El Sistema GSM
El
GSM posee una serie de características que lo diferencian
dentro del universo de las comunicaciones móviles. Nacido en
los años 80 fruto de una cooperación
sin precedentes en Europa, el sistema comparte elementos
comunes con otras tecnologías utilizadas en la telefonía
móvil, como la transmisión digital de voz y datos y la
utilización de células.
Este articulo presentará las características técnicas
fundamentales del sistema, así como sus
capacidades.
Arquitectura
de la red GSM
Como
funciona la transmisión del GSM
Características
de la red GSM
Una
red GSM es constituida por tres elementos: el terminal, la
estación-base (BSS) y el subsistema de red o nudo.
Adicionalmente existen centros de operación establecidos por
las operadoras, para monitorizar el estado de la red.
Base
Substation System (Sistema de Subestación de
Base)
Network
Subsystem (Subsistema de Red)
TRX:
Transceiver (Transrecibidor)
EIR:
Equipment Identity Register (Registro de Identificación del
Equipo) MS: Mobile Station (Estación Móvil)
AC:
Authentication Center (Central de Autenticación)
SIM:
Subscriber Identity Module (Módulo de Identificación de
Suscritor)
HLR:
Home
Location Register (Registro de Localización de Llamada)
BTS:
Base Transceiver Station (Estación Transrecibidora de
Base)
BSC:
Base Station Controller (Estación Base de Control)
MSC:
Mobile services Switching Center (Central
Intercambiadora de Servicios Móviles)
VLR:
Visitor Location Register (Registro de Localización del
Visitante)
ISDN:
Integrated Services Digital Network (Red Digital de
Servicios Integrados)
PSTN:
Public Switched Telephone Network (Red Telefónica Analógica
Pública)
SMSC:
Short Message System Center (Central de Sistema de Mensajes
Cortos)
La
estación móvil, o terminal, contiene la tarjeta SIM, que es
utilizada para identificar el utilizador dentro de la red. El
SIM confiere movilidad personal al utilizador de la tarjeta,
permitiéndole acceder a los servicios de la red
independientemente del teléfono móvil que use o su
localización. El SIM puede ser protegido contra uso indebido a
través de un código (PIN) que hay que marcar cada vez que se
conecta el móvil con el SIM inserido. Existe además un número
que identifica cada terminal individualmente, el International
Mobile Susbcriber Identity (IMEI), pero que es independiente
del SIM.
La
estación-base controla la conexión radio entre el teléfono
móvil y la red y es también conocida por célula, ya que cubre
una determinada área geográfica. Una BSS es compuesta por dos
elementos: el BTS (Base Transceiver Station) y el BSC (Base
Station Controler). Cada BSS puede tener o más BTS. Las BTS
albergan el equipo de transmisión / recepción (los TRX o
transceivers) y gestionan los protocolos de radio con
el terminal móvil. En áreas urbanas existen más BTS que
en zonas rurales y en algunos casos con características
físicas o geográficas particulares (como por ejemplo, túneles)
son colocados retransmisores para garantizar el servicio. Cada
estación utiliza técnicas digitales para permitir que varios
utilizadores se liguen a la red, así como para permitir que
hagan y reciban llamadas simultáneamente. Esta gestión se
denomina de multiplexing.
El
BSC administra los recursos de radio de una o más BTS. Entre
sus funciones se incluyen el handoff ( que ocurre
cuando el utilizador se mueve de una célula para otra,
permitiendo que la ligación se mantenga), el establecimiento
de los canales de radio utilizados y cambios de frecuencias.
Finalmente, establece la ligación entre el móvil y el Mobile
Service Switching Center (MSC), el corazón del sistema
GSM.
El
MSC, como ya fue referido, es el centro de la red, a través
del que es hecha la ligación entre una llamada realizada de un
móvil hacía las otras redes fijas (las analógicas PSTN o
digitales ISDN) o móviles. El nudo en el que se encuentra
posee además una serie de equipos destinados a controlar
varias funciones, como el cobro del servicio, la seguridad y
el envío de mensajes SMS.
El
Home Location Register (HLR) contiene toda la información
administrativa sobre el cliente del servicio y la localización
actual del terminal. Es a través del HLR que la red verifica
si un móvil que se intenta ligar posee un contrato de servicio
válido. Si la respuesta es afirmativa el MSC envía un mensaje
de vuelta al terminal informándole que está autorizado a
utilizar la red. El nombre de la operadora aparece entonces en
pantalla, informando que se puede efectuar y recibir llamadas.
Cuando el MSC recibe una llamada destinada a un móvil él va al
HLR verificar la localización. Paralelamente, el terminal de
tiempos a tiempos envía un mensaje para la red, para
informarla del sitio donde se encuentra (este proceso es
denominado polling).
El
Visitor Location Register (VLR) es utilizado para controlar el
tipo de conexiones que un terminal puede hacer. Por ejemplo,
si un utilizador posee restricciones en las llamadas
internacionales el VLR impide que estas sean hechas,
bloqueándolas y enviando un mensaje de vuelta al teléfono
móvil informando el utilizador.
El
Equipment Identity Register (EIR) y el Authentication Center
(AC) son utilizados ambos para garantizar la seguridad del
sistema. El EIR posee una lista de IMEI de terminales que han
sido declarados como robados o que no son compatibles con la
red GSM. Si el teléfono móvil está en esa lista negra, el EIR
no permite que se conecte a la red. Dentro del AC hay una
copia del código de seguridad del SIM. Cuando ocurre la
autorización el AC genera un número aleatorio que es enviado
para el móvil. Los dos aparatos, de seguida, utilizan ese
número, junto al código del SIM y un algoritmo de encriptación
denominado A3, para crear otro número que es enviado de nuevo
para el AC. Si el número enviado por el terminal es igual al
calculado por el AC, el utilizador es autorizado a usar la
red.
Por
fin, el Short Message System Center (SMSC) es responsable por
generar los mensajes cortos de texto. Otros equipos utilizados
en redes GSM pueden adjuntar el recaudo de llamadas, la
conexión a Internet, la caja de mensajes de voz, etc.
El
sistema GSM 900 utiliza dos conjuntos de frecuencias en la
banda de los 900 MHz, el primer en los 890-915MHz, utilizado
para las transmisiones del terminal y el segundo en los
935-960MHZ, para las transmisiones de la red.
El
método utilizado por el GSM para administrar las frecuencias
es una combinación de dos tecnologías: el TDMA (Time
Division Multiple Access) y el FDMA (Frequency Division
Multiple Access). El FDMA divide los 25 MHz disponibles de
frecuencia en 124 canales con una anchura de 200 kHz y una
capacidad de transmisión de datos de alrededor 270 Kbps. Una o
más de estas frecuencias es atribuida a cada estación base y
dividida de nuevo en cuestión de tiempo, utilizando el TDMA,
en ocho espacios de tiempo (timeslots). El terminal
utiliza un timeslot para recepción y otro para emisión.
Ellos están separados temporalmente para que el móvil no
reciba y transmita al mismo tiempo. Esta división de tiempo
también es denominada full rate. Las redes también
pueden dividir las frecuencias en 16 espacios, proceso
designado
half-rate, pero la calidad de transmisión es
inferior.
La
voz es codificada de una forma compleja, para que los errores
en la transmisión puedan ser detectados y corregidos. Luego es
enviada en los timeslots, cada uno con una duración de
577 milisegundos y una capacidad de 116 bits codificados. Cada
terminal posee una agilidad de frecuencia, pudiendo
desplazarse entre los timeslots utilizados para el
envío, recepción y control dentro de un frame completo.
Asimismo, un teléfono móvil verifica otros canales para
determinar si la señal es más fuerte y cambiar la transmisión
para los mismos, si la respuesta es afirmativa.
El
sistema GSM posee una serie de funcionalidades, que pueden ser
implementadas por los operadores en sus redes. Las varias
características incluyen:
- Posibilidad
de usar el terminal y la tarjeta SIM en redes GSM de otros
países (roaming).
- Servicio
de mensajes cortos (SMS) a través del que pueden ser
enviadas y recibidos mensajes con hasta 126 caracteres.
- Reenvío
de llamadas para otro número.
- Transmisión
y recepción de datos y fax con velocidades de hasta 9.6
Kbps.
- Difusión
celular - mensajes con hasta 93 caracteres pueden ser
enviados para todos los teléfonos móviles en un área
geográfica. Los mensajes son recibidos cuando el terminal no
está siendo utilizado y pueden ser recibidos cada dos
minutos.
- CLIP
(Calling Line Identification Presentation) - permite ver en
pantalla el número que nos está llamando. Por oposición, el
CLIR (Calling Line Identification Restriction) impide que el
numero llamante sea visto por alguien (anónimo) gracias al
CLIP.
- Posibilidad
de visualización de crédito / costes.
- Grupos
restrictos de utilizadores - permiten que los teléfonos
registrados en los grupos sean utilizados con extensiones de
otro teléfono o cuenta.
- Ligaciones
sin estática.
- Notificación
de llamadas en espera, cuando estamos hablando por teléfono.
- Posibilidad
de colocar una llamada en espera, mientras se coge otra.
- Las
llamadas son encriptadas, lo que impide que sean escuchadas
por otros.
- Posibilidad
de impedir la recepción / transmisión de ciertas llamadas.
- Llamadas
de emergencia - el 112 puede ser siempre marcado en
cualquier red, incluso sin SIM.
- Posibilidad de varios utilizadores hablaren entre
si al mismo tempo - servicio de conferencia.
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