2G / GSM

TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS DE COMUNICACIÓN

Segunda Generación

A finales del año 1980 aparecieron los primeros sistemas digitales móviles.

Utiliza sistemas como:o GSM: usa FDD/FDMA/TDMAo IS-136 (DAMPS): usa TDMAo IS-95 (Cdma One): usa CDMA

• Se da paso a la era digital de las comunicaciones. • Esto ofrece grandes ventajas: calidad de voz, mejora en la

seguridad y bajos costos de operación.

Características 2GCaracterísticas IS-54/136 IS-95 GSM PDCTipo de Sistema Modo Dual. (IS-

136, puede ser implementada toda

digital)

Modo- Dual. (puede ser

implementada toda digital)

Todo digital Todo digital

 Banda de frecuencia

(MHz)

869-894/824-849 869-894/824-849 850(824-894) 900/1800

1900(1895-1990)

940-956/810-826/1447-1459/1429-1441

1501-1513/1453-1465Separación de

portadora (kHz)30 1250 200 25

Método de acceso TDMA/FDMA CDMA/FDMA TDMA/FDMA TDMA/FDMADuplexación FDD FDD FDD FDD

Time Slots/Frame 3 --- 8 3Eficiencia Espectro

(Bits/Hz) 

1,621,4764

canales/125MHz

1.36 1.68

AB/ canal dúplex (kHz)

20 19.5 50 16.7

Capacidad (versus AMPS)

3X(full-rate)6X(half-rate)

6X10X 2.1X(full-rate)4.2X(half-rate)

3.6X(full-rate)7.2X(half-rate)

Frame/slot/baudDuración(ms)

406,6741 us

20 4,60,5773,7 us

206,67

?Velocidad de datos del

canal (kbps)48.6 28.8 por usuario 271 42

Modulación /4 DQPSK BPSK/ODQPSK GMSK /4 DQPSKSpeech Coder VSELP (1) QCELP(1) RPE-LTP(2) J-VSELP(3)

Speech Data Rate 7.95kbps 800-8,55kbps 13 kbps 6,7 kbpsHandset Tx Power

(speak/average)600mW/200mW 600mW/100mW 1000mW/125mW  

Frecuencia de reúso 7 1 3-4 7

GSM

Sistema Global para Comunicaciones Móviles.Nacido en Europa.Se inicio como un grupo de trabajo y se quedo con ese

nombre.TDMA de banda angosta.Lanzamiento oficial, Juegos Olímpicos Barcelona 1992,

luego se apago el sistema.En 1993 entro en operación en Europa GSM-900.En el Ecuador se utiliza GSM 850 y 1900.

Servicios GSM

SERVICIOS GSMTeleservicios• Voz• Emergencia• Fax• SMS• MMS• Videotexto

Portador• Datos asíncronos• Datos síncronos

Suplementarios• CLIP: Presentación de identificación de línea• UFC: Reencaminamiento de llamadas en todos

los casos.• CFNRy: Desvío de llamada de no repetición.• CFNRc: Reencaminamiento cuando MS esta

desconectado o no hay cobertura• CFB: desvío de llamada de abonado móvil

ocupado.• CW: Llamada en espera.• HOLD: Retención de llamada.• MPTY: Multipartidaria.• CUG: Grupo cerrado de usuarios.• AOC: Información de tarificación.• REVC: Cobro revertido

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Características: MSC

Centro de Conmutación de Servicios Móviles.Central de Conmutación para los móviles de una área MSCDepende del número de usuarios.El MSC tiene en cuenta la naturaleza móvil de los

terminales y gestiona los recursos de radio y los procedimientos para manejar y actualizar la posición de los móviles para el proceso de registro de localización y los procedimientos para realizar traspasos (handover).

Interworking con otras redes (móviles o fijas).

Características: Estación Base

BSC: Controlador de Estación Base. Elemento que controla/monitoriza una o mas BTSs. Sus funciones principales son: administración de frecuencias, control de la BTS y conmutación. Realiza handover, configuración de datos de la celda y control de los niveles de potencia.

La MSC controla varias BSC.

BTS: Estación transceptora base. Es el elemento de la red que sirve a una celda (BS). Maneja el interfaz radio con el MS. Tiene los transceptores radio y las antenas. Un grupo de BTSs se controla desde una BSC.

Características: Estación Móvil

MS (Estación Móvil): Es el terminal usado para establecer la comunicación sobre el interfaz aire Um interface.

SIM (Módulo de Identidad de Abonado): Es una tarjeta inteligente que incluye la identidad del abonado, implementa los algoritmos de autenticación, almacena las claves de autenticación y encriptado, y cierta información del abonado que necesita la red. Identifica al abonado.

Sin la SIM el MS no funciona (excepto llamadas de emergencia).

Características: HLR

Registro de Localización Local.Es una base de datos que contiene información de todos los MS

registrados con el MSC.Proporciona soporte a los servidores de llamada, para completar

los procedimientos de enrutado / roaming.Proporciona soporte a las funciones de autenticación,

autorización, resolución de nombre/dirección, localización.Almacena información: IMSI, MSISDN, claves de autenticación,

servicios suplementarios permitidosAlmacena información temporal como la dirección del VLR

Características: VLR

Registro de Localización de Visitantes.Es una base de datos que almacena información

temporal sobre el abonado y es usada por el MSC para servir abonados visitantes.

Almacena información temporal del abonado necesaria para el establecimiento de una comunicación de las estaciones móviles desplazadas de su área de localización.

Suele ser parte del MSC.

Otros Elementos Funcionales

Authentication Center (AUC). Centro de autenticación. Almacena algoritmos y códigos Proporciona al HLR conjuntos de parámetros para completar la

autenticación (autenticación y encriptado)Equipment Identity Register (EIR). Registro de Indentificador

de Equipos. (Opcional) Una base de datos que contiene la identidad de los equipos móviles

(números de serie). Lista negra: Previene el uso de móviles robados o con defectos.

Puerta de enlace del centro de conmutación de servicios móviles (GMSC) Sirve como puerta de acceso a otras redes. Interconecta la red telefónica fija

y la red GSM.Operation & Maintenance Centre (OMC). Operation &

Maintenance Centre. Configura BTSs a través de BSC; Controla errores.

Arquitectura GSM

Interfaces de la Arquitectura

Um: interfaz aire (BSS a MS) Abis entre BTS y BSC A: entre BSS y MSC; Gestión BSS, control de conexión, gestión de la movilidad B: entre VLR y MSC; obtener datos sobre un MS en su área administrativa, delante

de los datos generados en actualizaciones de ubicación D: entre VLR y HLR; utilizado para el intercambio de datos de localización-

dependientes y para la gestión de abonados; VLR informa de la ubicación actual; HLR transfiere los datos de abonado necesarios y envía una solicitud de cancelación de tiempo VLR.

G: entre VLR y VLR; si durante una actualización de la ubicación el nuevo VLR necesita los datos del antiguo registro VLR

F: entre MSC y EIR; para solicitar y comprobar la identidad de equipo C: entre MSC y HLR; información de facturación, información de encaminamiento

de solicitudes E: entre MSC y MSC; traspaso entre dos MSC

Características Técnicas

• GSM 850 (Claro – Conecel S.A. y Movistar Otecel S.A.) o UL: 824 – 849MHz / DL: 869 – 894MHz

• GSM 1900 (CNT– Telecsa S.A.) • UL: 1850– 1910 MHz / DL: 1930 – 1990 MHz• Canalización: 200 KHz• Técnica de Acceso: TDMA (actualmente Claro UMTS-3.5G)• Velocidad bruta al aire = 270.833 Kbps• Velocidad bruta por canal = 22.8 Kbps• Modulación: GMSK con BT=0.3 (271KF7W)• Rendimiento espectral = 1bps/Hz• Ecualización: dispersión temporal, retardos de 16 us• Sensibilidad: -104 dBm• Celdas: 35 Km

Bandas de Frecuencia Enlace Ascendente (Móvil –Base): 824 MHz a 849 MHz. Enlace Descendente (Base- Móvil): 869 MHz a 894MHz. Sistema Dúplex con espaciado entre canales: 45 MHz. Ancho de Banda del Radiocanal: 200 kHz.

124 Radiocanales bidireccionales disponibles. Cada radiocanal soporta 8 usuarios simultáneos. Los canales se enumeran del 128 al 251: Mas un canal utilizado como banda

de guarda entre GSM y otros sistemas.

Tramas

• La unidad básica en GSM es la multitrama que dura 120 ms.

• Número de canales disponibles: 124 RF * 8TS = 992.

Estructura de Tramas

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El número de trama se repite cada 3 horas, 28 min, 53 seg y 760 ms

Timing

La unidad básica de GSM es la multitrama.

• Por cada canal de 200 KHz se modula (GMSK) una portadora a 270.833 Kbps

Canales Físicos

• La BS y el MS transmiten en el mismo slot desplazado en el tiempo.

• El MS transmite luego de 3 time slot, lo cual permite que la BS pueda esperar a todas las MS dentro de un rango de 35 Km.

Multitrama 51Transporta canales de control

Multitrama 26

Transporta canales de tráfico

Canales Físicos y Lógicos

Físico: Asignación de un valor concreto.Lógico: Capacidad de transporte de un elemento de

información.FDMA: canal físico (fi)TDMA: canal físico (ti)FDMA + TDMA: canal físico (fi, ti)

Canales Físicos

Canales de Tráfico

Canales de Control

Broadcast Channel

• FCCH: Canal de Corrección de Frecuenciao Información para corrección en frecuenciao Secuencia fija de bits

• SCH: Canal de Sincronizacióno Sincronización de trama (TDMA frame number)o Identificación de la BS (BSIC)o La recepción de una trama SCH, proporciona al MS la información que

necesita para sincronizarse a la BTS• BCCH: Canal de Difusión

o Broadcast BS->MSo Información general y específica de la celdao LAC(local area code), operador, parámetros de acceso, celdas vecinas,

potencia inicial de los MSo Si no hay canales de tráfico que transmitir, se rellena con bits dummyo BBCH es la primera portadora en una celda (BCCH carrier) y el primer slot

Canales de Control

Control Común PCH: Canal de Búsqueda

Unidireccional, DL Informa al MS llamadas entrantes Usado por el sistema para llamar al MS

AGCH: Canal de Concesión de Acceso Unidireccional, DL BTS asigna un TCH o SDCCH al MS para que el MS pueda acceder a la

red NCH: Canal de Notificación

Unidireccional, DL, Usado por la red para notificar al MS llamadas de grupo o de broadcast

RACH: Canal de Acceso Aleatorio Unidireccional, UL Permite al MS solicitar un SDCCH en respuesta a un mensaje de paging o

para hacer una llamada El MS selecciona aleatoriamente el instante en que se realiza la transmisión

Canales de Control

Control Dedicado SDCCH: Canal de Control Dedicado Autónomo

Canal entre BTS y MS Señalización durante el establecimiento de llamada antes de que se asigne un TCH Una vez completada la transacción, se libera.

SACCH: Canal de Control Asociado Lento Usado siempre con un TCH o SDCCH Usado para procedimientos no urgentes: intensidad de señal, potencia, timing

advance, etc Reporta información sobre la celda y 6 vecinas, dos veces por segundo Confirma que la conexión física está presente DL: control de potencia, comandos para sincronización UL: medidas

FACCH: Canal de Control Asociado Rápido Cuando se necesita se lo asigna Combinado con un TCH Usa los Stealing Flags (roba un canal de tráfico)

Canales Lógicos

Canales Lógicos

Cadena de Transmisión

7. REFERENCIAS

[1] Sistema 2G, Disponible en Línea: <http://www.slideshare.net/leobarflo/telefona-mvil-2g-final> [Consultado el 5/10/2013]

[2] GSM Timeslot & Frequency Specifications, Disponible en Línea: http://www.rfcafe.com/references/electrical/gsm-specs.htm#GSM_Frequency_Bands