Breve introducción a la red de telefonía móvil

23 febrero 2009 at 21:26 4 comentarios

Siento poner esta entrada tan tarde, pero hasta hace poco no tenía conexión a Internet… Tampoco he tenido tiempo para prepara algo en condiciones, así que aquí os dejo una pequeña introducción sobre la estructura de las redes de telefonía móvil que dimos a principios de este último curso. Tomadlo como una pequeña curiosidad…

Como ya sabréis, un número de teléfono fijo tiene asociado una determinada localización (fija, de ahí que sea “telefonía fija”), pero con la telefonía móvil, esa asociación del número se hace con una persona, la propietaria de dicho teléfono. Lo que no sé si sabéis es que la red de telefonía móvil se conoce a través de sus siglas en inglés PLMN (Public Land Mobile Network), mientras que para la telefonía fija las siglas son PSTN (Public Switched Telephone Network).

Pues bien, aquí tenemos el esquema (simplificado) de lo que es la red de telefonía móvil:

Pulsa para ver más grande

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Como veis, hay tres siglas en la parte inferior: MS, BSS y NSS. Son las siglas correspondientes a estación móvil (Mobile Station), subsistema de estación base (Base Station Subsystem) y subsistema de red y conmutación (Network & Switching Subsystem), respectivamente. Éstas son las partes en que se puede dividir la red de telefonía móvil.

Veamos cada una con un poco más de detalle…

Estación móvil

Es la parte referida, como habréis adivinado, al teléfono móvil en sí. Aquí nos encontramos con lo siguiente:

  • IMEI: La identidad internacional de equipo móvil (International Mobile Equipment Identity) es la identificación del dispositivo (el teléfono móvil como tal).
  • Tarjeta SIM: Ésta no nos es desconocida, es la pequeña tarjeta que contiene el número IMSI (identidad internacional de abonado a móvil o International Mobile Suscriber Identity), que sirve para identificar al abonado de cara a la red. También tenemos aquí el código PIN (el código de 4 cifras que usas para poder usar el móvil cuando lo enciendes y puedes cambiar) y el código PUK (el código de 8 cifras que introduces si el PIN está bloqueado y que no se puede cambiar). La tarjeta tiene también una clave secreta para autenticación e información adicional.

Subsistema de estación base

Aquí tenemos dos elementos importantes: la estación base (BTS) y el controlador de estación base (BSC)

  • BTS: La estación base contiene transceptores de radio, procesadores de señal y medidas de canal.
  • BSC: Se encarga de controlar las estaciones base a su cargo y de establecer el canal de radio, de los saltos de frecuencia, traspaso dentro del controlador (pasa de una BTS a otra si existen problemas con la señal de un móvil tras las medidas de canal), la configuración de las estaciones, la supervisión del enlace radio y el control de potencia.

En este subsistema, nos encontramos que la información pasa del interfaz aire a RDSI. Sin embargo, en el aire va a una velocidad de 13 Kbps, mientras que en RDSI va a 64 Kbps.

Es necesario cambiar esta velocidad y para ello utilizamos el TRAU (Transcoder/Rate Adaptor Unit), que se puede colocar justo después de la BTS o de la BSC, e incluso antes de la MSC (de la que se hablará después).

Pulsa para ver más grande

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De las tres opciones, la más rentable es colocarlo justo antes de la MSC, ya que ahorramos en el número de TRAUs a colocar (si se colocaran justo después de la BTS, tendríamos una cantidad enorme de TRAUs y aunque justo después de las BSCs reduciría su número, seguiría habiendo demasiadas), además de ahorrar enlaces. Este proceso se tiene que realizar siempre.

Subsistema de red y conmutación

MSC: Es el centro de conmutación móvil (Mobile Switch Center), encargado del encaminamiento de las llamadas y de gestionar los abonados móviles (registro, autenticación, traspaso…) en colaboración con otras entidades de la propia red. También realiza la conexión a la red fija (de hecho, tiene una especialización al respecto, llamada GMSC). Utiliza el sistema de señalización nº7 para comunicarse con otras MSCs, otras redes y bases de datos.

HLR: El Registro de Localización Base (Home Locating Register) es una base de datos relativos al abonado e información de localización. Hay un HLR por cada red GSM (puede implementarse distribuido).

VLR: El Registro de Localización del Visitante (Visitor Locating Register) es una base de datos de los abonados de la zona, aunque puede incluir varias áreas de localización. Y por norma general, MSC y VLR van juntos.

EIR: El Registro de Identidad del Equipo (Equipment Identity Register) es una base de datos de los equipos móviles, conteniendo los IMEI válidos e inválidos. Es bastante útil en caso de móviles robados, aunque en otros países, al no estar en la misma red, el teléfono bloqueado queda “desbloqueado”; sin embargo, existen acuerdos entre países para evitarlo.

AUC: El Centro de Autenticación (AUthentication Center) es una base de datos protegida. Contiene los números secretos para autenticación (que también está guardado en la tarjeta del teléfono), además de generar tripletas para cifrado. Generalmente está asociado a HLR.

La red queda dividida en zonas, cada cual con sus BTSs

La red queda dividida en zonas, cada cual con sus BTSs

Y aun sin ser lo que es parte de la estructura física de la red, ya que hablamos de telefonía móvil, ¿por qué no también un poco de GSM?

El sistema GSM (Global System for Mobile communications) es el estándar de telefonía móvil más usado en el mundo y fue creado para poder comunicarse en toda Europa con telefonía móvil usando el mismo sistema. GSM, además, trabaja con un sistema de celdas (o células) que se dividen en cinco tipos:

  • Macro celdas: Se pueden tomar como las celdas donde se instala la antena de la estación base en un mástil o en un edificio, por encima de la altura media de tejado.
  • Micro celdas: La altura de las antenas está por debajo de la altura media de tejado y son las más usadas en áreas urbanas.
  • Pico celdas: Pequeñas celdas con una cobertura de unas pocas docenas de metros, usadas normalmente en interiores.
  • Femto celdas: Celdas diseñadas para uso residencial o en pequeños negocios.
  • Celdas paraguas: Cubren regiones “en sombra” (donde no llega la señal) de las celdas más pequeñas y cubre los huecos de cobertura entre éstas.

Como ya se ha dicho, el GSM es un estándar europeo para poder comunicarse sin cambiar de sistema dependiendo del país en el que estemos. ¿Y cómo se consigue? Empleando en todo momento la misma banda de frecuencia. En Europa, la banda común para GSM, la banda GSM primaria (P-GSM 900), se divide en dos sub-bandas:

  • Inferior: 890-915 Mhz (canal ascendente, es decir, va de MS → BS)
  • Superior: 935-960 Mhz (canal descendente, es decir, va de BS → MS)

Existen intervalos de guarda de 200 Khz en los extremos, lo que nos da en total 124 radiocanales con separación de 200 Khz. Cada radiocanal tiene dos frecuencias separadas 45 Mhz (una frecuencia para canal ascendente y otra para canal descendente).

El número de canal de radiofrecuencia se denomina ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number) y se calculan las frecuencias ascendente y descendente (0,2 es la guarda de 200 KHz, expresada en MHz):

Fa(n) = 890 +0,2n Mhz

Fd(n) = Fa(n) + 45 Mhz con 1 ≤ n ≤ 124

Como añadido, en algunos países existe una banda de ampliación (E-GSM 900):

  • Inferior: 880-890 Mhz → Ascendnete (MS→BS)
  • Superior: 925-935 Mhz → Descendente (BS→MS)

Y los cálculos de ARFCN son:

Fa(n) = 890 + 0’2 (n-1024) MHz

Fd(n) = Fa(n) + 45 MHz con 975 ≤ n ≤ 1023

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Parámetros S y Carta de Smith, parte 3 Canales y tramas de las comunicaciones móviles, parte 1

4 comentarios Add your own

  • 1. CARLOS MURILLO  |  3 julio 2010 en 04:26

    AMIGO TUS PARAFOS ME SON DE GRAN AYUDA .SOY ESTUDIANTE DE LA UNIVERSIDAD TECNOLOGICA PANAMA.

  • 2. JJJJJJJJJJJJJJJJJJJ  |  15 febrero 2011 en 16:23

    CREO QUE ESTA MUY INTERESANTE

  • 3. sena cim  |  15 febrero 2011 en 16:23

    creo que si

  • 4. Leticia Ruiz Hernandez  |  5 septiembre 2011 en 21:08

    muy bueno gracias

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