Estructura de redes 2G GSM

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1. Estructura de redes 2G GSM Principales elementos que componen la red. Características de la interfase de aire. ‣ Barros Reyes, Manuel - 79744 ‣ Brion, Martín - 87431 ‣ Caporalletti, Alejandro - 80477 Monday, May 6, 13
2. Reseña histórica 1978: aparición de red AMPS (1G). Red analógica basada en FDMA, lo cual se traduce en baja cantidad de usuarios por canal. Soporta solo comunicacionesunicación de voz. Comunicaciones vulnerables sin encriptación. Monday, May 6, 13
3. Reseña histórica GSM Sistema de comunicación basado en Células o Celdas digitales Tenía que ser estandard en Europa Compatible con servicios existentes y futuros CEPT en 1982 crea GSM Monday, May 6, 13
4. Objetivos del CEPT Mejorar la eficiencia en uso del espectro Roaming internacional de forma automatica Costos bajos Alta calidad de voz transmitida Compatibilidad con otros sistemas Posibilidad de añadir más servicios Monday, May 6, 13
5. Cronología de GSM 1982 Se crea GSM 1986 Primeras pruebas de GSM 1987 Se elige TDMA como metodo de acceso al medio 1989 Primeras especificaciones para producir productos GSM Monday, May 6, 13
6. Cronología de GSM 1990: Lanzamiento de GSM a nivel mundial. Considerada una segunda generación (2G) porque los canales de señalización y de habla son digitales. La digitalización permite usar TDMA junto con FDMA para un uso mas eficiente de los recursos. Permite tener un servicios dentro de la red tales como SMS y un servicio global a través de roaming de una manera automática. Permite a los usuarios moverse por diferentes proveedores que utilizan la misma tecnología. Monday, May 6, 13
7. Servicios GSM Servicios Básicos de telefonía Servicios de Datos: Ej: SMS Servicios Complementarios: Generalmente extensiones de los teleservicios. Ej: Caller ID, llamada en espera, llamada múltiple, etc Monday, May 6, 13
8. Arquitectura de la red celular Estructura Celular o de Celdas A cada Celda se le asigna un número A cada Celda se le asigna un número de radiocanales Se reutilizan frecuencias Monday, May 6, 13
9. Arquitectura de la red GSM Monday, May 6, 13
10. Arquitectura de la red GSM Monday, May 6, 13
11. Elementos de la red GSM Estación Móvil (MS) = MT + SIM Terminal Móvil (MT) o Equipo Móvil (ME): Dispositivo que permite acceso a la red vía radio Identificado por un número de 15 dígitos IMEI (International Mobile Equipment Identifier) Módulo de Identificación del Usuario (SIM): Provee el número GSM de abonado Clave de acceso personal (PIN) Almacenamiento de información (agenda, SMS, etc) Monday, May 6, 13
12. Elementos de la red GSM Número de serie Estado del SIM (bloqueado o desbloqueado) Clave del algoritmo de autentificación (Ki) Algoritmo de Autentificación (A3) Identificación internacional del usuario móvil (IMSI) Identificación temporal del usuario móvil (TMSI) Algoritmo de generación de claves de cifrado (A8) Clave del algoritmo de cifrado de señalización y dato (Kc) Número de secuencia de la clave del algoritmo de cifrado PIN (clave corta de desbloqueo) PUK (clave larga de desbloqueo) Información en el Módulo de Identificación del Usuario (SIM) Monday, May 6, 13
13. Elementos de la red GSM Base station subsystem (BSS) = BTS + BSC Monday, May 6, 13
14. Elementos de la red GSM Subsistema de Estación Base (BSS) = BTS + BSC BTS (Base Transceiver Station): Codifica, cifra, multiplexa, modula y alimenta las señales de RF a la antena. Se comunica con la estación móvil y el BSC. Consta de transceptores (TRX). Monday, May 6, 13
15. Elementos de la red GSM Subsistema de Estación Base (BSS) = BTS + BSC BSC (Base Station Controller): Gestiona radio recursos para BTS. Asigna la frecuencia y los time slots para todos los MS de su área. Maneja establecimiento de llamadas. Transcodificación y adaptación de la tasa de transmisión. Supervisión de Handover de cada MS. Control de potencia. Se comunica con el MSC y BTS . Monday, May 6, 13
16. Elementos de la red GSM Subsistema de Conmutación (NSS) Enruta las transmisiones al BSC en que se encuentra el usuario llamado (a través del MSC mobile switching center); Da interconexión con las redes de otros operadores; Da conexión con el subsistema de identificación de abonado y las bases de datos del operador, que dan permisos al usuario para poder usar los servicios de la red según su tipo de abono y estado de pagos (registros de ubicación base y visitante, HLR y VLR). Monday, May 6, 13
17. Elementos de la red GSM Subsistema de Conmutación (NSS) MSC (Mobile Switching Center) Gestiona la comunicación entre redes GSM y otras Enrutamiento de llamadas Gestión de la movilidad Funciona como puerta de enlace Monday, May 6, 13
18. Elementos de la red GSM Subsistema de Conmutación (NSS) Home Location Register (HLR) Base de datos permanente de los suscriptores móviles en un área de servicio de gran tamaño (generalmente uno por el operador de red GSM) Visitor Location Register (VLR) Base de datos temporal que se actualiza cada vez que los MS entran en su área, por base de datos HLR Reduce el número de consultas a HLR Monday, May 6, 13
19. Elementos de la red GSM Operations and Maintenance Centre (OMC) Monday, May 6, 13
20. Elementos de la red GSM Operations and Maintenance Centre (OMC) Entidad encargada de la gestión y explotación de la red. Supervisa y corrige problemas Realiza gestiones administrativas/comerciales (altas, bajas, modificaciones, facturación, usos, etc.) Realiza gestiónes técnicas de los equipos (disponibilidad, alarmas, gestion de software, etc.) Su comunicación es a través de una red independiente Monday, May 6, 13
21. Elementos de la red GSM Operations and Maintenance Centre (OMC) Registro de identidad de equipos (EIR): Información de identidad de los terminales (robados, no permitidos, etc) Centro de autenticación (AuC): Parámetros de seguridad y privacidad (claves y algoritmos de autenticación y cifrado) Monday, May 6, 13
22. Resúmen Monday, May 6, 13
23. Realización de una llamada El abonado introduce el numero deseado La peticion llega a la BTS de su celula, pasa por el BSC donde es enrutado al MSC El MSC consulta el AuC para autenticar al abonado y consulta derechos de uso en el HLR tanto del emisor como del destinatario de la llamada El HLR informa acerca del estado del destinatario (libre, ocupado, fuera de servicio) Si esta libre el MSC interroga al VLR para conocer la celula y el BSC de destino El BSC de la zona difunde un aviso de llamada a traves de las BTS correspondientes Cuando el destinarario contesta la llamada ambos BSC (emisor y destinatario) junto con el MSC ponen a disposicion los recursos fisicos (a través de la BTS) para realizar el llamado Monday, May 6, 13
24. Jerarquía de red Cada región administrativa esta conformada por al menos una LA (Location Area) Una LA esta conformada por muchos grupos de celdas Cada grupo de celdas es asignada a una BSC Celdas de una BSC pueden pertenecer a distintos LAs Monday, May 6, 13
25. Interfaces Interface A entre BSC y MSC Está especificada por las normas del GSM. La capa física es 2 Mbit/s padrón CCITT (Comite Consultatif Internationale de Telegraphie et Telephonie). Interfaces C, D, E, F, G Las interfaces C, D, E, F, G fueron estandarizadas por el protocolo MAP que por su vez utiliza los servicios de transacción y transferencia de mensajes del Sistema de Señalización número 7 (SS#7). Interface A-bis entre BTS y BSC La interconexión entre BTS y BSC ocurre a través de la interface estandarizada Abis (la mayoría de las interfaces Abis son específicas del vendor). Esta interface soporta dos tipos de enlaces: canales de tráfico a 64 kbit/s que lleva voz o datos del usuario y canales de señalización BSC-BTS a 16 kbit/s. La capa física es basada en la G. 703. Monday, May 6, 13
26. Interfaz de aire Fortalezas de GSM Estandarización Eficiencia de uso del espectro radioeléctrico. Principales funciones: Cifrado Codificación/decodificación de canal Formateo del “Burst” Modulación/demodulación Transmisión Monday, May 6, 13
27. Servicios GSM Bandas habilitadas GSM900 GSM1800 GSM1900 Uplink 880 - 915 MHz 1710 - 1785 MHz 1850 - 1910 MHz Downlink 925 - 960 MHz 1805 - 1880 MHz 1930 - 1990 MHz Separación Tx/Rx 45 MHz 95 MHz 80 MHz Monday, May 6, 13
28. Interfaz de Aire: Acceso Multiple FDMA: Frec. separadas cada 200kHz (modulación tipo GMSK) TDMA: 8 “Timeslots” Cada usuario opera sobre una frecuencia y un timeslot. Monday, May 6, 13
29. Interfaz de Aire: Acceso Multiple Transmisión y Recepción en distintos rangos de frecuencias Monday, May 6, 13
30. Referencias Narang - Kasera, 2007, “2G Mobile Networks: GSM and HSCSD” Understanding Telecommunications (presentación web de Ericsson y Telia) Telecommunications and data communications Handbook - Ray Horak Wikipedia Monday, May 6, 13