GSM - Guía rápida

Si se encuentra en Europa o Asia y utiliza un teléfono móvil, lo más probable es que esté utilizando tecnología GSM en su teléfono móvil. Es una tecnología móvil ampliamente utilizada en todo el mundo.

¿Qué es GSM?

GSM significa Global Ssistema para Mcomunicación obile. Es una tecnología celular digital utilizada para transmitir servicios móviles de voz y datos. A continuación se dan datos importantes sobre el GSM:

• El concepto de GSM surgió de un sistema de radio móvil basado en células en Bell Laboratories a principios de la década de 1970.

• GSM es el nombre de un grupo de estandarización establecido en 1982 para crear un estándar europeo común de telefonía móvil.

• GSM es el estándar más aceptado en telecomunicaciones y se implementa a nivel mundial.

• GSM es un sistema de conmutación de circuitos que divide cada canal de 200 kHz en ocho intervalos de tiempo de 25 kHz. GSM opera en las bandas de comunicaciones móviles de 900 MHz y 1800 MHz en la mayor parte del mundo. En los EE. UU., GSM opera en las bandas de 850 MHz y 1900 MHz.

• GSM posee una participación de mercado de más del 70 por ciento de los suscriptores de telefonía celular digital del mundo.

• GSM hace uso de la técnica de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) de banda estrecha para transmitir señales.

• GSM se desarrolló utilizando tecnología digital. Tiene la capacidad de transportar 64 kbps a 120 Mbps de velocidades de datos.

• Actualmente, GSM admite más de mil millones de suscriptores móviles en más de 210 países de todo el mundo.

• GSM proporciona servicios de datos y voz básicos a avanzados, incluido el servicio de itinerancia. El roaming es la capacidad de usar su número de teléfono GSM en otra red GSM.

GSM digitaliza y comprime datos, luego los envía a través de un canal con otros dos flujos de datos de usuario, cada uno en su propio intervalo de tiempo.

¿Por qué GSM?

A continuación se enumeran las características de GSM que explican su popularidad y amplia aceptación.

• Mayor eficiencia del espectro

• Roaming Internacional

• Equipos móviles y estaciones base (BS) de bajo costo

• Habla de alta calidad

• Compatibilidad con la red digital de servicios integrados (ISDN) y otros servicios de la compañía telefónica

• Soporte para nuevos servicios

Historia GSM

La siguiente tabla muestra algunos de los eventos importantes en el despliegue del sistema GSM.

Años	Eventos
mil novecientos ochenta y dos	La Conferencia de Correos y Telégrafos Europeos (CEPT) establece un grupo GSM para ampliar los estándares para un sistema móvil celular paneuropeo.
1985	Se acepta una lista de recomendaciones a ser generada por el grupo.
1986	Realización de pruebas de campo para comprobar las diferentes técnicas de radio recomendadas para la interfaz aérea.
1987	El acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) se elige como método de acceso (con acceso múltiple por división de frecuencia [FDMA]). El Memorando de Entendimiento (MoU) inicial está firmado por operadores de telecomunicaciones que representan a 12 países.
1988	El sistema GSM está validado.
1989	El Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI) fue responsable de las especificaciones GSM.
1990	Se entrega la fase 1 de las especificaciones GSM.
1991	Se produce el lanzamiento comercial del servicio GSM. Las especificaciones de DCS1800 están finalizadas.
1992	Se lleva a cabo la incorporación de los países que firmaron el MoU GSM. La cobertura se extiende a ciudades y aeropuertos más grandes.
1993	La cobertura de los servicios GSM de las carreteras principales comienza fuera de Europa.
1994	Lanzamiento de las capacidades de transmisión de datos. El número de redes se eleva a 69 en 43 países a finales de 1994.
1995	Se produce la fase 2 de las especificaciones GSM. La cobertura se extiende a las zonas rurales.
1996	Junio− 133 Red en 81 países operativa.
1997	Julio: 200 en funcionamiento en 109 países, alrededor de 44 millones de suscriptores en todo el mundo.
1999	El Protocolo de Aplicación Inalámbrica (WAP) comenzó a existir y comenzó a funcionar en 130 países con 260 millones de suscriptores.
2000	Se creó el servicio general de radio por paquetes (GPRS).
2001	En mayo de 2001, más de 550 millones de personas estaban suscritas a las telecomunicaciones móviles.

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.

Los requisitos para los diferentes sistemas de servicios de comunicación personal (PCS) difieren para cada red de PCS. Las características vitales de la especificación GSM se enumeran a continuación:

Modulación

La modulación es el proceso de transformar los datos de entrada en un formato adecuado para el medio de transmisión. Los datos transmitidos se demodulan de nuevo a su forma original en el extremo receptor. El GSM utiliza el método de modulación Gaussian Minimal Shift Keying (GMSK).

Métodos de acceso

Siendo el espectro de radio un recurso limitado que se consume y se divide entre todos los usuarios, GSM ideó una combinación de TDMA / FDMA como método para dividir el ancho de banda entre los usuarios. En este proceso, la parte FDMA divide la frecuencia del ancho de banda total de 25 MHz en 124 frecuencias portadoras de ancho de banda de 200 kHz.

A cada BS se le asigna una o varias frecuencias, y cada una de estas frecuencias se divide en ocho intervalos de tiempo utilizando un esquema TDMA. Cada una de estas ranuras se utiliza tanto para la transmisión como para la recepción de datos. Estas ranuras están separadas por tiempo para que una unidad móvil no transmita y reciba datos al mismo tiempo.

Velocidad de transmision

La tasa de símbolos total para GSM a 1 bit por símbolo en GMSK produce 270.833 K símbolos / segundo. La tasa de transmisión bruta de un intervalo de tiempo es de 22,8 Kbps.

GSM es un sistema digital con una tasa de bits por aire de 270 kbps.

Banda de frecuencia

los uplink frequency rangeespecificado para GSM es 933 - 960 MHz (solo banda básica de 900 MHz). losdownlink frequency band 890-915 MHz (solo banda básica de 900 MHz).

Espaciado de canales

La separación de canales indica la separación entre frecuencias portadoras adyacentes. Para GSM, es 200 kHz.

Codificación de voz

Para la codificación o procesamiento de voz, GSM utiliza codificación predictiva lineal (LPC). Esta herramienta comprime la tasa de bits y proporciona una estimación de los parámetros de voz. Cuando la señal de audio pasa a través de un filtro, imita el tracto vocal. Aquí, la voz está codificada a 13 kbps.

Distancia dúplex

La distancia dúplex es el espacio entre las frecuencias de enlace ascendente y descendente. La distancia dúplex para GSM es de 80 MHz, donde cada canal tiene dos frecuencias separadas por 80 MHz.

Misc

• Frame duration - 4.615 mS

• Duplex Technique - Modo de acceso de Duplexación por División de Frecuencia (FDD) anteriormente conocido como WCDMA.

• Speech channels per RF channel - 8.

GSM trata a los usuarios y al equipo de diferentes formas. Los números de teléfono, suscriptores e identificadores de equipos son algunos de los conocidos. Hay muchos otros identificadores que han sido bien definidos, que son necesarios para la gestión de la movilidad del abonado y para direccionar los elementos de red restantes. Las direcciones e identificadores vitales que se utilizan en GSM se tratan a continuación.

Identidad de equipo de estación móvil internacional (IMEI)

La identidad internacional del equipo de la estación móvil (IMEI) se parece más a un número de serie que identifica de manera distintiva a una estación móvil a nivel internacional. Este es asignado por el fabricante del equipo y registrado por el operador de red, quien lo almacena en el Registro de identidad del equipo (EIR). Mediante IMEI se reconocen equipos obsoletos, robados o no funcionales.

Las siguientes son las partes del IMEI:

• Type Approval Code (TAC) - 6 decimales, asignados de forma centralizada.

• Final Assembly Code (FAC) - 6 decimales, asignados por el fabricante.

• Serial Number (SNR) - 6 decimales, asignados por el fabricante.

• Spare (SP) - 1 lugar decimal.

Por lo tanto, IMEI = TAC + FAC + SNR + SP. Caracteriza de forma única a una estación móvil y da pistas sobre el fabricante y la fecha de fabricación.

Identidad de suscriptor móvil internacional (IMSI)

Cada usuario registrado tiene una Identidad de Suscriptor Móvil Internacional (IMSI) original con un IMEI válido almacenado en su Módulo de Identidad de Suscriptor (SIM).

IMSI consta de las siguientes partes:

• Mobile Country Code (MCC) - 3 decimales, estandarizados internacionalmente.

• Mobile Network Code (MNC) - 2 decimales, para identificación única de la red móvil dentro del país.

• Mobile Subscriber Identification Number (MSIN) - Máximo 10 decimales, número de identificación del abonado en la red móvil doméstica.

Número ISDN de abonado móvil (MSISDN)

El número de teléfono auténtico de una estación móvil es el número ISDN de abonado móvil (MSISDN). Según el SIM, una estación móvil puede tener muchos MSISDN, ya que a cada abonado se le asigna un MSISDN separado a su SIM, respectivamente.

A continuación se enumera la estructura seguida por las categorías de MSISDN, ya que se definen según el plan de números ISDN internacional:

• Country Code (CC) - Hasta 3 decimales.

• National Destination Code (NDC) - Normalmente, 2-3 lugares decimales.

• Subscriber Number (SN) - Máximo 10 decimales.

Número de itinerancia de la estación móvil (MSRN)

El número de itinerancia de la estación móvil (MSRN) es un número ISDN provisional que depende de la ubicación, asignado a una estación móvil por un registro de ubicación de visitantes (VLA) regionalmente responsable. Usando MSRN, las llamadas entrantes se canalizan a la MS.

El MSRN tiene la misma estructura que el MSISDN.

• Country Code (CC) - de la red visitada.

• National Destination Code (NDC) - de la red visitada.

• Subscriber Number (SN) - en la red móvil actual.

Identidad de área de ubicación (LAI)

Dentro de una PLMN, un área de ubicación identifica su propia identidad de área de ubicación (LAI) auténtica. La jerarquía LAI se basa en un estándar internacional y está estructurada en un formato único como se menciona a continuación:

• Country Code (CC) - 3 decimales.

• Mobile Network Code (MNC) - 2 decimales.

• Location Area Code (LAC) - máximo 5 decimales o máximo dos veces 8 bits codificados en hexadecimal (LAC <FFFF).

Identidad temporal de abonado móvil (TMSI)

La identidad de abonado móvil temporal (TMSI) puede ser asignada por el VLR, que es responsable de la ubicación actual de un abonado. El TMSI debe tener solo significado local en el área manejada por el VLR. Esto se almacena en el lado de la red solo en el VLR y no se pasa al Registro de ubicación de origen (HLR).

Junto con el área de ubicación actual, el TMSI identifica a un suscriptor de manera única. Puede contener hasta 4 × 8 bits.

Identidad de abonado móvil local (LMSI)

El VLR puede asignar a cada estación móvil una Identidad de abonado móvil local (LMSI), que es una clave original. Esta tecla se puede utilizar como tecla de búsqueda auxiliar para cada estación móvil dentro de su región. También puede ayudar a acelerar el acceso a la base de datos. Se asigna un LMSI si la estación móvil está registrada con el VLR y se envía al HLR. LMSI consta de cuatro octetos (4x8 bits).

Identificador de celda (CI)

Utilizando un Identificador de celda (CI) (máximo 2 × 8) bits, se pueden reconocer las celdas individuales que están dentro de una LA. Cuando se combinan las llamadas de identidad celular global (LAI + CI), se define de forma única.

Una vez que una estación móvil inicia una llamada, tiene lugar una serie de eventos. El análisis de estos eventos puede dar una idea del funcionamiento del sistema GSM.

Teléfono móvil a red telefónica pública conmutada (PSTN)

Cuando un suscriptor móvil realiza una llamada a un suscriptor de teléfono PSTN, tiene lugar la siguiente secuencia de eventos:

• El MSC / VLR recibe el mensaje de una solicitud de llamada.

• El MSC / VLR comprueba si la estación móvil está autorizada para acceder a la red. Si es así, la estación móvil está activada. Si la estación móvil no está autorizada, se denegará el servicio.

• MSC / VLR analiza el número e inicia una configuración de llamada con la PSTN.

• MSC / VLR solicita al BSC correspondiente que asigne un canal de tráfico (un canal de radio y un intervalo de tiempo).

• El BSC asigna el canal de tráfico y pasa la información a la estación móvil.

• La persona llamada responde a la llamada y se inicia la conversación.

• La estación móvil sigue tomando medidas de los canales de radio en la celda actual y las celdas vecinas y pasa la información al BSC. El BSC decide si se requiere un traspaso. Si es así, se asigna un nuevo canal de tráfico a la estación móvil y tiene lugar el traspaso. Si no se requiere traspaso, la estación móvil continúa transmitiendo en la misma frecuencia.

PSTN a teléfono móvil

Cuando un suscriptor de la RTPC llama a una estación móvil, tiene lugar la siguiente secuencia de eventos:

• El Gateway MSC recibe la llamada y solicita al HLR la información necesaria para enrutar la llamada al MSC / VLR de servicio.

• El GMSC enruta la llamada al MSC / VLR.

• El MSC verifica el VLR para el área de ubicación de la MS.

• El MSC contacta con el MS a través del BSC a través de un mensaje de difusión, es decir, a través de una solicitud de búsqueda.

• La MS responde a la solicitud de la página.

• El BSC asigna un canal de tráfico y envía un mensaje a la MS para sintonizar el canal. La MS genera una señal de llamada y, después de que el abonado responde, se establece la conexión de voz.

• El traspaso, si es necesario, tiene lugar, como se discutió en el caso anterior.

Para transmitir el discurso por el canal de radio en el tiempo estipulado, la MS lo codifica a una tasa de 13 Kbps. El BSC transcodifica la voz a 64 Kbps y la envía a través de un enlace terrestre o un enlace de radio al MSC. A continuación, el MSC reenvía los datos de voz a la PSTN. En la dirección inversa, la voz se recibe a 64 Kbps en el BSC y el BSC la transcodifica a 13 Kbps para la transmisión por radio.

GSM admite datos de 9,6 Kbps que se pueden canalizar en un intervalo de tiempo TDMA. Para proporcionar velocidades de datos más altas, se realizaron muchas mejoras a los estándares GSM (GSM Phase 2 y GSM Phase 2+).

La arquitectura GSM es un modelo en capas que está diseñado para permitir comunicaciones entre dos sistemas diferentes. Las capas inferiores aseguran los servicios de los protocolos de la capa superior. Cada capa pasa notificaciones adecuadas para garantizar que los datos transmitidos se hayan formateado, transmitido y recibido con precisión.

El diagrama de pilas de protocolos GMS se muestra a continuación:

Protocolos MS

Basado en la interfaz, el protocolo de señalización GSM se ensambla en tres capas generales:

• Layer 1- La capa física. Utiliza las estructuras de canales sobre la interfaz aérea.

• Layer 2- La capa de enlace de datos. A través de la interfaz Um, la capa de enlace de datos es una versión modificada del protocolo de acceso al enlace para el protocolo del canal D (LAP-D) utilizado en ISDN, llamado protocolo de acceso al enlace en el canal Dm (LAP-Dm). A través de la interfaz A, se utiliza la parte de transferencia de mensajes (MTP), capa 2 de SS7.

• Layer 3 - La tercera capa del protocolo de señalización GSM se divide en tres subcapas -

  • Gestión de recursos de radio (RR),

  • Gestión de la movilidad (MM) y

  • Gestión de conexiones (CM).

Protocolos de MS a BTS

La capa RR es la capa inferior que gestiona un enlace, tanto de radio como fijo, entre la MS y la MSC. Para esta formación, los principales componentes involucrados son el MS, BSS y MSC. La responsabilidad de la capa RR es gestionar la sesión RR, el momento en que un móvil está en modo dedicado y los canales de radio, incluida la asignación de canales dedicados.

La capa MM se apila sobre la capa RR. Maneja las funciones que surgen de la movilidad del suscriptor, así como los aspectos de autenticación y seguridad. La gestión de la ubicación se ocupa de los procedimientos que permiten al sistema conocer la ubicación actual de una MS encendida para poder completar el enrutamiento de llamadas entrantes.

La capa CM es la capa superior de la pila de protocolos GSM. Esta capa es responsable del control de llamadas, la gestión de servicios suplementarios y la gestión del servicio de mensajes cortos. Cada uno de estos servicios se trata como una capa individual dentro de la capa CM. Otras funciones de la subcapa CC incluyen el establecimiento de llamada, la selección del tipo de servicio (incluida la alternancia entre servicios durante una llamada) y la liberación de llamada.

Protocolos BSC

El BSC utiliza un conjunto diferente de protocolos después de recibir los datos del BTS. La interfaz Abis se utiliza entre BTS y BSC. En este nivel, los recursos de radio en la parte inferior de la Capa 3 se cambian del RR a la Gestión de la Estación Transceptora Base (BTSM). La capa de gestión BTS es una función de retransmisión en el BTS al BSC.

Los protocolos RR son responsables de la asignación y reasignación de canales de tráfico entre la MS y la BTS. Estos servicios incluyen el control del acceso inicial al sistema, la búsqueda de llamadas de MT, el traspaso de llamadas entre sitios celulares, el control de potencia y la terminación de llamadas. El BSC todavía cuenta con cierta gestión de recursos de radio para la coordinación de frecuencias, la asignación de frecuencias y la gestión de la capa de red general para las interfaces de la Capa 2.

Para pasar del BSC al MSC, se utiliza la parte de aplicación móvil BSS o la parte de aplicación directa, y el relé aplica los protocolos SS7, de modo que el MTP 1-3 se puede utilizar como arquitectura principal.

Protocolos MSC

En el MSC, comenzando desde el BSC, la información se asigna a través de la interfaz A a las Capas 1 a 3 de MTP. Aquí, se dice que la Parte de Aplicación de Gestión del Sistema de Estación Base (BSS MAP) es el conjunto equivalente de recursos de radio. El proceso de retransmisión finaliza con las capas que se apilan sobre los protocolos de Capa 3, son BSS MAP / DTAP, MM y CM. Esto completa el proceso de retransmisión. Para encontrar y conectarse con los usuarios a través de la red, los MSC interactúan utilizando la red de señalización de control. Los registros de ubicación se incluyen en las bases de datos de MSC para ayudar en la función de determinar cómo y si se deben establecer conexiones con usuarios itinerantes.

A cada usuario de GSM MS se le asigna un HLR que, a su vez, comprende la ubicación del usuario y los servicios suscritos. VLR es un registro separado que se utiliza para rastrear la ubicación de un usuario. Cuando los usuarios se mueven fuera del área cubierta por el HLR, la MS notifica al VLR para que encuentre la ubicación del usuario. El VLR a su vez, con la ayuda de la red de control, señala al HLR de la nueva ubicación de la MS. Con la ayuda de la información de ubicación contenida en el HLR del usuario, las llamadas MT se pueden enrutar al usuario.

GSM ofrece mucho más que telefonía de voz. Póngase en contacto con su operador de red GSM local para conocer los servicios específicos que puede utilizar.

GSM ofrece tres tipos básicos de servicios:

• Servicios de telefonía o teleservicios

• Servicios de datos o servicios portadores

• Servicios suplementarios

Teleservicios

Un teleservicio utiliza las capacidades de un servicio portador para transportar datos. Estos servicios se transitan además de las siguientes maneras:

Llamadas de voz

El teleservicio más básico que admite GSM es la telefonía. Esto incluye voz a velocidad completa a 13 kbps y llamadas de emergencia, donde se notifica al proveedor de servicios de emergencia más cercano marcando tres dígitos.

Videotexto y facsmile

Otro grupo de teleservicios incluye acceso a videotexto, transmisión teletex, facsmile alterno de voz y facsmile grupo 3, grupo facsmile automático, 3 etc.

Mensajes de texto cortos

El servicio Short Messaging Service (SMS) es un servicio de mensajes de texto que permite enviar y recibir mensajes de texto en su teléfono móvil GSM. Además de los mensajes de texto simples, también se pueden transmitir otros datos de texto, como noticias, deportes, finanzas, idioma y datos basados ​​en la ubicación.

Servicios al portador

Los servicios de datos o los servicios al portador se utilizan a través de un teléfono GSM. Recibir y enviar datos es el componente esencial que conduce a un acceso a Internet móvil y a una transferencia de datos móviles generalizados. GSM tiene actualmente una tasa de transferencia de datos de 9,6k. Los nuevos desarrollos que impulsarán las tasas de transferencia de datos para los usuarios de GSM son HSCSD (datos conmutados por circuitos de alta velocidad) y GPRS (servicio general de radio por paquetes) ya están disponibles.

Servicios suplementarios

Los servicios suplementarios son servicios adicionales que se proporcionan además de los teleservicios y los servicios portadores. Estos servicios incluyen identificación de llamadas, reenvío de llamadas, llamada en espera, conversaciones multipartitas y bloqueo de llamadas salientes (internacionales), entre otros. Aquí se ofrece una breve descripción de los servicios complementarios:

• Conferencing- Permite que un abonado móvil establezca una conversación multipartita, es decir, una conversación simultánea entre tres o más abonados para configurar una llamada de conferencia. Este servicio solo es aplicable a la telefonía normal.

• Call Waiting- Este servicio notifica a un abonado móvil de una llamada entrante durante una conversación. El suscriptor puede responder, rechazar o ignorar la llamada entrante.

• Call Hold- Este servicio permite a un suscriptor poner una llamada entrante en espera y reanudarla después de un tiempo. El servicio de retención de llamadas es aplicable a la telefonía normal.

• Call Forwarding- El desvío de llamadas se utiliza para desviar llamadas del destinatario original a otro número. Normalmente lo configura el propio suscriptor. El suscriptor puede utilizarlo para desviar llamadas desde la estación móvil cuando el suscriptor no está disponible, y así asegurarse de que no se pierdan las llamadas.

• Call Barring- La restricción de llamadas es útil para restringir ciertos tipos de llamadas salientes como ISD o detener las llamadas entrantes de números no deseados. La restricción de llamadas es un servicio flexible que permite al suscriptor restringir llamadas condicionalmente.

• Number Identification - Existen los siguientes servicios suplementarios relacionados con la identificación de números:

  • Calling Line Identification Presentation - Este servicio muestra el número de teléfono de la persona que llama en su pantalla.

  • Calling Line Identification Restriction - Una persona que no desea que su número sea presentado a otras personas se suscribe a este servicio.

  • Connected Line Identification Presentation- Este servicio se proporciona para dar a la persona que llama el número de teléfono de la persona con la que está conectado. Este servicio es útil en situaciones tales como desvíos donde el número conectado no es el número marcado.

  • Connected Line Identification Restriction- Hay ocasiones en las que la persona llamada no desea que se le presente su número, por lo que se suscribe a esta persona. Normalmente, esto anula el servicio de presentación.

  • Malicious Call Identification- Se brindó el servicio de identificación de llamadas maliciosas para combatir la propagación de llamadas obscenas o molestas. La víctima debe suscribirse a este servicio, y luego podría hacer que las llamadas maliciosas conocidas sean identificadas en la red GSM, usando un simple comando.

• Advice of Charge (AoC)- Este servicio fue diseñado para dar al suscriptor una indicación del costo de los servicios a medida que se utilizan. Además, aquellos proveedores de servicios que deseen ofrecer servicios de alquiler a suscriptores sin su propia SIM también pueden utilizar este servicio de una forma ligeramente diferente. El AoC para llamadas de datos se proporciona sobre la base de mediciones de tiempo.

• Closed User Groups (CUGs) - Este servicio está destinado a grupos de suscriptores que desean llamarse solo entre sí y nadie más.

• Unstructured supplementary services data (USSD) - Esto permite servicios individuales definidos por el operador.

GSM es el sistema de telecomunicaciones celulares más seguro disponible en la actualidad. GSM tiene sus métodos de seguridad estandarizados. GSM mantiene la seguridad de un extremo a otro al conservar la confidencialidad de las llamadas y el anonimato del suscriptor GSM.

Los números de identificación temporal se asignan al número del suscriptor para mantener la privacidad del usuario. La privacidad de la comunicación se mantiene aplicando algoritmos de encriptación y saltos de frecuencia que se pueden habilitar mediante sistemas digitales y señalización.

Este capítulo ofrece un resumen de las medidas de seguridad implementadas para los suscriptores GSM.

Autenticación de estación móvil

La red GSM autentica la identidad del abonado mediante el uso de un mecanismo de desafío-respuesta. Se envía un número aleatorio (RAND) de 128 bits a la MS. La MS calcula la respuesta firmada de 32 bits (SRES) basándose en el cifrado del RAND con el algoritmo de autenticación (A3) utilizando la clave de autenticación de abonado individual (Ki). Al recibir el SRES del abonado, la red GSM repite el cálculo para verificar la identidad del abonado.

La clave de autenticación del suscriptor individual (Ki) nunca se transmite por el canal de radio, ya que está presente en la SIM del suscriptor, así como en las bases de datos AUC, HLR y VLR. Si el SRES recibido está de acuerdo con el valor calculado, la MS se ha autenticado con éxito y puede continuar. Si los valores no coinciden, la conexión se interrumpe y se indica a la MS un fallo de autenticación.

El cálculo de la respuesta firmada se procesa dentro de la SIM. Proporciona mayor seguridad, ya que la información confidencial del suscriptor, como la IMSI o la clave de autenticación de suscriptor individual (Ki), nunca se libera de la SIM durante el proceso de autenticación.

Confidencialidad de datos y señalización

La SIM contiene el algoritmo de generación de claves de cifrado (A8) que se utiliza para producir la clave de cifrado de 64 bits (Kc). Esta clave se calcula aplicando el mismo número aleatorio (RAND) utilizado en el proceso de autenticación para cifrar el algoritmo de generación de claves (A8) con la clave de autenticación del suscriptor individual (Ki).

GSM proporciona un nivel adicional de seguridad al tener una forma de cambiar la clave de cifrado, lo que hace que el sistema sea más resistente a las escuchas. La clave de cifrado se puede cambiar a intervalos regulares según sea necesario. Como en el caso del proceso de autenticación, el cálculo de la clave de cifrado (Kc) se realiza internamente dentro de la SIM. Por lo tanto, la SIM nunca revela información confidencial, como la clave de autenticación del suscriptor individual (Ki).

Las comunicaciones cifradas de voz y datos entre la MS y la red se logra utilizando el algoritmo de cifrado A5. La comunicación cifrada se inicia mediante un comando de solicitud de modo de cifrado desde la red GSM. Al recibir este comando, la estación móvil comienza el cifrado y descifrado de datos utilizando el algoritmo de cifrado (A5) y la clave de cifrado (Kc).

Confidencialidad de la identidad del suscriptor

Para garantizar la confidencialidad de la identidad del suscriptor, se utiliza la Identidad de Suscriptor Móvil Temporal (TMSI). Una vez que se realizan los procedimientos de autenticación y encriptación, el TMSI se envía a la estación móvil. Después del recibo, la estación móvil responde. El TMSI es válido en el área de ubicación en la que se emitió. Para las comunicaciones fuera del área de ubicación, la Identificación del área de ubicación (LAI) es necesaria además del TMSI.

Los proveedores de servicios GSM realizan la facturación en función de los servicios que brindan a sus clientes. Todos los parámetros son lo suficientemente simples como para cobrar a un cliente por los servicios prestados.

Este capítulo proporciona una descripción general de las técnicas de facturación y los parámetros de uso frecuente que se aplican para cobrar a un abonado GSM.

Servicio de telefonía

Estos servicios se pueden cobrar por llamada. El iniciador de la llamada tiene que pagar los cargos y las llamadas entrantes son gratuitas hoy en día. Se puede cobrar a un cliente en función de diferentes parámetros, tales como:

• Llamada internacional o llamada de larga distancia.

• Llamada local.

• Llamada realizada durante las horas pico.

• Llamada realizada durante la noche.

• Llamada con descuento los fines de semana.

• Llame por minuto o por segundo.

• Un proveedor de servicios puede diseñar muchos otros criterios para cobrar a sus clientes.

Servicio SMS

La mayoría de los proveedores de servicios cobran los servicios de SMS de sus clientes según la cantidad de mensajes de texto enviados. Hay otros servicios de SMS principales disponibles donde los proveedores de servicios cobran más de lo normal por SMS. Estos servicios se están aprovechando en colaboración de Redes de Televisión o Redes de Radio para exigir SMS a las audiencias.

La mayoría de las veces, los cargos los paga el remitente del SMS, pero para algunos servicios como acciones y precios de las acciones, servicios de banca móvil y servicios de reserva de ocio, etc., el destinatario del SMS tiene que pagar por el servicio.

Servicios GPRS

Con el servicio GPRS, puede navegar, jugar juegos en Internet y descargar películas. Por lo tanto, un proveedor de servicios le cobrará en función de los datos cargados y los datos descargados en su teléfono móvil. Estos cargos se basarán en datos por kilobyte descargados / cargados.

Un parámetro adicional podría ser una calidad de servicio que se le proporcione. Si desea ver una película, una calidad de servicio baja puede funcionar porque es posible que se acepte cierta pérdida de datos, pero si está descargando un archivo zip, la pérdida de un solo byte dañará todo el archivo descargado.

Otro parámetro podría ser la hora punta y la hora de menor actividad para descargar un archivo de datos o navegar por Internet.

Servicios suplementarios

La mayoría de los servicios complementarios se proporcionan en base a un alquiler mensual o absolutamente gratis. Por ejemplo, la llamada en espera, el desvío de llamadas, la identificación del número de llamada y la llamada en espera están disponibles sin costo.

• Call barring is a service, que los proveedores de servicios utilizan solo para recuperar sus cuotas, etc., de lo contrario, ningún suscriptor utiliza este servicio.

• Call conferencing servicees una forma de llamada telefónica simple en la que se cobra a los clientes por varias llamadas realizadas a la vez. Ningún proveedor de servicios cobra un cargo adicional por este servicio.

• Closed User Group (CUG) es muy popular y se utiliza principalmente para ofrecer descuentos especiales a los usuarios si realizan llamadas a un grupo de suscriptores definido en particular.

• Advice of Charge (AoC) se puede cobrar en función del número de consultas realizadas por un suscriptor.

GSM Arena es la mayor fuente de información sobre los últimos teléfonos móviles GSM. Esta página se muestra aquí como cortesía de GSM Arena. Si está planeando comprar un teléfono móvil GSM, le sugerimos que lea todos los comentarios de revisión y luego decida qué teléfono es adecuado para usted.

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