Como Llaman Los Celulares
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Tierra de Celulares
¿Cómo funciona un teléfono celular?
Una Introducción enLa tecnología del celular
Patricio Vargas, Noviembre 2005
2Celulares – introducción a la telefonía movil
Objetivo de este seminario
• Razones de porque en GSM se utilizan células
(GSM = Global System for Mobile Communications = Sistema Global para Comunicaciones
Móviles)• Conocer el significado de algunos conceptos que se
usan en GSM- Paging (Activación) - Actualización- Handover (Pasar frecuencias) - Roaming (activación en viaje)
• Conocer la razón de los Estándares
• Conocer la diferencia entre Celulares y aparatos de radio
3Celulares – introducción a la telefonía movil
¡Nos comunicamos!
Teléfono, el medio de
comunicación número 1
La Mitad de los Chilenos tiene un Celular (subtel 2005)
4Celulares – introducción a la telefonía movil
El Teléfono...
Con Enchufe = Conectado a la red vía cables
= No es móvil• Red Telefónica Análoga
– Sistema usual
• ISDN – Standard digital– Integrated Services
Digital Network (Red Digital de Servicios Integrados)
– Transferencia de datos – Internet– Funciones extras, p.ej. “Reconocer quien llama“
5Celulares – introducción a la telefonía movil
…se convirtió móvil...
• Cobertura– Máximo 1km– Alrededor de 50 metros en Edificios
• El Standard se llama: DECT– Digital Enhanced Cordless Telecommunications(Telecomunicaciones Inalámbricas Digitales
Mejoradas)
Aparato y Estacion Base
Cada uno es Emisor y Receptor
6Celulares – introducción a la telefonía movil
…y después totalmente móvil
• Hoy: Teléfono Celular
• Libre tránsito– Recepción en casi todo Chile
• El Estandar es: GSM– Global System for Mobile Communications(Sistema Global para Comunicaciones Móviles)– Tecnología Digital
7Celulares – introducción a la telefonía movil
¿Por qué Estándares?
• Hasta ahora 3 Estandares técnicos:– ISDN (Teléfono-Digital)
– DECT (Teléfono inalámbrico)
– GSM (Teléfono celular)
• Estándares Conocidos:– VHS (Video)
– Tapas de conservas
– Formatos de papel y sobres (p.ej. A4, C5...)
¿Razón?
8Celulares – introducción a la telefonía movil
¡Los Estándares son Normas!
Estándard = Fijación (técnica) clara
(también: Norma), de amplia aceptación
Objetivo: Unificación
Diferentes personas pueden desarrollarproductos compatibles
independientemente.– p.ej. Celulares-GSM, Nokia,
Motorola, etc!
9Celulares – introducción a la telefonía movil
¿Celular = Aparato de radio?
• ¿Diferentes?• ¿Parecidos?
?=
10Celulares – introducción a la telefonía movil
Ambos emiten...
• Transmisión a traves del Aire!– Sin conecciones de cables u otras
• Transmisión de ondas Electromagnéticas– Como la Radio!
• Diferentes Frecuencias– Radio Cooperativa Pto. Montt: 105.3 MHz– Radio USM: 99.7 MHz – Celular: alrededor de 890-960 MHz 1710-1880 MHz o
Mayores Frecuencias
11Celulares – introducción a la telefonía movil
...digital o análogo...
tiempo
Ruido
despacio
fuerte
alto
profundo
anál
og
odig
ital
Zeit
Codificación
12Celulares – introducción a la telefonía movil
...pero: ¡La Diferencia!
Estación emisora de radio
B
C
A
D
Frecuencia
1 Frecuencia 2
13Celulares – introducción a la telefonía movil
¿Dónde estoy yo?
• ¿Sabe un celular dónde está?– ¿De dónde sabe eso?
GSM Chile
...
Ciudad de Valparaíso
???
14Celulares – introducción a la telefonía movil
Tierra de Celulares• Los celulares viven en territorios* con fronteras
* Territorios se denominan Células en GSM
15Celulares – introducción a la telefonía movil
La Administración
• Hay una Administración* por cada célula• Cuando un celular hace algo – siempre a
través de la administración
Verwaltung
* La Administración son los protocolos BTS, BSC y MSC en GSM
16Celulares – introducción a la telefonía movil
La oficina de visitas...
• Oficina de visitas* – todos los celulares que están en una célula están registrados
• Sólo tienen acceso a través de la Administración
Oficina de visitas
* La Oficina de visitas es el protocolo VLR en GSM
17Celulares – introducción a la telefonía movil
...y la oficina de residencia• Cada celular tiene una célula de residencia
– Ahí se debe inscribir en la oficina de residencia*
• Todos los datos importantes estan registrados allí
Oficina de residencia
* La Oficina de residencia es el protocolo HLR en GSM
Visita
18Celulares – introducción a la telefonía movil
Datos en la oficina de residencia
• Cada celular esta registrado sólo en una oficina de residencia – ¡La residencia del celular!
• Datos importantes:– Número del celular– Lugar actual del celular
Célula actual donde se ubica el celular (Oficina de visita)– Derechos del celular
p.ej.: Conección a InternetVisa para otros países
– Datos encriptados en claves (Código secreto con su administración)
• ¡La colección de datos más importante en un celular!
19Celulares – introducción a la telefonía movil
Registro de entrada y salida
• Si un celular cambia de célula:1. Registro de Entrada en la nueva oficina de visitas2. Registro de Salida en la oficina de visitas
anterior3. Cambio de Registro en la oficina de residencia
Residencia
Visita
Visita
Residencia1
2
3
20Celulares – introducción a la telefonía movil
¡Aquí estoy yo!
• Cambio de célula: en la frontera registra su entrada en la nueva oficina de visitas, registra su salida de la oficina de visitas anterior y actualiza el registro en la oficina de residencia.
• Por esto sabe un celular donde esta
GSM de CHILE
...
Ciudad de Valparaíso
21Celulares – introducción a la telefonía movil
Noticia desde una célula fija
Residencia Visita
Visita
Heim
• Una noticia desde una célula fija al celular X:– Administración del Telefono de la célula fija pregunta a
la Administración Internacional*Esta conoce la oficina de residencia
– En la oficina de residencia está registrada la célula actual del celular X
X
* Esto se denomina un GMSC en GSM
Oficina de residencia del
celular XOficina de
visitas actual del celular X
22Celulares – introducción a la telefonía movil
Activación para celular X
Residencia Visita
Visita
Residencia
• La Administración activa* toda la célula donde se encuentra el celular X
• Celular X se contacta con la Administración– Así la noticia desde una célula fija puede recibirse
X
* Esta Activación se llama Paging en GSM
Celular X?
23Celulares – introducción a la telefonía movil
Celulares cantan
Los celulares cantan** de una forma conocida
* Cantar significa para celulares la acción de Emitir
24Celulares – introducción a la telefonía movil
¡Coros No!
• En Coro** los celulares no pueden cantar– Cuando varios celulares cantan la misma canción en
conjunto, no se puede distinguir quien exactamente canta. Por esto a los celulares no les gusta cantar en Coro
Celulares cantan una canción ¡Siempre solos!
* Esto significa Interferencias (Emitir en las mismas Frecuencias)
25Celulares – introducción a la telefonía movil
Limitado número de canciones
• Desgraciadamente no existen infinitas canciones**
• Número fijo de canciones por célula– p.ej. 10 canciones por célula
• No hay coros en las fronteras:¡Colecciones diferentes de
canciones!
* Canciones significan Frecuencias para los celulares
canciones 1
canciones 2
canciones 3
canciones 1
26Celulares – introducción a la telefonía movil
En la célula ahora
ResidenciaVisita
canciones
• Nuevo: La Administración posee una colección de canciones
27Celulares – introducción a la telefonía movil
Un celular quiere cantar
• El Celular desea cantar: pide una canción a la administración
• Si la administración tiene canciones libres: Al celular se le otorga una canción y puede cantar– Si no hay canciones libres: no es posible cantar
• Cuando un celular no quiere cantar más, entrega la canción– Otros celulares la pueden utilizar
28Celulares – introducción a la telefonía movil
• Un celular cantando que se mueve, ¡sigue cantando al cruzar la frontera entre dos células!
• En la frontera: Conversación entre ambas administraciones y entrega de una nueva canción si es que hay disponibles.– La canción antigua se devuelve.
Si un celular cantando se mueve
FRONTERA
29Celulares – introducción a la telefonía movil
• Esta nueva Entrega** de otra canción por la nueva administración debe ocurrir muy rápido– El celular quiere cantar continuamente
En GSM: alrededor de 60 milisegundos!
• El celular no se da cuenta - canta cualquier canción– Se dice que esta acción es transparente para el celular
Nueva entrega
Canciones 1
Canciones 2
* Handover en la tecnología celular
30Celulares – introducción a la telefonía movil
ActualizaciónPregunta: ¿Qué pasa con celulares que pierden su ubicación?
– Extravío, Olvido, Pérdida de memoria...
* En GSM esto se denomina LA Identificator
Respuesta: la administración toca periódicamente el Himno Nacional*
– Este himno es único por célula– El celular elije el más fuerte si escucha muchos, y así identifica donde está
Residencia
Visita
Visita
Residencia Himno
Nacional
31Celulares – introducción a la telefonía movil
Permiso de viaje
residencia Visita
Visita
residencia
• Un celular no obtiene una canción en cada célula– S olo en células donde existen alianzas*
Consecuencias: ¡libre transito para celulares!
• Células y alianzas se unen en un trato– ¡Y así permiten un tránsito más extenso para un celular!
* Esto de denomina Roaming en la jerga de celulares
32Celulares – introducción a la telefonía movil
Palabras sobre GSM
• El standard GSM es extenso & complejo– texto: ¡más de 5000 hojas!
• Se definen muchas unidades y procesos– Hasta ahora poco conocido – No cubre aspectos de seguridad, llaves, codificaciones,
SMS, SIM, ventana temporal, etc...
• Esta presentación debe entenderse como: muy simplificada y con analogías de los Conceptos Básicos y principios de funcionamiento – No hay conceptos técnicos detallados
33Celulares – introducción a la telefonía movil
Diferencia Radio / Celular
Ya vimos que:
• Un aparato de radio debe poder emitir hasta el receptor
• Un celular debe emitir solo hasta la estación emisora más cercana– Una estación emisora (administración)
por célula
34Celulares – introducción a la telefonía movil
Células
¿Por qué se usan células?:
1. Las Frecuencias (canciones) pueden utilizarse varias veces por un mismo celular• Las mismas frecuencias no están en las células vecinas• Muchos más celulares pueden emitir (cantar)
• El celular necesita menos Energía de emisión (puede cantar despacio)• Solo hasta la estación emisora vecina (Administración)• Baterías mas pequeñas (necesita menos potencia)
35Celulares – introducción a la telefonía movil
FINAL
Residencia
Visita
canciones
• Células – Consecuencias