José Ángel Vallejo Pinto [email protected]/wordpress/wp-content/uploads/2015/03/RSM-T1.pdf · BSC EIR AuC HLR VLR MSC BTS BSC Estación móvil Um Abis A Subsistema

Redes y servicios móvilesArquitectura y servicios para redes WAN

José Ángel Vallejo Pinto([email protected])

Universidad de Oviedo

Área de Ingeniería Telemática

Redes y servicios móviles Arquitectura y servicios para redes WAN 1/126

Índice

Redes.GSM (2G).GPRS (2.5G).UMTS (3G).HSDPA (3.5G).LTE (¿4G?).UMA/GAN.Bluetooth.

Servicios.SIM toolkit (STK).SS, USSD, SMS (Kannel), MMS (EAIF,Mbuni).MPS (GPS, AGPS).


IngenieríaTelemática

GSM: Introducción

Groupe Speciale Mobile (1982-1985): conjunto derecomendaciones del ETSI sobre una Red Pública MóvilTerrestre (PLMN) paneuropea.Antes: incompatibilidad entre sistemas existentes entrepaíses de la UE, lo que encarecía los terminales y laexplotación.Objetivo: desarrollar norma europea única.

Para todos los países, con cobertura internacional.Con un mercado potencial de millones de usuarios.Que aprovechara la liberalización del mercado.Flexible en servicios, coberturas y terminales.

Global System for Mobile communications.



GSM: Requisitos

Localización y seguimiento automáticos:Nacional e internacional.

Número de abonado único.Gran capacidad de tráfico y optimización del espectro.Mejor calidad del servicio.Coexistencia con sistemas analógicos:

En mismos emplazamientos.

Posibilidad de interconexión a RDSI.Servicios no telefónicos.Seguridad y confidencialidad.Terminales pequeños: mayor duración de las baterías.Señalización avanzada.Coste no mayor.



GSM: Aspectos técnicos

Definir interfaces armonizados entre unidades funcionales,con libertad para estimular la competitividad.Banda de frecuencias común.Estructura celular digital.TDMA de banda estrecha repartidos en radiocanales(FDMA).Control de potencia.Arquitectura OSI.Señalización avanzada.



GSM: Arquitectura del sistema

SIMRRSubscriberRIdentityRModule

BTSRRBaseRTransceiverRStationMERRRMobileREquipment MSCRRMobileRservicesRSwitchingRCenter

VLRRRVisitorRLocationRRegister

BSCRRBaseRStationRController HLRRRHomeRLocationRRegisterEIRRREquipmentRIdentityRRegisterAuCRRAuthenticationRCenter

PSTN

CSPDNISDN,RPSPDN

ME

SIM

BTS

BSCEIR AuC

HLR VLR

MSC

BTS

BSC

Estaciónmóvil

Um Abis A

SubsistemaRdeRlaestaciónRbase

SubsistemaRdeRred



GSM: Arquitectura funcional

Entidades funcionales (se les asigna un conjunto defunciones de sistema):

Terminal móvil (MS).Estación base (BTS).Centro de conmutación (MSC).Registros de localización e identificación (HLR y VLR).

Interfaces (fronteras de reparto funcional):

De línea “A”, que separa.

las funciones relativas a aspectos de red y conmutación(MSC, HLR, VLR): Autenticación, localización,radiobúsqueda e interfuncionamiento con PSTN y RDSI.de los aspectos radioeléctricos (BSS, MS).

“A” bis (opcional).Radio “Um”.



GSM: Funciones básicas de los distintos elementos I

BTS. Estación base.Se encarga de las comunicaciones radio con el terminalmóvil.En entornos rurales se accede a ella por radioenlace. Difícilinstalar, orientar y mantener las parábolas (torres muy altas,parábolas de hasta 3 m y haz muy estrecho (6º))⇒ se estápasando a enlaces de fibra siempre que es posible.

BSC. Controlador de la BTS. En Asturias puede controlaralrededor de 50 BTS.

Funciones de control de la estación base.Permite simplificar las BTS.

BTS + BSC: Forman el BSS, subsistema de la estaciónbase.MSC:

Gestión de las llamadas.Conexión a otras redes (GMSC).



GSM: Funciones básicas de los distintos elementos II

Registros de localización HLR y VLR:Almacenan información relativa a los abonados residentes(HLR) y transeuntes (VLR).HLR: Registro doméstico del abonado:

Tipo de abono, código de identificación, número, informaciónde localización, servicios.

VLR: Registro de visitantes o transeuntes:Información de abonado dentro de la zona de un MSC.

EIR: Registro de identidad de equipos:Contiene listas blancas, grises y negras.

AuC: Centro de autenticación. Almacena, para laverificación de las llamadas, información relativa a:

Identidad del abonado móvil.Equipos.



GSM: Identificación de la estación móvil I

IMEI (International Mobile Equipment Identity):

Identifica al terminal (se obtiene con *#06#).Su estructura es la siguiente:

TAC(6Pcifras)

FAC(2Pcifras)

SNR(6Pcifras)

SP(1Pcifra)

TAC:PTypePApprovalPCodeFAC:PFactoryPAssemblyPCode

SNR:PSerialPNumberSP:PSpare

IMSI (International Mobile Subscriber Identity):

Identifica a la tarjeta SIM.Su estructura es la siguiente:

MCC(3 cifras)

MNC(2 cifras)

MSIN(10 cifras)

MCC: Mobile Country CodeMNC: Mobile Network Code

MSIN: Mobile Subscriber Identification Number



GSM: Identificación de la estación móvil II

MSISDN (Mobile Subscriber ISDN):

Se almacena en el HLR.Su estructura es la siguiente:

CC(2-3 cifras)

NDC(2-3 cifras) Número de abonado

CC: Country Code NDC: National Destination Code

TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity):

La asigna el VLR que controla la BTS que da servicio alusuario.

MSRN (Mobile Subscriber Roaming Number):

Número acorde con el sistema de señalización empleado enla PSTN.



GSM: Servicios de telecomunicación I

Servicios portadores. Transporte independiente delcontenido de la información, especificado mediante lossiguientes atributos:

De transferencia de información.Tipo (voz, datos).Modo (conmutación de circuitos/paquetes).Velocidad de datos (de 300 a 9.600 bps).Direccionalidad (símplex, dúplex).

De acceso.Protocolo.Tipo de interfaz.Velocidad de datos en el punto de acceso.

De interfuncionamiento.Tipo de red de destino (PSTN, RDSI, PLMN).Interfaz terminal-red.

Generales.Servicios suplementarios.Calidad de servicio.



GSM: Servicios de telecomunicación II

Teleservicios.

Telefonía con voz digitalizada a velocidades de 13 Kbps y6,5 Kbps (velocidad mitad), incluido el servicio de llamadasde emergencia.Mensajes cortos (SMS). Mensajes de texto de hasta 160caracteres.

Punto a punto: con origen o destino en una MS.Punto-multipunto (CB; Cell Broadcast): difusión desde laBTS.

Mensajería vocal según la recomendación X400.Facsímil: Tx/Rx de fax del grupo 3.Mensajería multimedia MMS.



GSM: Servicios de telecomunicación III

Servicios suplementarios I.Identificación de números.

CLIP (31). Calling Line Identification Presentation.

Tratamiento de llamadas entrantes.

CFU (21). Call Forwarding Unconditional.CFNRy (61). Call Forwarding on No Reply.CFNRc (62). Call Forwarding on mobile suscriber NotReachable.CFB (67). Call Forwarding on mobile suscriber Busy.

Complementación de llamadas.

CW (43). Call Waiting.HOLD. Call holding.

Multiconferencia.

MPTY. Multiparty.



GSM: Servicios de telecomunicación IV

Servicios suplementarios II.Comunidad.

CUG. Closed User Group.

Tarificación.

AOC. Advice Of Charge.REVC. Reverse Charging.

Transferencia de información adicional.

UUS. User-to-User Signalling.

Restricciones de llamadas.

BAOC (33). Barring All Outgoing Calls.BOIC (331). Barring all Outgoing International Calls.BOIC ex HC. . . . except to Home Country.BAIC (35). Barring All Incoming Calls.BIC-roam. . . . when roaming.



GSM: Servicios suplementarios

Activar: *COD#

P.ej.: *43# activa el servicio de llamada en espera.

Desactivar: #COD#Comprobar estado: *#COD#Desvío (1): **COD*Nº#Desvío (2): **COD*Nº**Tiempo#Desactivar desvío: ##COD#Código para activar todos los desvíos: 004Código para desactivar todos los desvíos: 002

P.ej.: ##002#



GSM: USSD I

Unstructured Supplementary Services Data.Mensajes que se intercambian directamente entre el móvily el HLR.Fueron el primer método de creación de aplicacionesinteractivas con los terminales.Se pueden utilizar los números y los caracteres * y #.Su estructura es la siguiente:

Indicador de comienzo, de 1 a 3 caracteres (* o #).Código de servicio (2 a 3 cifras).Asterisco (*) para separar los distintos parámetros.Información suplementaria de longitud variable.# para terminar el mensaje.Ejemplo: *14*123*123456789#



GSM: USSD II - Ejemplo de servicios I

Dónde (Orange)

Mi posición: *100*00#Hoteles: *100*1#Cajeros: *100*2#Farmacias: *100*3#Gasolineras: *100*4#Marcha: *100*6#Restaurantes: *100*7#Tráfico: *100*8#Cines: *100*9#



GSM: USSD III - Ejemplo de servicios II

Mobipay (Movistar, Orange, Vodafone).Compra: *145*1*Referencia#Recarga Propio: *145*2*Importe#Recarga Orange: *145*2*Importe*Movil*03#Recarga Vodafone: *145*2*Importe*Movil*02#Recarga Movistar: *145*2*Importe*Movil*01#Últimos movimientos: *148*1#Saldo: *148*2#Cartera: *146*5#NIP: *146*1#Idioma: *146*2#Medio pago habitual: *146*3#SMS adicional: *146*4#



GSM: USSD IV - Ejemplo de servicios III

Cambiar el PIN conocido el antiguo:**04*antiguoPIN*nuevoPIN*nuevoPIN#

Cambiar el PIN sin el antiguo pero con el PUK:**05*PUK*nuevoPIN*nuevoPIN#

Ocultación de número propio al llamar:#31#xxxxxxxxx

Consulta de saldo:*111#

Comprobación de operador (Orange):*133*xxxxxxxxx#

Mensaje de aviso de falta de saldo (Orange):*140*xxxxxxxxx#

Llamada amiga internacional (Orange):*141*xxxxxxxxx#

Aviso de disponibilidad (Orange):*150*xxxxxxxxx#



GSM: Bandas de frecuencias I

GSM 900 (banda primaria) – 124 canales:

MS→ BTS: 890-915 MHz; Fl(n)=890+0,2·nBTS→ MS: 935-960 MHz; Fu(n)=Fl(n)+451 ≤ n ≤ 124

E-GSM (banda extendida) – 49 canales:

MS→ BTS: 880-890 MHz; Fl(n)=890+0,2(n-1024)BTS→ MS: 925-935 MHz; Fu(n)=Fl(n)+45975 ≤ n ≤ 1023

GSM 1800 – 374 canales:

MS→ BTS: 1710-1785 MHz; Fl(n)=1710,2+0,2(n-512)BTS→ MS: 1805-1880 MHz; Fu(n)=Fl(n)+95512 ≤ n ≤ 885

Se está estudiando la reutilización de la banda que quedalibre por el apagón de la señal de TV analógica.



GSM: Bandas de frecuencias II

Spain, March 2004 GSMq

SubscribersqTotalq

E-GSMqTotalq

GSM-900qTotalq

GSM-1800qGSMq

PenetrationqDyFrtgFgggF gF :FxF:rFMHzF :FxFybFMHzF tpPbF/F

Operatorq Serviceqstart

Licenseqexpiryq

Frequenciesq No.qofqSubqscribersq

VodafoneFMovilF

OCTFpbFJULFptF

FEBP:bFJULF:tF

pg:PpmpurPpFRFpryPpmpbpPpFMHzF 6:xu:FMHzcFuyDbPumuybpPpFRFutDgPumutbrPpFMHzF6:x:rPtFMHzcF

pF,tgFgggF

TelefonicaFMovilesF

JULFpbF

JULFptF

FEBFubF

JULF:tF

tpgPumtpyPpFRFpDbPumpr:PpFMHzF andFtptPympg:PyFRFprDPympryPy·MHzF 6:xu:FMHzcFuyugPumuyDrPpFRFutgbPumut:pPpFMHzF 6:x:rPtFMHzcF

upF,ggFgggF

AmenaF APRFppF JULm:tF uy,gPumuytrPpFRFutbbPumutypPpFMHzF6:x:rPtFMHzcF tF:ggFgggF

Averageq 2qxq8.2MHzqAnaloguehFTelefonicaFMovilesF

APRFpgF DECmg,F tyrPumtybPpFRFpupPump:gPpFMHzF 6:xuPtFMHzcFttgPumttbPpFRFp:bPumpDgPpF 6:xbPtFMHzcFtptPumtptPyFRFprDPumprDPyFMHzF6:FxFgP,FMHzcFFromFguRguR:ggrFnoFmobileFserviceAFonlyFruralFfixedFtelephonyF



GSM: Estructura celular IPermite reutilizar las frecuencias.Tipos de celdas:

Macroceldas.Radio entre 1 y 40 Km.Zonas rurales.Cobertura omnidireccional.

Microceldas.Radio entre 100 m y 1 Km.Cobertura omnidireccional o sectorial (120º). Actualmentelos 3 lóbulos se instalan en un único bloque mimetizado conel entorno (aspecto de chimenea).

Picoceldas.De 5 a 50 m.Interior de edificios.

Celdas en paraguas.Para dar cobertura en túneles se recibe la señal a laentrada del túnel y se envía mediante fibra óptica por elinterior a un transmisor de radio.



GSM: Estructura celular II

A cada celda (BTS) se le asignan entre 1 y 16 frecuencias(radiocanales).

1

1

6

2

22

3

33

4

45

5

5

76

677

4

D

Distancia de reutilización

Radio de celda

R

1



GSM: Canales lógicos I

Canales lógicos

Canales de control

Canales de controldedicados

Canales de controlcomunes

= Sólo enlace descendente

= Sólo enlace ascendente

= Bidireccional

Sólo aplicable para ECSD(Enhanced Circuit-Switched Data)

Compact



GSM: Canales lógicos II

BCH (Broadcast Control Channel) Canal de Control de Difusión, es uncanal unidireccional en sentido red a móvil. Se utiliza para difundirinformación del sistema. Incluye información específica de la celda einformación relativa a celdas vecinas, que se utiliza para orientar almóvil en la red de radio. Se subdivide en BCCH, FCCH y SCH.PCH (Paging Channel) Canal de Búsqueda, es un canal unidireccionalen sentido red a móvil que se utiliza para “buscar” al móvil (destinatariode una llamada).RACH (Random Access Channel) Canal de Acceso Aleatorio, es uncanal unidireccional con sentido móvil a red que las estaciones móvilesutilizan para acceder a dicha red. Se emplea el protocolo Aloharanurado.AGCH (Access Grant Channel) Canal de Concesión de Acceso, es uncanal unidireccional en sentido red a móvil, utilizado por la red paraasignar un canal dedicado de control tras un acceso aleatorio exitoso.



GSM: Canales lógicos III

SDCCH (Stand-alone Dedicated Control Channel) Canal de ControlDedicado Autónomo, es un canal de control independiente que seemplea durante el establecimiento de una llamada antes de asignar uncanal de tráfico (TCH; Traffic Channel).SACCH (Slow Associated Control Channel) Canal de Control AsociadoLento, siempre asociado a un TCH o a un SDCCH. Se utiliza enparticular para transmitir información variable de las condiciones de lainterfaz radio, por ejemplo, control de potencia, medida de calidad, etc.FACCH (Fast Associated Control Channel) Canal de Control AsociadoRápido, se asocia a un canal de tráfico y se consigue “robando” tramas,que se identifican mediante un “flag”. Se emplea para las órdenes deejecución inmediata como los traspasos.TCH (Traffic Channel) Canal de Tráfico.

TCH/F (full): 13 Kbps para voz, 9,6 Kbps para datos.TCH/H (half): 6,5 Kbps para voz, 4,8 Kbps para datos.



GSM: TDMA-FDMA

Frecuencia

Tiempo

200 KHz

Trama TDMA4,615 ms

577 µs



GSM: Estructura de las ráfagas (intervalos de tiempo)

IntervaloódeótiempoódeóCB577ómsó=ó“periodoódeóráfaga”ó=óH56B)5óbit

Ráfagaónormal

Ráfagaódeócorreccióndeófrecuencia

Ráfagaódesincronización

Ráfagaódeórelleno

Ráfagaódeóacceso

Datosócifrados58óbits

H4)óbitsófijosódeóvaloró‘C’

Secuenciadeóaprendizaje

)6óbits

Periododeóguarda8B)5óbits


Secuenciaódeósincronización

4Hóbits

SecuenciaódeóbitsópredefinidaóH4)óbits

TB9óbits

TB9

Datosócifrados58óbits

Datosócifrados’RACHS96óbits

Datosócifrados’SCHS99óbits

Secuenciadeóaprendizaje

64óbits

Datosócifrados’SCHS99óbits

TB9óbits

TB9óbits

TB9óbits

TB9óbits

TB9óbits

TB9óbits

TB9óbits

TB8óbits






GSM: Estructura de las tramasHipertrama2.048Asupertramas,Aperiodo=3hA28mA53sA760ms

Supertrama

periodo=6,12s

MultitramaA26

MultitramaA51

51AmultitramasA26Ao26AmultitramasA51

MultitramaA2626AtramasATDMAPeriodo=120mscparaACS-TCHó

MultitramaA5151AtramasATDMAPeriodo=235,38mscparaAseñalizaciónACSó

TramaATDMA8ATS,Aperiodo=4,615ms



GSM: Timing advance (TA)

Sirve para indicar a los terminales lejanos que adelanten sutransmisión, para evitar colisiones entre terminales situadosa distintas distancias.

Recepción

Transmisión

El principio de la transmisión se adelantade acuerdo con la información de TA



GSM: Transmisión discontinua

DTX (Discontinuous Transmission).Se ha incluido en los requisitos del códec vocal.Su función es suspender la transmisión radio durante losperiodos de silencio, lo que ayuda a reducir la interferenciaentre celdas y alargar la vida de la batería del teléfono.Se consigue mediante dos funcionalidades:

Detector de actividad vocal (VAD). Permite detectar losperiodos de silencio.Ruido de conveniencia (confort noise). Se genera en elreceptor para evitar la impresión de que la comunicación seha cortado. Es similar al ruido de fondo habitual en latransmisión GSM.



GSM: Procesos básicos I - Llamada saliente

RACH Petición de canal dedicado.AGCH Asignación de canal dedicado.SDCCH Petición de llamada saliente.SDCCH Petición de autenticación.SDCCH Respuesta a la autenticación.SDCCH Petición de transmisión cifrada.SDCCH Respuesta a la petición.SDCCH Transmisión del número marcado.SDCCH Indicación de abonado llamado alcanzado.SDCCH Asignación de canal de tráfico.FACCH Confirmación del canal de tráfico.FACCH Alerta al abonado que llama.FACCH Mensaje de conexión al descolgar.FACCH Respuesta al mensaje anterior.TCH Conversación.



GSM: Procesos básicos II - Llamada entrante

PCH “Paging” del móvil.RACH Petición de canal “paging” del móvil.AGCH Asignación de canal.SDCCH Respuesta al “paging” de la red.SDCCH Petición de autenticación.SDCCH Respuesta a la autenticación.SDCCH Petición de transmisión cifrada.SDCCH Respuesta a la petición.SDCCH “Set up message” de llamada entrante.SDCCH Confirmación.SDCCH Asignación de canal de tráfico.FACCH Confirmación del canal de tráfico.FACCH Alerta al abonado que llama.FACCH Mensaje de conexión al descolgar.FACCH Respuesta al mensaje anterior.TCH Conversación.



GSM: Procesos básicos III - Handover (traspaso)

RACH Petición de canal dedicado.AGCH Asignación de canal dedicado.SDCCH Petición de “Location updating”.SDCCH Petición de autenticación.SDCCH Respuesta a la autenticación.SDCCH Petición de transmisión cifrada.SDCCH Respuesta a la petición.

SDCCH Confirmación de “LU” con asignación de“TMSI”.

SDCCH Confirmación de la nueva ubicación y delTMSI.

SDCCH Liberación del canal.



SIM: Contactos

VCC GND

RST N.C.

CLK I/O

N.C. N.C.

R

VCC/GND: Alimentación y tierra.RST: Reset.CLK: Señal de reloj.I/O: Entrada/Salida.N.C.: Sin conexión.



SIM: Estructura interna

Es un verdadero ordenador, con memoria permanente,temporal y líneas de E/S.

8

EEPROM ROM

RAMCPU

I/O



SIM: Organización de directorios

MF

DF Telecom

DF GSM

ICCID

ADN FDN SMS SMSP SMSS CCP

LND EXT1 EXT2 SDN EXT3 BDN

LP IMSI KC PLMNsel HPLMN SST

ACMmax PUCT CBMI BCCH ACC FPLMN

AD PHASE GID1 GID2 SPN VGCS

VBS VBSS eMLPP AAeM ECC CBMID

DCK

MSISDN

EXT4

ACM

LOCI

VGCSS

CBMIR

CNL



SIM ToolKit (STK) o SIM proactiva I

DISPLAY TEXT: Mostrar texto en la pantalla del terminal.GET INKEY: Mostrar texto y esperar a que el usuario pulseuna tecla.GET INPUT: Mostrar texto y esperar a que el usuariointroduzca una cadena de texto.SELECT ITEM: Presentar una lista de elementos para queel usuario seleccione uno.SET UP MENU: Presentar un menú de opciones, integradocon el menú del terminal.PLAY TONE: Reproducir un tono en el auricular.



SIM ToolKit (STK) o SIM proactiva II

SET UP CALL: Realizar una llamada.SEND SHORT MESSAGE: Enviar un mensaje corto (SMS).SEND SS y SEND USSD: Enviar un comando SS o cadenaUSSD.SEND DTMF: Enviar tonos DTMF.RUN AT COMMAND: Ejecutar un comando AT en elterminal.LAUNCH BROWSER: Solicitar al terminal que lance elnavegador con una determinada URL.POLL INTERVAL/POLLING OFF: Definir un intervalo deconsulta o desactivar dicha consulta. Sirve para que elteléfono compruebe periódicamente que la SIM sigueactiva.



SIM ToolKit (STK) o SIM proactiva III

REFRESH: Notificar al terminal los cambios producidos enla configuración de la SIM (inicialización y EF).MORE TIME: Otorgar más tiempo de procesamiento a unatarea del STK.PROVIDE LOCAL INFORMATION: Proporcionarinformación local sobre el terminal.SET UP EVENT LIST. Definir la lista de eventos de interéspara la SIM.PERFORM CARD APDU.POWER ON CARD/POWER OFF CARD.GET READER STATUS.TIMER MANAGEMENT.SET UP IDLE MODE TEXT.Etc . . .



Comandos AT I

Es el mecanismo (lenguaje) estándar de comunicaciónentre un ordenador y un módem (incluidos los de losteléfonos móviles).Son específicos de cada fabricante, pero existe un conjuntocomún (Hayes) que suelen implementar la mayoría de losmódems comerciales.Empiezan con las letras “AT” y pueden tener variosformatos:

ATXXXAT+XXXAT*XXXAT&XXXAT+XXX?AT+XXX=? (para comprobar qué parámetros admite)



Comandos AT II

Lista de todos los comandos que admite el módem.

AT*AT+CLAC (comandos disponibles para el usuario)

De control de las llamadas.

ATD(T o P) número (marcar número)ATA (responder)ATH (colgar)

De control del teléfono.

AT+CBC (nivel de la batería)AT+CGMI (identificación de fabricante)AT+CGMM (identificación de modelo)AT+CGMR (identificación de la revisión)AT+CGSN (número de serie: IMEI)AT+CIMI (IMSI de la tarjeta SIM)



Comandos AT III

De control del teléfono.

AT+CPBS=? (lista de guías telefónicas)AT+CPBF (buscar en la guía telefónica)AT+CPBR (leer un contacto de la guía telefónica)ATL? (volumen del altavoz)AT+CLAN= (idioma)AT+CSQ (calidad de la señal)AT+CIND? (valores de los indicadores)AT+COPS=? (selección de operador)AT+CLIP= (configuración de CLIP)AT*EMLR (menús del terminal)AT*ECMW? (menús personalizados)



Comandos AT IV

De manejo de mensajes SMS.

AT+CPMS? (comprobar el estado de las memorias)

AT+CPMS=“ME”,“ME”,“ME”

AT+CMGL= (lista de mensajes)

0: pendientes de lectura1: recibidos y leídos2: almacenados sin leer (sólo SM)3: almacenados enviados (sólo SM)4: todos

AT+CMGR (leer mensaje)AT+CMGS (enviar mensaje)AT+CMGD (borrar mensaje)



Servicio SMS

Funciona mediante el mecanismo de “store and forward”,pudiendo enviar mensajes de acuse de recibo (*N#).

MSBSS

BSC BTSMSC

VLR

SME

HLR

SC SMS-GMSCSMS-IWMSC

SME (Short Message Entity): Terminal móvil ocomputadora conectada directamente al SC.SC (Service Center).



SMS: Señalización

SMSC

submission

delivery

delivery report

sub. report

status report



SMS: Envío de mensaje (SMS-Submit)

Message Type Indicator.

01 = Submit.

Reject Duplicate.Validity Period Format.

no, relativo (1), absoluto(7) o mejorado (7).

Status Report Request.User Data Header Ind.Reply Path Request.Message reference.

para identificarduplicados.

Protocol identifier.Coding scheme.

RP DHISRR RDVPF MTI

messageoreference

7o 6o 5o 4o 3o 2o 1o 0

destinationoaddresso y2o–o12ooctets,

protocoloidentifier

codingoscheme

validityoperiodoy0,o1ooro7ooctets,

userodataolength

userodataoyo0o–o140ooctets,



SMS: Recepción de mensaje (SMS-Delivery)

Message Type Indicator.

00 = Deliver.

More messages.Status Report Ind.Originator address.Protocol identifier.Coding scheme.Time stamp.

RP DHI SRI MM MTI

coding)scheme

7) 6) 5) 4) 3) 2) 1) 0

time)stamp)(7)octets)

user)data)length

user)data)()0)–)140)octets)

protocol)identifier

originator)address) (2)-12)



SMS: Protocolos de acceso a centros de mensajes

Es necesario disponer de una “gran cuenta” para poderacceder a los centros SMS.Algunos de los protocolos más empleados:

CIMD (Nokia).UCP/EMI.SMPP.Sema Group SMS2000.SM/ASI (CriticalPath).MQSeries (Movistar): No es realmente un protocolo deinterfaz con un SMSC, sino un mecanismo genérico decomunicación basado en colas de mensajes.

Existen bibliotecas (en Java y otros lenguajes) queimplementan estos protocolos.



SMS: Arquitectura de Kannel

Gateway WAP y SMS.

Smsbox

Wapbox

Kannel

HTTP

HTTP

Bearerbox

Protocolo SMS

ServidorHTTP

WAP stack

SMScenter

TeléfonoWAP



Servicio MMS

Mensajería multimedia basada en el protocolo WAP conayuda de mensajes SMS.

Redradio

InternetServidorde correo

ServidorMMS

RetransmisorMMSCliente

MMS

Otros sistemasMMS

Otros sistemasMMS

Sistemasde mensajeríainalámbrica

antiguos



MMS: Proceso de envío I



MMS: Proceso de envío II

Clienteemisor

Clientereceptor

RetransmisorMMS

M-Send.req

M-Send.conf

M-Notification.ind

M-NotifyResp.ind

WSPkGET.req

M-Retrieve.conf

M-Acknowledge.ind

M-Delivery.ind



MMS: Tipos de PDU



MMS: Arquitectura de interfaces

MM3

...

Relay

MMS””UserAgent””A

ExternalServer””41

He.g.”E7M ailL

ExternalServer””42He.g.”FaxL

ExternalServer””4N

“Foreign”MMS

Relay/Server

MMS””UserAgent””B

Server

MM1

MM1

MM4

MMS””Relay/Server

MM2

ExternalServer””43

He.g.”UM SL

MM6 MM5

MMS””UserDatabases

HLRMMS””VAS

Applications

MM7



MMS: Protocolos de envío

MM7: Estándar MMS para que las aplicaciones envíen mensajes MMSa un MMSC. Es una API basada en XML/SOAP en la que el mensajeMMS se formatea en un documento XML codificado MIME y se envía alservidor mediante una petición HTTP POST.MM4: Estándar MMS para conectividad entre varios MMSC. Es unainterfaz basada en SMTP en la que el mensaje MMS se envía alservidor como mensaje de correo estándar codificado MIME.MM1: Estándar MMS para que los teléfonos envíen y reciban mensajesMMS desde un MMSC. Es un protocolo basado en HTTP en el que lasaplicaciones pueden enviar mensajes MMS codificados en binario a lapasarela mediante una petición HTTP POST, de acuerdo con laespecificación “MMS Encapsulation Specification” (tipo MIMEapplication/vnd.wap.mms-message).EAIF: Variante del protocolo MM1 propietaria de Nokia, definida comointerfaz para enviar mensajes a un MMSC de Nokia. Esta interfaz essimilar funcionalmente a MM1 con la definición de algunas cabecerasHTTP adicionales.



MMS: Formato de los mensajes

Contenido: imágenes,texto, sonido, etc.Los mensajes MMScodificados se incluyen enel campo de datos de lassolicitudes HTTP POST. Sepueden utilizar cabecerasde extensión específicasde MMS para elencaminamiento delmensaje.En el campo de datos sedebe emplear unacodificación binaria.



MMS: Tipos de aplicaciones

Emisora: Se utiliza para enviar mensajes a lasestaciones móviles, p.ej. servicio de titulares deprensa, información meteorológica u otros.Receptora: Recibe los mensajes procedentes deun emisor. P.ej. transmisor de una pasarela decorreo electrónico. Puede ser síncrona oasíncrona.De filtro: Modifica el mensaje (p.ej. cambia deformato el contenido [transcoding]) o lo procesamediante algún procedimiento. También puedeser síncrona o asíncrona.



MMS: Nokia MMSC EAIF emulator

Herramienta que permite a los desarrolladorescomprobar sus aplicaciones sin necesidad deuna conexión con un MMSC real.Sirve para verificar el formato de los mensajes ylas capacidades de envío/recepción de lasaplicaciones.Admite aplicaciones emisoras, receptoras y defiltro.Incluye plantillas para la creación de mensajesmultimedia.Se pueden añadir nuevas plantillas y mensajesde ejemplo.Sustituido por el “Mobile Internet Toolkit”.



MMS: Mbuni I

Pasarela MMS (MMSC +pasarela VAS) de códigoabierto.Implementa la mayor partede las interfaces de MMS:MM1, MM3, MM4 y MM7.Emplea varias de lasbibliotecas de Kannel,básicamente para la partede WAP.Sólo funciona bajo Linux.



MMS: Mbuni II

MMSC.

Mensajería de teléfono a teléfono.Adaptación de contenidos (transcoding).Conversión bidireccional a correo electrónico.Almacenamiento de mensajes.Intercambio de mensajes con otros MMSC (MM4).Posibilidad de enlazar con sistemas de facturación.

Pasarela VAS.

Conectividad SOAP y EAIF con otros MMSC (MM7).Conexiones múltiples a distintos MMSC.El contenido MMS puede cargarse desde un archivo, URL ode la salida de un programa.Interfaz de tipo URL para envío de mensajes.



Ubicación en redes celulares

Identidad de la celda(CI; Cell Identity).Identidad de la celda+ Timing Advance(CI+TA).Identidad de la celda+ Timing Advance +nivel de recepción(CI+TA+RXLEV).Diferencia temporalobservada (OTD).GPS asistido(A-GPS).

Availability

0.1 0.3 1 3 10 30 100 300 1K 3K 10K 30K

Accuracy /[m]

2G2G+

3G

GPS

DGPS

AGPSCI

CI+TACI+Rx

dCI+RTT,a3Gg

E-OTD,dTOAg

IPDL-OTDOA

WLAN

BT

RTKGPS

Remote

Rural

Suburban

Urban/City

Indoor

Underground



Ubicación en redes celulares: CI+TA+RXLEV



Ubicación en redes celulares: Mobile Positioning Center-MPC

Celda/omnidireccional/completa

Celda/omnidireccional/convalor/de/“timing/advance”

Celda/sectorial/con/valorde/“timing/advance”

Celda/sectorial/completa

P

Ri

Ro

a1

a2

P:/Ubicación/de/la/BTSen/longitud/latitud



GPRS: Arquitectura de red I

VLR VLR

HLR

Gr Gc

Gs

BTS

BTS

BTS

SGSN

MSC

BSC

Arquitectura de red GSM/GPRS

RedndedatosnUIP)

RedndevoznURDSI)

Núcleondenredn-nGSM

Redn-nGPRS

RedndenaccesoGPRS/GSM

Conexiónndendatos/voz

SeñalizaciónnbasadanennSS7

RedndesoportenIP

MSC

GGSN

PCU



GPRS: Arquitectura de red II - Elementos nuevos

PCU (Packet Control Unit). Esta unidad se encarga dedistinguir entre los datos destinados a la red GSM estándar(conmutación de circuitos) y los datos destinados a la redGPRS (conmutación de paquetes).SGSN (Serving GPRS Support Node). Se encarga delencaminamiento, los traspasos, la asignación dedirecciones IP y las funciones de autenticación ytarificación.GGSN (Gateway GPRS Support Node). Es una pasarela,encaminador y cortafuegos, todo en uno. Convierte lospaquetes GPRS que provienen del SGSN al formato delprotocolo de datos de paquetes (PDP). Suele confirmar losdetalles del usuario con un servidor RADIUS por motivosde seguridad.



GPRS: Clases de terminales I

Clase A. Tienen 2 transceptores que lespermiten enviar/recibir datos y voz de manerasimultánea. Aprovechan todas las posibilidadesde GSM y GPRS.Clase B. Pueden enviar/recibir datos o voz, perono de manera simultánea. Generalmente, si seestá utilizando GPRS y se recibe una llamada devoz existirá la posibilidad de contestarla o deseguir con la comunicación de datos.Clase C. Sólo permite una forma de conectividad.Un ejemplo de este tipo de terminales son lastarjetas PCMCIA para ordenadores portátiles.



GPRS: Clases de terminales II

Es posible aumentar la velocidad de transmisión de datosempleando varios intervalos de tiempo.



GPRS: Clases de terminales III - Ejemplos

Clase 2 (2+1). Tx: 8-12 Kbps, Rx: 16-24 Kbps.Mororola Accompli A008, Trium Mondo, Sirius.

Clase 4 (3+1). Tx: 8-12 Kbps, Rx: 24-36 Kbps.Motorola Timeport T260.

Clase 6 (3+2 o 2+3). Tx: 16-24 Kbps, Rx: 24-36 Kbps.Nokia 6310, 6510, 8310.

Clase 8 (4+1). Tx: 8-12 Kbps, Rx: 32-40 Kbps.Ericsson T39, T68i, R520, Motorola v60i, v66i, SamsungQ200, S100, Siemens S45, ME45, M50, Trium Eclipse.

Clase 10 (4+1 o 3+2).Philips Fisio 820.

Clase 12 (4+1, 3+2, 2+3 o 1+4).Sierra Wireless Aircard 750 GSM/GPRS PC Card.



GPRS: Esquemas de codificación de canal

La codificación de canal se emplea para proteger lospaquetes de datos transmitidos frente a errores.En GPRS se utilizan 4 esquemas de codificación de canal(CS-1, CS-2, CS-3 y CS-4), que se escogen de maneradinámica en función de la calidad del canal.En malas condiciones se emplea CS-1 y se obtiene unavelocidad de 9,05 Kbps por cada intervalo de tiempo GSM,con una codificación muy fiable.En buenas condiciones se emplean otros esquemas paraconseguir una velocidad de hasta 21,4 Kbps por cadaintervalo de tiempo. En teoría se podrían conseguir hasta171,2 Kbps empleando los 8 intervalos de tiempo. En lapráctica, como los intervalos son compartidos, seconsiguen velocidades inferiores, p.ej. 40 Kbps por usuariopara 3 usuarios y codificación CS-3.



GPRS: Canales lógicos

Análogos a los canales de GSM, con el prefijo “P”para indicar que transportan tráfico de paquetes.

Canales comunes:PBCCH (BCCH en GSM).PCCCH (CCCH [PCH,RACH,AGCH] enGSM).

Canales de datos:PDTCH (TCH en GSM).

Canales de control:PACCH (ACCH [SACCH,FACCH] enGSM).PTCCH (Packet Time advance ControlChannel).



GPRS: Calidad de servicio I

Prioridad. Precedencia de un servicio en relación a otro.Existen 3 niveles: alta, normal y baja.Fiabilidad. Características de transmisión requeridas poruna aplicación. Existen 3 clases.

Clase

Probabilidad de

Paqueteperdido

Paqueteduplicado

Paquetefuera de

secuencia

Paquetecorrupto

1

2

3

10-9

10-9

10-9

10-9

10-4

10-5

10-5

10-5

10-5

10-6

10-2

10-2



GPRS: Calidad de servicio II

Retardo. Valores máximos para el retardo medio y para elretardo máximo garantizado en el 95% de lastransferencias.

Clase

Paquete de 128 bytes Paquete de 1024 bytes

Retardomedio

Retardomedio

Retardoal 95%

Retardoal 95%

1

4

<0,5s <1,5s <2s <7s

2 <5s <25s <15s <75s

3 <50s <250s <75s <375s

Besteffort

Besteffort

Besteffort

Besteffort

Rendimiento. Especifica la velocidad binaria máxima ymedia.



GPRS: Procedimientos

Attach. Registro en un SGSN de la red GPRS. La redcomprueba que el usuario está autorizado, copia el perfildel usuario del HLR al SGSN y asigna un P-TMSI alusuario.Activación de contexto PDP.



GPRS: Asignación de direcciones IP

Estática. No es muy común. La información se guarda enel HLR.

BSC SGSN

HLR

DispositivoGPRS

Estación basey torre

Dinámica. La IP se asigna en el domino del GGSN o lapuede asignar un servidor RADIUS.

BSC SGSN GGSN

HLR

ISP

DispositivoGPRS

Estación basey torre Servidor

RADIUSLANcorporativa



GPRS: Modelo de estados

Estación móvil SGSN

ImplicitbDetachorbCancelbLocation

GPRSbAttach

PDUbreception

GPRSbDetachborCancelbLocation

IDLE

READY

STANDBY

READYbtimerbexpiryorbForcebtobSTANDBYorbAbnormalbRLCbcondition

PDUbtransmission

GPRSbAttach

READYbtimerbexpiryorbForcebtobSTANDBY

GPRSbDetach

IDLE

READY

STANDBY



UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)

Requisitos:

Estándar a nivel mundial.Servicios personalizados.Velocidad de 2 Mbps.Paquetes y circuitos.Servicios multimedia.Multiplexación de servicios.Tráfico asimétrico.QoS.Alta eficiencia espectral.



UMTS: Arquitectura de red

PSTN8ISDNPSTN8ISDN

PDNPDN

GSM•1Subsistema•de•la•estación•base4 GSM•1Subsistema•de•red4

UTRAN

1Núcleo•de•red4

Iub Iu

Uu

••GSM•1CS4:•976•Kbps•8•V474•Kbps

••••HSCSD•1CS4:•5776•Kbps

••GPRS•1PS4:•VV5•Kbps

••EDGE•1CS8PS4:•B84•Kbps

••UMTS•1CS8PS4:•L•Mbps

EIREIR

GGSNGGSNSGSNSGSN

VLRVLR

BSC MSC GMSC

BSC

RNC

RNC

BTSBTS

BTSBTS

Node•BNodo•B

Node•BNodo•B

Node•BNodo•B

Iur

HLRHLR



UMTS: Tipos de celdas

Satélite

MacrocélulaMicrocélula

Interior

Picocélula

Cobertura global

Terminal básicoTerminal PDA

Terminal audio/visual

Entornosuburbano

Entornourbano



UMTS: Objetivos de servicio



UMTS: Modos de funcionamiento

Se utilizan portadoras con una anchura espectral de 5 MHz.Se han definido dos modos de funcionamiento en UMTS:

Modo FDD con dos portadoras por radiocanal paraoperación en bandas de frecuencias emparejadas. Paraemplear en macro/micro celdas.Modo TDD con una portadora por radiocanal para operaciónen bandas de frecuencias no emparejadas. Para emplear enpicoceldas.

El modo FDD es idóneo para servicios simétricos, con unaamplia gama de velocidades.El modo TDD resulta adecuado para servicios asimétricosen entonos de interiores y microcelulares. En este modo,los requisitos de sincronización son más estrictos y exigenmás márgenes (overhead) para los tiempos de guarda yrampas de variación de potencia.



UMTS: Asignación de frecuencias

Para modo FDD se han asignado dos bandas pareadas de60 MHz (1920-1980 en sentido ascendente y 2110-2170 ensentido descendente)⇒ 12 pares de portadoras de 5 MHz.Para modo TDD se han asignado dos bandas que suman25 MHz (1900-1920 y 2020-2025 MHz)⇒ 5 portadoras de 5 MHz.(existen 10 MHz adicionales [2010-2020] para operaciónTDD sin licencia).En España se han concedido 4 licencias (Orange [Amena],Movistar, Vodafone y Yoigo [Xfera]) con una asignación de3 pares de portadoras en FDD y una portadora en TDD acada una.



WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access I



WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access II



WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access III



WCDMA: Expansión y compresión

Datos xCódigo

Datos

Código

Código(seudoruido)

Datos

+1

+1

+1

+1

+1

Símbolo

-1

-1

-1

-1

-1

ChipChip

EspectroSímbolo



WCDMA: Detección de la señal propia I

Código

+1

+1

+1

-1

-1

-1

Señalpropia

+8

-8

Datos trasintegración

Código

+1

+1

+1

-1

-1

-1

Otraseñal

+8


-8



WCDMA: Detección de la señal propia II

+1

+1-1

-1

Señalpropia

-2

+2

Código+1

-1

-2

Otraseñal

+8

-8


+2

Señalcompuesta



UMTS: Respiración celularEn UMTS el tamaño de las celdas no es fijo como en GSM:

Como varios móviles pueden usar la misma frecuencia e intervalode tiempo, cada transmisión aparece como ruido de fondo paralos demás receptores.Si una celda se sobrecarga aumenta la interferencia, lo que haceque la estación base deba transmitir con una relación C/I mayor.El tamaño de la celda se reduce, sacando de cobertura a losusuarios que están en su frontera.Si hay pocos equipos la celda crece y aumenta el radio decobertura.Los radios de cobertura de las celdas vecinas deben solaparsepara que no haya lagunas de cobertura.



UMTS: Efecto «cerca-lejos»

Se produce si dos terminales situados a distancias muydiferentes de la estación base transmiten con la misma potencia.Habrá que emplear un control de potencia muy preciso paraevitarlo.

USUARIO AUSUARIO B

atenuación LA atenuación LB

PTA

PTB

LA >> LB

0 1/Tc

00 1/Tc

RECEPTOR

CDMA

RECEPTOR

CDMA

00 1/Tc0

EFECTONEAR/FAR



UMTS: Control de potencia

En lazo abierto.

La estación base envía una señal de piloto.El móvil conoce la potencia transmitida por el canal de piloto, midela potencia recibida, estima la atenuación del trayecto y decide lapotencia con la que transmitir.En FDD plantea el problema de que no hay correlación entre losenlaces descendente y ascendente.

En lazo cerrado.

El móvil transmite de manera continua por un canal de subida.La estación base mide la potencia recibida, y por un canal debajada envía comandos que hacen incrementar o decrementar lapotencia que transmite el móvil en pasos discretos.Es necesario que la velocidad con que se envían los comandossea mayor que la velocidad de variación del canal.Requiere la existencia de una conexión activa bidireccional entreel móvil y la estación base.



UMTS: Traspasos I - Motivos

Contrarrestar el deterioro progresivo de la calidad de unaconexión.Reducir la potencia transmitida (y por tanto el nivel deinterferencia en el sistema).Delimitar el área de cobertura de una celda.Redistribuir el tráfico entre celdas en situaciones decongestión.Acceder a determinados servicios que puedan ofrecerse endiferentes modos de operación (TDD, FDD) e incluso endiferentes redes de acceso.Intervención del subsistema de operación y mantenimiento.



UMTS: Traspasos II - Según el modo de operación

Intramodo. Entre dos portadoras FDD, o entredos portadoras TDD.Intermodo. Entre los modos FDD y TDD.Intersistema. Entre sistemas distintos, ya sean3G-3G o 3G-2G. En R99 ya se detalla el traspasoentre UTRAN y GSM, muy interesante en lasprimeras fases de despliegue del servicio UMTS.



UMTS: Traspasos III - Según el modo de ejecución

Sin continuidad (hard handover ). Es el empleado enGSM. La conmutación al nuevo canal se hace después deliberar los recursos del antiguo.Con continuidad (soft handover). El móvil puedeestablecer conexiones simultáneas a través de variasestaciones. De esta forma no se interrumpe lacomunicación. Requiere técnicas de combinación deseñales para obtener un único flujo de información.Traspasos softer . Son traspasos con continuidad entresectores de la misma estación base. Difieren de losanteriores en la forma en que se hace la combinación.



HSDPA: High Speed Downlink Packet Access

Evolución de UMTS para conseguir mayores velocidadesen el canal descendente. Se suele denominar tecnología3.5G.Puesta en funcionamiento en España en diciembre de2006. Demostraciones en el 3GSM WC (febrero) de dichoaño.Hay tarjetas para PC (unos 110 modelos según lainformación oficial actual), módems USB (192), notebooks(432) y teléfonos móviles (595) disponibles.Está diseñado para conseguir tasas de hasta 14,4 Mbpsteóricos con las mismas portadoras de 5 MHz.Existe una evolución denominada HSDPA+ que pretendeconseguir aún mayor velocidad binaria (28 Mbps) en elenlace descendente.



HSDPA: Características técnicas

Nueva estructura de canales físicos (HS-DSCH; HighSpeed Downlink Shared Channel).Tansmisión multicódigo con un factor de expansión fijo = 16.AMC (Adaptive Modulation and Coding): El esquema demodulación (QPSK o 16QAM) y codificación (más o menosredundancia) se escoge en función de la calidad del enlacedescendente medida por los terminales.HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request): En caso derecepción de paquetes con CRC incorrecto se puedenemplear dos estrategias para su retransmisión:

No descartar dichos paquetes sino combinarlos con losreenviados para, eventualmente, conseguir resolver loserrores producidos.Redundancia incremental (IR): aumentar la cantidad deinformación de redundancia con cada retransmisiónadicional.



HSDPA: Categorías de terminales

Categoría Modulación Numero(máximo(

códigos(en(paralelo

Mínimo(intervalo(inter8TTI

bits(en(el(canal(de(

transporte(por(TTI

Tipo(ARQ Tasa(de(transmisión(

máxima

2Mbps3

1 QPSK(0(168QAM 5 3 7.298 Soft 1,2

2 QPSK(0(168QAM 5 3 7.298 IR 1,2

3 QPSK(0(168QAM 5 2 7.298 Soft 1,8

4 QPSK(0(168QAM 5 2 7.298 IR 1,8

5 QPSK(0(168QAM 5 1 7.298 Soft 3,6

6 QPSK(0(168QAM 5 1 7.298 IR 3,6

7 QPSK(0(168QAM 10 1 14.411 Soft 7,2

8 QPSK(0(168QAM 10 1 14.411 IR 7,2

9 QPSK(0(168QAM 15 1 20.251 Soft 10,2

10 QPSK(0(168QAM 15 1 27.952 IR 14,4

11 QPSK 5 2 3.630 Soft 0,9

12 QPSK 5 1 3.630 Soft 1,8



LTE (Long Term Evolution) - Objetivos

Sólo servicios en modo paquete (como, p.ej. VoIP).Velocidades de transmisión muy superiores (>300 Mbps).Retardo/Latencia sensiblemente inferiores (<10 ms).Mejora de la eficiencia espectral.Coste menor de la red de acceso radio y migración fácildesde versiones anteriores.Flexibilidad espectral:

Puede operar en todas las bandas celulares actuales, eincluso en otras.Funcionamiento eficiente con asignaciones de espectro dedistintos tamaños:

Hasta 20 MHz para conseguir altas velocidades.Menos de 5 MHz (hasta 1,4 MHz) para permitir unatransición fácil desde, p.ej. el espectro 2G.



LTE: Arquitectura



LTE: Elementos de la red

EUTRAN:

eNB: Único nodo obligatorio en la red de acceso radio. Se ocupade las comunicaciones de radio en la célula, gestiona los recursosde radio y toma las decisiones de traspaso. En LTE no esnecesario un control centralizado de la red de radio.

EPC (Evolved Packet Core):

MME (Mobility Management Entity): Se ocupa de todas lasoperaciones del plano de control: selección de PGW/SGW yselección de MME durante los traspasos. También es responsablede la selección de SGSN en los traspasos de LTE a 2G/3G.SGW (Serving Gateway): Encamina y reenvía los paquetes delusuario. Actúa como ancla de movilidad para el plano de usuariodurante los traspasos inter-eNB y como ancla para la movilidadentre LTE y otras tecnologías 3GPP.PGW (PDN Gateway): Proporciona conectividad con las redes dedatos externas en modo paquete. Realiza la asignación dedirecciones IP. Equivalente al GGSN.



LTE: Estructuras dúplex

Funcionamiento en modos de espectro emparejado y noemparejado. Permite trabajar en los modos FDD y TDD:

Sólo FDD: enlaces ascendente/descendente simultáneosen distintas bandas de frecuencia.Sólo TDD: enlaces ascendente/descendente nosimultáneos en la misma banda de frecuencia.

Posible extensión de FDD a FDD/TDD combinado (“FDDsemi-dúplex”).

Enlaces ascendente/descendente no simultáneos endistintas bandas de frecuencia.Simplifica los terminales multibanda (requisitos menosexigentes del filtro dúplex).Compromiso entre velocidad máxima y complejidad delterminal.



UMA / GAN

UMA: Unlicensed Mobile Access.GAN: Generic Access Network. Tecnología normalizadapor el 3GPP en abril de 2005.Se emplean terminales duales (DMH) que permiten realizarllamadas por la red GSM y mediante VoIP a través de unrouter Wi-Fi.Traspaso (handover) automático entre los dos tipos deredes manteniendo activa la llamada en curso.Mejor cobertura en interiores y descongestión del espectroGSM o UMTS.Terminal más complejo y con mayor consumo de batería⇒menor autonomía.



UMA / GAN: Arquitectura



UMA / GAN: Servicios



Bluetooth

Estándar abierto de comunicación por radio acorta distancia.Su finalidad inicial fue la eliminación y sustituciónde cables entre un teléfono y sus accesorios.Desarrollado por Ericsson y respaldado por ungran número de empresas (SIG; Special InterestGroup).



Bluetooth: Origen del nombre

Harald Bluetooth.Vikingo.Rey de Dinamarca de 940 a 981.Cristianizó y unificó Dinamarca y Noruega.

Enlace inalámbrico entre todo tipo dedispositivos.



Bluetooth: Algo de historia

1994: Estudio de enlaces de radio para eliminar cables(Ericsson).

1995: Empiezan los trabajos de diseño.1997: Intel acuerda colaborar.

Fundación del Bluetooth SIG por Ericsson, Intel,IBM, Nokia y Toshiba.Primer chip Bluetooth desarrollado por Ericsson(basado en el ARM).

1999: Se publica la especificación 1.0A de Bluetooth.Se expande el grupo promotor del Bluetooth SIGpara incluir a 3Com, Lucent, Microsoft y Motorola.Ericsson se asocia con ARM para licenciarBluetooth IP.

2000: Primera versión de Bluetooth IP con soporte.Más acuerdos de licencia en fase de negociación.Más de 2000 asociados (adopters).



Bluetooth: Especificaciones técnicas I

Frecuencia libre ISM.

2,4 GHz.

79 canales (23 en algunospaíses):

f = 2402+k MHz,k = 0 . . . 78

Tasa de transferencia:

723,2-57,6 Kbps(asimétrica).433,9 Kbps (simétrica).

Alcance de 10 a 100metros.



Bluetooth: Especificaciones técnicas II

Baja potencia: de 1 mw a 100 mw.

Clase 1: 100 mw (100 m de alcance).Clase 2: 2,5 mw (20 m de alcance).Clase 3: 1 mw (10 m de alcance).

FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum).1.600 saltos/s en secuencia seudo-aleatoria defrecuencias.Transmisión de voz (hasta 3 canales full-dúplexcon calidad GSM) y datos.Muy bajo consumo (de 0,3 mA a 30 mA).



Bluetooth: Comparación con otras tecnologías



Bluetooth: Piconet

Red punto a multipunto en la cual un dispositivoactúa como “maestro” y el resto como “esclavos”.Puede estar compuesta por el “maestro” y unmáximo de 7 “esclavos”.

MASTER A

SLAVE B

SLAVE C

SLAVE D

SLAVE E



Bluetooth: Scatternet

Combinación de varias piconet.Un dispositivo puede hacer de “maestro” en unared y de “esclavo” en otra.

MASTER

SS

S S

S

Parked

Parked

S

M

S

S

Piconet I

Piconet II



Bluetooth: Pila de protocolos

Banda base.LMP.HCI.L2CAP.SDP.RFCOMM.

Baseband

LogicalILinkIControlIAdaptationIProtocolIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIWL2CAP/

LinkIManagerIProtocolIWLMPIorILinkIManager/

BluetoothIRadio

IIIIIIIIIRFCOMMSerialILineIInterface

ServiceIDiscoveryIIIIIIIProtocolI

SDPTCSIBIN

IIIIIIIATcommands

ModemIprotocols

WAP

TCP/IP

PPP

IInternetProtocols

OBEX

HostIControllerIInterfaceIIIIIIIIIWHCI/

Audio

COMPUTER

RADIO



Bluetooth: Sistemas operativos

Escritorio:

Linux. BlueZ integrado de serie a partir de las últimasversiones del kernel 2.4.Windows. Incorporado a partir del SP2 de XP.

Dispositivos móviles:

Java. Especificación JSR 82 para J2ME.PalmOS.Windows CE.Symbian. Incorpora soporte de Bluetooth “de serie” enprácticamente todas sus versiones.Android e iOS también lo incorporan.



Bluetooth: Perfiles I

Acceso genérico.Aplicación dedescubrimiento deservicios.Telefonía inalámbrica.Intercomunicador.Puerto serie.Auricular.Acceso telefónico a redes.

Fax.Acceso a LAN.Intercambio genérico deobjetos.Envío y recepción deobjetos pequeños.Transferencia de archivos.Sincronización.



Bluetooth: Perfiles II

GenericgAccessgProfile

ServicegDiscoveryProfile

TCSgBinarygbasedgprofiles

CordlessTelephonygProfile

SerialgPortgProfile

Dial-upgNetworkingProfile

FaxgProfile

GenericgObjectgExchangeProfile

LANgAccessgProfile

FilegTransferProfile

ObjectgPushgProfile

SynchronizationProfile

HeadsetgProfile

IntercomgProfile



Bluetooth: Seguridad

Utilizar saltos de frecuencia en 79 canales se sueleconsiderar “suficientemente” seguro.Las conexiones entre dispositivos puede requerirautenticación en un sentido, en ambos, o no requerirautenticación.La autenticación está basada en un algoritmo de tipodesafío-respuesta.Para el cifrado y la autenticación, Bluetooth utiliza unalgoritmo de dominio público llamado SAFER+, con clavesde hasta 128 bits.



Bluetooth: Certificación

Cumplir las expectativas de los clientes.Los productos se evalúan y deben ajustarse a laespecificación para que puedan interoperar.Asegurar la calidad del enlace de radio.Proteger el valor de la marca Bluetooth.



Bluetooth: Aplicaciones I

Auricular definitivo:Comunicación manos libres.Solución definitiva para el coche,la oficina o la casa.Postales instantáneas: Envíode postales instantáneas y clipsde vídeo con posibilidad de:

Añadir comentarios con elteclado del teléfono o un PDA.Uso personal y profesional.



Bluetooth: Aplicaciones II

Acceso a Internet. Navegaciónmóvil: paseando, en la oficina, enel coche o en el sofá.Sincronización automática:Sincronización automática entredispositivos como PC y PDA, PCy Laptop o teléfono móvil y PC.



Bluetooth: Aplicaciones III

Teléfono “tres en uno”. Unteléfono, tres funciones:intercomunicador, portátil ycelular.Puesto de trabajo inalámbrico:Permitirá conectar todos losperiféricos al PC o a la LAN.



Bluetooth: Aplicaciones IV

Automatización del hogar.Entretenimiento casero.Comercio electrónico.Control industrial.Automoción (Volvo, SAAB).Vigilancia.Control de accesos.y muchos más . . .



Bluetooth: Ejemplos de uso

Pagos.

Aplicación de pago activadaautomaticamente (push).POS virtual en el propiomóvil.

Infotainment.Navegación WEB/WAP através de Bluetooth.Transmisión rápida de datosy multimedia.Capacidad de localizacióndel usuario por el operador.



Bluetooth: Estimaciones



Bluetooth: Evolución

Versión 2.1 + EDR (Enhanced Data Rate) (2007).Compatible con versiones anteriores.Mayor velocidad de transmisión: hasta 2,1 Mbps.Mejor rendimiento (BER).

Versión 3.0 + HS (High Speed) (2009).Velocidades de hasta 24 Mbps.La conexión Bluetooth se utiliza para la negociación y elestablecimiento de conexiones, pero el tráfico de altavelocidad se realiza mediante un enlace 802.11.Reducción del consumo en modo “sniff”⇒ autonomía 3-10veces mayor para dispositivos HID: teclados, ratones,auriculares, etc.

Versión 4.0 (2010).Incluye Bluetooth clásico, Bluetooth de alta velocidad yBluetooth de bajo consumo (BLE).La alta velocidad se basa en WiFi.



Documents

José Ángel Vallejo Pinto [email protected]/wordpress/wp-content/uploads/2015/03/RSM-T1.pdf · BSC EIR AuC HLR VLR MSC BTS BSC Estación móvil Um Abis A Subsistema