viernes, 19 de marzo de 2010

HISTORIA DEL GSM

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Vamos, con los boletines siguientes a explicar, o a intentar explicar, qué es el GSM, su estructura y en lo que se pueda su funcionamiento, aunque avanzo desde ahora, que es bastante complicado, pero creo que, como tema relacionado con nuestra afición puede ser de interés para algunos colegas, o por lo menos para conocer algo nuevo.
UN POCO DE HISTORIA DEL GSM
La historia la podemos situar cuando en 1982 la Conferencia de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) tomó dos decisiones.
La primera fue, establecer un equipo con el nombre de -Groupe Special Mobile- de aquí viene la abreviatura GSM, que desarrollaría un conjunto de estándares para una futura red celular de comunicaciones móviles de ámbito paneuropeo.
La segunda fue recomendar la reserva de dos subbandas de frecuencias próximas a 900 Mhz para este sistema. Estas decisiones fueron tomadas para tratar de solventar los problemas que habían creado el desarrollo descoordinado de sistemas móviles celulares individualmente en los diferentes países de la CEPT y que eran incompatibles.
Dos de estos problemas eran, el no poder disponer de un mismo terminal al pasar de un país al otro y el otro el no disponer de un mercado propio suficientemente extenso que dificulta una industria europea de sistemas móviles competitiva a nivel mundial.
En 1984 empieza a surgir otro factor adicional, los sistemas celulares de la primera generación, y en particular en los países del norte de Europa, experimentan una aceptación y penetración en el mercado extraordinariamente superior a la prevista.
En 1986 las cifras indicaban la saturación de la capacidad de estos sistemas para principio de la d‚cada de los 90. Ante esto surgió la tentación de utilizar parte de las subbandas de frecuencias destinadas al GSM como ampliación de las usadas por los sistemas móviles celulares de primera generación. (sistema 900)
En consecuencia la Comisión de las Comunidades Europeas emitió una Directiva en la que reservaban dos subbandas de frecuencias en la banda de 900 Mhz, para el sistema paneuropeo, que empezaría a funcionar en 1991, pero más pequeñas que las recomendadas por la CEPT. Asimismo contemplaba que las frecuencias en estas sub-bandas que estuvieran siendo utilizadas por sistemas móviles celulares de la primera generación (analógicos), deberían abandonarlas en los próximos diez años (o sea hasta el 2001) que es la vida que les queda a los TMA (analógicos).
Mientras tanto los miembros del GSM realizaban excelentes progresos en el desarrollo y acuerdo de estándares.
Se adopté la decisión de que el sistema sería digital, en lugar de analógico lo que redundaría en mejorar la eficiencia espectral, mejor calidad de transmisión, posibilidades de nuevos servicios y otras mejoras como la seguridad.
También permitiría la utilización de tecnología VLSI, pudiendo fabricar terminales móviles más pequeños y baratos, y en definitiva el uso de un sistema digital complementaría el desarrollo de la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI) con la que GSM deber tener un interface.
Se siguieron haciendo progresos y el 7 de septiembre de 1987 trece operadores de red europeos formaron un MoU (Memorandun of Understanding) para continuar con el proyecto y lanzarlo el 1 de julio de 1991. Esto fue seguido con la invitación simultanea hecha el 29 de febrero de 1988 a todos los operadores de red involucrados en el sistema.
Pronto se dieron cuenta de que había más problemas de los previstos. Por lo que se acordó que se efectuaría el desarrollo de la especificación en dos fases. Además la implantación en términos geográficos se vislumbré que debía realizarse en fases, empezando por ciudades importantes y aeropuertos y se seguiría con autopistas, calculando que se tardarían años en lograr un servicio completo a todo Europa.
En 1988 se inició una intensa actividad en pruebas de validación particularmente en relación con el interface radioeléctrico. Como resultado se ajustaron ligeramente las especificaciones GSM y se pudo comprobar que el sistema funcionaría.
No se alcanzó la fecha acordada de 1 de julio de 1991 para el lanzamiento comercial del sistema GSM. A ello contribuyeron el retraso del desarrollo y acuerdo de pruebas de certificación, la necesidad de modificar algunas especificaciones GSM ya que la complejidad técnica del desarrollo de terminales portátiles se tardó en resolver más de lo previsto. Fue en junio de 1992 cuando aparecieron los portátiles de mano.
El servicio comercial del sistema GSM llegó en 1992, si bien el tamaño de las reas de cobertura y el número de usuarios era bastante dispar. Las redes que estaban funcionando se basaban en las especificaciones de la fase 1 y no todos los servicios contemplados en la fase 1 estaban disponibles.
A finales de 1993 el número de operadores que habían firmado el MoU había aumentado de trece a cuarenta y cinco, entre los que estaban la mayor parte del mundo excepto América del Norte y Japón. Treinta redes GSM estaban en servicio con cerca de un millón de abonados en todo el mundo.
A finales del 1994 el número de miembros del MoU había crecido a 102 operadores de red y Administraciones reguladores de Telecomunicaciones de 60 países.
El mercado de redes y equipamientos GSM se ha extendido más allá de las fronteras de Europa occidental. Europa del Este, la Commomwealth, Oriente, Asia, Africa y Oceanía son reas donde existen sistemas GSM operativos. Actualmente la mayor parte de los firmantes del MoU no pertenecen a países europeos. Esta amplitud del mercado es la razón por la que las siglas GSM han tomado otra acepción -Global System for Mobile comunications- que es diferente de la original de 1982.
INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES MOVILES
La utilización de las ondas radioeléctricas se reveló desde hace mucho tiempo como el único medio eficaz de establecer comunicaciones con puntos móviles, y lo seguir siendo durante mucho tiempo, ya que las ondas de radio gozan de la propiedad de salvar obstáculos, y el resto de las interacciones conocidas por la física actual no pueden propagarse a grandes distancias.
Desgraciadamente el espectro radioeléctrico es un recurso limitado cuya utilización racional solo ha sido posible mediante reglamentación muy estricta que permite la optimización de la asignación de frecuencias.
Los primeros sistemas diseñados en los años 20 para uso de la policía en EE.UU asignaban a cada vehículo un canal de radio permanente que quedaba totalmente inactivo durante los silencios del vehículo correspondiente.
Tal despilfarro de recursos fue posible porque la única ocupación del espectro, en aquellos tiempos era la que hacían las emisoras de radiodifusión. En los años 60, con la proliferación de las cadenas de radio, televisión, el uso cada vez más frecuente de los radioenlaces de microondas, los enlaces de satélite etc. la ocupación del espectro preocupaba ya de tal manera, que la telefonía móvil se vio obligada a evolucionar hacia sistemas basados fundamentalmente en un aprovechamiento mejor del espectro disponible.
El primer avance significativo fue la introducción del trunking automático. El sistema trunking consiste en la asignación de un canal libre existente dentro de un conjunto de canales disponibles, y que se mantiene solamente durante el tiempo que el canal está siendo utilizado en la conversación, pasando al estado de disponible para otro usuario cuando haya terminado la conversación que se desarrollaba a través de ‚l. De este modo el número de canales que hay que instalar y que ocupar n el espectro se reduce notablemente.
Cuando el sistema gana inteligencia y la asignación de canal se realiza de manera automática, sin la intervención de un operador humano, nos encontramos con el trunking automático. El paso siguiente en el aprovechamiento del espectro radioeléctrico es el concepto celular, propuesto por la "Bell South" a principios de los años setenta.
LA REUTILIZACIÓN DE FRECUENCIAS
La idea fundamental en que se basan los sistemas móviles celulares es la reutilización de los canales mediante la división del terreno en celdas continuas que se iluminan desde una estación base con unos determinados canales.
La reutilización de frecuencias no es posible en células contiguas, pero si en otras más alejadas. El número de veces que un canal puede ser reutilizado es mayor cuanto más pequeñas sean las células. La red celular se compone así de un conjunto de estaciones base desplegadas por el territorio a cubrir por el servicio y que están conectadas entre sí o con centro de conmutación con acceso a la red telefónica pública, a la RDSI o a otra red celular móvil.
La estación base que recibe al móvil con un mayor nivel de potencia es la que queda asignada al mismo. Si por la movilidad del terminal, otra estación base recibe la señal procedente de la estación móvil con un nivel de potencia superior a 3 decibelios al que está recibiendo la estación que lo está controlando se produce la conmutación del canal y de la estación base a la que está conectada el terminal móvil. Este procedimiento se llama "Handover" DE POTENCIA.
Asimismo existe un handover de calidad que se realiza de manera similar al anterior pero que en vez de considerar el nivel de señal para decidir sobre la conmutación de la estación base a la que está conectado un terminal móvil considera la calidad de la señal radioeléctrica.
EL SISTEMA DE CELDAS
Existe una profusa literatura que dice que las celdas de estos sistemas son hexágonos puros regulares, formando retículas que se agregan unas a otras sin limitación.
La realidad es otra, el objetivo de un sistema celular es reutilizar canales, pero al estar estos canales asociados a estaciones base, lo que se hace es repetir estaciones base. Se dice que una estación se repite cuando tiene la misma tabla de frecuencias que otra determinada.
Interesa determinar cuántas estaciones como mínimo se necesitan para cubrir una superficie determinada. Pues bien, con tres tipos de estaciones base se puede conseguir ese objetivo sin que queden enfrentadas dos estaciones del mismo tipo, es decir que tengan un mismo grupo de frecuencias.
En condiciones teóricas de terreno llano, las estaciones formarían retículos formando triángulos equiláteros, no obstante la teoría sobre celdas perfectamente hexagonales no se da en la realidad. Las bases se despliegan de forma irregular según el terreno, buscando un mínimo de zonas de sombra. El problema de la red está en determinar la ubicación idónea de las estaciones base para conseguir una mayor cobertura y minimizar las zonas de sombra.
Lo habitual de las estaciones base es que tengan un diagrama de radiación omnidireccional, es decir, que transmitan en todas las direcciones con la misma potencia y frecuencias. Si bien y para el mejor aprovechamiento del espectro y de la potencia radiada por las antenas, se puede sectorizar la radiación concentrando la potencia hacia un determinado sector. Se trata así de aprovechar la potencia enviada al móvil, dado que éste solo puede estar en un lugar determinado y la potencia enviada en otras direcciones se perdería inútilmente.
Con este sistema se obtiene un más eficiente uso del espectro en zonas de alta densidad de equipos móviles.
En este caso la idea es que cada base alimente a tres antenas que radian cada una para un determinado sector en principio de 120ø. Este es el caso más común de sectorización, si bien se utilizan además, otras configuraciones.
El diagrama de radiación de estas antenas no ser uniforme siendo más intensa en la bisectriz del sector y diminuyendo en los extremos.
En la práctica en zonas muy congestionadas por la demanda de comunicaciones móviles los sectores de 120ø no son operativos.Normalmente se instalan seis antenas en cada estación base que suponen seis sectores de 60ø cada uno en cuyo centro está laestación base de modo que si un móvil sale de un sector y entra en otro que pertenece a la misma estación no se produce"handover" concebido éste como cambio de la estación base a la que esta conectado un equipo móvil, sino que cambia de asignación de antena.
NOVEDADES INTRODUCIDAS
El sistema GSM permite la conexión con la red conmutada (Telefónica) y con la RDSI (Red de servicios integrados) y permite ofrecer al usuario telefonía, transmisión de datos (hasta 9.600 bit/s), facsímil del grupo III, conexión a sistemas de correo electrónico (X-400) y envío de mensajes cortos (alfanuméricos) que permite tanto su envío como su recepción desde un terminal móvil, leyéndolos en este último caso en el visor correspondiente.
Soporta igualmente otras prestaciones adicionales, como son, desvío de llamada, restricciones de llamadas entrantes o salientes, conferencias a tres, llamada en espera y otras más.
El terminal a su vez, ofrece prestaciones adicionales como marcación abreviada, repetición del último número marcado, bloqueo del terminal, etc.
El tema de la seguridad ofrece en este servicio novedades importantes respecto a los actuales (TMA), el uso de tarjeta de usuario para la autentificación de la validez de la llamada; encriptado, que facilita una confidencialidad total (voz, datos e identidad del abonado) e imposibilidad de utilización de equipos robados mediante la asignación previa de un número de serie a cada estación móvil.
En su componente radio se utiliza la banda de frecuencias de 900 Mhz con el método TDMA (Acceso por multiplexación en el tiempo), que proporciona ocho canales telefónicos en una misma portadora y una codificación de voz a 13 Kbps, destinándose un octavo de tiempo a cada canal. Esta prevista para un futuro una codificación de voz a velocidad mitad, lo que permitiría la utilización de 16 canales por portadora.
ESTRUCTURA DEL GSM
En lo que se refiere a la estructura básica del GSM el sistema se organiza como una red de células radioeléctricas continuas que proporcionan cobertura completa al rea de servicio. Cada célula pertenece a una estación base (BTS) que opera en un conjunto de canales de radio diferentes a los usados en las células adyacentes y que se encuentran distribuidas según un plan celular.
Un grupo de BTS's se encuentran conectado a un controlador de estaciones base (BSC), encargado de aspectos como el handover (traspaso del móvil de una célula a otra) o el control de potencia de las BTS's y de los móviles.
En consecuencia el BSC se encarga del manejo de toda la red de radio y supone una auténtica novedad respecto a los anteriores sistemas celulares.
Una o varias BSC's se conectan a una central de conmutación de móviles (MSC). Este es el corazón del GSM como responsable de la inicialización, enrutamiento, control y finalización de las llamadas, así como de la información sobre la tarificación. Es también el interface entre diversas redes GSM o entre una de ellas y las redes públicas de telefonía o datos.
La información referente a los abonados se encuentra almacenada en dos bases de datos que se conocen como registro de posiciones base (HLR) y registro de posiciones de visitantes (VLR).
El primero analiza los niveles de subscripción, servicios suplementarios y localización actual, o más reciente de los móviles que pertenecen a la red local. Asociado al HLR trabaja el centro de autentificación (AUC), que contiene la información por la que se comprueba la autenticidad de las llamadas con el fin de evitar los posibles fraudes, la utilización de tarjetas de abonado (SIM's) robadas o el disfrute del servicio por parte de impagados.
El VLR contiene la información sobre los niveles de subscripción, servicios suplementarios y rea de localización para un abonado que se encuentra o al menos se encontraba recientemente en otra zona visitada. Esta base de datos dispone también de información relativa a si el abonado se encuentra activo o no, lo que evita el uso improductivo de la red (envío de señales a una localización que se encuentra desconectada)
El registro de identidad de los equipos (EIR) almacena información sobre el tipo de estación móvil en uso y puede eludir que se realice una llamada cuando se detecte que ha sido robada, pertenece a algún modelo no homologado o sufre de algún fallo susceptible de efectuar negativamente a la red.
En cuanto a las comunicaciones en la red, se ha desarrollado un nuevo esquema de señalización digital. Para la comunicación entre MSC's y registros de posición se utiliza la parte de aplicación para móviles del Sistema de Señalización número 7 del CCITT, fórmula casi imprescindible para la operación de redes GSM a nivel internacional.
Entre las diversas entidades de la red se encuentran definidos interfaces estándar que aseguren un m‚todo común de acceso para todos los móviles, tanto los de diferentes países como los de diferentes suministradores.
LA ARQUITECTURA FUNCIONAL DEL SISTEMA GSM
La norma GSM únicamente especifica entidades funcionales e interfaces normalizados. Con ello se consigue la utilización de cualquier sistema por cualquier estación móvil, aunque no pertenezcan al mismo suministrador, y la interconexión de equipos de distintos suministradores a través de los interfaces normalizados, evitando influir de forma excesiva sobre los desarrollos particulares de cada uno de los fabricantes de equipos.
Vamos a describir en primer lugar las entidades funcionales e interfaces que constituyen el sistema GSM, describiendo su funcionalidad y las relaciones entre ellas. Y por último para poder tener una idea de la estructura física del sistema.
ELEMENTOS DE UN SISTEMA GSM
Estación Móvil (MS) Una estación móvil se compone funcionalmente de dos partes:
El equipo terminal (ET)
La terminación móvil ™
El equipo terminal realiza funciones semejantes a las de un terminal RDSI y realiza las siguientes funciones :
Transmisión radio
Gestión de canales de transmisión radio
Capacidad del terminal, incluyendo la interfaz hombre-máquina
Codificación de voz
Protección de errores
Control del flujo de datos de usuario
Adaptación de velocidad de datos de usuario y velocidad del canal
Soporte de terminales múltiples
Gestión de movilidad
Hay tres tipos de TM
TM0 Realiza las funciones anteriormente mencionadas, sin incluir ningún interfaz
TM1 Incluye además una interfaz RDSI
TM2 Incluye además interfaces CCITT series X y V
Utilizando estos tres tipos de TM se pueden establecer las configuraciones necesarias para acceder al sistema GSM.
Una estación móvil puede además clasificarse en distintos tipos según varias características
Por su utilización:
Equipo móvil
Equipo portátil
Equipo transportable
Por la potencia de salida
Clase 1 20 w – Móvil y transportable
Clase 2 8 w – Vehículo y transportable
Clase 3 5 w – Portátil
Clase 4 2 w – Portátil
Clase 5 0.8 W – Portátil
Las características de las estaciones móviles se clasifican en tres tipos
Básicas
Suplementarias
Adicionales
Características Básicas obligatorias de la estación móvil
Visualización del número llamado
Indicación de señales de progreso de la llamada
Indicación de país/sistema
Gestión de la identidad de suscripción (SIM)
Indicador de PIN (clave de acceso) no válido
Identidad internacional de equipo de estación móvil (IMEI)
Indicador de servicio
Características básicas opcionales
Indicación y reconocimiento de mensajes cortos
Indicación de saturación de memoria para mensajes cortos
Interfaz para equipo terminal de datos
Interfaz para terminal RDSI
Función de acceso internacional (tecla + )
Conmutador encendido/apagado
Interfaz analógica
Auto prueba
Características suplementarias
Aviso de tarificación
Control de servicios suplementarios
Características adicionales
Marcación abreviada
Limitación de llamada a números fijos
Repetición del último número marcado
Operación manos libres
Restricción de todas las llamadas salientes
Bloqueo electrónico del terminal
Indicador de calidad de recepción
Indicador de unidades de tarificación
Estación móvil multi-usuario
Módulo de identificación del usuario (SIM):
Para que una estación móvil GSM pueda funcionar necesita tener introducido el módulo de identificación del usuario.
Existen dos tipos distintos de módulo de identificación del usuario:
Una tarjeta inteligente que puede ser retirada de la estación móvil cuando el usuario termina de utilizarla
Un módulo que es incorporado dentro de la estación móvil, con el fin de estar instalado permanentemente, aunque siempre sería posible retirarlo abriendo la carcasa de la estación móvil.
Este módulo es el que contiene toda la información necesaria para realizar la función de autentificación del usuario, además de otras informaciones necesarias para el sistema.
El SIM debe contener la siguiente información:
Número de serie
Estado del SIM (bloqueado o desbloqueado)
Clave del algoritmo de autentificación
Algoritmo de Autentificación (A3)
Identificación internacional del usuario móvil (MSI)
Identificación temporal del usuario móvil (TMSI)
Algoritmo de generación de claves de cifrado (A8)
Clave del algoritmo de cifrado de señalización y datos (A5)
Número de secuencia de la clave del algoritmo de cifrado
Clase de control de acceso del usuario
SISTEMA DE ESTACIÓN BASE (BSS)
Es la entidad responsable del establecimiento de las comunicaciones con las estaciones móviles que se encuentran dentro de su rea de influencia.
Esta rea de influencia puede ser constituida por una o más células radio cada una de ellas con una estación base.
Hay ocho clases de estaciones base en función de la potencia que van desde los 320 W a 2.5 w.
Un sistema de estación base está constituido por un controlador de estación base BSC del que dependen una o más estaciones base BTS.
Una estación base está constituida por un conjunto de transceptores (TRX) que cubren la misma rea. La estación base incluye además de los tranceptores un módulo que realiza la función de control común de estos transceptores(FCC)
Tomando como base esta estructura existen dos tipos de sistemas de estación base:
El sistema de estación integrado donde el BSC y una BTS están integrados en un mismo equipo.
El sistema de estación base separado donde el BSC es una entidad distinta de las estaciones base, a las que se conecta mediante una interfaz normalizada, denominado interface A-bis. Esta última estructura, es la más general.
El transcodificador es un elemento que pertenece funcionalmente al BSS pero que puede estar situado físicamente en la BTS, en el BSC o externo al BSS (junto a la central de conmutación móvil).
La función de transcodificador es convertir la velocidad neta utilizada en los canales radio (inferior a 16 kb/s) a la velocidad normalmente utilizada en la red fija (que es de 64 kbit/s).
El que esta conversión no se realice hasta el final posibilita que se puedan multiplexar 4 canales de 16 kbit/s en uno de 64 kbit/s ahorrando capacidad de transmisión, en el interfaz entre la BTS y el BSC y en el interface entre el BSC y la central de conmutación (interface A).
A partir de los tipos básicos anteriormente definidos pueden distinguirse 7 estructuras finales distintas, teniendo en cuenta además la situación del transcodificador, y la utilización de submultiplexación en el interface A-bis. (BSS del 1 al 7).
Además de esta clasificación existen otras características funcionales, opcionales dentro de la especificación GSM, que determinan dentro de cada uno de estos tipos diferentes sistemas de estación base. Hay unas características funcionales que son fundamentales, función de salto de frecuencia (SLF), función de control de potencia (CP) y la función de transmisión discontinua (TXD).
La interconexión del BSS con las demás entidades del sistema GSM se define utilizando un modelo basado en el modelo de interconexión de Sistemas Abiertos (OSI) recogido en las recomendaciones CCITT X200 y X210.
Dentro de cada capa están las entidades. Las entidades de distintos sistemas que pertenecen a la misma capa, pueden intercambiar información entre sí.
Las entidades de un mismo sistema situadas en capas adyacentes interactúan entre ellas a través de su frontera común. De esta forma las capas inferiores prestan sus servicios a las capas superiores.
Todos los sistemas del BSS: El interface radio, la interfaz A y el interface A-bis se han definido utilizando un modelo de tres capas :
Capa 3
Capa 2 (enlace de datos)
Capa 1 (capa física)
La capa 1 coincide con la capa inferior del modelo OSI, y soporta todas las funciones necesarias para la transmisión de una secuencia de bits sobre un canal establecido en un medio físico de transmisión.
La capa 2 es la capa de enlace de datos, y tiene como misión permitir el intercambio de tramas de información entre dos entidades conectadas a través de un medio físico.
La capa 3 en realidad comprende las capas 3 a 7 del modelo OSI, llegando por lo tanto hasta definir la naturaleza de la comunicación requerida para satisfacer las necesidades de los usuarios de la comunicación.
Para definir totalmente la interconexión del sistema, además de esa estructura de capas es necesario también utilizar funciones de gestión del sistema. Estas funciones pueden incluir funciones que son comunes a varias capas.
Funcionalidad del BSS.
Funciones del BSC
Gestión de canales en el enlace BSC-MSC
Gestión de canales radio
*Configuración de los canales radio (recibe del OMC) *Gestión de secuencias de salto de frecuencia(BSC,OMC) estas secuencias son enviadas por el BSC hacia el BTS *Selección de canal, supervisión del enlace y liberación de canal *Control de potencia en el móvil.
Determinación del nivel de potencia necesario en el móvil *Control de potencia en la BSS.
*Determinación de la necesidad de realizar cambio de canal.
Funciones de la BTS
Gestión de canales radio
*Supervisión de canales libres, y envío de información de estos hacia la BSC *Temporización de bloques BCCH/CCCH. Edición de mensajes de aviso *Detección de accesos al sistema por parte de móviles *Codificación y entrelazado para protección de errores *Determinación del avance de temporización que hay que utilizar para una comunicación con el móvil *Medidas de intensidad de campo y calidad de las señales recibidas de los móviles. Recepción de medidas enviadas por los móviles sobre condiciones de intensidad y calidad. *Opcionalmente la BTS puede realizar un pre-procesamiento *Construcción de los mensajes de aviso a partir de la información recibida desde la BSC *Detección de acceso por traspaso de un móvil, y comprobación de la identificación de referencia de este traspaso de acuerdo con la información recibida desde BSC.
*Encriptación de la información de señalización y tráfico.
CENTRAL DE CONMUTACIÓN MOVIL (MSC)
Es una central de conmutación encargada de todas las funciones de conmutación para las estaciones móviles situadas en su rea de influencia ( rea MSC).
Las principales diferencias de esta central respecto a una central de la red fija, consisten en que esta central debe tener también en cuenta el impacto de las funciones de asignación de los recursos radio y la naturaleza móvil de los usuarios. Por lo tanto este tipo de central implementa ciertos procedimientos adicionales a los de una central de red fija, como pueden ser por ejemplo la actualización de la posición de las estaciones móviles, y lo que tienen que ver con las funciones de traspaso de llamadas en curso, cuando los móviles se van desplazando entre las células de la red móvil.
CENTRAL DE CONMUTACIÓN MOVIL DE CABECERA "GATEWAY" (MSCC)
Es una central de conmutación móvil que además es utilizada para dirigir hacia ella las llamadas originadas en la red fija.
Esta central se encarga de interrogar al HLR, adecuado para conocer la posición del móvil al que va dirigida la llamada, y posteriormente de encaminar la llamada hacia la central de conmutación móvil correspondiente.
La elección de las centrales de conmutación móvil que van a ser además centrales de cabecera depende de la organización de la red móvil.
El sistema GSM introduce respecto a los sistemas analógicos de segunda generación una mayor descentralización de las funciones de la central de conmutación móvil, pasando parte de ellas a ser realizadas dentro de los propios sistemas de estación base. De esta forma se consigue descargar de trabajo a la central de conmutación y agilizar en muchos casos algunos procedimientos característicos de una red móvil, como puede ser por ejemplo el traspaso de las llamadas en curso, al pasar el móvil de una a otra célula.
UNIDAD DE INTERFUNCIONAMIENTO (UI)
Es una entidad funcional asociada con la central de conmutación móvil. Esta unidad es la encargada de proporcionar la funcionalidad necesaria para permitir el interfuncionamiento del sistema GSM con las redes fijas (RDSI, RTC, y RTPCP). Las funciones incluidas en esta unidad dependen por lo tanto de los servicios que se implementen y de las redes fijas a las que se conecten.
Su principal cometido es convertir los protocolos utilizados en el sistema GSM a los utilizados en las redes fijas.
REGISTRO DE POSICIÓN BASE (HLR)
Es una base de datos cuya misión es la gestión de los usuarios móviles.
Una red GSM puede tener uno o varios HLR, dependiendo del número de usuarios móviles, de la capacidad del equipo y de la organización de la red.
El HLR almacena dos tipos de información:
La información de suscripción de los abonados.
La información de localización de los abonados, permitiendo de esta forma la función de seguimiento es decir la actualización automática de la posición del móvil para que se le pueda encaminar las llamadas que reciba.
Todas las funciones de administración de los abonados se realizan sobre esta base de datos.
La información de suscripción de un abonado consta de los siguientes pasos:
dos números de identificación
El identificativo internacional de la estación móvil IMSI
El número RDSI internacional de la estación MSISDN
Servicios portadores y teleservicios que el usuario puede usar
Restricciones de servicios por ejemplo limitación de seguimiento
Servicios suplementarios que el usuario puede usar y las tablas de par metros necesarios para dichos servicios.
Características del equipo móvil utilizado por el usuario
CENTRO DE AUTENTICACIÓN (AUC)
Es una base de datos, con la misión de controlar a los móviles que se encuentran en su rea de influencia. Este rea de influencia puede comprender una o varias MSC.
Cuando una estación móvil aparece en un rea de localización lo primero que hace es iniciar un proceso de registro comunicando a la MSC local su identidad. La MSC comunica este registro hacia su Registro de Posición Visitado. Si el móvil no estaba ya registrado en otra rea de localización dependiente también del mismo VLR es necesario enviar también esta información hacia el HLR del móvil, para indicarle que actualice su posición, y encamine las llamadas recibidas hacia el rea donde se encuentra actualmente el móvil.
El VRL contiene también la información necesaria para gestionar las llamadas originadas o recibidas por los móviles registrados en su base de datos. Esta información incluye los siguientes elementos:
El identificativo internacional de la estación móvil (IMSI)
El número RDSI internacional de la estación móvil (MSISDN)
El identificativo temporal de la estación móvil (RMSI)
El identificativo local de la estación móvil
El rea de localización donde el móvil se ha registrado.
Esta información es intercambiada entre el HLR y el VLR
El VLR también puede contener los siguientes elementos:
Par metros de servicios suplementarios
Características técnicas de los equipos móviles.
REGISTRO DE IDENTIFICACIÓN DE EQUIPOS (EIR)
Este registro se utiliza para almacenar las identidades de los equipos móviles clasificadas en tres tipos de listas:
blanca
gris
negra
La lista blanca contiene todos aquellos identificativos de equipos que han obtenido la homologación.
La lista gris contiene los identificativos de los equipos que es necesario localizar debido a alguna razón técnica.
La lista negra contiene los identificativos de los equipos robados o utilizados de forma ilegal y también la de aquellos equipos que no pueden acceder al sistema porque podrían producir graves problemas técnicos.
Este registro es consultado cuando un móvil se registra en el sistema, o bien cuando realiza una llamada. (ojalá se pudiera hacer esto en paket)
CENTRO DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO (OMC)
Es un sistema de operación que se encarga de las funciones de
explotación de una o varias entidades del sistema GSM
CENTRO DE GESTION DE RED (NMC)
Es un sistema de operación que constituye la máxima jerarquía
dentro del sistema de explotación. De este centro depende todos
los demás Centros de Operación y Mantenimiento
INTERFACES DEL SISTEMA
Interface Radio (Interface UM)
El interface radio es utilizado por las estaciones móviles para acceder a todos los servicios y facilidades del sistema GSM utilizando para ello los sistemas de estación base como punto de conexión con la red.
Interface entre la SMC y el BSS (interface A)
Este interface se utiliza fundamentalmente para el intercambio de información relacionada con las siguientes funciones:
Gestión del BSS
Manejo de la llamada
Gestión de la movilidad
Interface entre el BSC y la BTS (interface A-bis)
Este interface permite conectar de una forma normalizada estaciones base y controladores de estación base, independientemente de que sean realizadas por un mismo suministrador o por suministradores distintos.
Interface entre la SMC y el VLR asociado (interface B)
Como se vio anteriormente el Registro de Posición Visitado es la base de datos para gestión y seguimiento de los móviles dentro del rea controlada por su SMC asociada (o SMC asociadas)
Interface entre el HLR y la SMC (interface C)
Este interface se utiliza fundamentalmente para las siguientes funciones:
Al final de una llamada en la que un móvil tiene que ser tarificado la SMC de ese móvil puede enviar un mensaje de tarificación al HLR
Cuando la red fija no puede realizar el procedimiento de interrogación necesario para el establecimiento de una llamada hacia un usuario móvil la SMC de cabecera debe interrogar al HLR del usuario llamado para conocer el número de seguimiento del móvil llamado.
Interface entre el HLR y el VLR (interface D)
Este interface se utiliza para intercambiar los datos relacionados con la posición de la estación móvil y los datos de suscripción del usuario.
A través de este interface el VLR informa al HLR correspondiente de la posición de una estación móvil gestionada por este último registro, proporcionándole un número de seguimiento a fin de que pueda encaminar las llamadas dirigidas hacia esta estación móvil.
En el otro sentido el HLR envía al VLR que controla el rea donde se encuentra la estación móvil, los datos correspondientes necesarios para soportar los servicios contratados por el usuario.
Asimismo mediante un interfaz similar el HLR debe informar también al VLR anterior que cancele el registro de localización correspondiente a dicha estación móvil, cuando esta estación móvil se desplaza a una nueva rea VLR.
Estos intercambios de datos se producen cuando la estación móvil requiere un servicio determinado, cuando el usuario quiere cambiar algunos datos relacionados con su suscripción, o bien cuando los par metros de la suscripción se modifican por el operador del sistema.
Interface entre SMC (interface E)
Cuando una estación se desplaza del rea controlada por una SMC al rea de otra SMC distinta, es necesario realizar un procedimiento de traspaso para poder continuar la conversación. En este caso las SMC deben intercambiar datos para poder llevar a cabo esta operación.
ESTRUCTURA FISICA DEL SISTEMA GSM
En estos momentos hay dos fabricantes que han optado por dos sistemas distintos aunque similares.
Ericson y Motorola
Sistema GSM de Ericsson
Ericsson ha diseñado una estructura basada en controladores de estación base de gran capacidad, colocados junto a las centrales de conmutación y utilización de estaciones bases simples. Estas estaciones base utilizan la interface A-bis para conectarse al BSC El transcodificador/adaptador de velocidad est situado en el BSC para ahorrar medios de transmisión.
El sistema GSM de Ericsson se divide en tres sistemas que siguen
el modelo general GSM
Sistema de conmutación (SS)
Sistema de Estación Base (BSS)
Sistema de operación y mantenimiento (OSS)
Las funciones relacionadas con el proceso de llamadas y los abonados est n implementadas en el sistema de Conmutación mientras que las funciones relacionadas con la radio se concentran en el Sistema de Estaciones Base.
El sistema de Operación de mantenimiento atiende las actividades
necesarias para la gestión de la red celular y del sistema del
GSM
El sistema de Conmutación (SS)
El sistema de conmutación realiza las funciones normales en telefonía, como son el control de tráfico, el análisis de números, la facturación y las estadísticas de llamadas, e incluye las siguientes funcionalidades.
Central de Conmutación de Servicios Móviles (MSC)
Registro de abonados locales (HLR)
Registro de abonados visitantes (VLR)
Centro de Comprobación de identificación (AUC)
Registro de identidad del equipo (EIR)
Sistema de Estación Base (BSS)
El sistema de Estación Base, fundamentalmente es responsable de las funciones radio, gestiona las comunicaciones por radio con las unidades móviles, maneja con autonomía el paso de llamadas activas entre células en el rea que est bajo su control. El BBS controla también los niveles de la potencia de la señal de radio tanto de las estaciones base como de los móviles.
El sistema de Estaciones Base de Ericsson puede manejar, no solamente el tráfico ordinario sino también situaciones de averías normales, sin tener que estar bajo el control del sistema de Operación y Mantenimiento (OSS). Esto significa que el OSS no entra en el tratamiento de tráfico.
El controlador de estaciones base (BSC) del sistema de Estación Base de Ericsson tiene la flexibilidad de trabajar en toda la gama de capacidad, desde aplicaciones rurales pequeñas a las metropolitanas grandes. Por ejemplo una BSC puede controlar hasta 512 transceptores.
Sistema de operación y Mantenimiento (OSS)
Las funciones de operación y mantenimiento de la red GSM de Ericsson se realizan ambas localmente, en los nodos de la red GSM y centralmente mediante el OMC. Juntos los dos juegos de funciones proporcionan los medios necesarios para poder llevar una eficiente gestión de la red.
Cada elemento de la red GSM de Ericsson lleva incorporadas funciones de mantenimiento que supervisan e informan sobre el estado operativo del elemento. Los errores que se detectan se clasifican según su gravedad. En muchos casos las funciones locales de operación y mantenimiento pueden resolver con autonomía el problema, por ejemplo, conmutando el tráfico a una unidad de reserva.
Las funciones dentro de OSS se basan en el nuevo Sistema de Operación y Gestión de Redes de Telecomunicación. Consiste en una "familia" de aplicaciones individuales que utilizan ordenadores normalizados, RISC y el sistema operativo UNIX. Se ha elegido un subconjunto de las funciones de gestión para construir el Sistema TMOS como soporte operativo del GSM de Ericsson.
Sistema GSM de Motorola
Motorola ha diseñado una estructura basada en controladores de estación base de menos capacidad que en el caso de Ericsson y que est n colocados cerca de las propias estaciones base. Esta estructura permite dar al sistema una mayor agilidad y más flexibilidad de configuraciones.
El transcodificador/adaptador de velocidad est situado o bien cerca de la MSC o bien en el BSC, dependiendo de la configuración del sistema.
Sistema de Estación Base (BSS)
El sistema de estación base puede tener varias configuraciones.
Hay dos tipos básicos de bastidores en el sistema BSS, el llamado BSSC que realiza funciones de BSC y también puede realizar funciones de transcodificación y el llamado BTS que realiza funciones propias pero también puede realizar funciones de BSC e incluso de transcodificador, aunque sea un bastidor propio de BTS.
El BSS utiliza solo 6 tipos de tarjetas distintas que realizan todas las funciones propias del mismo. Utiliza dos tipos de combinaciones para el salto de frecuencia.
Sistema de Operación y mantenimiento (OSS)
El sistema de Operación y mantenimiento se realiza localmente en los BSS y centralmente en el Centro de Operación y Mantenimiento (OMC)
En el BSS se emplean unas ¾ partes del SW a la operación y el Mantenimiento.
Las conexiones entre el BSC y BTS se realizan mediante RS232. Se generan estadísticas, alarmas, etc. Debido a los pocos tipos de tarjetas diferentes que existen los repuestos son reducidos.
El OMC centraliza la Operación y Mantenimiento. Utiliza
interfaces estándares sistema UNIX y base de datos INFORMIX. El
interfaz hombre máquina es fácil con el X-Windows
En próximos boletines vamos a desarrollar lo mas interesante del GSM, el interface Radioeléctrico.
INTERFACE RADIOELECTRICO
La banda de espectro radioeléctrico destinada a su uso por el sistema GSM es de 890 a 915 Mhz para las comunicaciones de E.M a E.B y de 935 a 960 Mhz para las comunicaciones de E.B. a E.M.
La separación entre portadoras de los canales GSM es de 200 Khz y se ha definido una banda de guarda de otros 200 Khz a cada lado de las bandas GSM por lo que el número de canales posibles en la banda es de 124, con frecuencias portadoras que tienen un valor de:
Fu=890 + 0.2 * n Mhz siendo 1< =n<=124
Fd=Fu + 45 Mhz
La trama del TDMA
Cada uno de los antedichos canales de radiofrecuencia est dividido en intervalos de tiempo de unos 577 usg (exactamente 15000/26 usg, que es lo que se denomina relación de aspecto TDMA y es un par metro fijado inicialmente en las especificaciones GSM)
Estos intervalos de tiempo est n agrupados en conjuntos de 8 intervalos consecutivos formando la llamada trama. Las tramas así formadas se agrupan en multitramas de una de estas formas:
Una multitrama formada por 26 tramas y por tanto, con una duración de 120 msg. Esta multitrama es utilizada para contener canales de tráfico y sus canales de control asociados.
Una multitrama formada por 51 tramas y por tanto, con una duración aproximada de 235.4 msg. Esta multitrama es utilizada exclusivamente para canales de control.
Hay ocho canales físicos por cada canal de radiofrecuencia. Por tanto, para especificar un determinado canal físico habrá que indicar el canal de radiofrecuencia en el que est el canal físico, de los ocho posibles, de que se trata dentro de ese canal de radiofrecuencia.
La estructura de trama utilizada para cada canal físico es independiente de la de los demás.
Esto quiere decir que cada uno de los ocho canales que forman un canal de RF puede estar agrupado en un modelo diferente de multitrama.
El siguiente nivel dentro de la estructura de TDMA es la supertrama. Esta tiene una duración de 6.12 sg y est formada por 51 multitramas de 26 tramas o 26 multitramas de 51 tramas.
La flexibilidad de la estructura de trama mencionada en el párrafo anterior tiene su límite en que el cambio de tipo de multitrama usado en un canal físico est permitido solamente en las transiciones de supertrama.
El último nivel de la estructura es la hipertrama, que consiste en 2048 supertramas de duración aproximada 12533.76 sg (3h 28m 53sg 760 msg). Las tramas TDMA se numeran respecto a este nivel es decir su numeración va de 0 a 2715647. Este período de tiempo tan largo es necesario para soportar los mecanismos de encriptación que lleva el sistema GSM.
Estructuras de Datos
Hay dos tipos principales de canales en el sistema GSM, los de tráfico (TCHs) y los de control (CCHs). Alguno de estos canales son bidireccionales y otros unidireccionales.
• Canales de trafico (TCHs)
Los canales de tráfico est n destinados a soportar voz o datos codificados.
Tanto los TCHs llevan información de un tipo o de otro, pueden ser de dos formas generales:
• TCH/F, canales de tráfico de velocidad completa, que trabajan a
22.8 kbit/s
• TCH/H, canales de tráfico de velocidad media, que trabajan a
11.4 kbit/s
En el caso de datos con r‚gimen binario de 9.6 kbit/s estos tan sólo pueden ser transmitidos mediante TCH/Fs.
Canales de control (CCHs)
Los canales de control soportan señalización y datos de sincronización entre estaciones base y móviles. Hay tres categorías de canales de control:
Difusión, común y dedicado
Los CCHs de difusión son canales unidireccionales utilizados para difundir información a las estaciones móviles. Se definen varios tipos:
FCCH, utilizado para la corrección de frecuencia de las estaciones base
BCCH, utilizado para difundir información general
SCH, utilizado para la sincronización de trama en la estación móvil.
Los CCHs comunes, CCCHs son usados durante el establecimiento de la conexión ente EB y EM antes de que se haya asignado al móvil un CCHs dedicado (RACH,PCH,AGCH)
Los CCHs dedicados son básicamente de tres tipos:
SDCCH que soportan datos de señalización que sitúen el establecimiento de la conexión EM-EB y la asignación de canal.
SACCH, que est siempre asociado a un canal de tráfico o a un SDCCH y se corresponden dentro del mismo canal físico. Soporta información general entre EM y EB.
FACCH que soporta datos de señalización al igual que el SDCCH y est asociado a un TCH. Este tipo de canal de control se asigna cuando no ha sido asignado un SDCCH y obtiene acceso al recurso "robando" tramas del canal de tráfico al que ha sido asignado.
Tipos de Burst
La velocidad de bit que modula una portadora GSM es de 270.838 kbit/sg que significa un intervalo de 577 usg que corresponde a una duración de 156.25 bits. Se denomina "burst" a esta ráfaga o secuencia de datos de extensión 156.25 bits.
El burst est hecho de una parte útil y una de guarda. La primera contiene los datos para ser transmitidos, una secuencia de entrenamiento y una cola de bits. En la segunda, el período de guarda, no se transmite nada y su propósito es permitir una variación en el tiempo de llegada del burst sin que se solapen las partes útiles de los burst adyacentes.
Se definen 5 tipos de burst en el sistema GSM cuatro de ellos son de duración completa (156.25 bits) y otro corto:
burst normal, que consta de un período de guarda de 8.25 bits y 116 bits de datos encriptados. El resto de los bits se reparten:
3 para la cola de arranque, 3 para la cola de parada, 26 para la secuencia de entrenamiento usada para ecualización del canal de radiofrecuencia.
Burst de corrección de frecuencia, que tiene 8.25 bits de período
de guarda, 3 para la cola de arranque, 3 para la cola de parada,
142 restantes son 0
Este burst es utilizado para la sincronización de frecuencia en el móvil. También permite al móvil encontrar fácilmente el canal (CCH) de difusión, ya que este burst tan fácilmente identificable est únicamente en el canal CCH de difusión.
Burst de sincronización, que es utilizado para la sincronización temporal del móvil.
Est formado por 8,25 bits de período de guarda, 3 para la cola de arranque, 3 para la cola de parada, una secuencia de entrenamiento de 64 bits y el resto de datos.
Burst postizo (Dummy Burst), que tiene la misma estructura que el normal pero no transmite datos, los bits encriptados son sustituidos por unas series conocidas de bits cuyo valor medio es la mitad de 116. Es utilizado para rellenar la transmisión del tranceptor de control de la estación base cuando no hay canales de tráfico que transmitir.
Burst de acceso, que es el usado por el móvil para acceder al sistema. Se caracteriza por tener un período de guarda de duración de 68,25 bits para prevenir que el móvil no conoce el tiempo de avance del primer acceso.
ENLACE DE VOZ
Para transmitir la señal de voz por el canal digital del GSM se utiliza un codificador de voz que convierte la voz en una señal digital con la velocidad de 13 kbit/s. El codificador trabaja con bloques de duración de 20 ms, es decir con bloques de 260 bits.
Codificación de canal
El hecho de que la EM est‚ en movimiento y las irregularidades del terreno producen variaciones y desvanecimientos en la señal recibida por el móvil.
Estas variaciones producen errores en las transmisiones digitales, en el entorno rural cuando estos desvanecimientos son muy grandes descendiendo demasiado el nivel de señal, en el entorno urbano el nivel de interferencia cocanal puede superar el límite tolerado.
Para proteger la transmisión contra errores, el sistema GSM utiliza un FEC (Forward Error Correction) que consiste en la adición de bits redundantes de paridad a los datos transmitidos, siendo capaz el sistema de detectar que ha habido un error y corregirlo. También utiliza codificación convolucional.
La codificación de voz subdivide los bits del enlace en dos clases, aplicándosele a cada una de ellas una codificación de canal diferente. El resultado de ello es una señal digital de velocidad 22.8 kbit/s. Por tanto, el bloque primigenio del codificador de voz de duración 260 bits se transforma a la salida del codificador de canal en uno de 456 bits.
Interleaving
Los desvanecimientos que como se ha mencionado, generan errores en los sistemas móviles, evolucionan a una velocidad mucho menor que 270 kbit/s (velocidad de transmisión del sistema GSM) y por tanto los errores tienden a suceder en ráfagas. Los errores en el canal se distribuyen en períodos con una alta tasa de error seguidos de intervalos muy largos con tasas de error bajas. Para que el código corrector de errores trabaje adecuadamente los errores deben estar distribuidos más o menos uniformemente en el tiempo por lo que la reordenación y el interlineado son las vías en que esto es conseguido en el sistema GSM.
Los bloques de 456 bits codificados son reordenados e interlineados sobre 8 grupos multiplexados en el tiempo, bien sobre los 4 pares, bien sobre los cuatro impares. Cada bloque de 456 bits codificados se dividen en 8 partes (57 bits) que son entremezclados con los del bloque precedente o con los del posterior. A estos nuevos grupos de 114 (57+57) bits se les añade unos bits (1+1) que indican si los bits del enlace de voz de las partes pares o impares han sido sustituidos por datos de FACCH. Estos nuevos grupos de 116 (58+58) bits son los que forman los burst que se transmiten.
encriptación
Para mostrar el concepto de encriptación hay que explicar como es autentificado el acceso al sistema GSM de una EM.
Un abonado móvil es identificado en el sistema GSM por su identidad internacional de abonado móvil (IMSI) que no debe ser transmitida claramente en ningún mensaje de señalización en el enlace radio.
Normalmente el EM se identifica en un rea de localización dada enviado una identidad temporal de abonado móvil (TMSI).
Fuera de este rea la localización del rea de identificación (LAI) debe ser enviada. Unicamente el caso de que TMSI y LAI no correspondan, se pregunta su IMSI a la EM y más tarde se envía un nuevo TMSI a la EM de forma encriptada. En todo el proceso intervienen también la clave secreta de autentificación del abonado y un número de acceso aleatorio enviado por la EB. La clave usada para encriptar proviene de estos últimos.
El cambio de clave en el encriptado se produce a petición del operador de red y cuando el móvil cambia de una celda a otra (handover).
Modulación
El principal objetivo de la modulación es convertir los datos a ser transmitidos en una forma que se ajuste tanto a los requisitos de transmisión del medio usado como a cualquiera impuesto por el sistema y las operaciones.
La modulación que más se adapta es la GMSK (Gaussian Minimun Shift Keing) que es una modulación en frecuencia digital binaria con un índice de modulación de 0,5 en la que se ha realizado previamente sobre la señal moduladora un filtrado gaussiano con 0.3 de producto BT (ancho de banda por el periodo de bit de la señal moduladora).
PROPIEDADES PROPIAS DEL SISTEMA
Alineamiento adaptativo en el tiempo
En el sistema GSM como en la mayoría de los sistemas celulares, la EM obtiene su temporización de las señales recibidas de la EB. En concreto la EM transmite su burst 3 intervalos de tiempo (3 x 577 usg) después que los burst hayan sido recibidos de la EB.
No obstante dando que la temporización depende de lo que tarde en propagarse la señal, que esto depende de la distancia entre la EB-EMM y que el siguiente burst recibido de la EB (procedente de otra EM con diferente distancia a la EB) puede superponerse, deben ser tomadas algunas acciones al respecto.
La BS determina el adelanto en la temporización en transmisión que el móvil debe tener para que sus burst lleguen en el intervalo de tiempo correcto.
Este adelanto de temporización es inicialmente calculado por la
EB sobre la base del burst de acceso recibido en RACH (que tiene
un período de guarda de 68,25 bits o 252 usg) y puede ser de 0 a
63 períodos de bit de avance lo que equivale a una separación
máxima de 35 km.
La EB controla en modo de operación normal con TCH establecido, el retraso de la señal procedente de la EM, enviando órdenes de corrección en el SACCH y logrando que el error del retardo sea menor que 2 usg (aproximadamente medio período de bit)
Para células de radio mayor que 35 Km. hay un procedimiento especial establecido que permite realizar esta función en células de hasta 120 Km.
Control de Potencia
El control de potencia en el sistema GSM puede ser utilizado tanto en la EM como en la EB, y su finalidad principal es la de reducir la interferencia cocanal, mientras se trabaja con una potencia transmisora adecuada para mantener la calidad de la señal de voz a través del enlace radioeléctrico.
Este control de potencia es obligatorio para las EM mientras que no lo es para las EB. La EM deber ser capaz de variar su potencia de transmisión desde su máximo valor (diferente según la clase de EM de que se trate) hasta 20 mw en pasos de 2dB.
Para el acceso inicial de una EM en una célula del RACHB, dicha EM debe usar o su valor máximo definido por la clase de EM que es, o el valor máximo permitido en esa célula si éste es menor.
Tras esto, la EB calcula el nivel de potencia en radiofrecuencia que debe usar la EM y se lo señala mediante 4 bits que a tal efecto hay dedicados en el SACCH (EB-> EM). El cambio de potencia en la EM se realiza a una velocidad de 2 dB cada 60 msg y la EM confirma a la EB el nivel de potencia que utiliza en el SACCH (EM->EB).
Handover
La EM tienen establecido el proceso de comunicación con la EB que le proporciona mejor enlace. Como la EM se mueve, la EB con la que existe el mejor enlace varía, por lo que la EM debe ser reasignada a una nueva EB y su llamada re-enrutada adecuadamente.
Esta necesidad es solucionada por el proceso de handover que determina la asignación de EM o de EB y que por tanto determina el tamaño de las células mediante los valores de umbrales de decisión de asignación utilizados y determina la calidad del enlace radioeléctrico.
Para controlar el proceso de handover el sistema ha de poseer información de la calidad del enlace radioeléctrico existente y el de los enlaces alternativos de las EB circundantes.
Las EMs tan sólo son activas en 2 de los 8 intervalos de tiempo de una trama si bien tienen la habilidad de, en los 6 restantes, explorar las transmisiones del BCCH de las EBs circundantes.
Las portadoras de radiofrecuencia de BBCH son medidas secuencialmente y promediadas durante un bloque SACCH (480 msg).
Una vez que tiene la información de calidad de su enlace con la EB utilizada y con las circundantes transmite a la red la información de las 6 EB con mayor intensidad de señal recibida (a través de su EB), donde es tomada la decisión de handover.
Al proceso de medir los BCCHs, la EM debe identificar las EBs circundantes lo que realiza identificando la frecuencia del BCCH y si ésta es coincidente con la de varias EB, sincronizando y demodulando el canal de sincronización de las EBs circundantes, que contienen el código de identificación de estación base (BSICs). La EM realiza esta operación en su trama "idle" TDMA existiendo una sola por multitrama de TCH.
Hay que resaltar que para que esto pueda realizarse correctamente todas las portadoras de radiofrecuencia que contengan BCCH debe ser transmitidas con la misma potencia. Esto implica que en la transmisión del BBCH no se puede aplicar ni el control adaptativo de potencia, ni la transmisión discontinua.
Tan solo añadir que respecto de la EB con la que est enlazada, la EM mide no sólo la intensidad de señal recibida, si no también la calidad de la misma en tasa de error de canal. Igualmente, la EB realiza medidas de calidad del enlace EM -> EB. El medir los dos parámetros permite al sistema conocer si la degradación de un enlace radioeléctrico se debe a falta de señal o a interferencia cocanal.
Junto con el handover como cambio de la EB con la que trabaja una EM también existe el concepto de handover intracelular (al anterior le llamamos handover intercelular) y que consiste en cambiar el canal en el que se realiza la comunicación dentro de una misma EB. Esto se puede llevar a cabo ya que la EB mide la señal recibida en todos los canales recibibles por ellas y no solo en el utilizado por lo que puede determinar que canal tiene una menor interferencia cocanal.
El algoritmo de handover no est restringido a especificaciones GSM sino que se da libertad al gestor de red de cómo realizarlo. No obstante existe un ejemplo de algoritmo recomendado por las especificaciones.
Como la mayoría de las comunicaciones en sistemas móviles son de voz y éstas son realmente activas menos de la mitad del tiempo, GSM usa la transmisión discontinua (GTX) apoyándose en detectores de actividad vocal (VAD) transmitiendo aquellos tramos de voz que son consideradas como que contienen nuestra voz activa. Esto conlleva dos ventajas: la señal cocanal interferente se reduce a 3 db de media y la duración de la batería de la EM se amplía considerablemente.
Los intervalos en los que no se transmite voz se rellenan mediante ruido confortable. El algoritmo para extraerlo es enviado periódicamente en los períodos de silencio, en tramas de identificación de silencio (SID) al extremo receptor de la comunicación.
La opción DTX es obligatoria para las EM y optativa para las EB
Por otro lado la recepción discontinua implica que las EM est n diseñadas para tener activados los receptores sólo cuando es necesario.
Esto puede ser llevado a cabo ya que el canal de búsqueda (PCH) en CCCH (EB -> EM) est organizado de forma que la EM solo necesita escuchar un pequeño subconjunto de todas las tramas PCH.
La propagación en sistemas móviles en el que se da multitrayecto produce un desvanecimiento en la señal recibida muy característico.
Este efecto negativo se corrige en parte, mediante el salto lento en frecuencia. La secuencia de burst que forman el TCH son asignadas cíclicamente a diferentes frecuencias definidas para una EB. Las señales de temporización disponibles en la EB y en la EM son usadas para mantener transmisores y receptores en sincronismos dentro de una secuencia de salto en frecuencia definida.
Una ventaja adicional del SFH es que la interferencia cocanal est más dispersa entre todas las EM ya que todas las EM pasarían por la frecuencia en la que existe la interferencia cocanal, siendo todas ligeramente afectadas pero ninguna de forma continua, como ocurriría en el caso de no existir el SFH.
En el sistema GSM la duración de cada salto coincide con el de la trama TDM (4,616 ms). Por tanto la frecuencia de salto es de 217 saltos /sg.
Hasta aquí lo que he podido recopilar de varias fuentes lo que existe sobre este nuevo sistema de comunicaciones (GSM), espero que a alguien le haya gustado o le haya servido para algo.

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