Trabajos y Apuntes

Definimos telefonía móvil como aquél sistema de transmisión el en cuál el usuario dispone de un terminal que no es fijo y que no tiene cables, y que le permite pues gran movilidad y localización en la zona geográfica donde se encuentre la red. Durante los últimos años se ha alcanzado un gran éxito mundial, gracias en gran parte a la propia evolución de la tecnología, el abaratamiento de los terminales, la bajada de tarifas y la competencia de mercado. Además la transmisión vía radio dispone de unas ventajas que el bucle de abonado en la telefonía fija no tiene. Por ejemplo la tarificación es independiente de la distancia a cubrir.

En la transmisión podemos encontrar numerosos entornos y sistemas que resuelvan las diferentes necesidades de los usuarios, para las transmisiones ya sean en recintos cerrados (edificios) o abiertos (en la calle).

A continuación expondré la diversidad de sistemas que ofrecen los mercados al usuario, y los clasificaré en sistemas unidireccionales o bidireccionales.

Sistemas Unidireccionales:

Sólo permiten la transmisión en un solo sentido, emisor y receptor no pueden tener una comunicación simultánea.

Servicios de Radiomensajeria (Paging):

Es un servicio que se puede dar en diferentes ámbitos: en entornos cerrados o locales, en entornos de área limitada (ciudades, regiones), o en entornos nacionales. Éste servicio es utilizado en los “buscas” basándose en el envío de mensajes alfanuméricos hacia la dirección del radiobusca que disponga el usuario.

El funcionamiento del sistema es simple: Se accede a través de la Red Telefónica Básica (RTB) a la unidad de control, quien codifica los mensajes, y luego los pone en cola para su radiodifusión.

Servicios de Telefonía pública sin hilos (Telepunto):

Se basa en la utilización de teléfonos sin cables y de reducido tamaño en la vía pública, para uso público y con la restricción de que sólo se puede generar llamadas. Su uso comenzó a mediados de los 80, pero pocos años después con la entrada del GSM fue quedando obsoleto.

Sistemas Bidireccionales:

Son aquellos en los que se puede establecer una comunicación dúplex, es decir simultáneamente emisor y receptor pueden hablar.

Servicios de Telefonia sin hilos (Wireless Telephony):

Es un servicio de ámbito doméstico que te permite una movilidad limitada, siempre en torno a un punto fijo terminal de red. Su frecuencia permite una alta penetrabilidad en interiores. Te permite tener una instalación inalámbrica en tu residencia, o también se puede usar en un ámbito de negocios como centralita inalámbrica. Así se podrá tener localizados a todos los empleados.

Servicios de Radio Celular:

Es un servicio que se basa en dar cobertura a un territorio a través de diversas estaciones base, que cada una da un área de cobertura llamada célula (normalmente son hexagonales). Así con este sistema de dividir el territorio se evita el problema de la restricción del pequeño ancho de banda. Pues se podrá transmitir en diferentes frecuencias que no están ocupadas en otras nuevas células. Las principales características de este sistema son:

- Gran capacidad de usuario.
- Una utilización eficiente del espectro.
- Una amplia cobertura.

El enlace entre el móvil y la estación base debe mantenerse permanentemente, incluso en zona de handover, que es cuando un terminal pasa de una célula a otra. También debe cubrirse el seguimiento y posición del móvil en todo momento (lo que se conoce como roaning).

Los sistemas de Telefonía Movil Automatica (TMA):

Son aquellos que hacen uso del sistema de transmisión de radio celular, y según su evolución empezaron siendo analógicos sobre los ’80, y actualmente son digitales para satisfacer y cubrir las limitaciones de la telefonía analógica. Este nuevo sistema se conoce popularmente como el sistema GSM).

Evolución

Pasemos a describir pues esta evolución: el primer sistema que apareció fue el NMT- 450, basado en unas especificaciones nórdicas y que posteriormente tuvieron gran penetración en los países escandinavos. Luego surgió en Estados Unidos y Reino Unido las normas TACS y AMPS, muy similares entre ellas, que funcionaban en la banda de 900 MHz, y que son los sistemas que más abonados tuvo en el mundo antes de la aparición de los sistemas digitales. También surgió la versión del sistema NMT en la banda de 900.

Todos estos sistemas tienen en común que utilizan una interfaz radio analógica, y que a pesar de seguir unas especificaciones más o menos públicas, las implementaciones son propietarias, es decir, no es posible mantener comunicación entre operadoras de diferentes sistemas, o que tengan el mismo sistema pero a diferente ancho de banda, como por ejemplo incompatibilidad entre el NMT-450 y el NMT-900. Este problema no permitía un roaning internacional.

Para solventar estos problemas y viendo que pronto se empezaba a agotar las capacidades de los sistemas analógicos: congestión de la red, imposibilidad de mejorar más la calidad de transmisión, inseguridad de confidencialidad, imposibilidad de reducir aún más los terminales… hicieron que se iniciara en Europa un estudio para la implementación de un sistema digital. Que comenzó ha estudiarse en 1982 y no se comercializó hasta 10 años después, que fue un tiempo suficiente para que se llegara a conseguir una gran estabilidad y capacidad. Y entonces se estableció la norma GSM (Groupe Special Mobile). Además hubo un convenio internacional (un MoU), donde diversos países firmaron para que hubiera compatibilidad del sistema entre sus países.
En paralelo con el GSM, se han definido otros sistemas de telefonía móvil digital: ADC, en Estados Unidos, y IDC, en Japón. NO obstante, GSM es más avanzado y se está implementando en grandes áreas como Australia, sureste asiático, países árabes, etc.., con lo que ha cambiado su denominación por Global System for Mobile Communication, respetando las siglas GSM.
Por último, destacaremos la continuidad tecnológica que ETSI (Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicación) ha dado al GSM, especificando el DCS 1800 como primer sistema PCN, y que no es otra cosa que el GSM en la banda de 1800 MHz.

Caracteristicas y Servicios en GSM

A diferencia de los sistemas analógicos, es un sistema multiplexado en el tiempo (TDM) de banda estrecha, (dentro de la banda de 900 MHz y una separación de 200 kHz entre portadoras). Esto quiere decir que dentro de cada una de las frecuencias resul­tantes de la partición del ancho de banda disponible, hay una segmentación en intervalos de tiempo establecién­dose una trama de semicanales temporales. Cada conversa­ción se asigna a una de estas tramas, y digitalizada se transmite como un tren de impulsos de datos, cada uno de 577 microsegundos. Estos impulsos se entrelazan en las tramas, por lo que cada canal puede admitir varias conversaciones, en lugar de una sola, como ocurre en los sistemas analógicos. Gracias a este “salto” continuo de frecuencia se evita las interferencias a que puede estar sometida una única frecuencia en un determinado momento, lo que mejora la calidad de la red.

Cada MHz en el BW se divide en 5 portadoras de ancho de banda individual de 20 KHz, siendo cada una de ellas capaz de soportar 8 semicanales individuales (full rate), destinando un octavo de tiempo a cada semicanal. Es de destacar el hecho de que el ancho de banda por portadora requerido por los sistemas GSM es mayor que en el caso de telefonía analógica. Lo que a fin de cuentas se debe a que ese ancho de banda depende directamente de la cantidad de información a transportar en el tiempo.

Otras características son:

- La baja potencia de las estaciones móviles: 10, 8, 5, 2, 0’8 W.
- El PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Equivalente): es un parámetro que define el producto entre la ganancia de la antena y la del transmisor.
- Hay dos canales individuales para voz y datos.
- Control de autentificación para el acceso al sistema. A través de las tarjetas SIM.

Próximamente se espera soportar 16 semicanales por portadora (velocidad half rate) mediante la codificación de la señal. Se esperará tener una cobertura mixta de microcélulas y la operación dual GSM900/DCS 1800 (de hecho la operadora Amena ya lo consigue), además de otras mejoras significativas. En cuanto a capacidad, y según resultados basados en modelos celulares, para zonas urbanas es del orden de diez veces mayor que la conseguida con los actuales sistemas analógi­cos.

La lista de servicios en GSM son los siguientes:

- Comunicaciones telefónicas de voz.
- Buzón de voz o contestador automático.
- Desvío de llamadas.
- Restricción de llamadas.
- Indicación de llamada en espera.
- Retención de llamadas.
- Recepción de mensajes cortos (radiomensajería).
- Agenda electrónica integrada en el SIM.
- Identificación de llamada entrante, antes de descolgar.
- Ocultación de identidad, para no mostrar el número de telé­fono cuando se llame a otro usuario.
- Multiconferencia.
- Indicación del coste de la llamada.
- Limitación de consumo.
- Transmisión de datos a 9.800 bits, existiendo dos posibilidades:
- Por canal de datos: Se necesita un DSA (Data Service Adapter) que se encarga de enviar el CODEC vocal. Tam­bién, es necesario utilizar una serie de módems en la GSMC para adaptar los datos a la red.
- Por canal de voz: Al no poder enviar el CODEC vocal se necesita utilizar un módem en cada extremo para adaptar las señales digitales (conversión D/A en el módem y con­versión A/D en el CODEC).

Bandas ocupadas por Telefonía Móvil:

GSM
890-915/935-960 MHz
875-888/920-933 MHz

PCN
1710-1880 MHz

DECT
1880-1990 MHz
1850-1880 MHz

ERMES
169.4-169.8 MHz
DSRR
888-890/933-935 MHz

CT2
864-868 MHz

TRUNKED DIGITAL
230-400 MHz
790-862 MHz
870-888/915-933 MHz
1710-1880 MHz

UMTS-FPLMS
1900-2100 MHz

IRIDIUM
1610-4626.5 MHz
27.5-30 MHz
18.8-20.2 MHz
22.5-23.5MHz

La seguridad en Telefonía Móvil

El enlace radio facilita la intrusión, de modo que usuarios no autorizados pueden hacer un uso fraudulento del mismo. Para evitarlo se adoptan varias medidas de seguridad, entre las que destaca el encriptado digital del enlace radio para ase­gurar la privacidad de las conversaciones y la autentificación de las llamada. La comprobación de validación y uso no auto­rizado de un terminal, mediante el empleo de una tarjeta inteligente de identificación de usuario llamada SIM (Subscribe Identify Module). Esta está dotada de un microprocesador y memoria ROM de hasta 8 kBytes que permite el almacenamiento de hasta 12 mensajes – de la que existen dos versiones, una estándar denominada ISO con las dimensiones de una tarjeta de crédito, y otra denominada microtarjeta o plug-in que es un módu­lo físico de reducidas dimensiones: 25x 15 mm. Esta última contempla información relativa a la suscripción del abonado, y un código de identificación personal PIN secreto de cuatro cifras que es requerido por el terminal cada vez que éste es activado, lo que hace imposible que alguien pueda utilizar una tarjeta que haya sido sustraída o duplicada.

Cuando un usuario introduce esta tarjeta SIM, se conecta al sistema y ese terminal pasa a ser su propio teléfono móvil, con las facilidades que le permita su tarjeta. De esta manera se puede utilizar cualquier terminal como propio y las facturas de las llamadas cursadas se emi­tirán a la cuenta asignada a la tarjeta.

El mecanismo de funcionamiento es como sigue: el usuario se identifica ante el SIM tecleando su PIN. A la vez, que la red comprueba el SIM mediante un protocolo de autentifica­ción; en cada nueva operación el sistema consulta el registro de posiciones local o visitante en la central de conmuta­ción y se cerciora de que el usuario tiene derecho al acceso a la red mediante un breve diálogo con la tarjeta SIM. La pro­tección de la identidad del terminal (usuario), para evitar el seguimiento de su localización por terceros, se establece al asignarle la red un “alias” temporal (TMSI). Al menos en cada actualización de posición.

Una novedad en 1999 es la aparición de las tarjetas SIM Toolkit, una herramienta que usará el móvil para disfrutar de las ventajas que ofrece la segunda fase de GSM. Las aplica­ciones SIM Toolkit consisten en una serie de procedimientos y comandos que extienden las funciones de la interface entre el teléfono GSM y la tarjeta SIM permitiendo una comunicación más completa. Se podrán programar nuevos servicios, con independencia de los fabricantes de terminales y tarjetas. De esta manera el operador puede personalizar los servicios de cada abonado móvil a través su teléfono móvil.