GSM

GSM

El sistema global para las comunicaciones móviles (del inglés Global System for Mobile communications, GSM, y originariamente del francés groupe spécial mobile) es un sistema estándar, libre de regalías, de telefonía móvil digital.

Un cliente GSM puede conectarse a través de su teléfono con su computador y enviar y recibir mensajes por correo electrónico, faxes, navegar por Internet, acceder con seguridad a la red informática de una compañía (red local/Intranet), así como utilizar otras funciones digitales de transmisión de datos, incluyendo el servicio de mensajes cortos (SMS) o mensajes de texto.

¿Qué son las redes GSM?

El sistema global para las comunicaciones móviles (del inglés Global System for Mobile communications, GSM, y originariamente del francés groupe spécial mobile) es un sistema estándar, libre de regalías, de telefonía móvil digital.

Las siglas GSM se corresponden al nombre en inglés del Sistema Global de Comunicaciones Móviles.  Se trata de un estándar muy utilizado desde principios de siglo y también se conoce como 2G debido a un salto en las comunicaciones analógicas a digitales.

La banda de frecuencia en la que opera el GSM difiere según territorio. En europa se utiliza el espectro radioeléctrico de 900 y 1800 Mhz mientras en EEUU la banda es la 1900. Esto hace que no todos los móviles GSM puedan funcionar en todo el mundo, a no ser que su tecnología esté preparada para conectarse a todas las bandas.

ESTACIÓN MÓVIL Y ESTACIÓN BASE

Una vez que se conoce el concepto de que es GSM pasamos a hablar de su arquitectura. Los teléfonos que se utilizan se denominan estaciones móviles. Para que esta estación sea operativa se necesita una tarjeta SIM, que contiene información sobre el terminal y su usuario.Información referente al operador de red, tipo de contrato y otros detalles también grabados en la tarjeta.

Cada estación móvil tiene un identificador único, el IMEI. Las tarjetas también tiene su propio identificador internacional, con lo que se puede transferir a otro equipo sin perder información.

Es la tecnología móvil digital más utilizada en el mundo y está disponible en una gran variedad de teléfonos (según los datos oficiales de la Asociación GSM, en un 82% de las terminales mundiales).

GSM nació ante la necesidad de mejorar la sencillez y disminuir las limitaciones que tenía la tecnología de primera generación de tecnología móvil analógica llamada AMPS (Advanced Mobile Phone System o Sistema Avanzado de Telefonía Móvil), la cual permitía solo la transmisión de voz. Dicha tecnología fue creado por Laboratorios Bell e implementada en los Estados Unidos en 1982, y posteriormente en Inglaterra bajo el nombre de TACS (Total Access Communications System o sistema de comunicación de acceso total).

Desde 1982 se crea el Grupo de trabajo (Groupe Spécial Mobile o GSM), con el objetivo de desarrollar un estándar europeo de telefonía móvil que se encargo de la configuración técnica de una norma de transmisión y recepción para la telefonía celular europea, en la cual participaron 26 compañías de telecomunicaciones europeas. Para el año 1991 se presentan los primeros prototipos de equipos telefónicos GSM y en 1992 las redes europeas implementan la tecnología y lanzan al mercado, en noviembre, el Nokia 1001 siendo el primer teléfono celular GSM.

En esa época el estándar europeo GSM marco el inicio de la segunda generación (2G), se introdujo la capacidad de transmitir voz y datos a una velocidad de 9,6 kbit/s, lo que permitió proveer el servicio de mensajes cortos (SMS) diseñado como parte del estándar GSM. Esta tecnología tan conocida nació bajo principios de:

.   Buena calidad de voz (gracias la señal digital). 

·   Habilitar el servicio de Itinerancia o roaming 

·   Deseo de implantación internacional. 

·   Terminales “teléfonos celulares” realmente portátiles a un precio accesible. 

·   Compatibilidad con la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI) 

·    Restauración de un mercado competitivo con multitud de operadores y fabricantes

ASOCIACIÓN GSM (GSMA)

La Asociación GSM es una organización de operadores móviles y compañías relacionadas, dedicada al apoyo de la normalización, la implementación y promoción del sistema de telefonía móvil GSM. Es una de las asociaciones comerciales más poderoso del mundo.

Fue creada como el MdE (Memorando de Entendimiento) de la Asociación GSM en 1995. Afirma que tiene como miembros a cerca de 800 operadores de telefonía móvil y más de 200 empresas relacionadas.

GSM se considera, por su velocidad de transmisión y otras características, un estándar de segunda generación (2G). Su extensión a 3G se denomina UMTS y difiere en su mayor velocidad de transmisión, el uso de una arquitectura de red ligeramente distinta y sobre todo en el empleo de diferentes protocolos de radio (W-CDMA).

La Asociación GSM (GSMA o GSM Association), dice que GSM es el estándar en telecomunicaciones móviles más extendido en el mundo, con un 82% de los terminales mundiales en uso. GSM cuenta con más de 3000 millones de usuarios en 159 países distintos, siendo el estándar predominante en Europa, América del Sur, Asia y Oceanía, y con gran extensión en América del Norte

La ubicuidad del estándar GSM ha sido una ventaja tanto para consumidores (beneficiados por la capacidad de itinerancia y la facilidad de cambio de operador sin cambiar de terminal, simplemente cambiando la tarjeta SIM) como para los operadores de red (que pueden elegir entre múltiples proveedores de sistemas GSM, al ser un estándar abierto que no necesita pago de licencias).

El GSM se implementó por primera vez el servicio de mensajes cortos de texto (SMS), que posteriormente fue extendido a otros estándares. Además, en GSM se define un único número de emergencias a nivel mundial, el 112, que facilita que los viajeros de cualquier parte del mundo puedan comunicar situaciones de emergencia sin necesidad de conocer un número local.

HISTORIA Y DESARROLLO

El estándar GSM fue desarrollado a partir de 1982. En la conferencia de telecomunicaciones CEPT de ese año fue creado el grupo de trabajo Groupe Spécial Mobile o GSM, cuya tarea era desarrollar un estándar europeo de telefonía móvil digital. Se buscó evitar los problemas de las redes analógicas de telefonía móvil, que habían sido introducidos en Europa a fines de los años 1950, y no fueron del todo compatibles entre sí a pesar de usar, en parte, los mismos estándares. En el grupo GSM participaron 26 compañías europeas de telecomunicaciones.

En 1990 se finalizaron las especificaciones para el primer estándar GSM-900, al que siguió DCS-1800 un año más tarde. En 1991 fueron presentados los primeros equipos de telefonía GSM como prototipos. De manera paralela, se cambió el nombre del grupo a Standard Mobile Group (SMG) y las siglas GSM a partir de este momento se usaron para el propio estándar.

En 1992 las primeras redes europeas de GSM-900 iniciaron su actividad, y el mismo año fueron introducidos al mercado los primeros teléfonos móviles GSM, siendo el primero el Nokia 1011 en noviembre de este año

Las siglas GSM vienen, como siempre, de las palabras anglosajonas Global System for Mobile comunications. Como su propio nombre indica, pues, el GSM no es más que un estándar de comunicación para la telefonía móvil, implementado mediante la combinación de satélites y antenas terrestres. A los móviles que usan la tecnología GSM también se les conoce por móviles 2g o de segunda generación.

Aunque su principal función es como hemos dicho la telefonía, del mismo modo que antiguamente se podía utilizar la línea telefónica para el modem, también el GSM permite la transmisión de datos por medio de sus canales, siempre y cuando estos se hallen libres. Es un sistema digital, y al ser un estándar usado mundialmente, permite su uso en cualquier lugar con cobertura, incluso en ámbitos internacionales

En un principio GSM venía del francés Groupe Spécial Mobile, puesto que se desarrollo en Europa, si bien se extendió muy rápidamente en el resto del mundo y como hemos dicho, actualmente es el sistema básico para todas las comunicaciones móviles, y aún el más usado, aunque debido a sus limitaciones técnicas, está siendo rápidamente reemplazado en los países avanzados por los nuevos sistemas 3g y 4g , que usan el estándar UTMS, de mayor rapidez y prestaciones

El GSM apenas permitía una velocidad de descarga de datos de 100 kbps, se desconectaba al perder la cobertura, tarificaba por segundos y no por volumen de datos..., características todas ellas muy insuficientes para las aplicaciones demandadas por el público, como el streaming de audio y video, la visualización de contenidos web o videoconferencias... Otro estándar muy conocido y que convive igualmente con los anteriores es el GPRS, que no es más que una optimización del GSM para su uso con datos. Este estándar trabaja con la base del GSM, por lo que suele llamarse tecnología 2.5G

Sin embargo, estos nuevos sistemas no han desbancado del todo las antiguas redes GSM, sino que conviven con ellas. La mayor parte de los operadores y móviles permiten el uso dual de estas redes, de modo que si no hay cobertura en un lugar de 3G, pueden usar la red 2G (GSM) sin ningún problema. Esto se debe a que las infraestructuras 3G y 4G se han realizado sobre las ya existentes 2G, siguiendo en funcionamiento estas últimas. En general podemos decir que un móvil 4g puede funcionar con 3g y con 2g también, siendo compatible con las redes más antiguas.

Por lo demás, decir sobre el GSM que realmente supuso un salto definitivo en las plataformas móviles en el mundo. Las personas ya no sólo podían estar comunicadas desde cualquier lugar, sino que no necesitaban un terminal fijo para acceder a cualquier información existente en la red. Las aplicaciones prácticas de todo esto han sido enormes y aún continuarán sorprendiéndonos durante unas cuantas décadas, aunque el nombre de GSM vaya cayendo cada vez más en desuso.

Arquitectura red GSM

Todas las redes GSM se pueden dividir en cuatro partes fundamentales y bien diferenciadas:

1.- La Estación Móvil o Mobile Station (MS): Consta a su vez de dos elementos básicos, por un lado el terminal o equipo móvil y por otro lado el SIM o Subscriber Identity Module.

El SIM es una pequeña tarjeta inteligente que sirve para identificar las características de nuestro terminal. Esta tarjeta se inserta en el interior del móvil y permite al usuario acceder a todos los servicios que haya disponibles por su operador, sin la tarjeta SIM el terminal no nos sirve de nada por que no podemos hacer uso de la red.

2.- La Estación Base o Base Station Subsystem (BSS): Sirve para conectar a las estaciones móviles con los NSS, además de ser los encargados de la transmisión y recepción. Como los MS también constan de dos elementos diferenciados: La Base Transceiver Station (BTS) o Base Station y la Base Station Controller (BSC

3.- El Subsistema de Conmutación y Red o Network and Switching Subsystem (NSS): Este sistema se encarga de administrar las comunicaciones que se realizan entre los diferentes usuarios de la red; para poder hacer este trabajo la NSS se divide en siete sistemas diferentes, cada uno con una misión dentro de la red

·    Mobile Services Switching Center (MSC): Es el componente central del NSS y se encarga de realizar las labores de conmutación dentro de la red, así como de proporcionar conexión con otras redes.

·  Gateway Mobile Services Switching Center (GMSC): Un gateway es un dispositivo traductor (puede ser software o hardware que se encarga de interconectar dos redes haciendo que los protocolos de comunicaciones que existen en ambas redes se entiendan. Bien, la misión del GMSC es esta misma, servir de mediador entre las redes de telefonía fijas y la red GSM.

· Home Location Registrer (HLR): El HLR es una base de datos que contiene información sobre los usuarios conectados a un determinado MSC. Entre la información que almacena el HLR tenemos fundamentalmente la localización del usuario y los servicios a los que tiene acceso.

·   Visitor Location Registrer (VLR): Contiene toda la información sobre un usuario necesaria para que dicho usuario acceda a los servicios de red. Forma parte del HLR con quien comparte funcionalidad.

· Authentication Center (AuC): Proporciona los parámetros necesarios para la autentificación de usuarios dentro de la red; también se encarga de soportar funciones de encriptación.

·     Equipment Identy Registrer (EIR): También se utiliza para proporcionar seguridad en las redes GSM pero a nivel de equipos válidos. La EIR contiene una base de datos con todos los terminales que son válidos para ser usados en la red.

·  GSM Interworking Unit (GIWU): Sirve como interfaz de comunicación entre diferentes redes para comunicación de datos.

 Los Subsistemas de soporte y Operación u Operation and Support Subsystem (OSS): Los OSS se conectan a diferentes NSS y BSC para controlar y monitorizar toda la red GSM.

Reparto del espectro disponible

Al diseñar la estructura de red para un sistema de telefonía móvil, el problema a encarar es el de la limitación en el rango de frecuencias disponibles. Cada "conversación" (o cada cliente de tráfico de datos) requiere un mínimo de ancho de banda para que pueda transmitirse correctamente. A cada operador en el mercado se le asigna cierto ancho de banda, en ciertas frecuencias delimitadas, que debe repartir para el envío y la recepción del tráfico a los distintos usuarios (que, por una parte, reciben la señal del otro extremo, y por otra envían su parte de la “conversación”). Por tanto, no puede emplearse una sola antena para recibir la señal de todos los usuarios a la vez, ya que el ancho de banda no sería suficiente; y además, deben separarse los rangos en que emiten unos y otros usuarios para evitar interferencias entre sus envíos. A este problema, o más bien a su solución, se le suele referir como reparto del espectro o control de acceso al medio. El sistema GSM basa su división de acceso al canal en combinar los siguientes modelos de reparto del espectro disponible. El primero es determinante a la hora de especificar la arquitectura de red, mientras que el resto se resuelve con circuitería en los terminales y antenas del operador:

·    Empleo de celdas contiguas a distintas frecuencias para repartir mejor las frecuencias (SDMA, Space Division Multiple Access o acceso múltiple por división del espacio); reutilización de frecuencias en celdas no contiguas;

·   División del tiempo en emisión y recepción mediante TDMA (Time Division Multiple Access, o acceso múltiple por división del tiempo);

· Separación de bandas para emisión y recepción y subdivisión en canales radioeléctricos (protocolo FDMA, Frequency Division Multiple Access o acceso múltiple por división de la frecuencia);

      Variación pseudoaleatoria de la frecuencia portadora de envío de terminal a red (FHMA, Frequency Hops Multiple Access o acceso múltiple por saltos de frecuencia

La BSS, capa inferior de la arquitectura (terminal de usuario – BS – BSC), resuelve el problema del acceso del terminal al canal. La siguiente capa (NSS) se encargará, por un lado, del enrutamiento (MSC) y por otro de la identificación del abonado, tarificación y control de acceso (HLR, VLR y demás bases de datos del operador)

Por otra parte, las comunicaciones que se establezcan viajarán a través de distintos sistemas. Para simplificar, se denomina canal de comunicaciones a una comunicación establecida entre un sistema y otro, independientemente del método que realmente se emplee para establecer la conexión. En GSM hay definidos una serie de canales lógicos para el tráfico de llamadas, datos, señalización y demás propósitos.

Capa de radio y control de radio: subsistema de estaciones base o BSS

Esta capa de red se ocupa de proporcionar y controlar el acceso de los terminales al espectro disponible, así como del envío y recepción de los datos.

División en celdas: estaciones base o BS

El sistema debe ser capaz de soportar una gran carga de usuarios, con muchos de ellos utilizando la red al mismo tiempo. Si sólo hubiera una antena para todos los usuarios, el espacio radioeléctrico disponible se saturaría rápidamente por falta de ancho de banda. Una solución es reutilizar las frecuencias disponibles. En lugar de poner una sola antena para toda una ciudad, se colocan varias, y se programa el sistema de manera que cada antena emplee frecuencias distintas a las de sus vecinas, pero las mismas que otras antenas fuera de su rango. A cada antena se le reserva cierto rango de frecuencias, que se corresponde con un cierto número de canales radioeléctricos (cada uno de los rangos de frecuencia en que envía datos una antena). Así, los canales asignados a cada antena de la red del operador son diferentes a los de las antenas contiguas, pero pueden repetirse entre antenas no contiguas.

Se dota a las antenas de la electrónica de red necesaria para comunicarse con un sistema central de control (y la siguiente capa lógica de la red) y para que puedan encargarse de la gestión de la interfaz radio: el conjunto de la antena con su electrónica y su enlace con el resto de la red se llama estación base (BS, Base Station). El área geográfica a la que proporciona cobertura una estación base se llama celda o célula (del inglés cell, motivo por el cual a estos sistemas se les llama en algunas zonas celulares). A este modelo de reparto del ancho de banda se le denomina a veces SDMA o división espacial.

El empleo de celdas requiere de una capa adicional de red que es novedosa en el estándar GSM respecto a los sistemas anteriores: es el controlador de estaciones base, o BSC, (Base Station Controller) que actúa de intermediario entre el “corazón” de la red y las antenas, y se encarga del reparto de frecuencias y el control de potencia de terminales y estaciones base. El conjunto de estaciones base coordinadas por un BSC proporcionan el enlace entre el terminal del usuario y la siguiente capa de red, ya la principal, que veremos más adelante. Como capa de red, el conjunto de BSs + BSC se denomina subsistema de estaciones base, o BSS

Una estación base GSM puede alcanzar un radio de cobertura a su alrededor desde varios cientos de metros (en estaciones urbanas) hasta un máximo práctico de 35 km (en zonas rurales), según su potencia y la geografía del entorno. Sin embargo, el número de usuarios que puede atender cada BS está limitado por el ancho de banda (subdividido en canales) que el BSC asigna a cada estación, y aunque podría pensarse que las estaciones base deberían tener una gran potencia para cubrir mayor área, tienen una potencia nominal de 320 W como máximo (frente a las antenas de FM o televisión, que poseen potencias de emisión de miles de Watts, un valor casi despreciable) y de hecho siempre emiten al menor nivel de potencia posible para evitar interferir con celdas lejanas que pudieran emplear el mismo rango de frecuencias, motivo por el cual es raro que se instalen modelos de más de 40 W. Es más, en zonas urbanas muy pobladas o túneles se instala un mayor número de BSs de potencia muy limitada (menor que 2,5 W) para permitir la creación de las llamadas pico y microceldas, que permiten mejor reutilización de las frecuencias (cuantas más estaciones, más reutilización de frecuencias y más usuarios admisibles al mismo tiempo) o bien dan cobertura en lugares que una BS normal no alcanza o precisan de gran capacidad (túneles de metro o de carreteras, espacios muy concurridos, ciudades muy pobladas).

Por tanto, en zonas donde exista una gran concentración de usuarios, como ciudades, debe instalarse un gran número de BSs de potencia muy limitada, y en zonas de menor densidad de uso, como áreas rurales, puede reducirse el número de estaciones y ampliar su potencia. Esto asegura además mayor duración de la batería de los terminales y menor uso de potencia de las estaciones base

Funcionalidades

GSM ofrece Servicios de Suplementarios de Telefonía tales como:

·  Identificación del abonado llamante

·  Redireccionamiento de llamadas

·  Llamada en espera

·  Terminación de llamadas de usuarios ocupados

·  Grupos cerrados de usuarios

TARIFICACIÓN

La tarificación por uso de la Red GSM se realiza de forma dependiente al servicio a que esté dando soporte.

En este sentido, la realización de una comunicación de voz o datos a través de este servicio está constituida por un coste de establecimiento de la comunicación y por un coste que es función del tiempo durante el cual se mantiene establecida.

Habitualmente se establecen franjas horarias en las que se aplican diferentes tarifas.

Según el operador de la red, esta tarificación se puede establecer de diferentes formas:

· Establecimiento de la llamada

· Con cuota de establecimiento

· Sin cuota de establecimiento

· Continuación de la llamada

· Tarificación por pasos o Unidades de Tarificación (tiene un coste fijo, y una duración temporal variable según la franja horaria).

· Tarificación por segundos (su coste es variable en función de la franja horaria de que se trate).

Handover: El controlador de estaciones base o BSC

La comunicación no debe interrumpirse porque un usuario se desplace (roaming, deambular) y salga de la zona de cobertura de una BS, deliberadamente limitada para que funcione bien el sistema de celdas. Tanto el terminal del usuario como la BS calibran los niveles de potencia con que envían y reciben las señales e informan de ello al controlador de estaciones base o BSC (Base Station Controller). Además, normalmente varias estaciones base al mismo tiempo pueden recibir la señal de un terminal y medir su potencia. De este modo, el controlador de estaciones base o BSC puede detectar si el usuario va a salir de una celda y entrar en otra, y avisa a ambas MSCs (Mobile Switching Center, Central de Conmutación Móvil) y al terminal para el proceso de salto de una BS a otra: es el proceso conocido como handover o traspaso entre celdas, una de las tres labores del BSC, que permite hablar aunque el usuario se desplace.

Este proceso también puede darse si la estación más cercana al usuario se encuentra saturada –es decir, si todos los canales asignados a la BS están en uso–. En ese caso el BSC remite al terminal a otra estación contigua, menos saturada, incluso aunque el terminal tenga que emitir con más potencia. Por eso es habitual percibir cortes de la comunicación en zonas donde hay muchos usuarios al mismo tiempo. Esto nos indica la segunda y tercera labor del BSC, que son controlar la potencia y la frecuencia a la que emiten tanto los terminales como las BTSs para evitar cortes con el menor gasto de batería posible.

Señalización

Además del uso para llamadas del espectro, reservando para ello los canales precisos mientras se estén usando, el estándar prevé que el terminal envíe y reciba datos para una serie de usos de señalización, como por ejemplo el registro inicial en la red al encender el terminal, la salida de la red al apagarlo, el canal en que va a establecerse la comunicación si entra o sale una llamada, la información del número de la llamada entrante... Y prevé además que cada cierto tiempo el terminal avise a la red de que se encuentra encendido para optimizar el uso del espectro y no reservar capacidad para terminales apagados o fuera de cobertura.

Este uso del transmisor, conocido como ráfagas de señalización, ocupa muy poca capacidad de red y se utiliza también para enviar y recibir los mensajes cortos SMS sin necesidad de asignar un canal de radio. Es sencillo escuchar una ráfaga de señalización si el teléfono se encuentra cerca de un aparato susceptible de captar interferencias, como un aparato de radio o televisión.

En GSM se definen una serie de canales para establecer la comunicación, que agrupan la información a transmitir entre la estación base y el teléfono. Se definen los siguientes tipos de canal:

·  Canales de tráfico (Traffic Channels, TCH): albergan las llamadas en proceso que soporta la estación base.

·  Canales de control o señalización:

o  Canales de difusión (Broadcast Channels, BCH).

§Canal de control broadcast (Broadcast Control Channel, BCCH): comunica desde la estación base al móvil la información básica y los parámetros del sistema.

§ Canal de control de frecuencia (Frequency Control Channel, FCCH): comunica al móvil (desde la BS) la frecuencia portadora de la BS.

§ Canal de control de sincronismo (Synchronization Control Channel, SCCH): informa al móvil sobre la secuencia de entrenamiento (training) vigente en la BS, para que el móvil la incorpore a sus ráfagas.

o    Canales de control dedicado (Dedicated Control Channels, DCCH).

§  Canal de control asociado lento (Slow Associated Control Channel, SACCH).

§  Canal de control asociado rápido (Fast Associated Control Channel, FACCH).

§  Canal de control dedicado entre BS y móvil (Stand-Alone Dedicated Control Channel, SDCCH).

o    Canales de control común (Common Control Channels, CCCH).

§  Canal de aviso de llamadas (Paging Channel, PCH): permite a la BS avisar al móvil de que hay una llamada entrante hacia el terminal.

§  Canal de acceso aleatorio (Random Access Channel, RACH): alberga las peticiones de acceso a la red del móvil a la BS.

§  Canal de reconocimiento de acceso (Access-Grant Channel, AGCH): procesa la aceptación, o no, de la BS de la petición de acceso del móvil.

·  Canales de Difusión Celular (Cell Broadcast Channels, CBC).

Subsistema de red y conmutación o NSS

El subsistema de red y conmutación (network and switching system o NSS), también llamado núcleo de red (core network), es la capa lógica de enrutamiento de llamadas y almacenamiento de datos. Notemos que, hasta el momento, sólo teníamos una conexión entre el terminal, las estaciones base BS y su controlador BSC, y no se indicaba manera de establecer conexión entre terminales o entre usuarios de otras redes. Cada BSC se conecta al NSS, y es este quien se encarga de tres asuntos

- Enrutar las transmisiones al BSC en que se encuentra el usuario llamado (central de conmutación móvil o MSC);

-  Dar interconexión con las redes de otros operadores;

-  Dar conexión con el subsistema de identificación de abonado y las bases de datos del operador, que dan permisos al usuario para poder usar los servicios de la red según su tipo de abono y estado de pagos (registros de ubicación base y visitante, HLR y VLR).

Central de conmutación móvil o MSC

       La central de conmutación móvil o MSC (mobile switching central) se encarga de iniciar, terminar y canalizar las llamadas a través del BSC y BS correspondientes al abonado llamado. Es similar a una centralita telefónica de red fija, aunque como los usuarios pueden moverse dentro de la red realiza más actualizaciones en su base de datos interna.

      Cada MSC está conectado a los BSCs de su área de influencia, pero también a su VLR, y debe tener acceso a los HLRs de los distintos operadores e interconexión con las redes de telefonía de otros operadores.

Registros de ubicación base y visitante (HLR y VLR

El HLR (home location register, o registro de ubicación base) es una base de datos que almacena la posición del usuario dentro de la red, si está conectado o no y las características de su abono (servicios que puede y no puede usar, tipo de terminal, etcétera). Es de carácter más bien permanente; cada número de teléfono móvil está adscrito a un HLR determinado y único, que administra su operador móvil.

Al recibir una llamada, el MSC pregunta al HLR correspondiente al número llamado si está disponible y dónde está (es decir, a qué BSC hay que pedir que le avise) y enruta la llamada o da un mensaje de error.

El VLR (visitor location register o registro de ubicación de visitante) es una base de datos más volátil que almacena, para el área cubierta por un MSC, los identificativos, permisos, tipos de abono y localizaciones en la red de todos los usuarios activos en ese momento y en ese tramo de la red. Cuando un usuario se registra en la red, el VLR del tramo al que está conectado el usuario se pone en contacto con el HLR de origen del usuario y verifica si puede o no hacer llamadas según su tipo de abono. Esta información permanece almacenada en el VLR mientras el terminal de usuario está encendido y se refresca periódicamente para evitar fraudes (por ejemplo, si un usuario de prepago se queda sin saldo y su VLR no lo sabe, podría permitirle realizar llamadas

CÓDIGO ESTÁNDAR DE RED GSM

Identificación de llamada

Mostrar el código IMEI del teléfono

Llamada en espera

Desvío de llamadas

Restricción de red

Tarjeta SIM

Una de las características principales del estándar GSM es el módulo de identidad del suscriptor, conocida comúnmente como tarjeta SIM. La tarjeta SIM es una tarjeta inteligente desmontable que contiene la información de suscripción del usuario, parámetros de red y directorio telefónico. Esto permite al usuario mantener su información después de cambiar su teléfono. Paralelamente, el usuario también puede cambiar de operador de telefonía, manteniendo el mismo equipo simplemente cambiando la tarjeta SIM. Algunos operadores introducen un bloqueo para que el teléfono utilice un solo tipo de tarjeta SIM, o sólo una tarjeta SIM emitida por la compañía donde se compró el teléfono, esta práctica se conoce como bloqueo de sim, y es ilegal en algunos países

Las tarjetas Sim son una de las características claves de las redes GSM . Albergan la suscripción de tu servicio, la indentificación de la red, y la información de las direcciones. Las tarjetas se utilizan para asignar espacios de tiempo a la conversación telefónica,y además, le comunican a la red los servicios a los cuales tienen acceso. Como dijimos, almacenan tus contactos, además de la información del contacto que le corresponde.Incluso se pueden usar para pasar información entre teléfonos, si un operador lo permite. 

Una 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). 

La estación móvil contiene el algoritmo de cifrado, medida de seguridad más para asegurar la privacidad de conversaciones telefónicas y la prevención de fraude en la telefónica celular.

En la red GSM se encuentra el Centro de Autentificación (AuC) que forma parte del Subsistema de Operación y Mantenimiento (OMS), consiste en una base de datos de información de identificación y autenticación de abonados, es el responsable de generar los conjuntos de RAND (Número aleatorio), SRES (Respuesta Firmada) y Kc (clave de cifrado temporal generada aleatoriamente) . Estos se encuentran almacenados en el HLR y en el VLR para su utilización en los procesos de autenticación y cifrado.

GSM en ESPAÑA

La tecnología móvil en España comenzó en 1976 con un servicio para vehículos limitado a Madrid y Barcelona llamado Teléfono automático en vehículo. Este servicio fue evolucionando para dar cabida a más usuarios con tecnologías como TMA-450 y posteriormente TMA-900, llegando hasta 900.000 en 1996.

En 1995 dada la inferioridad tecnológica del servicio analógico respecto al digital proporcionado por GSM, se creó la primera red digital móvil llamada Movistar. Posteriormente, se concedieron licencias para una segunda operadora móvil llamada Airtel (actualmente Vodafone). En 1999 se crea una tercera operadora llamada Amena (actualmente Orange).

A esta última se le asignaron frecuencias únicamente en la banda de 1800 MHz lo que suponía tener que desplegar más celdas que si se emplease la banda de 900 MHz para conseguir dar cobertura a una misma zona. Ya en 2005, el gobierno asignó a Amena nuevas frecuencias en la banda de 900 MHz, pero Movistar y Vodafone siguieron contando con un mayor número de frecuencias en esta banda.

A principios del año 2000, empezaron los cierres de las redes analógicas y la asignación de licencias para la tecnología 3G, a la que años más tarde seguiría la tecnología 3,5G. Ese mismo año se concede licencia a la cuarta operadora llamada Xfera (actualmente Yoigo), aunque no empezaría a operar hasta 2006.

Actualmente convivimos con tecnología 2G/3G/3,5G y, aunque 3,5G sea superior tecnológicamente, compañías como Vodafone utilizan red dual para ofrecer una mayor cobertura (si no hay cobertura 2G o 3G, el terminal móvil puede que tenga cobertura 3,5G y viceversa) y maximizar la duración de la batería de sus móviles

Según los datos ofrecidos por la Comisión del Mercado de las Telecomunicaciones de España correspondientes al año 2009 se puede apreciar que el número de estaciones base GSM es considerablemente mayor que el de estaciones 3G/UMTS.

Tras mucho revuelo durante el año 2013, las 4 grandes compañías Españolas (Vodafone, Orange, Movistar y Yoigo) han implementado los primeros 4G entre los grandes núcleos urbanos.

La gran sorpresa la hizo Vodafone, quién sin decir nada, a la primera semana de mayo dijo que implementaría el servicio 4G para 7 grandes urbes en junio de este mismo año, siendo así la primera operadora en ofrecer 4G y una velocidad móvil de 150Mbps en España. Las urbes que disfrutaron de 4G a partir de junio fueron: Madrid, Barcelona, Valencia, Bilbao, Sevilla, Málaga y Palma de Mallorca. La adaptación a nuevas líneas 4G en éstas 7 ciudades costó una inversión de 12.000 millones de euros por parte de Vodafone, Orange y Yoigo. Orange lo lanzó el 8 de julio de 2013 y Yoigo el 18 de julio de 2013, mientras que Vodafone estuvo disponible desde el 3 de junio de 2013. Finalmente, Movistar anunció en octubre de 2013 la disponibilidad del 4G a través de la red de Yoigo hasta que se liberase por parte del Gobierno la frecuencia de los 800 MHz

Cómo funciona GSM

La telefonia móvil celular funciona de la siguiente manera: existe una serie de antenas que dan cobertura a una zona determinada, llamada celda. Cada antena esta conectada a una estación base llamada BTS que conecta dicha celda a un MSC, que es el sistema encargado de administrar el encaminamiento de las llamadas de un suscriptor móvil y conectarlo con otras redes de otro tipo, como telefonia fija, o enviar llamadas a otro operador. 

El MSC está conectado con un servidor llamado HLR, que se encarga de obtener los datos del suscriptor cuando este entra en la zona y si lo tiene permitido, le dará cobertura.

Al encender el movil este se conecta a la BTS/BSC mas cercana que le puede dar servicio y esta comprueba los datos del terminal y el usuario en el HLR y si todo está correcto, se le da cobertura al terminal y se registra en que celda se encuentra. Al desplazarse el terminal está continuamente haciendo mediciones de cobertura y se conecta siempre a la BTS que mejor señal le da y para eso existe una notificación previa y es por ello que el usuario es capaz de desplazarse sin que se le corten las llamadas.

Una de las características fundamentales visibles del sistema GSM es la facilidad para cambiar de terminal y que por ello se cuenta con una tarjeta Sim removible que lleva en si los datos del usuario y numero de telefono asignado que al ser insertada en otro terminal adquiere la linea del anterior aparto. 

Explicación:cada terminal tiene un número que habrás escuchado alguna vez llamado IMEI.El IMEI (identificación internacional de equipo móvil). Lo que significa que es un numero único para cada terminal del mundo sin importar marca o modelo. Este número identifíca univocamente cada terminal. 

CARACTERÍSTICAS

La tecnología GSM es usada por más de 4 billones de usuarios GSM en varios países alrededor del mundo, lo que representa 85% del mercado mundial de telefonía móvil, aproximadamente 234 países. Es considerada como una tecnología de segunda generación por su velocidad de transmisión de 9.6 kbit/s y otras características importantes como:

Tecnología libre y abierta que presta servicios de voz de alta calidad y servicios de datos conmutados por circuitos. 

Trabaja en una amplia gama de bandas de espectro con frecuencias de 850, 900, 1800 y 1900 MHz, 

Permite que varios usuarios compartan un mismo canal al hacer llamadas simultáneamente sin interferir con las demás. 

Permite el servicio de mensajería texto (SMS). 

Utiliza una técnica llamada “frequency hopping o salto de frecuencias” que minimiza la interferencia de las fuentes externas y hace que las escuchas no autorizadas sean imposibles. 

Capacidad de servicio internacional roaming o itenerancia.

CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONABILIDAD.

      El funcionamiento del sistema se describe de la siguiente manera

Primero se inserta la tarjeta SIM en el terminal móvil y se conectarlo. 

Se solicita (si tenemos la opción activada) un número de identificación personal (PIN), que nos permitirá la utilización de la tarjeta o nos denegará el acceso al servicio en caso de que lo desconocemos.

El terminal, una vez encendido busca las redes GSM disponibles y se valida en una de ellas, generalmente aquella que tenemos contratada.

En ese momento, la célula más próxima (la que ofrezca mayor nivel de potencia) recibe la petición de "alta" del terminal y lo "valida" adecuadamente, quedando el teléfono registrado en la zona de cobertura de la célula que lo ha validado. 

A partir de aquí, hay disposición de realizar y recibir llamadas, utilizando como enlace la estación que cubre la célula en la que se encuentra la terminal.

¿Qué es el GSM en los celulares y para qué sirve?

GSM son las siglas de Global System for Mobile communications (sistema global para las comunicaciones móviles) y es un tipo de red que se utiliza para la transmisión móvil de voz y datos. ... Por ejemplo, nos permite enviar 30 SMS por minuto, mientras que con GSM podemos mandar entre 6 y 10.

¿Qué es el operador GSM?

Es mucho más fácil intercambiar teléfonos en redes GSM, porque los operadores GSM ponen la información del cliente en una tarjeta SIM extraíble. Saca la tarjeta, ponla en un teléfono diferente y el teléfono nuevo tiene tu número

Cuál es la tarjeta SIM GSM?

Una tarjeta SIM (acrónimo en inglés de subscriber identity module, en español módulo de identificación de abonado) es una tarjeta inteligente desmontable usada en teléfonos móviles y módems HSPA o LTE que se conectan al dispositivo por medio de una ranura lectora o lector SIM

MOVILIDAD GSM

Una de las características principales en todas las redes GSM es la capacidad que tiene un usuario para realizar o recibir llamadas telefónicas, enviar y recibir información o acceder a otros servicios mientras viaja fuera de área geográfica cubierta por el operador local usando las redes de otros operadores.

Utilizando la red de señalización de control, los MSCs interactúan para localizar y conectar a los usuarios en toda la red. Los "Registros de Localización" se encuentran incluidos en las Bases de Datos del MSC y ayudan a localizar a los usuarios GSM, cada uno tiene asignado un HLR que se utiliza para contener la localización del usuario y los servicios del abonado en cuestión. Un registro separado, denominado VLR se utiliza para seguir la pista de localización de un usuario.

Cuando el usuario cruza el área cubierta por el HLR, la estación móvil notifica a una nueva VLR de su paradero actual. El VLR utiliza la red de control para señalar la HLR de la nueva localización de la estación móvil. Utilizando esta información, las llamadas terminadas en el móvil se pueden encaminar al usuario utilizando la información de localización contenida en el HLR del usuario.

Seguridad

La seguridad en GSM consta de los siguientes aspectos:

Autenticación de la Identidad del Abonado 

Confidencialidad de la Identidad del Abonado 

Confidencialidad de los Datos de Señalización 

Confidencialidad de los Datos del Usuario 

El abonado se le identifica de forma única utilizando la Identidad de Abonado Móvil Internacional (IMSI). Esta información junto con la clave individual de autenticación de abonado (Ki) constituyen las "credenciales de identificación". Se utiliza un mecanismo de "desafío-respuesta" para realizar la autenticación., cuando se realizan llamadas las conversaciones reales se cifran utilizando una clave temporal aleatoria de cifrado (Kc). La Estación Móvil (MS) se identifica por medio de la Identidad Temporal de Abonado Móvil (TMSI) que emite la red y puede cambiarse periódicamente para mayor seguridad.

Los mecanismos de seguridad de GSM se implementan en tres elementos diferentes del sistema, los cuales siempre deben estar para que funcionen los mecanismos de autentificación y de confidencialidad requeridos:
El Módulo de Identidad del Abonado (SIM)
El Aparato portátil GSM o Estación Móvil (MS)
La Red GSM

Autentificación GSM

La red GSM autentifica la identidad del abonado utilizando un mecanismo de "desafío-respuesta, mediante el siguiente proceso:

Se envía a la estación móvil un número aleatorio de 128 bits (RAND). 

La estación móvil (MS) calcula la respuesta firmada de 32 bits (SRES) basándose en el cifrado del número aleatorio (RAND) con el algoritmo de autenticación (A3) utilizando la clave individual de autenticación de abonado (Kc). 

Al recibir del abonado la respuesta firmada (RAND), la red GSM repite el cálculo para verificar la identidad del abonado. 

Si el RAND recibido coincide con el valor calculado, la estación móvil ha sido autentificada con éxito y puede continuar. 

Si los valores no coinciden la conexión se termina y se indica un fallo de autenticación a la estación móvil

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Entre las especificaciones técnicas más importante de GSM están:

· Método de modulación: GSM utiliza el método de modulación Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK), es una técnica de filtrado de modulación Gausiana, usada en las comunicaciones de radio, basada en la modulación MSK, su gran ventaja es la capacidad de llevar modulación digital mientras se sigue usando eficientemente el espectro electromagnético. El método GMSK consiste en un proceso de cambio que modifica la información entrante en un formato adecuado para su transmisión y la desmodula una vez que llega a su destino.

· Métodos de acceso: En GSM se diseño un método combinado de TDMA / FDMA como su método, dado a que el espectro radioeléctrico es un recurso escaso compartido por todos los usuarios y se necesitaba un método que pudiera dividir el ancho de banda entre tantos usuarios como fuese posible.

·La parte FDMA implica la división de la frecuencia del ancho de banda total de 25 MHz en 124 frecuencias portadoras de ancho de banda de 200 kHz, estas frecuencias con asignadas a cada BSS de GSM.

· El esquema TDMS se encarga de dividir las frecuencias portadoras o canal en 8 ranuras de tiempo, uno tiempo usado para la para la transmisión por el terminal móvil y otro para recepción, esta separación de tiempo permite que la unidad móvil no reciba ni transmita al mismo tiempo.

· Canales de voz por canal RF. Cada canal de circuito RF, que permite la transmisión en diferentes frecuencias, consta de 8 canales de voz.

·Distancia a doble cara ( dúplex): La distancia dúplex es de 80 MHz de separación, es la distancia entre el enlace ascendente y descendente de frecuencias, cada canal tiene dos frecuencias.

·Técnica dúplex : Modo de acceso de División de Frecuencia dúplex (FDD), antes conocido como WCDMA. Consiste en definir un canal de frecuencia con dos frecuencias de operación separadas, una para el transmisor y otra para el receptor, se añaden sistemas de filtros llamados duplexores, en los caminos del transmisor y del receptor para que mantengan energía del transmisor fuera de la entrada del receptor, que permiten usar el canal (par de frecuencias) en el modo full-duplex permitiendo el usuario puede hablar y escuchar al mismo tiempo.

·Velocidad de transmisión: GSM es un sistema digital con una tasa transmisión de 270 kbps y la tasa de transmisión por ranura de tiempo es de 22.8 kbps.

• Banda de frecuencia para GSM
• El rango de frecuencia de enlace ascendente (uplink) es de 933 - 960 MHz (900 MHz básica solamente). 
• El rango de frecuencia de enlace descendente (downlink ) es de 890 a 915 MHz (900 MHz básica solamente).
• Separación entre canales: En GSM la separación entre frecuencias portadoras adyacentes es de 200 kHz.
• Codificación de voz: GSM utiliza codificación de predicción lineal (LPC) que reduce la tasa de bits. El LPC proporciona los parámetros de un filtro que simula la voz, la señal pasa a través de este filtro, dejando una señal residual y el habla es codificada a 13 kbps.

VENTAJAS

Las ventajas de GSM pueden dividirse en dos categorías principales, dependiendo de los beneficios aportados al usuario y al operador. Los principales beneficios al usuario incluyen:

Extensa cobertura mundial: GSM es la principal tecnología de Roaming mundial, con capacidades y socios de Roaming en casi todas las áreas del mundo. Gracias a acuerdos entre operadores la tecnología GSM permite que una vez que el cliente viaja al extranjero y enciende su teléfono, la red local lo registra como visitante autorizado, permitiéndole al usuario hacer y recibir llamadas, tener acceso a servicios de voz de alta calidad y a servicios optimizados, utilizando el mismo teléfono y número telefónico en cualquier país con tecnología GSM. Es muy atractiva para los ejecutivos de negocios que desean estar accesibles a través del mismo dispositivo móvil y número telefónico.

Amplia variedad de dispositivos móviles. GSM brinda una amplia cantidad de marcas de dispositivos móviles con gran variedad de funciones y características que le ofrecen a cada usuario en particular una mejor relación costo/beneficio y una gran cantidad de modelos para todos los gustos, edades y aplicaciones.Dado a que es una tecnología de norma libre permite que cualquier proveedor pueda fabricar equipos GSM, por lo que pone a disposición de los operadores y clientes una amplia selección de equipos y proveedores. Los usuarios tienen la libertad de escoger cualquiera de acuerdo a sus necesidades y preferencias o de cambiarlos por otros sin perder sus datos o servicios contratados con solo colocar su tarjeta SIM en el nuevo

1.Calidad de voz: GSM provee al usuario claridad de voz y nitidez en sus conversaciones.

2. Flexibilidad: La tecnología GSM está basada en el uso de la tarjeta Módulo de Identidad del Abonado (SIM) que almacena todos los datos del cliente. El servicio está asociado a la tarjeta SIM y no al equipo móvil, lo que permite a los clientes poder cambiar de dispositivo GSM cuando quieran de manera sencilla sin tener que configurar de nuevo, ni perder los datos de servicios de suscripción personalizados o de cambiar el operador GSM y mantener el mismo teléfono.

3. Servicios innovadores: GSM es más que comunicación de voz que brindó nuevas formas de comunicación a sus usuarios. GSM es innovación en comunicación y fue precursora para muchos de los servicios más populares del mundo como enviar y recibir mensajes de texto (SMS), mensajes multimedia, imágenes, videos, fotos, juegos, disfrutar de salas de chat, ringtones y televisión móvil en tiempo real.

              Los principales beneficios al operador incluyen:

1.Economías de escala: GSM es la tecnología inalámbrica más ampliamente utilizada en el mundo. Se encuentra disponible en más de 210 países y territorios del mundo. Más de mil millones de clientes en toda América, Asia y Europa, o más del 75% de los clientes inalámbricos del mundo, utilizan GSM


Extensa cobertura mundial: GSM se encuentra disponible en más de 234 países y territorios del mundo. Los operadores GSM hacen contratos o acuerdos con otros para que los clientes tengan acceso constante a servicios de voz de alta calidad y servicios optimizados en cualquier lugar.


Flexibilidad: La infraestructura y los dispositivos GSM están disponibles para las bandas de espectro más populares, entre ellas las de 850 y 1900 MHz, lo que presenta una variedad opciones de despliegue para los operadores a fin de satisfacer sus necesidades de espectro y de mercado. La gran atención que presta la comunidad GSM a las normas también asegura que exista interoperabilidad entre la infraestructura y los dispositivos de múltiples fabricantes

1. Eficiencia: GSM utiliza el espectro de manera eficiente y provee siete veces mayor capacidad que la tecnología analógica AMPS de primera generación (1G).

2.Actualización: GSM es el primer paso de una migración fluida, flexible y costo-efectiva a 3G. Cada uno de los pasos se aprovecha del paso anterior y provee compatibilidad en sentido regresivo, lo que preserva tanto las inversiones como los clientes a lo largo de la migración.

DESVENTAJAS

Entre las desventajas que presenta la tecnología GSM, están:

1.Pérdida de cobertura: Se puede dar por falta de antenas o por estar en una zona de un edificio donde no llegue la cobertura, por ejemplo un garaje, montañas.

2.Colapso de la red: En eventos que inducen a muchos usuarios a utilizar los servicios de SMS o de voz, como el año nuevo, noche buena, entre otros, suele colapsarse la red ante la multitud de usuarios que utilizan el mismo ancho de banda para los servicios simultáneamente.

3.Riesgo de pérdida de información personal: Debido al tamaño y la facilidad de manipular la tarjeta SIM, se podría dañar, por lo que reemplazarla sería caro.

4. Facilidad de robos: debido a que se puede reemplazar la tarjeta SIM en los celulares, los delincuentes encuentran más fácil robar los celulares, quitarles las tarjeras y revenderlos.

5.Interferencias: ante algunos dispositivos electrónicos puede presentar interferencias en las transmisiones.

6. Seguridad baja: el nivel de seguridad respecto a otras tecnologías es de menor calidad.

7.Gran cantidad de antenas: Se necesitan muchas antenas para garantizar la cobertura de la red.

SERVICIOS GSM

GSM tiene mucho que ofrecer en telefonía de voz entre otros servicios adicionales que permite una mayor flexibilidad a la hora de usar un teléfono, ya que gestiona las comunicaciones proporcionando una serie de servicios al cliente. Hay 3 clases de servicios básicos que ofrece GSM:

Servicios de telefonía o tele servicios:

Utiliza la capacidad del servicio de transporte de datos definiendo que capacidades son requeridas y cómo se debería establecer, entre los servicios están:

Llamadas de voz: El teleservicio más básico de GSM, incluye velocidad de transmisión de voz de 13 Kbps y llamadas de emergencia al servicio de emergencia más cercano como el 911
Videotexto y Facsmile: Incluye teletexto de acceso, transmisión Teletex, discurso de fax alternativo y fax del Grupo 3, Grupo 3 fax automático, etc…

 Servicios de Valor Agregado:

Servicio de mensajería de texto (SMS): Permite enviar y recibir mensajes de texto desde el teléfono móvil GSM, además de servicios generados por mensajes incluidas las incluye noticias, deportes, finanzas, idiomas, servicios basados en localización y de comercio móvil, tales como acciones y precios de las acciones, instalaciones de banca móvil, entre otros más.
Servicio de Mensajería Vocal (VMS): Permite dejar un mensaje de voz, en caso de realizar una llamada a un abonado receptor particular y no esté disponible, se tiene la opción de dejar un mensaje de voz o intentarlo mas tarde.

Servicios de datos

Uso del teléfono GSM para enviar y recibir datos de Internet y transferencia de datos entre móviles. GSM tiene una tasa de transferencia de datos de 9.6kbps.

Servicios suplementarios

Servicio de conferencia

Llamada en espera

Retención de llamadas

Desvío de llamadas:

Restricción de llamadas:

Número de identificación

Llamando Presentación de identificación de línea

Restricción de la identificación de la línea

Presentación de identificación de línea:

Restricción de identificación de línea conectada

Identificación de llamada maliciosa

Servicios suplementarios no estructurados de datos

BANDAS DE FRECUENCIA GSM

Las bandas o rangos de frecuencia fueron diseñadas por la ITU (Unión internacional de telecomunicaciones), organismo especializado con sede en Ginebra, Suiza de la ONU encargado de regular las telecomunicaciones a nivel internacional entre las administraciones y empresas operadoras telefónicos de todo el mundo, para el funcionamiento del estándar GSM en teléfonos móviles.

Existen 14 bandas de frecuencias debidamente definidas en el 3GPP TS 45.005 (3rd Generation Partnership Project o proyecto de asociación de tercera generación) que consiste en un acuerdo de colaboración de tecnología móvil mundial establecido en 1998. Los sistemas 3GPP están basados en la constante evolución de los sistemas GSM.

PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN DE GSM

GSM necesita la utilización de varios protocolos para poder controlar las llamadas, transferir información y proporcionar gestión global del sistema. El modelo de capas de la arquitectura GSM integra y une las comunicaciones punto a punto entre dos diferentes sistemas.

Cada capa inferior satisface los servicios de los protocolos de capas superiores, es decir las notificaciones pasan de una capa a otra para garantizar que la información este el formato correcto para poder transmitir u enviar.

El protocolo de señalización en las redes GSM está estructurada en tres capas generales, dependiendo de la interfaz

1.Capa 1 o capa física: Utiliza las estructuras del canal sobre la interfaz aérea 

2.Capa 2 o capa de enlace de datos: Utiliza el protocolo de enlace de acceso en el canal Dm( LAPDm), versión modificada del protocolo LAPD utilizado en el RDSI. 

3. Capa 3 o capa de señalización: se divide en tres subcapas. 

·   Gestión de recursos de radio (RR)

·   Gestión de la Movilidad (MM) 

    Gestión de la conexión o comunicaciones.

Protocolos MS

La interfaz Um entre la MS y la BTS consta de un canal TDMA de salto de frecuencia que se divide en varios subcanales, unos se utilizan para la transmisión de información de usuario y el resto los utilizan los protocolos de control convenidos. Los canales constan de 8 intervalos de tiempo el primero se lo usa para canales común de control CCH y el resto para canales de tráficoTCH.

Los tipos de canales de información existentes en GSM (tráfico y control) de la interfaz aérea Um, son:

Canales de tráfico TCH

TCH/F: Para voz a 13 Kbps o datos a 12, 6 o 3,6 Kbps.

 TCH/H: Para voz a 7 Kbps o datos a 6 o 3,6 Kbps

Canales de control CCH

Protocolos RR son responsables de proporcionar los procedimientos para la utilización, asignación, reasignación y liberación de los canales de tráfico entre la MS y la BTS, entre sus servicios están:

· Controlar el acceso inicial al sistema.

·  Configuración de los canales de radio y asignación de canales dedicados

·  Paginar para llamadas terminadas en el móvil.

·  "Handover" de llamadas entre células.

·  Control de Potencia.

·  Terminación de llamadas 

Protocolos MM se ocupa de: 
 Gestión de la localización de los abonados, consta de procedimientos permiten al sistema conocer la    ubicación actual de abonado activo para enrutar las llamadas entrantes.

   Aspectos de autenticación y seguridad.

Protocolos CM es el responsable de: 

·  La gestión de servicios complementarios 

·   La gestión de servicio de mensajes cortos (SMS) 

· El establecimiento de llamada y liberación de llamadas

Protocolos de BSC

Después de pasar la información de la BTS a BSC, se utiliza un conjunto diferente de interfaces. La interfaz Abis se utiliza entre el BTS y el BSC. En este nivel, los recursos de radio en la parte inferior de RR se cambian a la Gestión de Base de estación Transceiver (MLTB). El BSC maneja los recursos de radio, la coordinación de frecuencias, la asignación de frecuencias, y la gestión de la capa de red global para las interfaces de capa 2.

Desde el BSC, se utiliza protocolos SS7, por lo que el MTP 1-3 se utiliza como la arquitectura subyacente, y la parte BSS de aplicaciones móviles o la parte de aplicación directa se utiliza para comunicarse desde el BSC a MSC.

Protocolos de MSC

En el MSC, la información que se asigna a través de la interfaz de un plan de mediano plazo a las capas 1 a 3 de BSC. Aquí el conjunto equivalente de los recursos de radio que se llama el MAP BSS. El MAP BSS / DTaP y el MM y MC se encuentran en las capas superiores de protocolos de Capa 3, esto completa el proceso de retransmisión. El MSC interactuar para localizar y conectar a los usuarios a través de la red de control de señalización.