Servicio Móvil

El servicio móvil es el enlace entre dos terminales, donde al menos uno está en movimiento.

Existen tres tipos:

• Servicio móvil terrestre
• Servicio móvil marítimo
• Servicio móvil aeronáutico

El Sistema Celular

El sistema celular permite la comunicación a todos los móviles mediante canales de voz.

La superficie se divide en celdas, y en cada una se coloca un repetidor de señal de menor potencia.

Distintas celdas utilizan algunos canales iguales, pero se encuentran lo suficientemente alejadas como para que la señal sea muy baja y no interfiera.

El objetivo es ofrecer los servicios de telefonía fija a usuarios que están cambiando de posición.

Se utilizan estaciones base de pequeña potencia para dar servicio a un área más limitada.

Celda

La celda es la unidad básica de cobertura en que se divide un sistema celular. Cada una de ellas tiene un transmisor que puede ser omnidireccional o sectorial.

Tipos de Celdas

• Celdas Paraguas:
  • Se construyen en puntos muy elevados.
  • Dan cobertura en puntos donde las otras estaciones no pueden, y gestionan el tráfico donde otras no pueden.
• Macroceldas:
  • Radio de Cobertura: 1.5 – 20 km
  • Carreteras y entornos rurales.
  • Cubren zonas que las Celdas Paraguas no pueden cubrir.
• Microceldas: Para grandes aglomeraciones.
• Picoceldas: Sitios de interior (oficinas, etc.)

Cada celda transmite un subconjunto del total de canales disponibles.

Para poder retransmitir los dos canales a la vez, necesitamos dos frecuencias, una de transmisión y otra de recepción.

La ventaja de este sistema es que si las células están alejadas pueden reutilizar el mismo radiocanal. Si están muy cerca se puede producir una interferencia cocanal.

La señal mínima entre células para que no haya interferencias se llama distancia de reutilización.

El reparto de radiocanales entre células vecinas se llama racimo o cluster.

Reutilización de Frecuencias

Se trata de tomar todo el grupo de frecuencias asignado a la red y, dividiendo el grupo en varios subgrupos – células – y ordenándolo según una estructura celular – racimo – se pueden construir grandes redes con las mismas frecuencias sin que estas interfieran.

Cobertura

La cobertura es la superficie dentro de la cual los terminales pueden establecer comunicaciones.

Es la suma de todos los alcances de sus estaciones de base, por lo que lo primero que necesitamos saber es la zona que queremos cubrir.

Fragmentación Celular

La fragmentación celular implica que las celdas son más pequeñas cuanto mayor es el número de abonados al sistema.

Si aumenta el número de demandantes, las celdas pueden subdividirse en otras más pequeñas.

Tipos de Emplazamientos

Para dar cobertura a todo el mundo, se utilizan los siguientes tipos de emplazamientos:

• Torre reticulada auto-soportada
• Torre reticulada con riendas para soporte
• Torre monosoporte
• Pedestales de azotea
• Microcelda exterior
• Microcelda interior

GSM (Global System for Mobile Communications)

• Entidades Funcionales: Realizan ejecuciones de las funciones del sistema.
• Interfaces: Establecen fronteras de repartición.

MS (Mobile Station)

Compuesto por ME (Mobile Equipment) y SIM (Subscriber Identity Module). Además, el equipo tiene un número grabado por el fabricante que es único (IMEI).

Entidades Funcionales

• BSS (Base Station Subsystem): Transmite, recibe y gestiona los trayectos radio. Su función es conectar las estaciones móviles con el NSS. Tiene dos tipos de elementos:
  • BTS (Base Transceiver Station): Son transceptores y antenas para transmitir y recibir a cada celda de la red. Un conjunto de BTS son controladas por una BSC.
  • BSC (Base Station Controller): Se encarga de hacer todos los enlaces físicos entre la MSC y la BTS. Es un switch de gran capacidad. Varias BSC pueden estar conectadas a una MSC.
• NSS (Network Switching Subsystem): Debe gestionar las comunicaciones y conectar las estaciones móviles. No está en contacto directo con las estaciones móviles.

  El interfaz entre el BSS y el NSS se llama interfaz A.

  • MSC/GMSC (Mobile Switching Center/Gateway MSC): Es una central telefónica capaz de encaminar las llamadas provenientes de la red fija hacia la estación móvil. También lo hace de móvil a fijo o entre móviles.
  • VLR (Visitor Location Register): Contiene datos relevantes de los móviles que estén en la MSC. Sirve para proporcionar al MSC los datos del usuario cuando la llamada se ha originado en el móvil.
  • AuC (Authentication Center): Identifica la identidad del usuario y asegura la confidencialidad de cada llamada.
  • EIR (Equipment Identity Register): Contiene información del equipo móvil que protege las trucadas desde móviles robados, no autorizados o defectuosos.
  • HLR (Home Location Register): Es una base de datos que contiene información del abonado. Guarda la identidad y datos pertenecientes a un área relacionada con una GMSC. Estos datos pueden ser fijos o temporales. Proporciona al GMSC los datos del usuario para cuando la llamada viene de un fijo.
• OSS (Operation and Support Subsystem): Procesa y mantiene la red para un correcto funcionamiento. Sus componentes se dividen en:
  • OMC: Centro de Operaciones y Mantenimiento
  • NMC: Centro de Gestión de los Equipos Móviles
  • ADC: Centro de Administración y Cobro de Cuota de Red

Subsistema de Radio para GSM

Canales Lógicos: Multiplex en Tiempo (TDMA)

Trama: Periodo de tiempo de recurrencia que se divide en periodos más pequeños llamados intervalos o time-slot.

Las emisiones se separan asignando a cada usuario un intervalo de la trama.

Las ráfagas de datos llegan y salen de la estación base según el orden que diga el ordenador. Este tipo de transmisión se denomina “Acceso múltiple por división en el tiempo TDMA”.

Subsistema de Radio

El interfaz radio utiliza una combinación de Acceso Múltiple por División de Frecuencia y Acceso Múltiple por División en el Tiempo, con una pizca de salto de frecuencia (Frequency Hopping) (FDMA + TDMA + FH).

La unidad de transmisión es una serie de bits modulados llamada ráfaga. Se envían en ventanas de frecuencia y tiempo llamadas ranuras o slots.

La información puede viajar a través de canales lógicos, que viajan a través de canales físicos. Un canal físico puede soportar varios canales lógicos, que se repartirán los intervalos de tiempo del canal físico.

Canal Físico (Radiocanal)

Se compone por la ordenación de los time-slot en el ancho de frecuencia asignado.

Canal Lógico

Es una combinación ordenada de ráfagas dentro de una estructura de trama. Hay dos tipos:

• Canales de Tráfico: Transmiten información generada por el usuario
  • Traffic Channel/Half-rate Speech (TCH/HS)
  • Traffic Channel/Full-rate Speech (TCH/FS)
  • Traffic Channel/Full-rate Data (TCH/F9.6, TCH/F4.8, TCH/F2.4)
  • Traffic Channel/Half-rate Data (TCH/H4.8, TCH/H2.4)
• Canales de Control:
  • Canales de Radiodifusión: (BCH, Broadcast CHannel) proporcionan información suficiente para sincronizarse con la red.
  • Canales de Control Dedicados: (DCCH, Dedicated Control CHannel) establecimiento del enlace entre móvil y BTS.
  • Canales Comunes de Control: (CCCH, Common Control CHannel) transmiten información de control entre la red y el móvil.

Canales Lógicos

Canales de Tráfico, TCH (Traffic CHannel): formadas por un par de portadoras y de intervalos de tiempo asignados a un móvil para efectuar la comunicación. Se dividen de acuerdo a su velocidad en:

• Velocidad Completa TCH/FS o Bm
• Velocidad Mitad TCH/HS o Lm

Canales de Señalización

• Canales de difusión, BCH
  • BCHH: Transmite permanentemente.
  • SCH: Sincronización de trama e identificación de BS.
  • FCCH: Información de corrección de frecuencia para sincronización de la portadora en el móvil.
• Canales comunes, CCCH: Sirven para regular el acceso de los terminales al sistema.
  • PCH: (Down) se notifica al móvil que está recibiendo una llamada.
  • RACH: (up) se cursan las peticiones del móvil a la red de recursos dedicados.
  • AGCH: (Down) para asignar al móvil los recursos que había pedido.
• Canales dedicados, DCCH: dedicados a funciones específicas.
  • SDCCH: Canal bidireccional. Para efectuar la transferencia de datos a usuario.
  • ACCH: Canal bidireccional. Transportan información necesaria para la comunicación. Se subdividen en:
    • FACCH: Transferencia de mensaje urgentes.
    • SACCH: Permite intercambio de información durante la fase de establecimiento de llamada.

Ventajas del GSM

• Se puede compartir la misma frecuencia portadora entre varios usuarios para ampliar el número de abonados.
• Permite al operador reducir las tarifas, ya que hay más usuarios que pueden trabajar con el mismo número de canales.
• Tener la voz y los datos digitalizados permite mayor confidencialidad, ya que se pueden encriptar las conversaciones más eficazmente.
• Se pueden ofrecer servicios adicionales como mensajes, transmisión de datos y fax.

Características del Sistema GSM

• Bandas de frecuencia:
  • Canal ascendente (móvil-base) de 890-915 MHz
  • Canal descendente (base-móvil) de 935-960 MHz
• Transmisión Dúplex: La transmisión y recepción se efectúa a través de dos canales separados en frecuencia de 45 MHz.
• Separación entre portadoras 200 KHz: El sistema cuenta con 125 parejas de portadoras (124 pares trx/rcx + 1 par de control).
• Acceso múltiple TDMA / FDMA: Cada portadora sustenta una trama de 8 intervalos de tiempo (slots). Cada intervalo dura 0.577 ms.
• Canales de tráfico: Para tráfico de voz (13kbps) y datos (2.4, 4.8 y 9.6 kbps)
• Seguridad: Cifrados de comunicaciones de voz y datos.

Funciones Básicas y Establecimiento de Llamadas

Cuando un móvil está en movimiento, envía un mensaje para actualizar en área de localización. Esto mejora la capacidad de tratamiento de las llamadas.

Esenciales

• Traspaso o handover: Cambio de radiocanal al pasarse de una celda a otra (traspaso intercelular).
• Seguimiento o roaming: Es posible que un usuario sea localizado y pueda seguir usando el servicio incluso si el servicio lo ofrece otro operador.

Encendido del Teléfono

Cuando encendemos el teléfono, lo primero que hace es conectarse a una estación base donde se encuentra. La oficina central controla la conexión.

Cuando se enciende no sabe dónde se encuentra, lo que hace es rastrear los canales que reconoce y trata de sintonizarse a un canal de control que utilice la compañía a la que está abonado.

Registro

El móvil comunica a la red que está disponible para realizar y recibir llamadas. La red intercambia información para poder dar permiso al móvil. Gracias a esto la red sabrá localizar el móvil en todo momento.

Señalización

Se realiza por los canales de control y voz y gestiona los recursos para permitir la comunicación. Hay varios tipos:

• Destinada a la gestión de los recursos de radio
• Destinada a la gestión de la movilidad
• Destinada al establecimiento de la comunicación

Iniciación de una Llamada

Tecleamos el número y enviamos. El teléfono rastrea los canales de acceso. Cuando encuentra un canal con suficiente señal, transmite su solicitud de llamada y espera respuesta.

La estación base le ordena sintonizar en un canal en el que se producirá la llamada. Se sintoniza en ese canal y comunica que está preparado. La base habilita las rutas de transmisión y se realiza la llamada.

Recepción de una Llamada

Nuestro teléfono esta encendido y se ha registrado el lugar donde está. Alguien marca nuestro número y la estación base envía una llamada de radiolocalización. El teléfono se sintoniza y se le asigna un canal de voz. Ya puede realizarse la conexión. La estación base manda una alerta al móvil.

Entrega de la Llamada

Es posible que durante una llamada el móvil salga de una célula. Al inicio se establece un nivel de señal, y si en algún momento baja de ese valor, la estación base avisa a la estación central y esta solicita a las estaciones de las celdas que monitoricen la llamada.

Colgar Llamada

Pulsamos la tecla END, y genera un pitido que llega hasta la estación base, que libera la conexión. El teléfono vuelve a sintonizarse con un canal de control para poder recibir otra llamada.

Control de Potencia

La potencia se ajusta a nuestras necesidades, según el nivel de señal del que dispongamos. Intenta que sea el adecuado para tener una conexión de calidad, pero que no se pase para no gastar demasiada energía.

La estación base solo transmite potencia si hay información que transmitir, el resto del tiempo el transmisor está inactivo y solo funciona el receptor.

Potencia de Emisión

Los móviles no pueden emitir con alta potencia, por lo que debe estar cerca de una estación base.

Las estaciones base emiten con una potencia mínima para mantener el nivel de señal. Si emiten con una frecuencia alta, hay celdas que utilizan los mismos canales y al emitir con una frecuencia muy alta habría interferencias (viene explicado más arriba).

Adicionales

• Control de potencia
• Transmisión discontinua
• Recepción discontinua
• Salto de frecuencia
• Asignación canal tras descolgar

Etiquetas: comunicación móvil, estaciones base, FDMA, GSM, redes celulares, TDMA