OMA000001 GSM Fundamentals ISSUE4.0_Spanish

HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.

06.April 2006

HUAWEI TECHNOLOGIES Co., Ltd.

www.huawei.com

HUAWEI Confidential

Security Level:

Reglas Básicas del GSM

HUAWEI TECHNOLOGIES Co., Ltd. HUAWEI Confidential

Objetivos

Al completar el curso, usted conocerá:

Las ideas básicas del sistema GSM tales

como espectro de frecuencia, reuso de

frecuencias, etc.

La estructura del sistema GSM y el

protocolo utilizado.

Ciertos números que se refieren al BSS

(subsistema de estaciones base)

4 clases de combinaciones de canales y el

concepto de multitrama (multi-frame).

Algunas técnicas de radiotransmisión

El concepto de EDGE


Referencias

Descripción de las Características del BSS (Subsistema de Estación Base)

Manual de Análisis de Señalizaciones del BSS

Manual Técnico del BSC (Controlador de Estación Base)


Capítulo 1 Aspectos Generales del Sistema GSM

Capítulo 2 Estructura de la Red GSM

Capítulo 3 Área de Servicio y Planificación de Números

Capítulo 4 Canales en la Interfaz Inalámbrica

Capítulo 5 Técnicas de Radiotransmisión


Aspectos generales del sistema GSMEl sistema GSM es un sistema celular de acceso por división en tiempo y por división de frecuencia. Cada uno de los canales físicos se caracteriza por tener una frecuencia portadora y un número de time slot.

Los sistema celulares están diseñados para poder operar con grupos de radios de baja tensión desplegados en toda el área de servicio. Cada grupo de radios sirve a las Estaciones Móviles que se encuentran ubicadas cerca de éstos. El área que abarca cada grupo de radios se la conoce como CELDA.

A las señales uplink y downlink para un solo usuario se le asignan diferentes frecuencias, esta técnica se la conoce como Duplexación por División de Frecuencia” (Frequency DivisionDuplex - FDD).

Los datos se transmiten a los diferentes usuarios en intervalos de tiempo llamados slots. Varios slots forman un subbastidor. Esta técnica se la conoce como Acceso Múltiple por División en el Tiempo (Time Division Multiple Access - TDMA).


Evolución de la tecnología GSM

Entra en vigencia el Protocolo Estándar para GSM

Al sistema se lo llamó Sistema Global para Comunicaciones Móviles

El sistema GSM empieza a brindar servicios en Europa(2G)

Provee servicios en todo el mundo

El sistema GSM utiliza la Técnica de Micro Celdas

1989

1991

1992

1994

1996


Técnica de celdas

Una determinada área de cobertura de radio formada por un set de

transceptores que conectados a un set de antenas se la denomina

CELDA.

Macro Celdas

Al principio se adoptaron Estaciones Base (BTS) de Alta Potencia

para proveer los servicios. Las Estaciones Base cubren una área

extensa pero la frecuencia que utiliza no es eficiente. Por ello,

solamente se pueden proveer pocos canales a los abonados.

Micro Celdas

Con posterioridad, se adoptaron las Estaciones Base de Baja

Potencia para poder cubrir un área de servicio mejor de alta

capacidad. Al mismo tiempo, se adopta la técnica de reuso de

frecuencias para mejorar la eficiencia en el uso de frecuencias y

también toda la capacidad de la red.

Micro y Macro Celdas


Técnica de acceso múltiple

La Técnica de Acceso Múltiple permite a varios

abonados utilizar el mismo medio de

comunicación.

Existen tres clases de Técnicas de Acceso

Múltiple: FDMA , TDMA y CDMA.

El sistema GSM adopta FDD-TDMA (FDMA y

TDMA en conjunto).


FDMA

FDMA utiliza diferentes canales de

frecuencia para establecer una

comunicación.

Todo el esquema de frecuencia

disponible se divide en varios

canales separados (de transmisión y

recepción). Cada canal puede

soportar el tráfico para un abonado o

información de control.

Frecuencia

Tiempo


TDMA

TDMA establece la comunicación

en diferentes timeslots.

La portadora se divide en

canales que se basan en el

tiempo. En una determinada

secuencia, diferentes señales

ocupan diferentes timeslots, es

decir, se transmiten varias

señales en la misma frecuencia

en diferentes tiempos.

Tiempo

Frecuencia


CDMA

CDMA establece la comunicación

en diferentes secuencias de

códigos.

Antes de la transmisión se realiza

una codificación especial, de modo

que no se perderá nada de la

información una vez que ésta se

combina y se transmite toda junta

en la misma frecuencia y al mismo

tiempo.Tiempo

Frecuencia


GSM 900GSM 900

Separación Duplex : 45MHzAncho de banda del canal: 200KHz

Espectro de frecuencia

Uplink

890 915 935 960MHz

Downlink


Separación Duplex: 95MHzAncho de Banda del Canal: 200KHz

Estación Base Receptora

1710 1785 1805 1880MHz

Estación Base Transmisora

DCS 1800DCS 1800




Fd(n)=Fu(n)+10259<=n<=293Fu(n)=450.6+0.2(n-259)450.4~457.6

460.4~467.6GSM 450

Fd(n)=Fu(n)+10306<=n<=340Fu(n)=479+0.2(n-306)478.8~486

488.8~496GSM 480

Fd(n)=Fu(n)+45128<=n<=251Fu(n)=824.2+0.2(n-128)824~849

869~894GSM 850

Fd(n)=Fu(n)+80512<=n<=810Fu(n)=1850.2+0.2(n-512)1850~1910

1930~1990PCS 1900

Fd(n)=Fu(n)+450<=n<=124

955<=n<=1023

Fu(n)=890+0.2n

Fu(n)=890+0.2(n-1024)

876~915

921~960R-GSM 900

Fd(n)=Fu(n)+450<=n<=124

975<=n<=1023

Fu(n)=890+0.2n

Fu(n)=890+0.2(n-1024)880~915 925~960E-GSM 900

Frecuencia Downlink

Punto de Frecuencia Disponible

Frecuencia UplinkAlcance (MHz)Espectro de Frecuencia


Reutilización de frecuencias

Los recursos de frecuencias del sistema móvil son muy limitados.

Los diferentes abonados pueden utilizar la misma frecuencia en diferentes lugares.

Se debe garantizar la calidad de la comunicación.



Reutilización

7(Sitios)X 1(Celda)2

1

2

3

4

5

6

7


Reutilización 4 sitios X 3 celdas

1

8

9

210

46

5 3 7

11

12

R



Tipos de celdas

Omni

1

120grados

12

3

Celda OmnidireccionalCelda Omnidireccional

Celda de 120 GradosCelda de 120 Grados


Componentes de red GSM-GPRS

GSM /GPRS BSS

BTS

BSC

BTS

BSC

PCU SS7

Sistema SMS

PSTNISDN

Internet,Intranet

MSC/VLR GMSC

HLR/AUC

SGSN

CG BG

GGSN

GPRS Backbone

Otra PLMN

EstaciónMóvil

OMC

EstaciónMóvil


Interfaces entre diferentes entidades

GSM /GPRS BSS

BTS

BSC

BTS

BSC

PCU SS7Sistema SMS

PSTNISDN

Internet,Intranet

MSC/VLR GMSC

HLR/AUC

SGSN

CG BG

GGSN

GPRS backbone

Otra PLMN

A

Gb

Gi

Gp

C/D/Gs

Gr/Gs/Gd/Ge Gc

Ga

Abis

Um

OMC

EstaciónMóvil

EstaciónMóvil


Estación móvil (MS)

Identificación Internacional del Terminal Móvil (IMEI)

– Terminal Móvil

MS=ME+SIMMS=ME+SIM

Identificación Internacional del Abonado Móvil (IMSI)

– Módulo de Identificación de Abonado


Módulo de identificación de abonado (SIM)

Identificación Internacional del Abonado Móvil

(IMSI)

Identificación Temporaria de Abonado Móvil

(TMSI)

Identificación de Área de Ubicación (LAI)

Clave de Autenticación de Abonado (Ki)

SIM


Controlador de Estación Base (BSC)Estación Base (BTS)Transcodificador (TC) y Submultiplexador (SM)

BTSBTS

BSCBSC

TC/SMTC/SMBSS

MSC

Subsistema de estación base (BSS)


Conmutación de paquetes de datosPuente entre el SGSN y el BSCProvee interfaz Pb y Gb

BTSBTS

BSCBSC

TC/SMTC/SMBSS

MSC

Unidad de control de paquetes (PCU)

GPRS Backbone

PCUPCU SGSNSGSN


(Mobile –Service Switching Center - MSC) (Home Location Register – HLR) (Visitor Location Register – VLR (Equipment Identity Register – EIR) (Authentication Center – AUC) (Echo Canceller – EC)

AUCAUCHLRHLR

MSC/VLRMSC/VLR

PSTN

NSSEIREIROMC

BSS

ECEC

Sistema de conmutación de red


Centro de conmutación de servicios móviles (MSC)

Procesamiento de Llamadas

• Soporte de Operaciones y Mantenimiento

• Gestión de interfaces

• Interconexión de redes e interoperabilidad

• Facturación


Registro de localización en origen (HLR)

ID del Abonado (IMSI y MSISDN)

• VLR Actual del Abonado (ubicación actual)

• Información de servicios suplementarios

• Estado de abonado (registrado/no registrado)

• Clave de autenticación y función AuC


Registro de localización de visitantes (VLR)

• Estado del móvil (IMSI agregado/ no agregado/

ocupado / inactivo, etc.)

• Identificación de Área de Ubicación (LAI)

• Identificación Temporaria de Abonado Móvil

(TMSI)

• Asignación de Número de Roaming


Se verifica la IMEI en la Lista Blanca

Se verifica la IMEI en la Lista Negra/Gris

Si NO se la encuentra

El EIR se centra en los equipos, no en el abonado!!

•Lista Blanca•Lista Negra•Lista Gris

Registro de identificación de equipos (EIR)


Centro de operación y mantenimiento (OMC)

OS

MMIDB

Gestión de Eventos/Alarmas

Gestión deSeguridad

Gestión de Configuraciones

Gestión de Performance

Gestión de Fallas


Área de servicio

PLMN service area

......

Área de Servicio

Área de servicio del MSC...

Área ubicación...

celda

Área de servicio de PLMN

Área del Servicio del MSC...

Área ubicación...

celda

Área de servicio de PLMN


LAI

Identificación de Área de Ubicación

El LAI es el código internacional del área de ubicación.

MCC: Código de País Móvil (Mobile Country Code). Estácompuesto por tres dígitos.Por ejemplo: El MCC de China es "460"

MNC: Código de Red Móvil (Mobile Network Code). Estácompuesto por 2 dígitos .Por ejemplo: El MNC de China Mobile es "00"

LAC: Código de Área de Ubicación (Location Area Code). Es un código hexadecimal de dos bytes.El valor 0000 y FFFF no es válido.Por ejemplo: 460-00-0011

MCC MNC LAC


CGI

La CGI es una identificación internacional única de celdasEl formato que se utiliza es LAI+CILAI: Identificación de Área de UbicaciónCI: Identificación de Celda. Este código utiliza un código hexadecimal de dos bytes para identificar las celdas dentro de la LAI.Por ejemplo: 460-00-0011-0001

CGI: Identificación Global de Celda(Cell Global Identification)


BSIC

NCC: Código de color de la red PLMN. Está compuesto por 3 bits. Permite distinguir varias PLMN cercanas.BCC: Código de color de BTS. Está compuesto por 3 bits. Se utiliza este código para distinguir diferentes celdas asignadas con la misma frecuencia.

NCC BCC

BSIC

BSIC: Código de Color de Identificación de Estación Base（Base Station Identification Color Code)


CC: Código de País. Por ejemplo: El Código de País de China es "86".

NDC: Código Nacional de Destino. Por ejemplo: El Código Nacional de Destino de China Telecom es 139, 138, 137, 136, 135.

SN: Número de Abonado. Formato: H0 H1 H2 H3 ABCDEjemplo: 86-139-0666-1234

MSISDN

CC NDC SNNúmero móvil nacional

(importante)

Número ISDN internacional de estación móvil


MCC: Código de País Móvil. Está compuesto por 3 dígitos.Por ejemplo: El MCC de China es "460“.

MNC: Código de Red Móvil. Está compuesto por 2 dígitos.Por ejemplo: El MNC de China Telecom es "00“.

MSIN: Número de Identificación de Abonado Móvil. H1H2H3 S ABCDEFPor ejemplo: 666-9777001

NMSI: Identificación de Abonado Móvil Nacional. Está formada por el MNC y el MSIN. Ejemplo de IMSI : 460-00-666-9777001

No más de 15 dígitos

3 dígitos 2 dígitos

IMSI

MCC MNC MSINNMSI

IMSI


Se asigna la TMSI una vez que se haya efectuado la autenticación del abonado con éxito. El VLR controla la asignación de nuevos números de TMSI y los informa al HLR.Se utiliza la Identificación Temporaria de Abonado Móvil para asegurar que la identidad del abonado móvil no sea divulgada en la interfaz de aire.La TMSI está compuesta por 4 bytes (8 números hexadecimales) y es determinada por el operador.

TMSITMSI: Identificación Temporaria de Abonado Móvil (Temporary Mobile Subscriber Identification)


IMEI

TAC FAC SNR SP

IMEI

IMEI: Identificación Internacional de Equipos para Estación Móvil (International Mobile Station Equipment Identification)

TAC: Código de aprobación tipo, 6 bits, determinado por el tipo de centro de aprobaciónFAC: Código de Montaje Final, 2 bits. Este código es determinado por el fabricante.SNR: Número de serie, 6 bits. Es emitido por el fabricante de la MS. SP: 1 bit , No utilizado.VERIFIQUE LA IMEI en su Estación Móvil:

*#06#

TAC: Código de aprobación tipo, 6 bits, determinado por el tipo de centro de aprobaciónFAC: Código de Montaje Final, 2 bits. Este código es determinado por el fabricante.SNR: Número de serie, 6 bits. Es emitido por el fabricante de la MS. SP: 1 bit , No utilizado.VERIFIQUE LA IMEI en su Estación Móvil:

*#06#


2 30 16 74 52 3

El canal físico es el medio a través del cual se transmite la información: 200KHz y 0.577ms

0 1

TRAMA TDMA

TimeslotA la información transmitida en un time

slot se la conoce como “ráfaga”A la información transmitida en un time

slot se la conoce como “ráfaga”

Canal físico y canal lógico

El canal lógico consiste en la información que es transmitida a través de los canales físicos

TRAMA TDMA


Dos tipos de canales lógicos

Canal de Tráfico (TCH) :Transmite información de tráfico, incluye datos y voz.

Canal de Control (CCH) :O Canal de Señalización, transmite todo tipo de información de control.


Canal de tráfico (TCH)

TCHCanales de Tráfico

Voz

TCH/FR

Datos

TCH/HRTCH/9.6 TCH/2.4

TCH/4.8

TCH Canal de TráficoTCH/FR Canal de Voz Full RateTCH/HR Canal de Voz Half RateTCH/9.6 Canal de Datos 9.6kb/sTCH/4.8 Canal de Datos 4.8kb/sTCH/2.4 Canal de Datos 2.4Kb/s


FCCHSCH

CCH (Canales de Control)

DCCH

SDCCH

BCH

BCCH Synch. CH.ACCH

SACCHFACCH CCCH

RACH CBCH

PCH/AGCH

Canal de Control Broadcast – BCCHCanal de Control Común – CCCHCanal de Control Dedicado – DCCHCanal de Control Asociado – ACCH

Canal de control (CCH)


CCH

BCH

BCCH Canales de

Sincro.

SCH FCCH

La información transmitida en el BCCH

es monitoreada periódicamente por la Estación Móvil en modo inactivo

BCCH: Canal de Control Broadcast

FCCH: Canal de Corrección de Frecuencia

SCH: Canal de Sincronización

Canal de control Broadcast (BCCH)


CCH

CCCH

RACHuplink

CBCH downlink

PCH/AGCHdownlink

El CCCH es responsable de transferir la información de control entre todos los móviles y la red.

RACH: Canal de Acceso Aleatorio

PCH: Canal de Paging

AGCH: Canal de Asignación de Acceso

CBCH: Canal de Transmisión de Celdas

Canal de control común (CCCH)


CCH

DCCH

SDCCH

FACCH SACCH

El DCCH es asignado a una conexión única inalámbrica para llevar a cabo mediciones y traspasos (handover).SDCCH: Canal de Control Dedicado AutónomoACCH: Canal de Control AsociadoSACCH: Canal de Control Asociado LentoFACCH: Canal de Control Asociado Rápido

ACCH

Canal de control dedicado (DCCH)


RACH CCCHCCH

SDCCH

SACCHFACCH

TCH/F

TCH/H

DCCH

TCH

DCH

Canal lógico uplink


FCCHSCHBCCH

PCH

AGCH

BCCH

CCCH

CCH

SDCCHSACCHFACCH

TCH/F

TCH/H

DCCH

TCH

DCH

Canal lógico downlink


Asignar canal de señalización

FCCHSCHBCCH

PCHRACHAGCHSDCCHSDCCHTCHFACCH

Apagado

Modo inactivo

Modo dedicado

Modo inactivo

Cómo utilizar estos canales

Buscar ráfagas de corrección de frecuencias

Buscar ráfagas sincrónicas

Extraer información del sistema

Monitorear mensajes de paging

Enviar ráfaga de acceso

Establecer la llamada

Asignar canal de voz

Conversación

Liberar la llamada


Canal de paquetes de datos (PDCH)Incluye canal de paquetes de servicios y canal de control de paquetes

Canal de paquetes de servicio (PDTCH) Combinado en un canal de servicio unidireccional

Canal de control de paquetesCanal de control broadcast: PBCCH

Canal de control público: PPCH, PRACH, PAGCH

Canal de control privado: PACCH, PTCCH

TCH

BCCH

SACCH

Canal lógico de paquetes

CCCH

TCH


Combinación de canales lógicos GSM

Combinación principal BCCH – FCCH + SCH + BCCH + CCCH Combinación SDCCH – SDCCH/8 + SACCH/8Combinación BCCH – BCCH + CCCH +SDCCH/4 + SACCH/4Combinación TCH/FR – TCH/F + FACCH/F + SACCH/FCombinación TCH/HR – TCH/H + FACCH/H + SACCH/H


Los canales lógicos de paquetes (PDCH) se pueden combinar de tres modos diferentes:

Modo 1: PBCCH+PCCCH+PDTCH+PACCH+PTCCH;

Modo 2: PCCCH+PDTCH+PACCH+PTCCH;

Modo 3: PDTCH+PACCH+PTCCH

En caso de haber poco tráfico del GPRS, el GPRS y los servicios de circuito utilizan el mismo BCCH y CCCH en la celda. En este caso, sólo la combinación del modo 3 es necesaria en la celda.

Con el aumento de tráfico, se debería configurar en la celda el canal público de paquetes. Se debería adoptar la combinación que ofrece el modo 1 y el modo 2.

Combinación de canales lógicos de paquetes


Tramas TDMA

0 1

0 1 2 43 46 47 48 5049

51 – Trama Multitramas

0 1 10

CANALES DE CONTROL

2 3 4 5 6 7 2 3 5 764

Multitramas GSM


Multitramas GSMTramas TDMA

0 1

0 1 2 43 21 22 23 2524

26 – Trama Multitrama

0 1 10

CANALES DE TRÁFICO

2 3 4 5 6 7 2 3 5 764


Control de energía

Ahorra energía de la batería

Reduce las interferencias entre

co-canales y canales adyacentes

8W

0.8W

5WAmbas configuraciones de energía uplink y downlink pueden ser controladas en forma separada e individual.

BCCH ----

No se ocupa del control de

energía


DTX y VAD

Detección de Actividad de Voz – VAD

Transmisión Discontinuada – DTX

Ahorro de BateríaReducción de interferencias


Desvanecimiento de trayectos múltiples

Diversidad

Frequency Hopping

Dispersión de tiempo


Diversidad – ¿Qué es la diversidad?

La diversidad de recepción proporciona una técnica efectiva para

minimizar el impacto que produce el desvanecimiento de

intensidad en todo el canal de radio y aumentar la señal recibida

en relación con la interferencia.

Ello se lleva a cabo asegurando un desvanecimiento “no

correlacionado” (por ejemplo, correlación suficientemente baja)

entre las bifurcaciones de las antenas, por ejemplo, no todas las

antenas sufren desvanecimientos al mismo tiempo.


Tipos de diversidad• Diversidad de tiempo

Codificación, intercalación

• Diversidad de frecuencia• Frequency hopping

• Diversidad de espacio• Múltiples antenas

• Diversidad de polarización

Antenas doblemente

polarizadas

• Diversidad de trayectos

múltiples Ecualizador

t

f


Frequency hoppingFrecuencia

f 0

Trama

f 1

f 2

f 3

f 4

Tiempo


Resumen

Ideas básicas sobre GSM

Espectro de frecuencia utilizado en GSM

Estructura de GSM

Algunas áreas y números

Algunas técnicas de radiotransmisión en GSM

Evolución de la tecnología GSM

ResumenResumen

www.huawei.com

¡Gracias!

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