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INICIOS DEL GSM

AI principio de los años 80, existían en Europa hasta seis sistemas decomunicaciónanalógicos, incompatibles entre ellos. Con el crecimiento delmercado común Europeo y laintegración económica de Europa, era de vitalimportancia desarrollar un sistema detelefonía común, en el que no existieranincompatibilidades, aunque el usuario cambiase depaís. En 1982 la CEPTB(European Postal Telephone and Telegraph) formó un comitéconocido comoGroupe Special Mobile, posteriormente transformado en Global SystemforMobile Communications (GSM). Su principal objetivo era la creación de unsistema decomunicaciones móviles en que fuera primordial la compatibilidad yque pudiera

implantarse en los años 90. En 1989 la responsabilidad degenerar especificaciones paraGSM fue transferida al recientemente formadoETSI (Instituto Europeo para los Estándaresen Telecomunicaciones). Esteorganismo, además de buscar la compatibilidad en lacomunicación telefónicamóvil, también se preocupó por desarrollar aplicaciones necesariascon el fin deconseguir una mayor calidad de la voz. En 1991 GSM empezó a utilizarse y,enla actualidad, ha sido adoptado en varios países, incluyendo una gran parte deEuropa, elnorte de África, Medio Oriente, algunos países de Asia y enAustralia. En la mayoría deellos existen acuerdos de roaming, esto es, laposibilidad de que los usuarios puedan viajar adistintas partes del mundo sinver afectado su servicio de telecomunicaciones con el mismonúmero y un sólorecibo. La peculiaridad de GSM, y lo que causó mayores dificultades eneldesarrollo de sus aplicaciones, era que nunca antes se había utilizado latecnología digital

en un enlace radio, sin embargo, una vez superadas estascomplicaciones, el usuario seenfrentaba a la problemática de la cobertura.

Sedebía adaptar el GSM a las distintas bandas de frecuencia que se utilizan en cada regióndel planeta. GSM fue adaptado en un primer momento a la bandade 900 Mhz. estas 'bandas'son las frecuencias del espectro electromagnéticoreservadas para las comunicacionesmóviles mediante radio GSM (yactualmente también GPRS). Aunque Europa se decantópor el GSM 900, enotros países, principalmente en Asia y Sudamérica, se utilizó la bandade 1800Mhz. finalmente se optó por instalar la tecnología de Banda Dual (Dual Band),quepermite al dispositivo utilizar ambas. Además, Europa aprovechó estacapacidad para dividirel espectro de la telefonía móvil entre las dos bandas. Deesta manera, la de 1800 Mhz

corresponde a las áreas urbanas mientras que lade 900 Mhz corresponde a las suburbanas.Y, por si alguna de las bandas estásaturada o tiene problemas con la cobertura, el cambio debanda se realizaautomáticamente. Por su parte, en Estados Unidos se utiliza unabandadiferente, la de 1900 Mhz. por esa razón, se crearon los dispositivos tri-banda.Losmóviles tri-banda son aquellos que pueden funcionar correctamente encualquiera de las tresbandas existentes, por lo que un usuario de un móvil tri-banda no tendrá problemas decobertura en ningún punto del planeta. Cabedestacar, por último, los móviles GSMQuadBand están dirigidosprincipalmente a Latinoamérica, donde también se utiliza labanda de 850 Mhz.En la Tabla 2.1, se indica la frecuencia de los equipos tribanda utilizados

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parasubida y descargas de datos, además se entrega la separación entre recepción (Rx) yenvío (Tx) (Molina y Murakami, 2005).

BENEFICIOS DE GSM

GSM revolucionó el sector de la tecnología móvil con múltiplesventajas, sobre todo en loreferente a seguridad del usuario. A continuación seexponen los principales beneficios quese obtienen al utilizar un móvil GSM encomparación con los dispositivos analógicos:

Mayor calidad de voz, respecto a la tecnología analógica, este factor fue unavancesignificativo para poder mantener una comunicación buena y decalidad.

Telefonía móvil de carácter europeo. Se hace posible una comunicaciónsinincompatibilidades dentro de la Unión Europea. Actualmente, estacompatibilidad sepuede extender a cualquier punto del planeta gracias alos contratos de roaming automáticosexistentes.

La tarjeta SIM. Esta pequeña tarjeta consiste en un chip personal quealmacena informacióncorrespondiente a la línea, códigos, contactos deldirectorio telefónico y mensajes de texto,entre otros.

Proporciona el nivel máximo de seguridad y confidencialidad. Ésta es unade las mayorespreocupaciones de los usuarios de móviles. GSM incorpora dos funciones que permiten unacomunicación segura sin posibilidad deintromisiones:-

Códigos de seguridad: Junto a la tarjeta SIM se le entrega al usuario doscódigos deseguridad. Uno llamado código PIN, que se deberá activarsiempre que se encienda el

dispositivo; y un código PUK, que se debeactivar cuando se ha errado tres veces seguidas elcódigo PIN. En caso deintroducir erróneamente ambos códigos, el número del usuariosebloquea y debe ponerse en contacto con su operadora para volver aactivarlo.-

Privacidad: Gracias a un proceso de encriptación, en GSM lascomunicaciones pueden sertotalmente privadas. Es imposible queintrusos interfieran en la conversación o descifren lainformación queestá siendo transmitida por el aire.Proporciona al usuario una amplia gamade servicios y facilidades. Algunosdesde el primer momento que se implantó; otros hannecesitado de unmayor desarrollo de la tecnología. Unos ejemplos de estos serviciosson:GPRS (General Packet Radio Service), WAP (Wireless Application Protocol),MMS(Mensajería instantánea multimedia), Chat, Mensajería instantánea,Mensajería

unificada.Cobertura mundial. A pesar de que este objetivo se ha alcanzadorelativamentetarde, hoy en día se puede afirmar que con los móviles tri-banda los problemas de coberturason prácticamente inexistentes.

2.1.5.2 ARQUITECTURA DE UNA RED GSM

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

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LA ESTACIÓN MÓVIL O MOBILE STATION (MS)

Consta a su vez de dos elementos básicos, por un lado el terminal oequipo móvil y por otrolado el SIM o Subscriber Identity Module. Con respectoa los terminales, los hay para todoslos gustos, la diferencia entre unos y otrosradica fundamentalmente en la potencia que

tienen, van desde los 20 watt(generalmente instalados en vehículos) hasta los 2 watt.Unavez que se introduce la tarjeta SIM en el terminal, comienza abuscar redes GSM que esténdisponibles y va a tratar de validarse en ellas, unavez que la red ha validado el terminal, elteléfono queda registrado en la célulaque lo ha validado.

2.1.5.2.2 LA ESTACIÓN BASE O BASE STATION SUBSYSTEM (BSS)

Sirve para conectar a las estaciones móviles con los NSS (NetworkSwitching Subsystem,Subsistema de Conmutación de Red), además de ser losencargados de la transmisión yrecepción. Como los MS también constan dedos elementos diferenciados: La BaseTransceiver Station (BTS) o estación basey la Base Station Controller (BSC) o control

base. La BTS consta de transceiversy antenas usadas en cada célula de la red y que suelenestar situadas en elcentro de la célula, generalmente su potencia de transmisión determinaeltamaño de la célula. Los BSC se utilizan como controladores de los BTS ytienen comofunciones principales las de estar al cargo de los handovers otraspasos entre antenas, losfrequency hopping o saltos de frecuencias y loscontroles de las frecuencias de radio de losBTS

EL SUBSISTEMA DE CONMUTACIÓN Y RED O NETWORK ANDSWITCHINGSUBSYSTEM (NSS)

Este sistema se encarga de administrar las comunicaciones que serealizan entre los

diferentes usuarios de la red; para poder hacer este trabajo laNSS se divide en siete sistemasdiferentes, cada uno con una misión dentro dela red:

Mobile Services Switching Center (MSC): Es el componente central del NSSy se encargade realizar las labores de conmutación dentro de la red, asícomo de proporcionar conexióncon otras redes.

Gateway Mobile Services Switching Center (GMSC): Un gateway es undispositivotraductor (puede ser software o hardware) que se encarga deinterconectar dos redeshaciendo que los protocolos de comunicaciones queexisten en ambas redes se entiendanbien, la misión del GMSC es la 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 contieneinformaciónsobre los usuarios conectados a un determinado MSC. Entre lainformación que almacena elHLR se tiene fundamentalmente lalocalización del usuario y los servicios a los que tieneacceso. El HRLfunciona en unión con el VLR que se verá a continuación.

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Visitor Location Registrer (VLR): contiene toda la información necesariasobre un usuariopara que este acceda a los servicios de red. Forma partedel HLR con quien compartefuncionalidad.

Authentication Center (AuC): Proporciona los parámetros necesarios para laautentificación

de usuarios dentro de la red; también se encarga desoportar funciones de encriptación.Equipment Identy Registrer (EIR): También se utiliza para proporcionarseguridad en lasredes GSM pero a nivel de equipos válidos. La EIRcontiene una base de datos con todos losterminales que son válidos para ser usados en la red. Esta base de datos contiene losInternational MobileEquipment Identy o IMEI de cada terminal, de manera que siundeterminado móvil trata de hacer uso de la red y su IMEI no se encuentralocalizado en labase de datos del EIR no puede hacer uso de la red.

GSM Interworking Unit (GIWU): sirve como interfaz de comunicación entrediferentesredes para comunicación de datos.

LOS SUBSISTEMAS DE SOPORTE Y OPERACIÓN O OPERATIONAND SUPPORTSUBSYSTEM (OSS)

Los OSS se conectan a diferentes NSS y BSC para controlar ymonitorizar toda la red GSM.La tendencia actual en estos sistemas es que,dado que el número de BSS se estáincrementando se pretende delegarfunciones que actualmente se encarga de hacerlas elsubsistema OSS tambiénlos BTS de modo que se reduzcan los costos de mantenimiento delsistema(Sánchez, 2005).

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SECTORIZACIÓN

Consiste en dividir la celda en sectores, de acuerdo a la forma dehexágono. La celda sepuede dividir en 3 sectores con un ángulo de 120° cadauno, también puede ser dividida en 6sectores con un ángulo de 60° cada uno.Cada sector se cubre mediante una antena

direccional de 120° o 60°,dependiendo de la sectorización efectuada.Con el uso de lasectorización, los canales de radiofrecuencia de cadacélula se dividen en tantos gruposcomo sectores tiene la célula y cada grupo esusado en un solo sector.

2.1.5.2.6 ASIGNACIÓN DE CANALES

La asignación de canales consiste en destinar o reubicar una ciertacantidad de canales, enuna celda, ante un aumento en el tráfico telefónicoefectuado. La eficiencia del sistemadecae ante un alto tráfico, produciéndosellamadas bloqueadas. La asignación de canalespuede ser: fija, dinámica o una combinación de ambas.En la asignación fija, un conjunto decanales pertenece a una celda.Si todos los canales están ocupados, una nueva llamada

puede ser bloqueada.Una forma de evitar el bloqueo, es asignar un canal desocupado desdeunacélula adyacente, ampliándose la zona de restricción de utilización del canal.En laasignación dinámica, los canales no son asignados permanentemente a una celda enparticular, la central de conmutaciónadministra la asignación de cada uno de ellos, deacuerdo a alguna función decosto; tomando en consideración, número de enlaces y,principalmente, laprobabilidad de bloqueo futura.

La utilización de los modos mencionados también puede ser en formacombinada, deacuerdo a alguna programación que cambiará según el tráficotelefónico existente 

LIMITACIONES DE GSM PARA LA TRANSMISIÓN DE DATOS.

Las redes GSM poseen ciertas limitaciones para la transmisión de datos:

Velocidad de transferencia de 9,6 kbps (kilobyte por segundo)

Tiempo de establecimiento de conexión, de 15 a 30 segundos. Además lasaplicacionesdeben ser reinicializadas en cada sesión.

Pago por tiempo de conexión.Problemas para mantener la conectividad en itinerancia(Roaming).cuerdo a alguna programación que cambiará según el tráfico telefónico existent

La baja velocidad de transferencia limita la cantidad de servicios queInternet ofrece. Porejemplo, a 9,6 kbps no se puede navegar por Internet deuna manera satisfactoria. Si,además, se tiene en cuenta que paga por tiempode conexión, los costos se disparan. Esta esla eterna lucha, pues no se puedecomparar una hora de conversación con una hora denavegación por Internet.La combinación de estos tres factores negativos hace que GSM seaunatecnología mayoritariamente utilizada para la voz y no para los datos.Las tradicionalesredes GSM no se adaptan adecuadamente a lasnecesidades de transmisión de datos conterminales móviles. Por ello surge una nueva tecnología portadora denominada GPRS

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(General Packet Radio Service)que unifica el mundo IP con el mundo de la telefonía móvil,creándose toda unared paralela a la red GSM y orientada exclusivamente a la transmisióndedatos.

gsm Sistema global para las comunicaciones

móviles 

El sistema global para las comunicaciones móviles (GSM, proviene 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 seguridada la red informática de una compañía (red local / Intranet), así como utilizar otras funcionesdigitales de transmisión de datos, incluyendo el servicio de mensajes cortos (SMS) omensajes de texto.

Sistema global para las comunicaciones

móviles 

El sistema global para las comunicaciones móviles (GSM, proviene 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 yrecibir mensajes por correo electrónico, faxes, navegar por Internet, acceder con seguridada la red informática de una compañía (red local / Intranet), así como utilizar otras funcionesdigitales de transmisión de datos, incluyendo el servicio de mensajes cortos (SMS) omensajes de texto

GSM se considera, por su velocidad de transmisión y otras características, un estándar desegunda generación (2G). Su extensión a 3G se denomina UMTS y difiere en su mayorvelocidad de transmisión, el uso de una arquitectura de red ligeramente distinta y sobre

todo en el empleo de diferentes protocolos de radio (W-CDMA).

Logotipo para identificar las terminales y sistemas compatibles.Alcance mundial y porcentaje de uso

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Alcance mundial y porcentaje de uso

La Asociación GSM (GSMA o GSM Association), este estándar es el más extendido en el mundo,

con un 82% de los terminales mundiales en uso.1 GSM cuenta con más de 3000 millones de

usuarios en 212 países distintos, siendo el estándar predominante en Europa, América del Sur,

Asia y Oceanía, y con gran extensión en América del Norte.2

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).

En 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 deemergencias 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.

frecuencias

Véase también:  Bandas de frecuencia GSM  

La interfaz de radio de GSM se ha implementado en diferentes bandas de frecuencia.

 

Banda  Nombre  Canales  Uplink(MHz) 

Downlink(MHz) 

Notas 

GSM 850  GSM 850128 -251

824,0 -849,0

869,0 - 894,0Usada en los EE.UU., Sudamérica y Asia. 

GSM 900 

P-GSM900

0-124890,0 -915,0

935,0 - 960,0La banda con que nació GSM enEuropa y la más extendida

E-GSM900

974 -1023

880,0 -890,0

925,0 - 935,0  E-GSM , extensión de GSM 900

R-GSM900

n/a876,0 -880,0

921,0 - 925,0 GSM ferroviario (GSM-R).

 

GSM1800 GSM1800 512 -885 1710,0 -1785,0 1805,0 -1880,0

GSM1900 GSM1900

512 -810

1850,0 -1910,0

1930,0 -1990,0

Usada en Norteamérica, incompatiblecon GSM-1800 por solapamientode bandas.

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Historia y desarrollo

Los primeros equipos GSM de 1991El estándar GSM fue desarrollado a partir de 1982. En la conferencia detelecomunicaciones 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 buscóevitar los problemas de las redes analógicas de telefonía móvil, que habían sidointroducidos en Europa a fines de los años 1950, y no fueron del todo compatibles entre sí apesar de usar, en parte, los mismos estándares. En el grupo GSM participaron 26 compañíaseuropeas 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 telefoníaGSM 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 propioestándar.

En 1992 las primeras redes europeas de GSM-900 iniciaron su actividad, y el mismo añofueron introducidos al mercado los primeros teléfonos celulares GSM, siendo el primero elNokia 1011 en noviembre de este año.3 En los años siguientes, el GSM compitió con otrosestándares digitales, pero se terminó imponiendo también en América Latina y Asia.

En 2000, el grupo de trabajo para la estandarización del GSM se pasó al grupo TSG

GERAN (Technical Specification Group GSM EDGE Radio Access Network) del programade cooperación 3GPP, creado para desarrollar la tercera generación de telefonía móvil (3G).El sucesor del GSM, UMTS, fue introducido en 2001, sin embargo su aceptación fue lenta,por lo que gran parte de los usuarios de telefonía móvil en 2010 siguen utilizando GSM.

[editar] Arquitectura de red

[editar] Reparto del espectro disponible

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Véanse también: Canal de comunicaciones , SDMA , TDMA , FDMA ,  Espectro

electromagnético  y Frecuencia 

Lo primero a lo que nos enfrentamos al diseñar la estructura de red para un sistema detelefonía móvil es 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 asignacierto ancho de banda, en ciertas frecuencias delimitadas, que debe repartir para el envío yla recepción del tráfico a los distintos usuarios (que, por una parte, reciben la señal del otroextremo, y por otra envían su parte de la ―conversación‖). Por tanto, no puede emplearseuna sola antena para recibir la señal de todos los usuarios a la vez, ya que el ancho de bandano sería suficiente; y además, deben separarse los rangos en que emiten unos y otrosusuarios para evitar interferencias entre sus envíos. A este problema, o más bien a susolución, se le suele referir como reparto del espectro o control de acceso al medio. Elsistema GSM basa su división de acceso al canal en combinar los siguientes modelos dereparto 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 yantenas del operador:

  Empleo de celdas contiguas a distintas frecuencias para repartir mejor lasfrecuencias (SDMA, Space Division Multiple Access o acceso múltiple por divisióndel 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 accesomúltiple 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 defrecuencia).

La BSS, capa inferior de la arquitectura (terminal de usuario  – BS – BSC), resuelve elproblema del acceso del terminal al canal. La siguiente capa (NSS) se encargará, por unlado, del enrutamiento (MSC) y por otro de la identificación del abonado, tarificación ycontrol de acceso (HLR, VLR y demás bases de datos del operador). Este párrafo con tantassiglas se explica a continuación con más calma, pero sirve de resumen general de laarquitectura de red empleada.

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

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

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

División en celdas: estaciones base o BS

Esquema general de una red GSM.

El sistema debe ser capaz de soportar una gran carga de usuarios, con muchos de ellosutilizando la red al mismo tiempo. Si sólo hubiera una antena para todos los usuarios, elespacio 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 paratoda una ciudad, se colocan varias, y se programa el sistema de manera que cada antenaemplee frecuencias distintas a las de sus vecinas, pero las mismas que otras antenas fuerade su rango. A cada antena se le reserva cierto rango de frecuencias, que se correspondecon un cierto número de canales radioeléctricos (cada uno de los rangos de frecuencia enque envía datos una antena). Así, los canales asignados a cada antena de la red del operadorson diferentes a los de las antenas contiguas, pero pueden repetirse entre antenas nocontiguas.

Además, se dota a las antenas de la electrónica de red necesaria para comunicarse con unsistema central de control (y la siguiente capa lógica de la red) y para que puedan

encargarse de la gestión del interfaz radio: el conjunto de la antena con su electrónica y suenlace con el resto de la red se llama estación base (BS, Base Station). El área geográficaa 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 a veces celulares). A este modelo dereparto 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 estándarGSM respecto a los sistemas anteriores: es el controlador de estaciones base, o BSC, 

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(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 yestaciones base. El conjunto de estaciones base coordinadas por un BSC proporcionan elenlace entre el terminal del usuario y la siguiente capa de red, ya la principal, que veremosmás adelante. Como capa de red, el conjunto de BSs + BSC se denomina subsistema de

estaciones base, o BSS (Base Station subsystem). Una estación base GSM puede alcanzar un radio de cobertura a su alrededor desde varioscientos de metros (en estaciones urbanas) hasta un máximo práctico de 35 km (en zonasrurales), según su potencia y la geografía del entorno. Sin embargo, el número de usuariosque 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 basedeberían tener una gran potencia para cubrir mayor área, tienen una potencia nominal de320 W como máximo (frente a las antenas de FM o televisión, que poseen potencias deemisión de miles de Watts, un valor casi despreciable) y de hecho siempre emiten al menornivel 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 de40 W. Es más, en zonas urbanas muy pobladas o túneles se instala un mayor número deBSs de potencia muy limitada (menor que 2,5 W) para permitir la creación de las llamadaspico y microceldas, que permiten mejor reutilización de las frecuencias (cuantas másestaciones, más reutilización de frecuencias y más usuarios admisibles al mismo tiempo) obien 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, debeinstalarse un gran número de BSs de potencia muy limitada, y en zonas de menor densidadde 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 depotencia de las estaciones base.

Además, el terminal no se encuentra emitiendo durante el transcurso de toda la llamada.Para ahorrar batería y permitir un uso más eficiente del espectro, se emplea el esquema detransmisión TDMA (Time Division Multiple Access, o acceso múltiple por división deltiempo). El tiempo se divide en unidades básicas de 4,615 ms, y éstas a su vez en 8 time

slots o ranuras de tiempo de 576,9 μs. Durante una llamada, se reserva el primer time slot  para sincronización, enviada por la BS; unos slots más tarde, el terminal emplea un slot  para enviar de terminal a BS y otro para recibir, y el resto quedan libres para el uso de otrosusuarios en la misma BS y canal. Así se permite un buen aprovechamiento del espectro

disponible y una duración de batería superior, al no usar el emisor del terminalconstantemente sino sólo una fracción del tiempo.

[editar] Handover: el controlador de estaciones base o BSC

Al mismo tiempo, la comunicación no debe interrumpirse porque un usuario se desplace(roaming, deambular) y salga de la zona de cobertura de una BS, deliberadamente limitadapara que funcione bien el sistema de celdas. Tanto el terminal del usuario como la BS

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calibran los niveles de potencia con que envían y reciben las señales e informan de ello alcontrolador de estaciones base o BSC (Base Station Controller). Además, normalmentevarias estaciones base al mismo tiempo pueden recibir la señal de un terminal y medir supotencia. De este modo, el controlador de estaciones base o BSC puede detectar si elusuario 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 aotra: es el proceso conocido como handover o traspaso entre celdas, una de las treslabores del BSC, que en uso – . En ese caso el BSC remite al terminal a otra estacióncontigua, 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 usuariosal mismo tiempo. Esto nos indica la segunda y tercera labor del BSC, que son controlar lapotencia y la frecuencia a la que emiten tanto los terminales como las BSs para evitar cortescon el menor gasto de batería posible.

[editar] Señalización

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

Este uso del transmisor, conocido como ráfagas de señalización, ocupa muy pocacapacidad 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 elteléfono se encuentra cerca de un aparato susceptible de captar interferencias, como unaparato de radio o televisión.

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

  Canales de tráfico (Traffic Channels, TCH): albergan las llamadas en proceso quesoporta 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 losparámetros 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

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(training) vigente en la BS, para que el móvil la incorpore a susráfagas.

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 BSavisar al móvil de que hay una llamada entrante hacia el terminal.

  Canal de acceso aleatorio ( Random Access Channel, RACH): albergalas 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).

[editar] Subsistema de red y conmutación o NSS

El subsistema de red y conmutación (network and switching system o NSS), tambiénllamado núcleo de red (core network ), es la capa lógica de enrutamiento de llamadas yalmacenamiento de datos. Notemos que, hasta el momento, sólo teníamos una conexiónentre 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 conectaal NSS, y es éste quien se encarga de tres asuntos:

  Enrutar las transmisiones al BSC en que se encuentra el usuario llamado (central deconmutación 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 redsegún su tipo de abono y estado de pagos (registros de ubicación base y visitante,HLR y VLR).

[editar] 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 abonadollamado. Es similar a una centralita telefónica de red fija, aunque como los usuarios puedenmoverse dentro de la red realiza más actualizaciones en su base de datos interna.

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

[editar] Registros de ubicación base y visitante (HLR y VLR)

El HLR (home location register , o registro de ubicación base) es una base de datos quealmacena la posición del usuario dentro de la red, si está conectado o no y lascaracterísticas 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 HLRdeterminado y único, que administra su operador móvil.

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

El VLR (visitor location register o registro de ubicación de visitante) es una base dedatos 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 esemomento y en ese tramo de la red. Cuando un usuario se registra en la red, el VLR deltramo al que está conectado el usuario se pone en contacto con el HLR de origen delusuario y verifica si puede o no hacer llamadas según su tipo de abono. Esta informaciónpermanece almacenada en el VLR mientras el terminal de usuario está encendido y serefresca periódicamente para evitar fraudes (por ejemplo, si un usuario de prepago se quedasin saldo y su VLR no lo sabe, podría permitirle realizar llamadas).

Tengamos en cuenta que el sistema GSM permite acuerdos entre operadores para compartir

la red, de modo que un usuario en el extranjero – por ejemplo — puede conectarse a una red(MSC, VLR y capa de radio) de otro operador. Al encender el teléfono y realizar el registroen la red extranjera, el VLR del operador extranjero toma nota de la información delusuario, se pone en contacto con el HLR del operador móvil de origen del usuario y le pideinformación sobre las características de abono para permitirle o no realizar llamadas. Así,los distintos VLRs y HLRs de los diferentes operadores deben estar interconectados entre sí para que todo funcione. Para este fin existen protocolos de red especiales, como SS7 o IS-41; los operadores deciden qué estándar escoger en sus acuerdos bilaterales de roaming (itinerancia) e interconexión.

[editar] Otros sistemas

Además, los MSC están conectados a otros sistemas que realizan diversas funciones.

Por ejemplo, el AUC (authentication user center, centro de autentificación del usuario) seencarga del cifrado de las señales y de la identificación de usuarios dentro del sistema; elEIR (equipment identification register, registro de identificación de equipo) guarda listas depermiso de acceso al terminal, al que identifica unívocamente mediante su número de serieo IMEI, para evitar que los terminales robados y denunciados puedan usar la red; los

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SMSCs o centros de mensajes cortos; y así varios sistemas más, entre los que se incluyenlos de gestión, mantenimiento, prueba, tarificación y el conjunto de transcodificadoresnecesarios para poder transferir las llamadas entre los diferentes tipos de red (fija ydiferentes estándares de móvil).

[editar] Códigos estándar en redes GSM  Identificación de llamada (CALLER ID)

Activación de envío u ocultación del número al realizar o recibir una llamada. Estoscódigos dependen de la habilitación del servicio por parte de la proveedora del mismo. Enalgunos países, como Argentina, las empresas Personal, Claro, Perú (Movistar) yVenezuela (Digitel) ignoran los códigos y la activación/desactivación del servicio debe serrealizada desde el menú de cada teléfono.

Al realizar una llamada:

  Activar: *31# [SEND]  Cancelar: #31# [SEND]  Estado: *#31# [SEND]

Al recibir

  Activar: *30# [SEND]  Cancelar: #30# [SEND]  Estado: *#30# [SEND]

Temporal (solo para una llamada)

  No mostrar: #31#NUMERO [SEND]  Mostrar: *31#NUMERO [SEND]

Mostrar el código IMEI del teléfono

  Marcar *#06#

[editar] Tarjeta SIM

 Artículo principal: Tarjeta SIM 

Una de las características principales del estándar GSM es el módulo de identidad delsuscriptor, conocida comúnmente como tarjeta SIM. La tarjeta SIM es una tarjetainteligente desmontable que contiene la información de suscripción del usuario, parámetrosde red y directorio telefónico. Esto permite al usuario mantener su información después decambiar su teléfono. Paralelamente, el usuario también puede cambiar de operador de

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telefonía, manteniendo el mismo equipo simplemente cambiando la tarjeta SIM. Algunosoperadores introducen un bloqueo para que el teléfono utilice un solo tipo de tarjeta SIM, osólo una tarjeta SIM emitida por la compañía donde se compro el teléfono, esta práctica seconoce como bloqueo de sim, y es ilegal en algunos países.

En Australia, América del Norte y Europa, muchos operadores móviles bloquean losterminales que venden. Esto se hace porque el precio de la telefonía móvil es típicamentesubvencionado con los ingresos procedentes de suscripciones, y los operadores para tratarde evitar subvencionar los móviles de la competencia pueden recurrir a esta practica. Losabonados pueden ponerse en contacto con el operador, para eliminar el bloqueo o bienutilizar servicios privados para retirar el mismo, o hacer uso de software y sitios web paradesbloquear el teléfono por sí mismos. Si bien la mayoría de los sitios web ofrecen eldesbloqueo a un costo fijo, algunos lo hacen de manera gratuita. El bloqueo se aplica alteléfono, identificado por su identidad internacional del equipo móvil (IMEI) número y no ala cuenta (que se identifica con la tarjeta SIM).

En algunos países como Bangladesh, Bélgica, Costa Rica, Indonesia, Malasia, Hong Kongy Pakistán, se venden los teléfonos desbloqueados. Sin embargo, en Bélgica, es ilegal quelos operadores ofrezcan cualquier forma de subvención en el precio del teléfono. Este fuetambién el caso en Finlandia hasta el 1 de abril de 2006, cuando la venta de combinacionesde teléfonos subvencionados y los números se convirtió en legal, aunque los operadores porobligación tienen que desbloquear los teléfonos de forma gratuita después de un períododeterminado (pudiendo ser un máximo de 24 meses). Parecido es el caso de España, en elque los operadores también están obligados a la liberación a petición una vez finalizado elcontrato, si bien, dicha operadora podría repercutir el gasto de la operación sobre el cliente.

En Chile, se utilizan dos modalidades de proveer los terminales; Venta (principalmente

para los abonados de prepago, aunque hay clientes de postpago que prefieren comprar elterminal) y Arriendo con opción de compra (modalidad muy difundida en la modalidadpostpago, ya que el terminal resulta a un precio más económico); Todos los equipos seentregan bloqueados para operar solo con tarjetas sim de la operadora que vende elterminal, sin embargo por ley, las operadoras deben desbloquear gratuitamente losterminales que sean propiedad del abonado (modalidad venta, y una vez ejercida la opciónde compra si se obtuvo en arriendo), si el abonado así lo solicita.

[editar] GSM en España

Véase también: Telefonía móvil en España 

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

En 1995 dada la inferioridad tecnológica del servicio analógico respecto al digitalproporcionado por GSM, se creó la primera red digital móvil llamada Movistar. 

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Posteriormente, se concedieron licencias para una segunda operadora móvil (Airtel). En1999 se crea una tercera operadora Amena. 

A esta última se le asignaron frecuencias en la banda de 1800 MHz lo que suponía tenerque 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 frecuenciasen la banda de 900 MHz, pero Movistar y Vodafone siguieron contando con un mayornúmero de frecuencias en esta banda.4 

A principios del año 2000, empezaron los cierres de las redes analógicas y la asignación delicencias para la tecnología 3G, a la que años más tarde seguiría la tecnología  3,5G. 

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

Según los datos ofrecidos por la Comisión del Mercado de las Telecomunicaciones deEspaña6 correspondientes al año 2009 se puede apreciar que el número de estaciones baseGSM es considerablemente mayor que el de estaciones 3G / UMTS. 

[editar] GSM en América Latina

De acuerdo con las cifras suministradas por la organización 3G Americas, en Colombia el89 por ciento de los celulares operan bajo el estándar GSM, mientras que en Argentina estacifra llega al 97 % (al 2008 los operadores Movistar, Personal, y Claro solo operan conGSM), en Chile (primer país de Latinoamérica en operar redes GSM ya desde 1997) el

100% de los celulares operan bajo GSM, en México al 80 por ciento, en Brasil al 65 porciento, en Uruguay 100 por ciento y en Venezuela Digitel al 100% puesto que fue eloperador que empezó con esta tecnología, Movistar está en fase de ampliar al 100% su redGSM, y Movilnet opera en dualidad CDMA/GSM, países como Cuba que comenzó porTDMA, a partir de enero de 2009 emplea exclusivamente la tecnología GSM a través de laempresa estatal Cubacel.

INICIOS DEL GSM

AI principio de los años 80, existían en Europa hasta seis sistemas decomunicaciónanalógicos, incompatibles entre ellos. Con el crecimiento delmercado común Europeo y laintegración económica de Europa, era de vitalimportancia desarrollar un sistema detelefonía común, en el que no existieranincompatibilidades, aunque el usuario cambiase depaís. En 1982 la CEPTB(European Postal Telephone and Telegraph) formó un comitéconocido comoGroupe Special Mobile, posteriormente transformado en Global SystemforMobile Communications (GSM). Su principal objetivo era la creación de unsistema decomunicaciones móviles en que fuera primordial la compatibilidad yque pudiera

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implantarse en los años 90. En 1989 la responsabilidad degenerar especificaciones paraGSM fue transferida al recientemente formadoETSI (Instituto Europeo para los Estándaresen Telecomunicaciones). Esteorganismo, además de buscar la compatibilidad en lacomunicación telefónicamóvil, también se preocupó por desarrollar aplicaciones necesariascon el fin deconseguir una mayor calidad de la voz. En 1991 GSM empezó a utilizarse y,

enla actualidad, ha sido adoptado en varios países, incluyendo una gran parte deEuropa, elnorte de África, Medio Oriente, algunos países de Asia y enAustralia. En la mayoría deellos existen acuerdos de roaming, esto es, laposibilidad de que los usuarios puedan viajar adistintas partes del mundo sinver afectado su servicio de telecomunicaciones con el mismonúmero y un sólorecibo. La peculiaridad de GSM, y lo que causó mayores dificultades eneldesarrollo de sus aplicaciones, era que nunca antes se había utilizado latecnología digitalen un enlace radio, sin embargo, una vez superadas estascomplicaciones, el usuario seenfrentaba a la problemática de la cobertura.