3.3 Acceso Múltiple por División de Código (CDMA)
En este sistema todos los usuarios usan la misma frecuencia portadora y todos pueden estar transmitiendo al mismo tiempo. A cada usuario se le asigna un código único y este tiene que ser ortogonal al de los otros usuarios. El transmisor manda todas las señales al receptor y este detecta solo el código que es el que espera o el deseado.
Para esto el receptor debe conocer el código usado por el transmisor y tiene que haber también sincronización entre los dos. [5]
Figura No. 9 Acceso Múltiple por División de Código (CDMA)
Como cada usuario es visto por los demás como un ruido es posible que, si la potencia no se controla bien, los usuarios o móviles cercanos a la estación base provoquen una potencia de ruido que interfiera señales de móviles más lejanos.
1.4 EVOLUCION DE LA TELEFONIA CELULAR
La historia el orden cronológico exacto de los acontecimientos que derivaron en el GSM que todos conocemos actualmente.
Mejora en la eficiencia del espectro
Capacidad de hacer un roaming internacional de una manera automática.
Costos bajos
Canal 1
Canal 2
Canal N
Código
Frecuencia
Tiempo Ancho
de Banda
Alta calidad de la voz transmitida
Compatibilidad con otros sistemas
Posibilidad de ir añadiendo nuevos servicios a medida que se fuesen requiriendo
Para este subtema de la evolución de la Telefonía Celular lo haremos en forma de cronología para así simplificar e indicar de una forma más rápida y concisa de las etapas de la Telefonía Móvil.
1920 – 1940
En los laboratorios de BellLabs se investiga las características de la frecuencia.
Motorola desarrolla el primer radio portátil de mano que es de dos vías.
AT & T presenta un servicio de radiotelefonía móvil en San Luis en 1946.
1947
Se empieza a usar transmisores de baja potencia.
Handoff se empieza a usar para cuando los móviles cambian de célula.
1979
Aparecen los primeros sistemas celulares en Tokio, por la compañía NTT
1981
1983
Motorola DynaTAC fue el primer móvil del mundo
1984
En Washington DC ya había 2 operadores
1988
Se presentan los primeros problemas de saturación por haber demasiados usuarios.
1990
Surge la red digital
1995
Las bandas PCS son aprobadas
1996
100 países del acuerdo ya contaban con redes GSM
1999
Surge el sistema de Mensajes cortos MMS en algunas redes del mundo
2001
Empiezan a salir los teléfonos celulares a colores
2002
En Japón salen al mercado los primeros celulares con cámara
Se empieza a dar el servicio de Roaming Internacional
2003
Ya algunos operadores del mundo comienzan a dar el servicio de transmisión de canales de TV por el celular
2004
La música en los celulares ya se empieza a escuchar
2006
En corto tiempo se van sumando nuevas aplicaciones y mayor capacidad de almacenamiento en los teléfonos celulares.
2007
Salen al mercado celulares con tecnología WIMAX
Se empiezan a dar las video-llamadas
2008
1.5 ESTANDAR GSM
El estándar GSM se centra no tanto en especificar los requerimientos de Hardware, sino las funciones de la Red y sus interfaces.
Este sistema estándar utilizado para las comunicaciones móviles digitales, esto quiere decir que el usuario puede conectarse con su operador para poder hacer uso de todos los servicios que existen en la actualidad como son:
Mensajes cortos
Mensajes multimedia
GPS
Navegar por Internet
Enviar y recibir e-mail
GSM se concibió desde su diseño como una plataforma independiente, el cuál deberá proveer de un estándar común a sus usuarios haciendo posible un Roaming Automático en cualquier área de cobertura alrededor del mundo.
A continuación en la tabla No. 1 haremos una pequeña cronología del estándar GSM.
Año Actividad
1982-1985 Conferencia Europea de Administraciones de correos y Telecomunicaciones (CEPT) empezó especificando el estándar digital de telecomunicaciones europeo en la frecuencia de banda de 900 MHz Este estándar después comenzó a ser conocido como Sistema Global para Comunicación Móvil (GSM)
1986 Campos de prueba tuvieron lugar en Paris para seleccionar que tecnología de transmisión digital. La opción fue Acceso Múltiple por División de Tiempo (TDMA) o Acceso Múltiple por División de Frecuencia (FDMA).
1987 Una combinación de TDMA y FDMA fue seleccionada como la tecnología de transmisión de GSM.
Operadores de 12 países firmaron un memorando en donde estaban de acuerdo con introducir GSM para 1991.
1988 Se empiezan a producir especificaciones GSM para una implementación por fases.
1989 Instituto de Estándares de Telecomunicación Europeos (ETSI) asumió la responsabilidad de la especificación GSM.
1990 Especificaciones de Fase 1 fueron congeladas para permitir a los fabricantes desarrollar equipo de red.
1991 El estándar GSM 1800 fue liberado.
1992 Especificaciones de Fase 1 estuvieron completas.
Primeras redes GSM comerciales de Fase 1 fueron puestas en marcha.
Telecom en Finlandia y Vodafone en Reino Unido.
1993 Redes GSM fueron puestas en marcha en Noruega, Austria, Irlanda, Hong Kong y Australia.
El número de suscriptores GSM alcanzó un millón.
El primer sistema comercial DCS 1800 fue puesto en marcha en Reino Unido.
1995
La especificación por los Servicios de Comunicación Personal (PCS) fue desarrollado en Estados Unidos. Esta versión de GSM operaba a 1900 MHz
Las tendencias de crecimiento de GSM continuaron de manera constante hasta 1995, con el aumento de la tasa del número de suscriptores a 100,000 por día y en aumento.
1996 Los primeros sistemas GSM 1900 empezaron a estar disponibles. Estos cumplían con el estándar PCS 1900.
1998 Los suscriptores GSM representan el 31% del consumo mundial de mercado móvil.
2001 Se empieza a preparar a migración para la 3G (tercera generación
2005 GSM sigue metiendo mejoras en sus servicios digitales
2008 Se prepara la migración para la 4G (cuarta generación). Se utilizara WCDMA (Acceso Múltiple por División de Código de Banda Ancha)
CAPITULO II.
ARQUITECTURA GSM
2
2.1 ESTRUCTURA DE LA RED GSM
En lo que se refiere a la estructura básica del sistema GSM, este se organiza como una red de células radioeléctricas continuas que proporcionan cobertura completa al área de servicio.
En una red GSM la terminal del usuario se llama Estación Móvil (MS) como se muestra en la figura 10. Cada célula pertenece a una Estación Base (BS), una estación móvil está constituida por una tarjeta SIM (Módulo de Identificación de Abonado) como se muestra en la figura 13, que permite identificar de manera única al usuario y a la terminal móvil, es decir, al dispositivo del usuario (normalmente es un teléfono portátil). [1]
Las terminales (dispositivos) se identifican por medio de un número único de identificación de 15 dígitos denominado IMEI (Identificador Internacional de Equipos Móviles). Cada tarjeta SIM posee un número de identificación único y secreto denominado IMSI (Identificador Internacional de Abonados Móviles). Este código se puede proteger con una clave de 4 dígitos llamada código PIN.
Por lo tanto, la tarjeta SIM permite identificar a cada usuario independientemente de la terminal utilizada durante la comunicación con la estación base.
Las comunicaciones entre una estación móvil y una estación base se producen a través de un vínculo de radio, por lo general denominado interfaz de aire (o en raras ocasiones, interfaz Um).
Todas las Estaciones Base (BS) de una red celular están conectadas a un
Controlador de Estaciones Base (BSC), que administra la distribución de los recursos y es el encargado de aspectos como el handover (traspaso del móvil de una célula a otra) o control de potencia de las Estaciones Bases (BS) y de los móviles (MS). El sistema compuesto del Controlador de Estaciones Base y sus estaciones base conectadas es el Subsistema de Estaciones Base (BSS).
identidades de los usuarios, su ubicación y el establecimiento de comunicaciones con otros usuarios.
Generalmente, el MSC se conecta a bases de datos que proporcionan funciones adicionales como son:
Registro de localización del hogar (HLR) Registro de ubicación de visitante (VLR) Registro de identificación del equipo (EIR) Centro de autenticación (AUC)
La red celular está compuesta y diseñada para admitir movilidad a través de la gestión de traspasos (movimientos que se realizan de una celda a otra). [3]
2.2 CLASIFICACION DE LOS ELEMENTOS DE LA RED CELULAR GSM ORGANIZACIÓN INTERNA DE GSM
La estructura de una de red celular se divide primordialmente en 3 partes que son:
1) SISTEMA DE CONMUTACION (SS).
2) SISTEMA DE ESTACIONES BASES (BSS).
3) SISTEMA DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO (OMS).
2.2.1 Sistemas de Conmutación (SS)
El sistema de conmutación realiza todas las funciones normales en telefonía como la gestión de llamadas, control de tráfico, análisis de numeración, tarificación y estadísticas de llamadas. [4]
Incluye las siguientes unidades funcionales o nodos de la red GSM.
MSC: Centro de Conmutación de Móviles
HLR: Registro de Localización del Hogar
AuC: Centro de Autentificación
VLR: Registro de Localización de Visitante
EIR: Registro de Identificación del Equipo
2.2.2 Sistema de Estación Base (BSS)
El sistema de estación base fundamentalmente es responsable de las funciones de radio en el sistema GSM: gestión de las comunicaciones, radio, manejo de transferencias de llamadas entre células en el área bajo su control, control del nivel de potencia de la señal tanto de estaciones base como de las estaciones móviles etc. [1]
Incluye las siguientes unidades funcionales:
BS: Estación Base
BSC: Controlador de Estación Base
2.2.3 Sistema de Operación y Mantenimiento (OMC)
El Sistema de Operación y Mantenimiento, centralizado y remoto proporcionara los medios necesarios para poder llevar a cabo una eficiente gestión de la red tanto de la parte de conmutación como la de radio.
Las principales tareas a realizar por este sistema son: gestión de la red celular, administración de abonado, gestión de fallas y medidas de funcionamiento de la red de conmutación y de radio.
OMC: Centro de Control y Mantenimiento
2.3 ARQUITECTURA FUNCIONAL DEL SISTEMA DE GSM
2.4 SUBSISTEMA EN GSM
Figura No. 11 Subsistema de GSM
Una estación móvil se compone funcionalmente de dos partes:
El Equipo Terminal (ET)
La Terminación Móvil (TM)
2.4.1 El Equipo Terminal ó Móviles (MS)
El Equipo Terminal o Móviles (MS) 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. Operador
GSM
BSS MS REDES
EXTERNAS
USUARIOS
OSS
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.
2.4.2 La Terminación Móvil (TM)
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 Terminación Móvil (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. [1]
Para que una estación móvil GSM consiga funcionar necesita tener el modulo de identificación del usuario (SIM).
Existen dos tipos distintos de modulo de identificación del usuario:
Una tarjeta inteligente que puede ser retirada de la estación móvil cuando el usuario termina de utilizarla como se muestra en la figura 12. [1]
Tarjeta inteligente que se puede retirar cuando termina de utilizarla teléfono público.
Un modulo 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 como se muestra en la figura 13. [1]
Figura No. 13 Tarjeta Plug-in SIM
La tarjeta SIM o modulo está instalado permanentemente (es posible retirarlo) del teléfono celular.
Este modulo 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 (IMSI).
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.
2.5 ESTACION BASE (BS)
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. [2]
De acuerdo con la estructura canónica de GSM, el BSS incluye dos tipos de máquinas: El BS (Estación Base), en contacto con las estaciones móviles a través de la interfaz de radio, el BSC (Controlador de la Estación Base), en contacto con los conmutadores del NSS.
Un BS 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 BS´s se pueden considerar como complejos módems de radio, con otras pequeñas funciones. Un BS típico de la primera generación consistía en unos pequeños armarios (de 2 m de alto y 80 cm. de ancho) conteniendo todos los dispositivos electrónicos para las funciones de transmisión y recepción. Las antenas tienen generalmente unas pocas decenas de metros, y los armarios se conectan a ellas por unos cables de conexión.
Un BS de este tipo era capaz de mantener simultáneamente 3 ó 5 portadoras de radio, permitiendo entre 20 y 40 comunicaciones simultáneas.
Actualmente el volumen de los BS se ha reducido mucho, esperándose un gran avance en este campo dentro de GSM. [4]
La componente importante del BSS, que está considerada en la arquitectura canónica de GSM que esta forma parte del BS, es la TRAU (Unidad Transcoder o 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.
gestión del "handover". El BSC está conectado por un lado a varios BS`s 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 BTS`s, dependiendo de su capacidad de tráfico.
El concepto de la interfaz entre el BSC y el MSC (NSS) se le conoce como interfaz A, y se introdujo al principio de la elaboración del Estándar GSM. Solamente después se decidió estandarizar también la interfaz entre el BS y el BSC, y se le llamó interfaz A-bis, sin tener nada que ver con la interfaz A. [1]
Se puede observar en la figura 14 los componentes e diferentes interfaces.
Figura No. 14 Componentes e Interfaces de la BSS
INTERFACE A
INTERFACES A-BIS
MSC
BSC
BTS
BTS BTS
BTS
Todos los sistemas del BSS: la interfaz radio, la interfaz A y el interfaz A-bis se han definido utilizando un modelo de tres capas:
Capa 3
Capa 2 (enlace de datos)
Capa 1 (capa física)
La capa 1 coincide con la capa inferior del modelo OSI, y soporta todas las funciones necesarias para la transmisión de una secuencia de bits sobre un canal establecido en un medio físico de transmisión.
La capa 2 es la capa de enlace de datos, y tiene como misión de permitir el intercambio de tramas de información entre dos entidades conectadas a través de un medio físico.
La capa 3 en realidad comprende las capas 3 a 7 del modelo OSI, llegando, por lo tanto, hasta definir la naturaleza de la comunicación requerida para satisfacer las necesidades de los usuarios de la comunicación. [4]
Para definir totalmente la interconexión del sistema, además de esa estructura de capas es necesario también utilizar funciones de gestión del sistema, estas funciones pueden incluir funciones que son comunes a varias capas.
2.6 FUNCIONALIDAD DEL BSS
2.6.1 Funciones del BSC
Gestión de canales en el enlace BSC-MSC.
Gestión de canales radio.
Configuración de los canales radio (recibe del OMC).
Gestión de secuencias de salto de frecuencia (BSC, OMC).
Estas secuencias son enviadas por el BSC hacia el BTS.
Control de potencia en el móvil. Determinación del nivel de potencia necesario en el móvil.
Control de potencia en la BSS.
Determinación de la necesidad de realizar cambio de canal
2.6.2 Funciones de la BTS
Gestión de canales radio.
Supervisión de canales libres, y envío de información de estos hacia la BSC.
Temporización de bloques BCCH/CCCH. Edición de mensajes de aviso.
Detección de accesos al sistema por parte de móviles.
Codificación y entrelazado para protección de errores.
Determinación del avance de temporización que hay que utilizar para una comunicación con el móvil.
Medidas de intensidad de campo y calidad de las señales recibidas de los móviles.
Recepción de medidas enviadas por los móviles sobre condiciones de intensidad y calidad.
Opcionalmente la BTS puede realizar un pre-procesamiento.
Construcción de los mensajes de aviso a partir de la información recibida desde la BSC.
Detección de acceso por traspaso de un móvil, y comprobación de la identificación de referencia de este traspaso de acuerdo con la información recibida desde BSC.
2.7 SUBSISTEMAS DE RED (NSS)
El NSS (Subsistema de red) 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. [4]
El NSS también necesita conectarse a las redes externas para hacer uso de su capacidad de transportar datos o señalización entre entidades GSM. En particular el NSS hace uso de un tipo de señalización parcialmente externo a GSM, que sigue el sistema de señalización del CCITT No. 7 (SS7); esta red de señalización habilita el trabajo interactivo entre máquinas del NSS dentro de una o varias redes GSM, es imprescindible para la operación de redes GSM a nivel internacional. Además de los MSC´s, el NSS incluye dos bases de datos que se conocen como registro de posiciones base (HLR) y registro de posiciones de visitantes (VLR).
2.8 FUNCIONES DEL HLR
HLR (Registro de ubicación de origen)
El HLR es una base de datos centralizada de los subscriptores de la Red, entre los datos almacenados están:
Identidad del Subscriptor
Servicios suplementarios
Información de Autenticación del Subscriptor (Tripletes provenientes de AUC).
Dentro de los procesos primarios que tiene que ejecutar el HLR se tienen:
Administración de la Base de Datos de Subscriptores.
Comunicación con el MSC/GMSC para establecimiento de llamadas.
Comunicación con el AUC para obtener información de autenticación en cada cambio de datos de algún subscriptor.
Comunicación con el VLR para actualizar la posición del MS respecto al área de servicio de MSC.
En la figura 15 se muestra un diagrama de las funciones tanto del HLR y el VLR.
2.9 FUNCIONES DEL VLR
El VLR en una Red GSM almacena temporalmente información de un subscriptor mientras éste se encuentre dentro del área de servicio del MSC, esto se hace para evitar que el MSC tenga que contactar al HLR cada vez que alguno de nuestros subscriptores use los servicios de la Red. [4]
Cuando el subscriptor se cambia de un MSC a otro, entonces sus datos se borran del anterior MSC/VLR y se registran en el nuevo MSC/VLR tomando una copia de la información del subscriptor desde su HLR. En la figura 15 se explica gráficamente como es que funciona este nodo.
La información que contiene cada registro en el VLR es:
Identidad del número del subscriptor
Servicios de abonado
Estado de operación del MS
Área local actual del MS
Figura No. 15 Funciones del HLR y el VLR [1] 2.10 FUNCIONES DEL AUC
La función principal del Centro de Autenticación (AUC) es generar y proveer información al HLR la cuál será usada por el MSC/VLR para:
1.- Autentificar: Dar permiso de accesar a los servicios de la red a un nuevo subscriptor que está arribando a éste MSC/VLR (ya sea que este en movimiento proveniente de otro MSC o que encienda su teléfono en éste nuevo MSC).
Al momento del registro de un nuevo usuario existen 2 códigos que son almacenados tanto en la base de datos del AUC como en la tarjeta SIM del MS, el llamado Ki (ingles: Subscriber Authentication Key, español: Llave de Autenticación del Subscriptor) y el IMSI (ingles: International Mobile Subscriber Identity, español: Identidad del Subscriptor Móvil Internacional).
EL AUC genera los llamados Tripletes de información utilizando un generador de números aleatorios y los datos que tiene almacenados (Ki, IMSI), los cuáles después de procesarlos por medio de Algoritmos especiales genera los 3 campos que integran el Triplete: [1]
1.-RAND
2.-SRES
3.-Kc
2.11 PROCEDIMIENTOS DE AUTENTIFICACION (Cambios de Área de Servicio de MSC)
A continuación se mostrarán algunos pasos para el procedimiento de autentificación, en la figura 16 se visualiza de manera grafica.
1.- Al recibir el MSC/VLR la señal proveniente de un nuevo subscriptor (MS) en su área de servicio, el VLR empieza un intercambio de señalización con el HLR solicitándole una copia de la información del nuevo subscriptor.
2.-El HLR actualiza su base de datos respecto a la nueva localización del subscriptor (Área de Servicio de MSC) y solicita al AUC un nuevo triplete de información.
3.- El AUC envía al HLR el triplete de información (RAND, SRES y Kc).
4.-El HLR una vez actualizada su base de datos, envía una copia de la información del subscriptor al VLR incluyendo el triplete de información de AUC.
5.-El MSC/VLR transmite el valor RAND hacia el MS.
7.-El MS obtiene el Kc usando el valor Ki y el RAND aplicando el A8 Algoritmo de generación de claves de cifrado, éste valor será usado después para el proceso de cifrado y descifrado en el MS.
8.-MS envía de regreso hacia el MSC/VLR la firma o valor SRES obtenido en el punto 6.
9.-MSC/VLR compara el valor SRES obtenido en el MS con el recibido del AUC, en caso de que sean iguales le permitirá el acceso a la Red, en caso que sean diferentes el subscriptor será bloqueado para acceso a la Red.
El Operador de la Red GSM puede elegir el desempeñar el procedimiento de Autentificación:
Por cada Registro que realice el subscriptor en el VLR.
Por cada intento de llamada
Por cada Actualización de área de servicio de MSC.
Figura No. 16 Funciones del AUC [1] 2.12 EIR
El EIR (Registro de Identidad de los Equipos) 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 alguna falla susceptible de afectar negativamente a la red. [2]
posición y encaminar la llamada hacia el MSC a través del cual el usuario obtiene servicio en ese instante.
2.13 RED INTELIGENTE MOVIL
La Red inteligente móvil basada en GSM agrega algunos nodos de conmutación especiales para poder brindar servicios avanzados de telefonía a los suscriptores, son los que se describen a continuación:
2.13.1 SSP (Punto de Conmutación de Servicios)
Generalmente la función de conmutación de servicios puede activarse y estar localizada en el mismo MSC o encontrarse por separado (stand-alone).
Dicha función puede detectar aquellas peticiones por parte de los
suscriptores para uso de servicios de Red Inteligente y realizar el disparo (triggering) hacia el SCP, manteniéndose en espera del resultado del análisis del
servicio por parte del SCP para continuar con la conexión de la llamada.
2.13.2 SCP (Punto de Control de Servicios)
Este nodo contiene almacenados una serie de programas (Services Scripts) diseñados específicamente para el análisis de servicios.
2.13.3 SDP (Punto de Datos de Servicio)
Cuando la cantidad de datos de respuesta a los SSP son demasiados y no pueden ser almacenados en el propio SCP por capacidad de memoria, es necesario el uso de un punto masivo de almacenamiento de datos llamado SDP, el cuál estará en interacción continua con el SCP como se puede ver en la figura 17.
Algunos de los servicios que pueden ser brindados por éste tipo de plataforma son:
Servicio de Pre-pago.
Número Universal
VPN
etc.
2.14 CENTRAL DE CONMUTACION MOVIL 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 encaminar la 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 más 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. De esta forma, se consigue descargar de trabajo a la central de conmutación y agilizar en muchos casos algunos procedimientos característicos de una red móvil, como puede ser, por ejemplo, el traspaso de las llamadas en curso, al pasar el móvil de una a otra célula. [4]
2.15 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.
2.16 CENTRAL DE OPERACIONES Y MANTENIMIENTO (OMC)
2.17 MODULO DE IDENTIFICACION DE SUSCRIPTOR (SIM)
Una característica fundamental del estándar GSM es la tarjeta de Módulo de Identificación de Suscriptor (SIM) o tarjeta SIM. Una tarjeta SIM contiene información acerca del suscriptor y debe ser conectada en el ME (Equipo Móvil) para permitir al suscriptor usar la red. Con la excepción de llamadas de emergencia, las MS´s pueden ser operadas solo si una tarjeta SIM valida está presente. [5]
La SIM almacena tres tipos de información relacionada con los suscriptores:
Datos fijados, almacenados antes de que la suscripción es vendida, ejemplo, IMSI, la clave de autenticación y algoritmos de seguridad.
Datos de red temporal, ejemplo, área de ubicación del suscriptor.
Datos de servicio: ejemplo lenguaje de preferencia, sugerencia de carga.
Las SIM´s GSM de fase 1 contienen toda la información de control de red necesaria, mientras que la SIM´s de fase 2 incluye un gran número de características adicionales como el identificador de lenguaje y lenguaje preferido.
2.17.1 Tipos de Tarjetas (SIM)
Dos tipos de tarjetas SIM están especificados. Estos son el ID-1 SIM y el Plug-in SIM. Las interfaces lógicas y eléctricas son idénticas para los dos tipos de SIM.
ID-1 SIM
El formato y el diseño de la ID-1 SIM cumplen con el estándar ISO para tarjetas de circuitos integrados (IC), Figura 12 (ejemplo es el tamaño de las tarjetas de crédito). [5]
Plug-in SIM
2.17.2 Elementos de Seguridad
GSM define un número de elementos de seguridad que son soportados por las SIM´s. Estos son:
Algoritmo de autenticación, A3
Clave de autenticación de suscriptor, Ki
Cifrado de algoritmo de generación de claves, A8
Cifrado de claves, Kc
Control de acceso a datos almacenados y funciones desempeñadas en SIM.
2.17.3 Requerimiento de Almacenamiento de Información de SIM
Una SIM contiene información de las operaciones de red GSM. Esta información puede estar relacionada con el suscriptor móvil, servicios GSM y PLMN.
Los requerimientos de almacenamiento de datos de una SIM están divididos en dos categorías: obligatorio y opcional. [5]
Una SIM debe proporcionar capacidad de almacenamiento para lo siguiente:
Información administrativa: describe el modo de operación de la SIM, ejemplo normal o tipo de aprobación.
Tarjeta de identificación IC: información única que identifica la SIM y los emisores de tarjeta.
Tabla de servicio SIM: indica que servicios opcionales son proporcionados por la SIM (ejemplo, últimos números marcados, indicación de duración de llamada, selección PLMN, etc.)
Ubicación de información: comprende el LAI, es decir, el valor actual de la ubicación de la actualización periódica del temporizador y el estado en el que se encuentra la actualización.
Clave de cifrado (Kc) y un número de secuencia de la clave de cifrado.
Lista de frecuencias portadoras que se utilizarán para la selección de células
PLMN´s prohibidos.
Lenguaje de preferencia: lenguajes preferidos del suscriptor.
La información de ubicación, Kc y el número de secuencia de Kc pueden ser actualizadas en cada terminación de llamada.
Además la tarjeta SIM debe ser capaz de gestionar y proporcionar almacenamiento de acuerdo con los requisitos de seguridad: [5]
El número telefónico del abonado (MSISDN).
El Número Internacional de abonado (IMSI, Identificación Internacional de Abonados Móviles).
Contador de errores de PIN
Contador de errores de PUK
El estado de la tarjeta SIM.
El código de servicio (operador).
La clave de autenticación.
El PIN (Código de identificación personal).
El PUK (Código personal de desbloqueo).
2.17.4 Datos del Suscriptor Almacenados en el Equipo Móvil
Gestión de PIN
Una SIM es requerida para tener una función PIN aún cuando el usuario la desactive. El PIN consiste de 4 a 8 dígitos.
El operador de la red carga un PIN inicial al momento de la suscripción. Después el usuario podrá cargar el PIN, incluyendo la longitud. Además, el usuario puede decidir si usar o no la función de PIN activando una apropiada función SIM-ME llamada función de deshabilitar el PIN. El PIN es deshabilitado hasta que el usuario cambia el estado de la función. Una persona autorizada para hacerlo puede bloquear este PIN deshabilitando la función en el momento de la suscripción.
Si un PIN incorrecto es introducido, el usuario es informado. Después de tres entradas consecutivas incorrectas la tarjeta SIM es bloqueada, aún si entre los intentos la SIM ha sido removida o el MS se ha apagado.
2.17.5 Bloqueo/Desbloqueo de la SIM
Cuando una SIM es bloqueada las operaciones de red GSM están prohibidas. Para desbloquearla, el usuario debe introducir el PUK (Clave de Desbloqueo PIN).
El PUK es un código numérico de 8 dígitos. Si el PUK es introducido incorrectamente el usuario es informado. El usuario puede realizar 10 intentos para introducir el PUK antes de que el sistema bloquee la entrada, en cuyo caso el suscriptor deberá contactar a su operador de red. [5]
2.18 INTERFACES DEL SISTEMA GSM
Figura No. 18 Arquitectura e interfaces GSM]
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.
Interfaz A.
Esta interfaz está entre la MSC y el BSC, se utiliza fundamentalmente para el intercambio de información relacionada con las siguientes funciones:
Gestión del BSS.
Manejo de la llamada.
Gestión de la movilidad. MS
BTS BSC MSC HLR
EIR Otros
MSC
Otra
RED
VLR OMC
UM A
C
D B
E
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.
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.
Interfaz C.
Esta interfaz está 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.
Interfaz D.
Esta interfaz está 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 al VLR 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 ésta estación móvil se desplaza a una nueva área VLR.
relacionados con su suscripción, o bien cuando los parámetros de la suscripción se modifican por el operador del sistema.
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 todas las interfaces mencionadas anteriormente ver figura 18.
2.19 FUTURO DE LA RED GSM
Los servicios de DATOS inalámbricos combinan movilidad (comunicaciones inalámbricas) con la Internet (datos) y la computación (redes inteligentes). Además, los servicios actuales como el correo electrónico y nuevos servicios como m-commerce (compra de boletos y comparaciones de costos) y aquellos basados en la ubicación harán posible el éxito de los datos inalámbricos.
Los sistemas inalámbricos actuales (GSM, TDMA, CDMA) tienen capacidades de velocidad de datos relativamente bajas (alrededor de los 15kbps). Esto es considerado como una barrera importante para la adopción con éxito de servicios de datos por los usuarios de éstos sistemas.
Figura No. 19 Convergencia de Voz, Datos y Video [1]
Adicional a la convergencia de la Internet por cable e inalámbrica, existen varios otros impulsores del mercado generadores de crecimiento de los datos inalámbricos. Como se puede ver en la Figura 19, se muestran otros servicios que se pueden ofrecer. Algunos impulsores se basan en la tecnología mientras que otros surgen de factores comerciales o económicos.
El beneficio para los operadores inalámbricos es que los servicios de datos ofrecerán aplicaciones de valor agregado que reforzarán la lealtad de los clientes, incrementando los ingresos y minimizando el riesgo.
Muchos expertos estiman que el servicio de voz inalámbrica por sí mismo no necesariamente genera lealtad de los clientes o una asociación emocional. Las nuevas funciones y/o servicios basados en el aparato móvil de un fabricante en particular y la red de datos específica del operador, incrementan este sentido de lealtad o dependencia.
Otros motivadores del crecimiento de los datos inalámbricos incluyen a los servicios basados en la ubicación (posicionamiento), tecnologías con mayor ancho
Convergencia
IP
IP
Computadora
Medios
Telecomunicación
Servicios Móviles de AltaVelocidad
Servicios Móviles Personales
•Accesoa Internet
•Correo electrónico
•Imágenes en Tiempo Real
•Multimedia
•Computación Móvil
•Audio Directo
•Video por Demanda
•Video Interactivo
•TV/Radio/Datos
•ISDN
•Videotelefonía
•Datos de Banda Amplia
Servicios Móviles de Banda Amplia
De
Voz, Datos y Video
IP
IP
Computadora
Medios
Telecomunicación
Servicios Móviles de AltaVelocidad
Servicios Móviles Personales
•Accesoa Internet
•Correo electrónico
•Imágenes en Tiempo Real
•Multimedia
•Computación Móvil
•Audio Directo
•Video por Demanda
•Video Interactivo
•TV/Radio/Datos
•ISDN
•Videotelefonía
•Datos de Banda Amplia
de banda, disponibilidad de nuevos espectros de frecuencia, sofisticados aparatos móviles y mini navegadores móviles.
Los motivadores relacionados al negocio, tales como menores precios, redes de cable insuficientes en algunas regiones, desregulación, la necesidad de Roaming global y las fusiones, influyen sobre y dan forma a la industria de datos inalámbricos.
Uno de los requisitos de un sistema de 3G es que los teléfonos y la red deberán de soportar velocidades específicas de datos:
Si está en movilidad a alta velocidad (ejemplo: viajando en Auto) deberá soportar 144 kbps.
Si está caminando o viajando a baja velocidad deberá soportar 384 kbps.
Sin movimiento o para sistemas estacionarios como WLL (Bucle Local Inalámbrico), deberá soportar 2 Mbps.
Estos requisitos han sido establecidos por el ITU aunque se predice que en la práctica serán menores a éstas metas teóricas.
La ruta de evolución de 2G a 3G muestra la probable inclinación en la migración para los diferentes proveedores de servicios. Los operadores IS-95-A tenderán a migrar a IS-2000 1xRTT.La provisión de datos a mayor velocidad para la comunidad IS-95 actual será satisfecha con la Evolución 1x (1xEV).Futuras versiones del sistema podrán manejar datos y voz (1xEV-DV).También existe cierto interés por parte de los operadores NMT 450 en Europa para considerar cdma2000. [6]
Los operadores GSM migrarán a GPRS y después a W-CDMA, asumiendo que obtengan licencias 3G a través de licitaciones.
Los sistemas W-CDMA serán frecuencias asignadas en la nueva banda IMT-2000 (2.1 GHz). Los operadores GSM que no obtengan licencias 3G tenderán a migrar a GPRS y posiblemente más adelante a EDGE. Parecía que muchos operadores IS-136 tenían planeado migrar a EDGE. Sin embargo los anuncios recientes de algunos operadores IS-136 han mencionado una transición a GSM y GPRS.
La migración de la tecnología inalámbrica se mueve a un ritmo acelerado. La transición de tecnologías 2G de circuitos conmutados tales como cdmaOne y GSM a tecnologías 2.5G basadas en paquetes como IS-95-B y GPRS ya está ocurriendo.
Como se mencionó anteriormente, las velocidades de datos que se muestran son teóricas y dependen de muchos factores, los que incluyen el número de ranuras de tiempo, la reutilización de frecuencia, la carga de la red y las condiciones señal a ruido. Aunque 384 kbps podrán estar disponibles en algunas áreas limitadas, esta velocidad probablemente no se aplicará a coberturas extensas debido al costo de la infraestructura.
Proveer tan elevadas velocidades de datos con cobertura amplia incrementa significativamente el número de estaciones bases necesarias. Aunque W-CDMA ya fue distribuida en Japón y Europa en 2001, su aplicación amplia ocurrió a nivel mundial si no hasta finales del 2002 y 2003. [6]
W-CDMA (UMTS) es un sistema nuevo, diseñado para ser usado solamente en espectro “greenfield” (libre) tal como la nueva banda IMT-2000 a 2.1 GHz. Requerirá la instalación de equipo nuevo por parte de los operadores de redes.
