Propuesta de optimización de los parámetros de calidad de servicio en base al análisis de los contratos de Servicio Móvil Avanzado de CONECEL S A y OTEXEL S A (2008)

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(2) ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA. Propuesta de optimización de los parámetros de calidad de servicio en base al análisis de los contratos de Servicio Móvil Avanzado de CONECEL S.A. y OTECEL S.A. (2008). PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES. Juan Carlos Jiménez Illescas [email protected]. DIRECTOR: Prof. Ing. Hugo Carrión Robalino [email protected]. Quito, Febrero 2012.

(3) DECLARACIÓN. Yo, Juan Carlos Jiménez Illescas, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. La Escuela Politécnica Nacional, puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente.. ________________________ Juan Carlos Jiménez Illescas.

(4) CERTIFICACIÓN. Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Juan Carlos Jiménez Illescas, bajo mi supervisión.. Prof. Ing. Hugo Carrión Robalino DIRECTOR DEL PROYECTO.

(5) AGRADECIMIENTO. Gracias a Dios por no dejarme caer, por siempre estar a mi lado en todo momento, por mostrarme su amor y guiarme de una u otra manera. Ni una sola letra de este proyecto se habría escrito si no fuera por su ayuda. Gracias a mis abuelitos César y Adriana por su confianza en mí, sus enseñanzas y sus cuidados a lo largo de mi vida. Sin ustedes no sé donde estaría en este momento. Quiero agradecer a mi madre Patricia por su ejemplo de lucha y honradez. Gracias a ti Pao por tu compañía, tu gran ayuda, asesoría y consejos. ¡Lo logramos! A mis amigos ratón, marques, perro, gringo, oso, choco, apu, lucho, piques, yoda, chacho, viejo, davicho, pablito y a todos los que han estado en las buenas y en las malas. A mis compañeros de la Super, lugar donde todo empezó. En especial a Verónica, Luis, Francisco, Fernando y José. Un especial agradecimiento al Ingeniero Hugo Carrión Robalino por su tiempo y dedicación al presente proyecto. Espero que siga dando su excelente ejemplo profesional a las nuevas generaciones. A mi familia y demás personas que de una u otra manera aportaron en su momento..

(6) DEDICATORIA. Quiero dedicar este trabajo a Dios por permitirme hacerlo de la mejor manera y darme fuerzas de algún lugar oculto de mi corazón. A mis abuelitos César y Adriana en retribución de sus noches de desvelo y oraciones en pos de lograr este sueño. A mi madre por su paciencia y cariño. A pajarita, para que no se corten sus alas nunca..

(7) i. TABLA DE CONTENIDO CAPÍTULO 1. SERVICIO MÓVIL AVANZADO .......................................................................... 1 1.1 DESARROLLO HISTÓRICO ................................................................................................. 1 1.1.1 PRIMEROS PASOS .............................................................................................................. 1 1.1.2 DESDE GSM A LTE ............................................................................................................. 2 1.1.3 FUTURO DEL SERVICIO MÓVIL ..................................................................................... 4 1.2 CONCEPTOS BÁSICOS DE TELEFONÍA CELULAR ........................................................ 4 1.2.1 DIVISIÓN EN CELDAS ....................................................................................................... 4 1.2.2 REUTILIZACIÓN DE FRECUENCIAS.............................................................................. 5 1.3 ESTRUCTURA DEL SISTEMA CELULAR .......................................................................... 7 1.3.1 RED DE ACCESO ................................................................................................................. 8 1.3.1.1 Estación móvil..................................................................................................................... 8 1.3.1.2 Interfaz Radio ..................................................................................................................... 8 1.3.2 RED DE TRÁNSITO PARA TRÁFICO ............................................................................. 10 1.3.2.1 Control .............................................................................................................................. 10 1.3.2.2 Red .................................................................................................................................... 11 1.4 REDES MÓVILES AVANZADAS ........................................................................................ 11 1.4.1 SISTEMAS 2G..................................................................................................................... 11 1.4.1.1 GSM .................................................................................................................................. 12 1.4.1.1.1 BSS (Base Station Subsystem) .......................................................................................... 13 1.4.1.1.2 NSS (Network and Switching Subsystem) ......................................................................... 13 1.4.1.2 GPRS (General Packet Radio Service) ............................................................................ 14 1.4.1.2.1 Clases de MS en GPRS .................................................................................................... 16 1.4.1.2.2 PCU (Packet Control Unit).............................................................................................. 18 1.4.1.2.3 SGSN (Service GPRS Support Node)................................................................................ 19 1.4.1.2.4 GGSN (Gateway GPRS Support Node) ............................................................................ 19 1.4.1.2.5 Calidad de Servicio para GPRS ....................................................................................... 19 1.4.1.3 EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution) ...................................................... 20 1.4.1.3.1 EGPRS (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) ......................................................... 21 1.4.1.3.2 ECSD (Enhanced Circuit Switched Data) ........................................................................ 21 1.4.2 SISTEMAS 3G..................................................................................................................... 21 1.4.2.1 WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) .................................................... 22 1.4.2.2 UMTS (Universal Mobile Telecomunications System) .................................................... 23 1.5 CONTRATACIÓN DEL SMTC Y RENOVACIÓN DE LOS CONTRATOS. ..................... 23 1.5.1 ANTECEDENTES GENERALES ...................................................................................... 23 1.5.1.1 Generalidades del proceso de renovación para las dos Operadoras ............................... 26 1.5.2 ANTECEDENTES DE CONECEL S.A. ............................................................................. 27 1.5.2.1 Primera modificación ....................................................................................................... 27 1.5.2.2 Segunda modificación ....................................................................................................... 28 1.5.2.3 Contrato modificatorio, codificatorio y ratificatorio. ...................................................... 29.

(8) ii. 1.5.2.4 Proceso de negociación para la firma del contrato de Renovación de 2008 de CONECEL S.A. ................................................................................................................................... 29 1.5.3 ANTECEDENTES DE OTECEL S.A. ................................................................................ 30 1.5.3.1 Proceso de negociación para la firma del contrato de Renovación de 2008 de OTECEL S.A. ................................................................................................................................... 31 1.6 REGULACIÓN ECUATORIANA RELACIONADA AL SERVICIO MÓVIL AVANZADO ............................................................................................................................................... 32 1.6.1 REGLAMENTO PARA LA PRESTACIÓN DE SMA (SERVICIO MÓVIL AVANZADO) ............................................................................................................................................. 32 1.6.2 CONTRATO DE RENOVACIÓN PARA LA PRESTACIÓN DE SMA DE CONECEL S.A. Y OTECEL S.A. Y CONTRATO DE CONCESIÓN PARA LA PRESTACIÓN DE SMA DE TELECSA............................................................................................................ 34 1.6.2.1 Preámbulo a la firma de los contratos de renovación (2008) ................................................ 34 1.6.2.2 CONTRATO DE RENOVACIÓN DE CONECEL S.A. ................................................. 36 1.6.2.3 CONTRATO DE RENOVACIÓN DE OTECEL S.A. .................................................... 38 1.6.2.4 CONTRATO DE CONCESIÓN DE TELECSA ............................................................. 39 1.6.2.4.1 Baja participación de TELECSA en el mercado ecuatoriano ............................................ 40 1.6.2.4.2 Acuerdo entre TELECSA y OTECEL................................................................................ 42 1.6.3 PLAN NACIONAL DE FRECUENCIAS ........................................................................... 43 CAPÍTULO 2. ESTUDIO DE LA NORMATIVA INTERNACIONAL RELACIONADA A LA CALIDAD DE SERVICIO. ............................................................................................................ 46 2.1 GENERALIDADES DE LA CALIDAD ................................................................................ 46 2.1.1 IMPORTANCIA DE LA CALIDAD................................................................................... 47 2.1.2 DETERMINACIÓN LOS PARÁMETROS DE CALIDAD DE BIENES O SERVICIOS 47 2.2 CALIDAD DE SERVICIO ..................................................................................................... 49 2.3 QOS PARA SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES .................................................. 50 2.3.1 ENFOQUE DE QOS PARA SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES ..................... 50 2.3.2 NORMALIZACIÓN DE LA UIT........................................................................................ 52 2.3.2.1 La UIT como organización de las telecomunicaciones .................................................... 52 2.3.2.2 Estándares UIT relativos a QoS ....................................................................................... 54 2.3.2.2.1 Recomendación E.800 ..................................................................................................... 54 2.3.2.2.2 Recomendación G.1000 ................................................................................................... 55 2.3.2.2.3 Recomendación E.802 ..................................................................................................... 58 2.3.2.2.4 Recomendación E.419 ..................................................................................................... 64 2.3.3 NORMALIZACIÓN DE LA ETSI ...................................................................................... 65 2.3.3.1 La ETSI como organización de las telecomunicaciones .................................................. 65 2.3.3.1.1 Asamblea general (GA por sus siglas en inglés) ............................................................... 65 2.3.3.1.2 Junta (Board) .................................................................................................................. 65 2.3.3.1.3 Cuerpo técnico ................................................................................................................ 66 2.3.3.1.4 Secretaría (Secretariat) ................................................................................................... 67 2.3.3.2 Estándares ETSI relativos a QoS ..................................................................................... 68.

(9) iii. 2.3.3.2.1 ETR 003 .......................................................................................................................... 68 2.3.3.2.2 EG 202 057-1 .................................................................................................................. 69 2.3.3.2.3 EG 202 057-2 .................................................................................................................. 72 2.3.3.2.4 EG 202 057-3 .................................................................................................................. 75 2.3.3.2.5 TS 102 250-1 ................................................................................................................... 78 2.3.3.2.6 TS 102 250-2 ................................................................................................................... 79 2.3.3.2.7 TS 102 250-3 ................................................................................................................... 80 2.3.3.2.8 TS 102 250-4 ................................................................................................................... 82 2.3.3.2.9 TS 102 250-5 ................................................................................................................... 85 2.3.3.2.10 TS 102 250-6 ................................................................................................................. 87 2.3.3.2.11 TS 102 250-7 ................................................................................................................. 87 2.4 CALIDAD DE SERVICIO PARA VOZ Y SMS .................................................................... 89 2.4.1 SERVICIO DE VOZ ........................................................................................................... 89 2.4.1.1 Parámetro relación de llamadas sin éxito ........................................................................ 89 2.4.1.1.1 Definiciones relativas ...................................................................................................... 89 2.4.1.1.2 Mediciones y estadísticas ................................................................................................. 89 2.4.1.2 Tiempo de establecimiento de llamada ............................................................................ 91 2.4.1.2.1 Definiciones relativas ...................................................................................................... 91 2.4.1.2.2 Mediciones y estadísticas ................................................................................................. 92 2.4.1.3 Calidad de conexión de voz .............................................................................................. 92 2.4.1.3.1 Consideraciones generales .............................................................................................. 92 2.4.1.3.2 Métodos de evaluación intrusivos .................................................................................... 93 2.4.1.3.3 Métodos de evaluación no intrusivos................................................................................ 94 2.4.1.3.4 Métodos basados en el modelo E ..................................................................................... 95 2.4.1.4 Relación de llamadas caídas ............................................................................................. 96 2.4.1.4.1 Definiciones relativas ...................................................................................................... 96 2.4.1.4.2 Mediciones y estadísticas ................................................................................................. 96 2.4.1.5 Inaccesibilidad de servicio telefónico ............................................................................... 97 2.4.1.5.1 Definiciones relativas ...................................................................................................... 97 2.4.1.5.2 Estadísticas ..................................................................................................................... 97 2.4.1.5.3 Puntos de disparo ............................................................................................................ 98 2.4.1.6 Calidad de conversación en base a llamadas ................................................................... 98 2.4.1.6.1 Definiciones relativas ...................................................................................................... 98 2.4.1.6.2 Estadísticas ..................................................................................................................... 98 2.4.1.6.3 Puntos de disparo ............................................................................................................ 99 2.4.1.7 Calidad de conversación en base a muestras ................................................................... 99 2.4.1.7.1 Definiciones relativas ...................................................................................................... 99 2.4.1.7.2 Estadísticas ..................................................................................................................... 99 2.4.1.7.3 Puntos de disparo ............................................................................................................ 99 2.4.1.8 Relación de fallas telefónicas de tipo CLIP .................................................................... 100 2.4.1.8.1 Definiciones relativas .................................................................................................... 100 2.4.1.8.2 Estadísticas ................................................................................................................... 100 2.4.1.8.3 Puntos de disparo .......................................................................................................... 100.

(10) iv. 2.4.2 SERVICIO SMS (SHORT MESSAGE SERVICE).................................................................. 101 2.4.2.1 Relación de SMS exitosos ............................................................................................... 101 2.4.2.1.1 Definiciones relativas .................................................................................................... 101 2.4.2.1.2 Mediciones y estadísticas ............................................................................................... 101 2.4.2.2 Tasa de SMS completados .............................................................................................. 101 2.4.2.2.1 Definiciones relativas .................................................................................................... 101 2.4.2.2.2 Mediciones y estadísticas ............................................................................................... 101 2.4.2.3 Tiempo de entrega para SMS extremo a extremo ......................................................... 102 2.4.2.3.1 Definiciones relativas .................................................................................................... 102 2.4.2.3.2 Mediciones y estadísticas ............................................................................................... 102 2.4.2.3.3 Puntos de disparo .......................................................................................................... 102 2.4.2.4 Relación de SMS con errores en la completación .......................................................... 103 2.4.2.4.1 Definiciones relativas .................................................................................................... 103 2.4.2.4.2 Estadísticas ................................................................................................................... 103 2.4.2.4.3 Puntos de disparo .......................................................................................................... 103 2.4.2.5 Retardo en el acceso SMS MO ....................................................................................... 104 2.4.2.5.1 Definiciones relativas .................................................................................................... 104 2.4.2.5.2 Estadísticas ................................................................................................................... 104 2.4.2.5.3 Puntos de disparo .......................................................................................................... 104 CAPÍTULO 3. ANÁLISIS DE PARÁMETROS DE CALIDAD VIGENTES EN EL ANEXO 5 DEL CONTRATO DE RENOVACIÓN PARA EXPLOTACIÓN DE SERVICIO MÓVIL AVANZADO ................................................................................................................................. 105 3.1 ANEXO 5 DEL CONTRATO DE RENOVACIÓN DEL SMA ........................................... 105 3.2 ESTRUCUTURA DEL ORGANISMO TÉCNICO DE CONTROL ................................... 110 3.3 INSTRUCTIVO PARA EL CONTROL DE LA CALIDAD DE SMA ................................ 111 3.4 DESCRIPCIÓN DE LAS FASES DE CONTROL .............................................................. 114 3.4.1 FASE 1: MEDICIONES DE LA CALIDAD DE SERVICIO ........................................... 114 3.4.1.1 Medición de porcentaje de llamadas establecidas, tiempo de establecimiento de llamadas y porcentaje de llamadas caídas. ................................................................................... 117 3.4.1.1.1 Consideraciones adicionales.......................................................................................... 117 3.4.1.2 Medición de SMS con éxito y tiempo promedio de entrega de SMS ............................. 117 3.4.1.2.1 Consideraciones adicionales.......................................................................................... 118 3.4.1.3 Medición de la calidad de conversación ......................................................................... 118 3.4.1.3.1 Descripción de los archivos de prueba........................................................................... 118 3.4.1.3.2 Consideraciones adicionales.......................................................................................... 119 3.4.2 FASE 2: COMUNICACIÓN DE LOS PROBLEMAS DE CALIDAD DE SERVICIO ... 119 3.4.2.1 Porcentaje de llamadas establecidas, tiempo de establecimiento de llamada, porcentaje de llamadas caídas y MOS. ............................................................................................ 120 3.4.2.2 Parámetros de calidad de SMS ...................................................................................... 121 3.4.3 FASE 3: PLAZOS PARA SOLUCIONAR PROBLEMAS DE CALIDAD NOTIFICADOS A LAS OPERADORAS .................................................................................................... 121.

(11) v. 3.4.4 FASES 4 Y 5: VERIFICACIÓN DE SOLUCIÓN DE PROBLEMAS, RESULTADO DEL CONTROL E INICIO DEL PROCESO DE JUZGAMIENTO ....................................... 123 3.5 GUÍAS DE PROCEDIMIENTO .......................................................................................... 124 3.6 INFORMACIÓN DEL SAAD DE CONECEL S.A.............................................................. 125 3.6.1 PARÁMETRO 5.6 ............................................................................................................. 125 3.6.2 PARÁMETRO 5.7 ............................................................................................................. 127 3.6.3 PARÁMETRO 5.8 ............................................................................................................. 128 3.6.4 PARÁMETRO 5.10 ........................................................................................................... 130 3.6.5 PARÁMETRO 5.11 ........................................................................................................... 133 3.6.6 PARÁMETRO 5.12 ........................................................................................................... 135 3.7 INFORMACIÓN DEL SAAD DE OTECEL S.A................................................................. 136 3.7.1 PARÁMETRO 5.8 ............................................................................................................. 137 3.7.2 PARÁMETRO 5.10 ........................................................................................................... 139 3.7.3 PARÁMETRO 5.11 ........................................................................................................... 143 3.7.4 PARÁMETRO 5.12 ........................................................................................................... 145 3.8 REGISTRO DE MEDICIONES DE UNIDADES OPERATIVAS ...................................... 152 3.8.1 CONECEL S.A. ................................................................................................................. 158 3.8.2 OTECEL S.A. .................................................................................................................... 163 CAPÍTULO 4. PROPUESTA DE NUEVOS ÍNDICES TÉCNICOS DE CALIDAD DE SERVICIO PARA LAS OPERADORAS DE SERVICIO MÓVIL AVANZADO ..................... 170 4.1 ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA CALIDAD REPORTADA Y LA CALIDAD MEDIDA ............................................................................................................................................. 170 4.1.1 DIFERENCIAS ENTRE LA CALIDAD REPORTADA Y LA CALIDAD CONTROLADA ........................................................................................................................................... 170 4.1.1.1 Naturaleza de las mediciones ......................................................................................... 171 4.1.1.2 Periodicidad de las mediciones....................................................................................... 172 4.1.1.3 Factores climáticos, ambientales y físicos ...................................................................... 172 4.1.1.4 Configuración de los dispositivos de medición .............................................................. 172 4.1.1.5 Calidad controlada y calidad de usuario ....................................................................... 173 4.1.2 IMPORTANCIA DE LA SUPERVISIÓN POR PARTE DEL ORGANISMO TÉCNICO DE CONTROL ................................................................................................................. 173 4.2 ANÁLISIS CUALITATIVO DE VALORES DE LOS PARÁMETROS DE CALIDAD DE SERVICIO .......................................................................................................................... 174 4.2.1 LIMITACIONES DEL PROMEDIO................................................................................ 174 4.2.2 DIMENSIONAMIENTO DEL TAMAÑO MUESTRAL ................................................. 175 4.3 DISPOSITIVOS DE MEDICIÓN ........................................................................................ 174 4.3.1 CALIBRACIÓN DE EQUIPOS DE MEDICIÓN DE QOS .............................................. 176 4.3.1.1 Llamadas establecidas exitosamente .............................................................................. 176 4.3.1.2 Tiempo de establecimiento de llamada .......................................................................... 177 4.3.1.3 Porcentaje de llamadas caídas........................................................................................ 177 4.3.1.4 Calidad de conversación ................................................................................................. 177.

(12) vi. 4.3.1.5 Porcentaje de mensajes cortos con éxito ........................................................................ 178 4.3.1.6 Tiempo promedio de entrega de mensajes cortos .......................................................... 178 4.3.2 LIMITACIONES INTRÍNSECAS.................................................................................... 179 4.4 REGULACIÓN .................................................................................................................... 179 4.4.1 DEBERES Y DERECHOS ................................................................................................ 180 4.4.1.1 Usuarios .......................................................................................................................... 180 4.4.1.2 Operadoras ..................................................................................................................... 181 4.5 REGULACIÓN DE CALIDAD EN OTROS PAÍSES ......................................................... 184 4.5.1 ESPAÑA ............................................................................................................................ 185 4.5.2 CHILE ............................................................................................................................... 185 4.5.3 PERÚ ................................................................................................................................. 186 4.6 PROPUESTAS DE OPTIMIZACIÓN DE CONTROL ...................................................... 187 4.6.1 CENTRO DE RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN................................................... 187 4.6.1.1 Adquisición de datos ....................................................................................................... 187 4.6.1.2 Procesamiento de información ....................................................................................... 187 4.6.1.3 Procesamiento de resultados .......................................................................................... 188 4.6.1.4 Uso de los reportes obtenidos ......................................................................................... 188 4.6.1.5 Conciliación de diferencias ............................................................................................. 188 4.6.2 PARÁMETROS DE LOS REPORTES ............................................................................ 189 4.6.3 PROPUESTA DE PARÁMETROS TÉCNICOS DE CALIDAD ..................................... 191 4.6.3.1 Optimización de pruebas de campo y recopilación de datos ......................................... 193 4.6.3.2 Porcentaje de llamadas establecidas .............................................................................. 193 4.6.3.3 Tiempo de establecimiento de llamada .......................................................................... 198 4.6.3.4 Porcentaje de llamadas caídas........................................................................................ 202 4.6.3.5 Calidad de conversación ................................................................................................. 207 4.6.3.6 Porcentaje de mensajes cortos con éxito ........................................................................ 211 4.6.3.7 Tiempo promedio de entrega de mensajes cortos .......................................................... 215 4.7 CONSIDERACIONES ADICIONALES ............................................................................. 220 4.7.1 PARTICIPACIÓN ACTIVA DE LOS USUARIOS ......................................................... 220 4.7.2 EXIGIR CALIDAD ES UN DERECHO ........................................................................... 222 CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................... 223 5.1 CONCLUSIONES ................................................................................................................ 223 5.2 RECOMENDACIONES ...................................................................................................... 225.

(13) vii. Índice de contenido de Figuras Figura 1.1 Cobertura celular ............................................................................................................... 4 Figura 1.2 Cobertura circular .............................................................................................................. 5 Figura 1.3 Canales compartidos ........................................................................................................ 6 Figura 1.4 Sistema celular .................................................................................................................. 7 Figura 1.5 Sub-bandas de frecuencia ................................................................................................10 Figura 1.6 Arquitectura GSM .............................................................................................................12 Figura 1.7 Arquitectura GPRS ...........................................................................................................16 Figura 1.8 Evolución de telefonía móvil ............................................................................................22 Figura 1.9 Espectro de frecuencia para CONECEL S.A. en la banda de 850 MHz .............................37 Figura 1.10 Espectro de frecuencia para CONECEL S.A. en la banda de 1900 MHz ........................37 Figura 1.11 Espectro de frecuencia para OTECEL S.A. en la banda de 850 MHz ..............................39 Figura 1.12 Espectro de frecuencia para OTECEL S.A. en la banda de 1900 MHz ...........................39 Figura 1.13 Espectro de frecuencia para TELECSA S.A. en la banda de 1900 MHz .........................40 Figura 1.14 Frecuencias para la prestación de SMA .........................................................................45 Figura 2.1 Estructura Organizacional de la UIT .................................................................................53 Figura 2.2 Factores principales de QoS para telecomunicaciones ....................................................54 Figura 2.3 Cuatro puntos de vista de QoS ........................................................................................56 Figura 2.4 Elementos del sistema de monitoreo ................................................................................57 Figura 2.5 Cálculo de rendimiento extremo-extremo .........................................................................58 Figura 2.6 Modelo de los cuatro mercados .......................................................................................60 Figura 2.7 Gestión de calidad ...........................................................................................................63 Figura 2.8 Modelo KPI ......................................................................................................................65 Figura 2.9 Estructura de la ETSI .......................................................................................................67 Figura 2.10 Estructura de la Secretaría ............................................................................................68 Figura 2.11 Manejo del QoS .............................................................................................................69 Figura 2.12 Modelo de parámetros de QoS ......................................................................................79 Figura 2.13 Clases de servicios para mediciones de QoS ..................................................................81 Figura 2.14 Sistema de medición .....................................................................................................83 Figura 2.15 Componentes de MQT ...................................................................................................84 Figura 2.16 Aproximación discreta a la distribución normal ................................................................91 Figura 3.1 Diagrama de flujo del control ......................................................................................... 113 Figura 3.2 Vista frontal del Invex3G ................................................................................................ 114 Figura 3.3 Conexión funcional del Invex3G...................................................................................... 115 Figura 3.4 Porcentaje de llamadas establecidas 2010 ..................................................................... 126.

(14) viii. Figura 3.5 Tiempo de establecimiento de llamada ........................................................................... 128 Figura 3.6 Porcentaje de llamadas caídas 2010 .............................................................................. 130 Figura 3.7 MOS de 2010 ................................................................................................................. 133 Figura 3.8 Porcentaje SMS exitosos 2010 ....................................................................................... 134 Figura 3.9 Tiempo promedio de entrega de SMS ............................................................................. 136 Figura 3.10 Porcentaje de llamadas caídas 2010............................................................................. 139 Figura 3.11 MOS 2010 .................................................................................................................... 143 Figura 3.12 % SMS exitosos 2010 ................................................................................................... 144 Figura 3.13 Tiempo promedio de entrega de SMS ........................................................................... 146 Figura 3.14 Comparación de porcentaje de llamadas caídas GSM A ............................................... 147 Figura 3.15 Comparación de porcentaje de llamadas caídas GSM B ............................................... 148 Figura 3.16 Comparación de porcentaje de llamadas caídas GSM C ............................................... 148 Figura 3.17 Comparación de porcentaje de llamadas caídas UMTS A ............................................. 149 Figura 3.18 Comparación de porcentaje de llamadas caídas UMTS B ............................................. 150 Figura 3.19 Comparación porcentaje SMS con éxito ....................................................................... 151 Figura 3.20 Comparación tiempo de medio de entrega SMS ........................................................... 152 Figura 3.21 Formularios de control para porcentaje de llamadas establecidas ................................. 155 Figura 3.22 Formularios de control parámetros SMS ....................................................................... 157 Figura 3.23 Formularios de control de llamadas caídas ................................................................... 157 Figura 3.24 Detalle de las fases 2 a 5 en los formularios 1, 2, 7, 8 y 10 ........................................... 158 Figura 4.1 Modelo de parámetros de QoS ....................................................................................... 190 Figura 4.2 Estadísticas CIR ............................................................................................................. 192 Figura 4.3 Evolución de SMA en Ecuador........................................................................................ 221.

(15) ix. Índice de contenido de Tablas Tabla 1.1 Clasificación de MS de acuerdo al manejo de tráfic o .................................................. 18 Tabla 1.2 MAG 1993, 1994 y 1995 ........................................................................................... 28 Tabla 2.1 Matriz de determinación de parámetros de Calidad..................................................... 48 Tabla 2.2 Escala MOS ............................................................................................................. 49 Tabla 2.3 Matriz de determinación de parámetros de QoS para las comunicaciones.................... 56 Tabla 2.4 Modelo Universal...................................................................................................... 59 Tabla 2.5 Resumen de parámet ros de QoS .............................................................................. 71 Tabla 2.6 Parámetros de QoS aplicables .................................................................................. 74 Tabla 2.7 Tipos de locaciones .................................................................................................. 86 Tabla 2.9 Puntos de disparo..................................................................................................... 93 Tabla 2.11 Puntos de disparo................................................................................................... 96 Tabla 3.1 Identificación del parámetro .................................................................................... 106 Tabla 3.2 Cuerpo del parámetro ............................................................................................. 106 Tabla 3.3 Certificación del procesamiento de información ........................................................ 108 Tabla 3.4 Parámetros a controlar............................................................................................ 109 Tabla 3.5 Fases de control de SMA ........................................................................................ 112 Tabla 3.6 Características mínimas y recomendadas para configurar el Invex3G ....................... 116 Tabla 3.7 Cantidad total de llamadas ...................................................................................... 119 Tabla 3.8 Incumplimient o de parámetros de voz ...................................................................... 121 Tabla 3.9 Incumplimient o de parámetros de SMS .................................................................... 121 Tabla 3.10 Medidas a tomar en base al plan de acción de la operadora.................................... 123 Tabla 3.11 Porcentaje de llamadas establecidas 2010 ............................................................. 125 Tabla 3.12 Tiempo de establecimiento de llamadas ................................................................. 127 Tabla 3.13 Porcentaje de llamadas caídas .............................................................................. 129 Tabla 3.14 Tamaño de la muestra según la población ............................................................. 131 Tabla 3.15 MOS .................................................................................................................... 132 Tabla 3.16 Porcentaje SMS exitosos ...................................................................................... 134 Tabla 3.17 Tiempo medio de entrega de SMS ......................................................................... 135 Tabla 3.18 Porcentaje de llamadas caídas .............................................................................. 137 Tabla 3.19 MOS .................................................................................................................... 141 Tabla 3.20 Porcentaje SMS exitosos ...................................................................................... 144 Tabla 3.21 Tiempo medio de entrega de SMS ......................................................................... 145 Tabla 3.22 Comparación porcentaje de llamadas caídas GSM ................................................. 147 Tabla 3.23 Comparación porcentaje de llamadas caídas UMTS ............................................... 149 Tabla 3.24 Comparación porcentaje SMS con éxito ................................................................. 150.

(16) x. Tabla 3.25 Comparación tiempo de entrega SMS……………………………………………………...151 Tabla 3.26 Detalle de uso de los formularios STM-X................................................................ 153 Tabla 3.27 Estadísticas de Establecimient o de llamadas GSM ................................................. 160 Tabla 3.28 Estadísticas de Establecimient o de llamadas UMTS ............................................... 161 Tabla 3.29 Estadísticas de SMS GSM .................................................................................... 162 Tabla 3.30 Estadísticas de SMS UMTS .................................................................................. 163 Tabla 3.31 Estadísticas de Establecimient o de llamadas GSM ................................................. 164 Tabla 3.32 Estadísticas de Establecimient o de llamadas UMTS ............................................... 165 Tabla 3.33 Estadísticas de Establecimient o de llamadas CDMA ............................................... 166 Tabla 3.34 Estadísticas de llamadas caídas CDMA ................................................................. 166 Tabla 3.35 Estadísticas de llamadas caídas UMTS .................................................................. 167 Tabla 3.36 Estadísticas de SMS GSM .................................................................................... 168 Tabla 3.37 Estadísticas de SMS UMTS .................................................................................. 169 Tabla 3.38 Estadísticas de SMS CDMA .................................................................................. 169 Tabla 4.1 Parámetros de QoS ................................................................................................ 191 Tabla 4.2 Situación actual de los parámetros .......................................................................... 219 Tabla 4.3 Modificación propuesta para los parámetros............................................................. 220.

(17) xi. RESUMEN En el presente proyecto de titulación se formulan cambios en los parámetros de calidad de servicio empleados para controlar la calidad para los servicios de voz y de SMS (Servicio de Mensajes Cortos). El primer capítulo contiene un resumen histórico de la evolución de telefonía celular a nivel mundial. Adicionalmente, se consideran los conceptos básicos vinculados a esta tecnología. Finalmente, se estudia la evolución en Ecuador así como la legislación referente al Servicio Móvil Avanzado. El segundo capítulo incluye una definición de Calidad de Servicio en un sentido general para luego particularizarlo a las telecomunicaciones. Además se recopila y resume de la normativa emitida por instituciones internacionales vinculadas directamente con telecomunicaciones como son UIT y ETSI. En el tercer capítulo se resumen los reportes de calidad de servicio emitidos por las operadoras CONECEL S.A. y OTECEL S.A. a fin de determinar el cumplimiento de los valores de calidad mínimos establecidos en los contratos respectivos. Adicionalmente se muestran las estadísticas de calidad en función de las mediciones realizadas por la SUPERTEL como parte de su labor de control. El cuarto capítulo contiene la propuesta de cambios en los parámetros de calidad para los servicios de voz y SMS los mismos que permitirán optimizar la tarea de control de la SUPERTEL. Adicionalmente se describen métodos que permitirán mejorar la adquisición y procesamiento de información por parte de la SUPERTEL a fin de que esta institución lleve a cabo un control más activo. Para finalizar, en el quinto capítulo se formulan tanto las conclusiones sobre la situación actual de los servicios analizados como las recomendaciones que permitan mejorar la calidad de servicio prestada mediante una optimización en las tareas de control llevadas a cabo por parte de la SUPERTEL..

(18) 1. CAPÍTULO 1 SERVICIO MÓVIL AVANZADO El servicio telefónico móvil ha evolucionado en gran manera desde su aparición en los inicios de la década de 1940. En sus inicios el alto costo y el bajo ancho de banda espectral asignado para las comunicaciones móviles retardó su crecimiento. En la actualidad los avances tecnológicos han influido definitivamente en la reducción de costos de uso de la telefonía móvil, adicionalmente soportan mayor cantidad de servicios de telecomunicaciones. Es lógico que las innovaciones tecnológicas obliguen a cambios regulatorios a fin de controlar los servicios de telecomunicaciones soportados por estas mejoras tecnológicas para que el usuario tenga el mayor provecho de estos servicios. Para comprender los conceptos actuales que se manejan en el servicio móvil, se requiere recurrir, irremediablemente, a la historia y los conceptos anteriores, muchos de ellos aún usados en la actualidad.. 1.1 DESARROLLO HISTÓRICO 1.1.1 PRIMEROS PASOS1 Para la década de 1940 se habían desarrollado un sistema móvil analógico, el cual consistía en una radio base de gran potencia de emisión que cubría una gran área usando canales semidúplex para la comunicación entre usuarios en un esquema conocido como PTT (Push To Talk). A medida que el tiempo pasaba, se evidenció la necesidad de conceder mayor espectro destinado para las comunicaciones móviles, libreando una gran porción del. 1. Tomasi, Wayne. Sistemas de Comunicaciones Electrónicas (4ta ed). México: Pearson Education,. 2003. Capítulo 20..

(19) 2. mismo que era utilizado para transmisión de señales de televisión, para poder utilizarlo en aplicaciones de comunicación móvil. La tecnología se ocupaba de optimizar el uso espectral a fin de obtener mayor lucro y atraer mayor cantidad de usuarios. En base a ingeniería, se propusieron alternativas que optimizarían el uso del espectro y abaratarían costos y que actualmente permiten brindar múltiples servicios móviles. Para los inicios de 1980, se inició la explotación de telefonía celular que empleaba esquemas de modulación analógicos en lo que se conocía como primera generación de la telefonía celular. Alrededor del mundo se propusieron estándares que se caracterizaban por no ser compatibles entre sí, tal era el caso de AMPS (Advance Mobile Phone System), TACS (Total Access Comunication System), C, NMT (Nordisk MobilTelephoni), Radiocom 2000, entre otros. 1.1.2 DESDE GSM A LTE2 La CEPT (European Conference of Postal and Telecomunications Administrations), notó la necesidad de desarrollar un sistema que supere los problemas que se presentaban en la primera generación (1G), especialmente los relacionados con la compatibilidad. De esta idea, nace GSM, cuyas siglas originalmente significaban Groupe Spécial Mobile y evolucionaron a Global System for Mobile communications. Este sistema se conoce como segunda generación (2G). En 1989 la responsabilidad de desarrollar estándares de GSM pasa de la CEPT a la ETSI (European Telecomunications Standards Institute) quienes conformarían el grupo principal de trabajo GSM conformado por 4 subgrupos de trabajo: GSM1, GSM2, GSM3 y GSM4. En 1991, se creó el grupo SMG (Special Mobile Group) y los subgrupos SM1, SM2, SM3 y SM4 con tareas similares a las de GSM1 a GSM4, con la diferencia de que se 2. Hernando, José María. Comunicaciones Móviles (2da ed). Madrid: Editorial Universitaria Ramón. Areces. 2004. Capítulos 1 y 6..

(20) 3. trataba de un estudio de la etapa posterior a GSM. Con el tiempo se adicionarían dos subgrupos entre los cuales se incluye un subgrupo dedicado al desarrollo de UMTS (Universal Mobile Telecomunications System). Las mejoras tecnológicas que se llevarían a cabo en las redes 2G se basarían en los estándares GSM originales. Tecnologías como EDGE, GRPS, EGPRS, entre otras lo que hacían era modificar la tecnología de conmutación empleada. Con el tiempo, la tendencia a comunicación universal entre personas ha empujado a una evolución mayor en los sistemas de comunicación personal. En este contexto aparece la tecnología correspondiente a la tercera generación (3G). Con sistemas como UMTS (Universal Mobile Telecomunications System) se busca la comunicación entre personas independientemente de su localización geográfica, la tecnología de los terminales o el medio de transmisión. La llegada de LTE al mercado marcaría una nueva etapa en la comunicación móvil ofreciendo una mayor velocidad de la alcanzada hasta la época. Si bien LTE y LTEAdvance, para fines comerciales, suelen ser promocionadas como tecnología de cuarta generación (4G), en diciembre de 2011 la SUPERTEL, como organismo técnico de control y en vista de la divergencia de criterios en cuanto a la categorización de las tecnologías mencionadas, hace el siguiente requerimiento a la UIT:3 “1) Informar las tecnologías inalámbricas y su versión que son catalogadas a la fecha por parte de la UIT como tecnologías de cuarta generación 4G” A lo cual la UIT la UIT respondió que el término 4G aún no se ha definido y que LTEAdvance y WirelessMAN-Advance se identifican como IMT-Advance, es decir que es una evolución de IMT-2000, que es un sistema de 3G, el cual se aborda en el presente proyecto en la sección 1.4.2.. 3. Oficio STL-2011-00906, 14 de noviembre de 2011. Asunto: Requerimiento de información sobre 4G. de la Superintendencia de Telecomunicaciones a la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT)..

(21) 4. 1.1.3 FUTURO DEL SERVICIO MÓVIL En el futuro inmediato se espera la definición completa de los sistemas 4G, y posteriormente se espera el desarrollo de tecnologías 5G, las cuales se encuentran en fase de investigación. Eventualmente se espera el aparecimiento de tecnologías 6G que incorporarían mejoras en seguridad y rendimiento.. 1.2 CONCEPTOS BÁSICOS DE TELEFONÍA CELULAR4 1.2.1. DIVISIÓN EN CELDAS. La división en celdas es el resultado de segmentar un espacio en áreas de cobertura pequeñas y de forma hexagonal, formando en conjunto una estructura de panal, como se ve en la figura 1.1.. Figura 1.1 Cobertura celular. La forma hexagonal, si se la compara a la cobertura circular, presenta la ventaja de no dejar espacios vacíos entre la cobertura de distintas celdas tal como se puede ver en la figura 1.2. Las regiones sombreadas son regiones de sombra donde no hay cobertura del servicio.. 4. Tomasi, Wayne. Sistemas de Comunicaciones Electrónicas (4ta ed). México: Pearson Education,. 2003.Capítulo 20..

(22) 5. Figura 1.2 Cobertura circular. Al conjunto de celdas que poseen canales diferentes se conoce como agrupación celular o cluster. Los clusters pueden ser de diferentes tamaños, siendo más frecuente el uso de clusters de 7 celdas. En una primera instancia se consideraron macroceldas con radios de cobertura entre 2 y 20 kilómetros y posteriormente se propuso dividirlas en microceldas con radios entre unidades de metro y cientos de metros. La idea no es reemplazar las macroceldas por microceldas, sino que las dos coexistan de manera que las microceldas solventen los problemas de cobertura que se pudieran dar por falla en la señal de las macroceldas. 1.2.2. REUTILIZACIÓN DE FRECUENCIAS. A primera vista la idea de reducir el área de cobertura parecería poco ortodoxa, sin embargo esta idea permite usar una misma frecuencia en celdas diferentes, siempre y cuando éstas estén lo suficientemente separadas y se use la sectorización mediante antenas directivas, para reducir la interferencia de canal compartido. De esta manera, la cantidad de canales disponibles aumenta considerablemente, siendo mejor mientras menor sea la cobertura de la celda. La figura 1.3 se puede observar el concepto de células por canal compartido, donde a cada color se asocia con una frecuencia determinada y los grupos de celdas contienen 7 celdas..

(23) 6. Figura 1.3 Canales compartidos5. La relación básica que describe la disponibilidad de canales en un grupo viene dada por la siguiente expresión: . ec. 1.1. Donde F es la cantidad de canales ofertados en un grupo, G es cantidad de canales en cada celda y N es el número de celdas por grupo. La cantidad de celdas que conforman un grupo de celdas debe cumplir con la siguiente ecuación: . ec. 1.2. Donde i y j deben ser valores enteros y positivos que se conocen como parámetros de corrimiento. Estos parámetros indican que la siguiente celda más cercana que usa el mismo conjunto de frecuencias se puede encontrar si se mueven i celdas a lo largo de cualquier cadena de hexágonos luego girando 60º en dirección contraria a las manecillas del reloj y moviéndose j celdas. Operando un poco en la relación 1.1, encontramos que: 1 Donde a la relación 5. se la conoce como índice de reutilización de un sistema celular.. Tomasi, Wayne. Sistemas de Comunicaciones Electrónicas (4ta ed). México: Pearson Education,. 2003. Adaptación de la figura 20-3. Capítulo 20..

(24) 7. Dado que dentro de un mismo sistema correspondiente a una determinada región geográfica se pueden repetir los grupos una cantidad de m veces, los canales disponibles dúplex para este sistema se pueden calcular según se indica en la relación ec.1.3 . 1.3. ec. 1.3. Donde C es la capacidad de canales y m la cantidad de unidades de asignación.. 1.3 ESTRUCTURA DEL SISTEMA CELULAR6 Los componentes principales elementos del sistema celular se pueden dividir en dos segmentos o redes: red de acceso y red de tránsito. Cada uno de los segmentos tiene sus características propias y sus componentes característicos a fin de lograr consolidar la comunicación. De manera general, la estructura de una red de comunicación móvil terrestre contiene los elementos mostrados en la figura 1.4, donde se pueden ver los segmentos de red de acceso y red de tránsito. RED DE TRÁNSITO PARA TRÁFICO. Interfaz Aire UL MÓVIL. ESTACION BASE. CONTROL. RED. DL. RED DE ACCESO. Figura 1.4 Sistema celular 6. Hernando, José María. Comunicaciones Móviles (2da ed). Madrid: Editorial Universitaria Ramón. Areces. 2004. Capítulo 2..

(25) 8. 1.3.1 RED DE ACCESO Este segmento de la red vendría a ser la última milla del sistema celular; enlaza la estación base con el abonado. Para el sistema celular, el acceso se lleva a cabo mediante la interfaz aire ocupando los recursos del espectro electromagnético compartido y que requiere de un tratamiento especial a fin de lograr su máxima explotación. La mayor parte de mejoras tecnológicas se llevan a cabo en este segmento. 1.3.1.1 Estación móvil Corresponde al terminal del abonado transportable con el cual el usuario se desplaza dentro de la red y le permite establecer la comunicación. De manera general, se compone de dos bloques que son: •. Bloque de radiofrecuencia que se encarga de la modulación, transmisión y recepción de las señales.. •. Bloque de procesamiento de señal que se encarga de tratar las señales recibidas. En sistemas digitales (a partir de 2G) se encarga de la codificación.. Las estaciones móviles pueden ser objeto de clasificaciones de acuerdo a las funciones que realicen. 1.3.1.2 Interfaz Radio Es la interfaz mediante la cual se logra acceder a la red del operador de servicios móviles. En este espacio se lleva a cabo comunicaciones en dos sentidos: a) Sentido de estación móvil (EM) a estación base (EB) conocido como enlace ascendente; b) Sentido de EB a EM conocido como enlace descendente. Debido a la limitación del espectro radioeléctrico se debe manejar el mismo buscando la mayor eficiencia en su uso, esto implica buscar métodos mediante los.

(26) 9. cuales se puedan atender más usuarios usando las mismas porciones del espectro. Esta manera de planificar el acceso se conoce como técnica de acceso múltiple o de multiacceso. En general se consideran cuatro métodos de multiacceso: a) Acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA). Consiste en la canalización del ancho de banda asignado para poder asignar un determinado canal durante todo el tiempo a un usuario de la red. b) Acceso múltiple por división de tiempo (TDMA). Esta técnica permite a varios usuarios compartir un mismo canal dividiendo la señal en intervalos de tiempo de duración definida, llamados slots, de esta manera cada usuario puede aprovechar todo el ancho de banda disponible durante su período de transmisión. Posteriormente las ranuras de tiempo de un mismo usuario se recolectan y conforman una trama. c) Acceso múltiple por división de código (CDMA). Este tipo de comunicaciones asigna códigos específicos a cada conversación para garantizar su privacidad. Estos códigos cumplen con ciertas propiedades como la ortogonalidad, que es lo que garantiza que las conversaciones no se interferirán entre sí. En la realidad, la interferencia no es nula, pero se debe considerar un límite en su valor para garantizar la calidad de conversación. d) Acceso múltiple por división espacial (SDMA). Consiste en usar las mismas frecuencias portadoras en regiones que se encuentren a una distancia adecuada para evitar la interferencia entre sí. Es uno de los fundamentos de la telefonía celular. En la práctica, se utilizan varias técnicas de acceso simultáneamente. Para la misma EM se eligen frecuencias diferentes en los enlaces de subida y bajada para evitar interferencias. Cada una de estas portadoras se escoge de una subbanda inferior y una sub-banda superior, respectivamente. La sub-banda inferior se asigna al enlace ascendente ya que en baja frecuencia la atenuación por propagación es menor y así se optimiza el uso de la energía de EM..

(27) 10. Para los fines consiguientes, se entenderá como transmisión (Tx) al uso del enlace UL y se entenderá como recepción (Rx) a la transferencia de información a través del enlace DL. La notación empleada en la designación de las sub-bandas se muestra en la figura 1.5. f’. f. B. B’. Tx. Rx. Figura 1.5 Sub-bandas de frecuencia. Donde f y f’ se denominan frecuencias homólogas y el conjunto de las dos conforman un radio canal. Por convención, las letras primadas representan bandas de frecuencia usadas para recepción y las letras sin primar se usan para notar bandas usadas para la transmisión. 1.3.2 RED DE TRÁNSITO PARA TRÁFICO Lleva a cabo el procesamiento del tráfico tanto de información de usuarios como el de control. Se compone de una parte de control y del segmento de la red del operador del servicio. Algunos autores la llaman red de núcleo. 1.3.2.1 Control Este segmento se encarga de llevar a cabo la comunicación dentro y fuera de la red, controla el acceso al medio, la señalización y sincronismo, además del manejo de algoritmos de handover o handoff. La señalización es uno de los aspectos más importantes dentro de la red, ya que la oferta de nuevos servicios depende directamente de la misma. El handover o handoff es el cambio de celda a la cual se encuentra asociada la MS. Para implementarlo se pueden considerar varios parámetros como la distancia a la que se encuentra la MS respecto a la BTS, y si este valor excede a un límite cambiar.

(28) 11. a la estación más próxima. Otros criterios pueden incluir niveles de potencia, BER entre otros. A pesar de la multiplicidad de algoritmos que se pueden usar para implementar el handoff, el criterio más general es priorizar el cambio de celdas de los celulares que estén en la peor condición. 1.3.2.2 Red La conforman todos los dispositivos que pertenecen al mismo proveedor y en la cual se pueden acceder a distintos servicios.. 1.4 REDES MÓVILES AVANZADAS Como se mencionó en la parte correspondiente al resumen histórico del desarrollo de la comunicación móvil, las mejoras en este campo se han clasificado en grandes grupos llamados generaciones. Cada una de esas generaciones tiene sus características y ha encontrado su límite máximo de crecimiento después de lo cual la evolución ha creado una nueva generación. En la actualidad, para el caso de Ecuador, los sistemas que se encuentran vigentes en las redes móviles son 2G y 3G. Pese a que se estima que en unos años se tendrá el ingreso de 3GPP con la tecnología LTE al mercado, este proceso tardaría algunos años en implementarse. Debido al grado de penetración de las tecnologías pertenecientes a las familias 2G y 3G en nuestro país, se ha determinado la necesidad de explicar con mayor detalle las arquitecturas de las dos tecnologías. 1.4.1 SISTEMAS 2G Caracterizado por la mejora en modulación, usando un esquema de modulación digital y la estandarización para la compatibilidad de terminales. Hablar del sistema 2G es hablar del estándar GSM que serviría de plataforma para desarrollos posteriores..

(29) 12. GSM 7, 8. 1.4.1.1. GSM permitió incorporar la posibilidad de roaming a nivel mundial. Esta propiedad permitía mantener las características del servicio independientemente de la región o país en la que se encuentra el usuario. Existen diferentes versiones de GSM, en las cuales se modifican las bandas de frecuencia sobre las cuales trabaja el estándar, estas bandas son: 850MHz, 900MHz, 1800MHz y 1900MHz. Las especificaciones originales indicaban el uso de tecnología de conmutación de circuitos y una velocidad máxima de 9.6 Kbps, lo cual no es muy apropiado para transferir gran cantidad de datos. En la figura 2.6 muestra la arquitectura de la red GSM. OFFNET. NSS. A bis. AuC. A. EIR. HLR. VLR. BSS MS. AI. BTS. BSC. MSC. GMSC. NMC. OSS. OMC. AuC Authentication Center BSC Base Station Controller BSS Base Station Subsystem BTS Base Transceptor Station EIR Equipment Identity Register GMSC Gateway MSC HLR Home Location Register. MS Mobile Station MSC Mobile Switching Center NMC Network Management Center NSS Network and Switching Subsystem OMC Operation and Maintenance Center OSS Operation and Supervision. Figura 1.6 Arquitectura GSM 7. Lara, Domingo y otros. Sistemas de comunicación móvil: una introducción. México: Editorial. Alfaomega, 1992. 8. Massam, Peter. Managing Service Level Quality across Wireless and Fixed Networks. Inglaterra:. John Wiley & Sons, 2003..

(30) 13. Como se puede apreciar en la figura 1.6, se tienen tres interfaces principales que son la Interfaz Aire (AI) o interfaz radio mediante la cual el usuario accede al servicio. La segunda interfaz es la interfaz A, en la cual se conectan la red de acceso y la red de núcleo. La tercera interfaz es la denominada interfaz A bis la cual se encarga de comunicar la BTS con la BSC. 1.4.1.1.1. BSS (Base Station Subsystem). Dentro de la BSS se encuentran dos subsistemas que son la BTS y el BSC. Adicionalmente se encuentra la interfaz que se encarga de su comunicación. La BTS controla los protocolos de enlace de radio y define la cobertura de la celda, por lo general la BTS se coloca físicamente en el centro de la celda a la cual se planifica dar cobertura. La BSC puede controlar una o varias BTS a la vez. Su tarea es el manejo del recurso de radio disponible incluyendo las características de los canales de comunicación, saltos de frecuencia y los algoritmos de handoff. La BTS y el BSC se comunican mediante una interfaz estandarizada llamada A bis, la cual supervisa el sincronismo entre los subsistemas y transporta la señalización desde la BSC a la BTS y a la MS. La estandarización de esta interfaz es una de las bases que ha permitido la compatibilidad entre diversos fabricantes 1.4.1.1.2. NSS (Network and Switching Subsystem). En la NSS se encarga, en general, de realizar la conmutación y de manejar la señalización. Dentro de este sistema encontramos la GMSC que permite conectar la red con otras redes GSM y con la PSTN, ISDN que es el tráfico llamado OFFNET. El MSC se encarga del manejo de cuatro bases de datos mediante las cuales se puede llevar a cabo la comunicación: HLR, VLR, AuC y EIR. A continuación se describe el funcionamiento del sistema. La MS tiene en su interior un SIM (Suscriber Identity Module) que guarda un código llamado IMSI (International.

(31) 14. Mobile Suscriber Identity) que asigna a cada usuario una clave para autenticación. Una copia de esta clave se almacena en el Auc y que se usa además para encriptar la comunicación sobre el canal de radio. La IMSI se almacena en la HLR que es una base que realiza una actualización continua sobre los servicios a los cuales tiene derecho el usuario. En caso que el usuario requiera trasladarse entre diferentes países o proveedores de servicios, se aplica la propiedad del roaming. En este caso, el proveedor original de servicios debe encargarse de pasar la información del HLR al VLR del proveedor receptor. Cada MS posee un IMEI (International Mobile Equipment Identity), estos IMEI se almacenan en el EIR en varios registros clasificados en tres listas principales: •. Lista blanca. MS que tienen permitido el acceso a la red.. •. Lista gris. MS que tienen permiso para acceder a la red pero están bajo observación por algún motivo.. •. Lista negra. MS que no funcionan sobre redes GSM o han sido reportados como robados.. Como parte del sistema NSS tenemos el subsistema OSS. El OMC se encarga de ejecutar tareas de mantenimiento, administración y control de los componentes terrenos de la BSS. La NMC se usa para controlar todas las operaciones en curso, además de permite configurar la red. 1.4.1.2. GPRS 9 , 10 (General Packet Radio Service). Las especificaciones originales de GSM le permitían una velocidad de datos máxima de 9.6 Kbps, este hecho desembocaba en el poco uso de esta red para acceso a internet o la descarga de archivos grandes debido a la gran cantidad de tiempo que se necesitaría. 9. Massam, Peter. Managing Service Level Quality across Wireless and Fixed Networks. Inglaterra:. John Wiley & Sons, 2003. Capítulo 9. 10. Hernando, José María. Comunicaciones Móviles (2da ed). Madrid: Editorial Universitaria Ramón. Areces. 2004. Capítulo 2..

(32) 15. En búsqueda de una solución que tienda a mejorar esta situación se desarrolló la alternativa 2+ en la cual se optimizó la conmutación de circuitos hasta alcanzar una velocidad de 76 Kbps. Posteriormente se plantearon las redes GPRS (General Packet Radio Sevice) que se conoce como 2.5G y constituyen. el puente de. transición entre 2G y 3G. Si bien el sistema GSM usaba TDMA y mediante esta tecnología se había logrado un mejor rendimiento, la tecnología dependía de la conmutación de circuitos. Esto incidía en la baja de velocidad de transmisión alcanzada por el sistema. Es entonces cuando GPRS se idea para que sea capaz de conectarse a tecnologías de conmutación de paquetes, como X.25 y todas aquellas que se han desarrollado en base a la misma, entre las cuales se tiene frame relay y ATM. Otra característica en cuanto a conectividad es la posibilidad de interactuar con redes TCP/IP con lo que se da el primer paso para el internet móvil. La red 2.5G requiere cambios significativos en la red núcleo de GSM, la cual debe estar superpuesta a la red GSM original. La conmutación que realiza la MSC no puede aplicarse a los paquetes de información, por lo tanto se adicionan dos nuevas entidades funcionales y equipo físico que son: •. SGSN: Serving GPRS Support Node.. •. GGSN: Gateway GPRS Support Node.. En la figura 1.7 se muestra la arquitectura de GPRS. Este modelo de red debe sobreponerse sobre la arquitectura de GSM a fin de obtener las mejoras en cuanto al intercambio de datos..

(33) 16. SMS-GMSC SMS-1WMSC. SMS Service Gateway. SM-EC. HLR. VLR. BSC MS. BTS. PCU. GGSN. SGSN. PDN. OTRAS PLMN. EIR GGSN. GGSN Gateway GPRS Support Node SGSN Service GPRS Support Node PCU Packet Control Unit PDN Public Data Network - - - - - - - - Interfaz de Señalización Interfaz de Señalización y Datos. Figura 1.7 Arquitectura GPRS. 1.4.1.2.1. Clases de MS en GPRS. En la red GPRS se han agrupado las MS (Mobile Stations) en base a dos criterios distintos: según su capacidad de tráfico y según los servicios soportados. La capacidad de tráfico que puede manejar un enlace de la MS se caracteriza por el número de intervalos de tiempo que se asigna al mismo. De acuerdo a los servicios se ha clasificado en tres grupos: Terminales Clase A. Permiten el registro y monitoreo de los servicios GSM y GPRS simultáneamente. Un usuario que ha establecido una sesión de datos puede realizar o recibir llamadas, siempre y cuando exista al menos un intervalo de tiempo (Time Slot) disponible para cada servicio..