Introducción a la Tecnología de Acceso GSM

Primero que todo, empiezo diciendo que GSM es una tecnología muy vieja (inventada en 1993), y que actualmente muy pocas compañías celulares, dan conectividad mediante GSM, pero como prueba de concepto y como información para cualquier ingeniero de Telecomunicaciones es de vital importancia, de manera que a continuación, haremos un análisis a dicha tecnología, y previamente un análisis en seguridad a dicha herramienta.

GSM significa Global Mobile system, o en español, sistema global de comunicaciones móviles. También conocido como 2G, o redes de segunda generación.

En Colombia dicho estándar, usa las bandas de Frecuencia así:

CLARO: 850MHz

MOVISTAR (Virgin Mobile): 850MHz

TIGO (Uff, UNE y ETB): 1900MHz

 Segun Wikipedia las frecuencias para latino america son de la siguiente Forma:

Argentina – GSM-850 y 1900 MHz.

Bolivia – GSM-850 y 1900 MHz.

Brasil – GSM-850, 900, 1800 y 1900 MHz.

Chile – GSM-850, 900 y 1900 MHz.

Colombia – GSM 850-900, 1800-1900 MHz.

Perú – GSM 850-1900 MHz.

Nicaragua – 850-2500 MHz.

Venezuela – 850-1900 MHz.

Ecuador – GSM-850, 1900 MHz.

Panamá – GSM-850, 1900 MHz.

Canadá – GSM-850, 1900 MHz.

Estados Unidos – GSM-850, 1900 Mhz.

La GSM-850 usa 824–849 MHz para enviar información desde la estación móvil a la estación base (uplink) y 869–894 MHz para la otra dirección (downlink). Los números de canal van del 128 al 251.

Prestad atencion a estos canales, son muy importantes para nosotros, mas adelante observaremos, el motivo.

Concepto de Red Celular

Las redes móviles de voz y datos, manejan un concepto de celdas, o conectividad mediante celdas, de manera que cada celda, cubrirá una zona geográfica especifica, en el cual el área de cobertura variara según las configuraciones de potencia, altura, down tilt, tipo de antena, ganancia, de la BTS ( base station) hay Celdas que logran hacer coberturas de hasta 30km. Para ver de manera gráfica una configuración típica de una red GSM:

 celdas

En la BTS se usa una frecuencia para hacer el enlace de Downlink (enlace de bajada), y el Uplink ( enlace de subida), e igualmente el móvil tiene su transmisor de Downlink y de uplink.

Arquitectura de una red GSM

Una Celular, o móvil, o estación móvil, está constituida por una tarjeta SIM (Módulo de identificación de abonado), que permite identificar de manera única al usuario y a la terminal móvil, o sea, al Celular.

Las celulares se identifican por medio de un número único de identificación de 15 dígitos denominado IMEI (Identificador internacional de equipos móviles). Cada tarjeta SIM posee un número de identificación único (y se supone que “secreto”, luego explico porque lo pongo entre comillas ) denominado IMSI (Identificador internacional de abonados móviles). Este código se puede proteger con una clave de 4 dígitos llamada código PIN.

Por lo tanto, la tarjeta SIM permite identificar a cada usuario independientemente de la terminal utilizada durante la comunicación con la estación base. Las comunicaciones entre una estación móvil y una estación base se producen a través de un vínculo de radio, por lo general denominado interfaz de aire (o en raras ocasiones, interfaz Um).

Todas las estaciones base de una red celular están conectadas a un controlador de estaciones base (o BSC), que administra la distribución de los recursos. El sistema compuesto del controlador de estaciones base y sus estaciones base conectadas es el Subsistema de estaciones base (o BSS).

Por último, los controladores de estaciones base están físicamente conectados al Centro de conmutación móvil (MSC) que los conecta con la red de telefonía pública (PSTN), con otros operadores móviles y con Internet. El MSC pertenece a un Subsistema de conmutación de red (NSS) que gestiona las identidades de los usuarios, su ubicación y el establecimiento de comunicaciones con otros usuarios.

El MSC se conecta a bases de datos que proporcionan funciones adicionales, propias del operador móvil:

GSM topology

El Registro de ubicación de origen (HLR): es una base de datos que contiene información (posición geográfica, información administrativa, etc.) de los abonados registrados dentro de la zona del conmutador (MSC).

El Registro de ubicación de visitante (VLR): es una base de datos que contiene información de usuarios que no son abonados locales. El VLR recupera los datos de un usuario nuevo del HLR de la zona de abonado del usuario. Los datos se conservan mientras el usuario está dentro de la zona y se eliminan en cuanto abandona la zona o después de un período de inactividad prolongado (terminal apagada).

El Registro de identificación del equipo (EIR): es una base de datos que contiene la lista de terminales móviles.

El Centro de autenticación (AUC): verifica las identidades de los usuarios.

Las redes celulares están diseñadas para poder dar movilidad al celular, es decir que un móvil puede pasar su conexión de una BTS a otra, sin perder la comunicación, o la conexión(handover).

Las redes GSM admiten el concepto de roaming: el movimiento desde la red de un operador a otra.

GSM red

Tarjeta SIM

Contiene la siguiente información:

El número telefónico del abonado (MSISDN).

El número internacional de abonado (IMSI, Identificación internacional de abonados móviles).

El estado de la tarjeta SIM.

El código de servicio (operador).

La clave de autenticación.

El PIN (Código de identificación personal).

El PUK (Código personal de desbloqueo).

Acceso a canal en GSM:

GSM usa modulaciones FDD y una combinación de TDMA y FHMA para proporcionar a las estaciones base y a los usuarios un acceso múltiple. Las bandas de frecuencias superiores e inferiores se dividen en canales de 200 KHz llamados ARFCN (“Absolute Radio Frequency Channel Number” ó Números de Canales de Radio Frecuencia Absolutos). El ARFCN denota un par de canales “uplink” y “downlink” separados por 45 MHz y cada canal es compartido en el tiempo por hasta 8 usuarios usando TDMA.

Cada uno de los 8 usuarios usan el mismo ARFCN y ocupan un único slot de tiempo (ST) por trama. Las transmisiones de radio se hacen a una velocidad de 270.833 kbps usando modulación digital binaria GMSK (“Gaussian Minimum Shift Keying”) con BT=0.3. El BT es el producto del ancho de banda del filtro por el periodo de bit de transmisión. Por lo tanto la duración de un bit es de 3.692 ms, y la velocidad efectiva de transmisión de cada usuario es de 33.854 kbps (270.833 kbps/8 usuarios). Con el estándar GSM, los datos se envían actualmente a una velocidad máxima de 24.7 kbps. Cada TS tiene un tamaño equivalente en un canal de radio de 156.25 bits, y una duración de 576.92 µs  y una trama TDMA simple en GSM dura 4.615 ms. El número de total de canales disponibles dentro de los 25 MHz de banda es de 125 (asumiendo que no hay ninguna banda de guarda). Dado que cada canal de radio está formado por 8 slots de tiempo, hacen un total de 1000 canales de tráfico en GSM

En implementaciones prácticas, se proporciona una banda de guarda de la parte más alta y más baja de espectro de GSM, y disponemos tan solo de 124 canales. La combinación de un número de ST y un ARFCN constituyen un canal físico tanto para el “uplink” como para el “downlink”. Cada canal físico en un sistema GSM se puede proyectar en diferentes canales lógicos en diferentes tiempos. Es decir, cada slot de tiempo específico o trama debe estar dedicado a manipular el tráfico de datos (voz, facsímil o teletexto), o a señalizar datos (desde el MSC, la estación base o la MS). Las especificaciones GSM definen una gran variedad de canales lógicos que pueden ser usados para enlazar la capa física con la capa de datos dentro de las capas de la red GSM. Estos canales lógicos transmiten eficientemente los datos de usuario, a parte de proporcionar el control de la red en cada ARFCN. GSM proporciona asignaciones explícitas de los slots de tiempo de las tramas para los diferentes canales lógicos.

Los canales lógicos se pueden separar en dos categorías principalmente:

Los Canales de Tráfico (TCHs)

Los Canales de Control

Los TCHs llevan voz codificada digitalmente o datos y tienen funciones idénticas y formatos tanto para el “downlink” como para el “uplink”. Los canales de control llevan comandos de señalización y control entre la estación base y la estación móvil. Se definen ciertos tipos de canales de control exclusivos para el uplink o para el downlink. Hay seis clases diferentes de TCHs y un número aún mayor de Canales de Control, que vamos a describir brevemente a continuación.

para cualquier inquietud, pueden enviarme un correo a sdrlatinoamerica@gmail.com

y recuerden seguirme en tiwter: @sdrlatino, @mrdesc.

Anuncios

3 comentarios en “Introducción a la Tecnología de Acceso GSM

  1. Pingback: Kalibrate, Frecuencias en GSM | sdrlatino

  2. Pingback: OpenBTS, mi propia red GSM | sdrlatino

  3. Pingback: OpenBTS y Asterisk

Responder

Por favor, inicia sesión con uno de estos métodos para publicar tu comentario:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s