GSM - Arquitectura
Una red GSM se compone de muchas unidades funcionales. Estas funciones e interfaces se explican en este capítulo. La red GSM se puede dividir a grandes rasgos en:
La estación móvil (MS)
El subsistema de estación base (BSS)
El subsistema de conmutación de red (NSS)
El subsistema de soporte operativo (OSS)
GSM - La estación móvil
El MS consta del equipo físico, como el transceptor de radio, la pantalla y los procesadores de señales digitales, y la tarjeta SIM. Proporciona la interfaz aérea al usuario en redes GSM. Como tal, también se brindan otros servicios, que incluyen:
Teleservicios de voz
Servicios portadores de datos
Los servicios complementarios de las características
El MS también proporciona el receptor de mensajes SMS, lo que permite al usuario alternar entre el uso de voz y datos. Además, el móvil facilita el acceso a los sistemas de mensajería de voz. La MS también proporciona acceso a los diversos servicios de datos disponibles en una red GSM. Estos servicios de datos incluyen:
Conmutación de paquetes X.25 a través de una conexión de acceso telefónico sincrónico o asincrónico al PAD a velocidades típicamente de 9,6 Kbps.
Servicios generales de radio por paquetes (GPRS) que utilizan un método de transferencia de datos basado en X.25 o IP a una velocidad de hasta 115 Kbps.
Datos de conmutación de circuitos de alta velocidad a velocidades de hasta 64 Kbps.
Discutiremos más sobre los servicios GMS en GSM - User Services.
¿Qué es SIM?
El SIM proporciona movilidad personal para que el usuario pueda tener acceso a todos los servicios suscritos independientemente de la ubicación del terminal y del uso de un terminal específico. Debe insertar la tarjeta SIM en otro teléfono celular GSM para recibir llamadas en ese teléfono, hacer llamadas desde ese teléfono o recibir otros servicios suscritos.
GSM: el subsistema de estación base (BSS)
El BSS se compone de dos partes:
La estación base transceptora (BTS)
El controlador de la estación base (BSC)
El BTS y el BSC se comunican a través de la interfaz Abis especificada, lo que permite operaciones entre componentes fabricados por diferentes proveedores. Los componentes de radio de un BSS pueden constar de cuatro a siete o nueve celdas. Un BSS puede tener una o más estaciones base. El BSS utiliza la interfaz Abis entre el BTS y el BSC. A continuación, se conecta una línea de alta velocidad separada (T1 o E1) desde el BSS al Mobile MSC.
La estación base transceptora (BTS)
El BTS aloja los transceptores de radio que definen una celda y maneja los protocolos de enlace de radio con la MS. En una gran área urbana, se puede implementar una gran cantidad de BTS.
El BTS corresponde a los transceptores y antenas utilizados en cada celda de la red. Un BTS generalmente se coloca en el centro de una celda. Su poder de transmisión define el tamaño de una celda. Cada BTS tiene entre 1 y 16 transceptores, dependiendo de la densidad de usuarios en la celda. Cada BTS sirve como una sola celda. También incluye las siguientes funciones:
Codificar, cifrar, multiplexar, modular y alimentar las señales de RF a la antena
Transcodificación y adaptación de velocidad
Sincronización de tiempo y frecuencia
Voz a través de servicios de tarifa completa o media
Decodificación, desencriptación y ecualización de señales recibidas
Detección de acceso aleatorio
Avances en el tiempo
Medidas del canal de enlace ascendente
El controlador de la estación base (BSC)
El BSC gestiona los recursos de radio para una o más BTS. Maneja la configuración de canales de radio, saltos de frecuencia y traspasos. El BSC es la conexión entre el móvil y el MSC. El BSC también traduce el canal de voz de 13 Kbps utilizado a través del enlace de radio al canal estándar de 64 Kbps utilizado por la Red telefónica pública conmutada (PSDN) o ISDN.
Asigna y libera frecuencias y franjas horarias para la EM. El BSC también maneja el traspaso entre celdas. Controla la transmisión de energía del BSS y MS en su área. La función del BSC es asignar los intervalos de tiempo necesarios entre el BTS y el MSC. Es un dispositivo de conmutación que maneja los recursos de radio.
Las funciones adicionales incluyen:
Control de salto de frecuencia
Realización de concentración de tráfico para reducir el número de líneas del MSC
Proporcionar una interfaz al Centro de operaciones y mantenimiento del BSS
Reasignación de frecuencias entre BTS
Sincronización de tiempo y frecuencia
Administración de energía
Medidas de retardo de tiempo de las señales recibidas de la MS
GSM: el subsistema de conmutación de red (NSS)
El sistema de conmutación de red (NSS), cuya parte principal es el Centro de conmutación móvil (MSC), realiza la conmutación de llamadas entre el móvil y otros usuarios de la red fija o móvil, así como la gestión de servicios móviles como la autenticación.
El sistema de conmutación incluye los siguientes elementos funcionales:
Registro de ubicación de casa (HLR)
El HLR es una base de datos que se utiliza para el almacenamiento y la gestión de suscripciones. El HLR se considera la base de datos más importante, ya que almacena datos permanentes sobre los suscriptores, incluido el perfil de servicio del suscriptor, información de ubicación y estado de actividad. Cuando una persona compra una suscripción en forma de SIM, toda la información sobre esta suscripción se registra en el HLR de ese operador.
Centro de conmutación de servicios móviles (MSC)
El componente central del subsistema de red es el MSC. El MSC realiza la conmutación de llamadas entre el móvil y otros usuarios de la red fija o móvil, así como la gestión de servicios móviles tales como registro, autenticación, actualización de ubicación, traspasos y enrutamiento de llamadas a un abonado itinerante. También realiza funciones tales como emisión de boletos de peaje, interconexión de redes, señalización de canal común y otras. Cada MSC se identifica mediante una identificación única.
Registro de ubicación de visitantes (VLR)
El VLR es una base de datos que contiene información temporal sobre los suscriptores que el MSC necesita para dar servicio a los suscriptores visitantes. El VLR siempre está integrado con el MSC. Cuando una estación móvil se desplaza hacia una nueva área de MSC, el VLR conectado a ese MSC solicitará datos sobre la estación móvil al HLR. Posteriormente, si la estación móvil realiza una llamada, el VLR tendrá la información necesaria para el establecimiento de la llamada sin tener que interrogar al HLR cada vez.
Centro de autenticación (AUC)
El Centro de autenticación es una base de datos protegida que almacena una copia de la clave secreta almacenada en la tarjeta SIM de cada suscriptor, que se utiliza para la autenticación y el cifrado del canal de radio. Las AUC protegen a los operadores de redes de los diferentes tipos de fraude que se encuentran en el mundo celular actual.
Registro de identidad de equipo (EIR)
El registro de identidad de equipo (EIR) es una base de datos que contiene una lista de todos los equipos móviles válidos en la red, donde su identidad de equipo móvil internacional (IMEI) identifica a cada MS. Un IMEI se marca como inválido si ha sido reportado como robado o no está aprobado.
GSM: el subsistema de soporte operativo (OSS)
El centro de operaciones y mantenimiento (OMC) está conectado a todos los equipos del sistema de conmutación y al BSC. La implementación de OMC se denomina sistema de operación y soporte (OSS).
Estas son algunas de las funciones de OMC
Administración y operación comercial (suscripción, terminales finales, tarificación y estadísticas).
Gestion de seguridad.
Configuración, operación y gestión del rendimiento de la red.
Tareas de mantenimiento.
Las funciones de operación y mantenimiento se basan en los conceptos de la Red de Gestión de Telecomunicaciones (RGT), que está estandarizada en la serie UIT-T M.30.
A continuación se muestra la figura, que muestra cómo el sistema OMC cubre todos los elementos GSM.
El OSS es la entidad funcional desde la cual el operador de red monitorea y controla el sistema. El propósito de OSS es ofrecer al cliente soporte rentable para las actividades operativas y de mantenimiento centralizadas, regionales y locales que se requieren para una red GSM. Una función importante de OSS es proporcionar una descripción general de la red y respaldar las actividades de mantenimiento de diferentes organizaciones de operación y mantenimiento.
A continuación se muestra una vista gráfica simple de la arquitectura GSM:
Los componentes adicionales de la arquitectura GSM comprenden bases de datos y funciones de sistemas de mensajería:
Registro de ubicación de casa (HLR)
Registro de ubicación de visitantes (VLR)
Registro de identidad de equipo (EIR)
Centro de autenticación (AuC)
Centro de servicio de SMS (SMS SC)
Gateway MSC (GMSC)
Centro de contracargo (CBC)
Unidad de transcodificación y adaptación (TRAU)
El siguiente diagrama muestra la red GSM junto con los elementos agregados:
La MS y el BSS se comunican a través de la interfaz Um. También se conoce como interfaz aérea o enlace de radio . El BSS se comunica con el centro de conmutación de servicios de red (NSS) a través de la interfaz A.
Áreas de la red GSM
En una red GSM, se definen las siguientes áreas:
Cell- La celda es el área de servicio básico; un BTS cubre una celda. A cada celda se le asigna una identidad global de celda (CGI), un número que identifica de manera única la celda.
Location Area- Un grupo de celdas forma un Área de Ubicación (LA). Esta es el área que se busca cuando un suscriptor recibe una llamada entrante. A cada LA se le asigna una Identidad de área de ubicación (LAI). Cada LA es atendida por uno o más BSC.
MSC/VLR Service Area - El área cubierta por un MSC se denomina área de servicio MSC / VLR.
PLMN- El área cubierta por un operador de red se denomina Red Móvil Terrestre Pública (PLMN). Una PLMN puede contener una o más MSC.