1. Servicio de
telefonía móvil

2. Introducción
COMUNICACIONES MÓVILES
Las comunicaciones móviles han superado las limitaciones que presentaba
el teléfono fijo convencional, al estar limitado al ámbito de un lugar
determinado como la vivienda o el lugar de trabajo.
La telefonía móvil ofrece el acceso a los abonados de telefonía vía radio,
para que puedan realizar y recibir llamadas dentro del área de cobertura
del sistema.
TELEFONIA VIA RADIO
Actualmente existen dos modalidades de transmisión en las
comunicaciones móviles: la analógica y la digital. La primera apareció
antes, en 1982.
Todos los sistemas de comunicaciones móviles están constituidos por los
siguientes elementos:

3. Las estaciones fijas son las instalaciones no móviles que conectan,
directamente vía radio, con las estaciones móviles. Pueden ser
estaciones base o estaciones repetidoras.
Los equipos de control establecen el encaminamiento de las
comunicaciones, la señalización, determinan la situación del móvil
y lo identifican. También sirven para enlazar con la red "pública
conmutada.
Las estaciones móviles son muchas, como los teléfonos portátiles
o los equipos buscapersonas.
SISTEMAS CELULARES
Un sistema celular consiste en dividir en células la zona en la que
se da el servicio, constando cada una de ellas de una estación de
radio que restringe su zona de cobertura.

4. Veamos ahora algunos términos utilizados en telefonía móvil:
Hand-over o hand-off: Se trata de los cambios de canales necesarios
para evitar que la comunicación se interrumpa al moverse de una celula a
otra.
Localización o roaming: Es el proceso de control de la calidad de la señal
y la recomendación del cambio de canal, es decir, el seguimiento del
móvil.
Pagin: Es la determinación de la disponibilidad de un movil para recibir
llamadas.
Acceso: Es el comienzo de una llamada, iniciado por el movil
Las principales características de un sistema celular son:
· El gran número de usuarios que pueden utilizar el sistema.
· Una gran cobertura.
· Una eficaz utilización del espectro radio eléctrico.

5. Funcionamieto
Cuando un teléfono móvil sale de su área de servicio a otra, manda
una señal a la nueva MSC comunicándola que se encuentra en su
zona.
Proceso de llamada desde un abonado fijo a un móvil
La red pública conmutada envía la llamada al MSC en la que está
registrado el abonado móvil. El MSC indica a todas sus estaciones
base que transmitan el número del móvil llamado.
Éste identifica su número, sintoniza el canal de acceso con más
intensidad y envía una señal de recepción del mensaje.
La estación base reenvía este reconocimiento al MSC.
El MSC selecciona un canal libre de la estación base e indica al móvil
que se sintonice a ese canal.
Se envía un tono de aviso al móvil, a la vez que se envía un tono de
llamada al abonado que ha iniciado la llamada.

6. SISTEMAS CELULARES
Los primeros sistemas móviles consistían en una estación base sobre
un terreno elevado con su transmisor y receptor.
Aunque la cobertura era grande, el número de canales disponibles era
pequeño, por lo que no soportaban un aumento de la demanda.
Un sistema celular consiste en dividir en células la zona en la que se
da el servicio, constando cada una de ellas de una estación de radio
que restringe su zona de cobertura.
Estación móvil
Es la interfaz entre el abonado y la estación base. Transmite la voz y
desempeña funciones de control y señalización.

7. Hand-over o hand-off: Se trata de los cambios de canales necesarios
para evitar que la comunicación se interrumpa al moverse de una celula
a otra.
Localización o roaming: Es el proceso de control de la calidad de la
señal y la recomendación del cambio de canal, es decir, el seguimiento
del móvil.
Pagin: Es la determinación de la disponibilidad de un movil para recibir
llamadas.
Acceso: Es el comienzo de una llamada, iniciado por el movil.
Las principales características de un sistema celular son:
· El gran número de usuarios que pueden utilizar el sistema.
· Una gran cobertura.
· Una eficaz utilización del espectro radio eléctrico.

8. Estación base
Están formadas por dos partes: la parte de radio que está constituida por
transmisores, receptores, torre y antenas, y la parte de control, que
comprende un sistema de microprocesador que controla la supervisión de
las llamadas y comprueba el nivel de señal para recomendar al móvil
el hand-off.
Estructura
· Las estaciones móviles o MS.
· Las estaciones base o BS.
· Los centros de conmutación de móviles o MSC.
· Las centrales de telefonía pública conmutada.
· Las centrales de conexión a las redes públicas de datos.

9. El espectro radioeléctrico.
Se define como el rango de frecuencias utilizables para las
comunicaciones. Las bandas VHF baja y alta, la III y la UHF baja, son las
utilizadas por los sistemas de Radiotelefonía Privada (PMR).
BIII: reservada en exclusiva para los sistemas “trunking”.
UHF alta: telefonía inalámbrica y TMA.
1,2 GHz: UMTS, DECT, DCS 1800 y móviles celulares.
Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias (CNAF).
Define la atribución, adjudicación y asignación de bandas, subcanales,
canales y circuitos radioeléctricos de los distintos servicios de
telecomunicación.

10. Radiotelefonía móvil pública (telefonía celular).
Se denomina celular, porque se sustenta en dos conceptos
principales, que son la reutilización de frecuencias y el
dimensionamiento celular por medio de hexágonos regulares, a
modo de colmena de abeja.
A través de la reutilización de frecuencias, se podrá realizar un nº
superior de llamadas que el nº de frecuencias utilizadas.
La estructura celular, facilita el estudio de esa reutilización,
asignación de canales por célula y dimensionamiento geográfico de
las estaciones.
Como consecuencia de la estructura celular, aparece la sectorización,
que consiste en que con la misma estación base y usando antenas
directivas, se logra triplicar el nº de canales que soporta el sistema.

11. Sistemas de telefonía sin hilos.
Se distinguen los siguientes tipos:
· Uso residencial: Destinados a permitir al usuario efectuar llamadas
desde cualquier punto dentro de su casa.
· Uso público, telepunto o cabina inalámbrica: Permite la utilización
de teléfonos portátiles en la vía pública, siempre que se encuentre en
el área de cobertura de una estación base. No permite la recepción
de llamada pues no es posible la localización del usuario.
· Centralitas inalámbricas: Se dispone de un teléfono portátil de
bolsillo, que proporciona todas las facilidades de una extensión fija
de la centralita de un centro de trabajo.
La telefonía vía radio
La telefonía móvil consiste en ofrecer el acceso vía radio a los
abonados de telefonía, de manera tal que puedan realizar y recibir
llamadas dentro del área de cobertura del sistema. Podemos
distinguir dos tipos, la celular y la sin hilos.

12. Características de un sistema celular.
Gran capacidad de usuarios.
Utilización eficiente del espectro.
Amplia cobertura.
Telefonía móvil automática (TMA).
Es una red o servicio de comunicaciones móviles, con una
infraestructura común, y que presta servicio a flotas, usuarios
individuales o a todo el que lo requiera, conforme a un estándar.
Las bandas de frecuencias empleadas son varias: 450 (en desuso), 900,
1800, 1900 y 2000MHz.
Este servicio puede ser considerado como una extensión del servicio
básico telefónico.

13. Estructura de una red de telefonía móvil.
Estaciones móviles. Son los equipos que prestan el servicio concreto
en el lugar, instante y formato. Cada estación móvil puede actuar
como emisor, receptor o ambos modos.
Estaciones base. Se encargan de mantener el enlace radioeléctrico
entre la estación móvil y la estación de control durante la
comunicación. Atiende a una o varias estaciones móviles.
Estaciones de control. Realiza las funciones de gestión y
mantenimiento del servicio. Asigna las estaciones base de un sector, a
las estaciones móviles que se desplazan dentro de él.
Centro de conmutación. Permiten la conexión entre las redes públicas
y privadas con la red de comunicaciones móviles y la interconexión
entre estaciones móviles localizadas en distintas áreas geográficas de
la red móvil.

14. Ventajas del sistema GSM.
Capacidad total de seguimiento.
Gran capacidad de tráfico con una utilización óptima del espectro.
Mejoras en la calidad del servicio y mayores facilidades.
Posibilidad de coexistencia con los sistemas analógicos.
Posibilidad de interconexión con la RDSI.
Utilización de terminales de usuario de reducido tamaño.
Terminales personalizables.
Mejoras en la seguridad de las transmisiones.
Mayor eficacia de las baterías.
Utilización de los sistemas de señalización avanzados.

15. Características técnicas.
Banda de recepción: 925-960MHz. Descendente.
Banda de transmisión: 880-915MHz. Ascendente.
Canales por portadora: 8 full rate ó 16 half rate.
Nº portadoras: 124 x 8 canales = 992 canales dúplex.
Separación entre portadoras: 200KHz.
BW por canal de 200KHz.
BW del canal de radio: 25KHz.
Potencia nominal de las estaciones: 20, 8, 5, 2 y 0,8W.
Capacidad: 200 Erlangs/km2 (500 para GSM 1800).
Técnica de transmisión: TDMA/FDD.
Modulación: GMSK.
Voz codificada: RPE-LPT a 13Kbps.
Velocidad binaria de transmisión: 22,8Kbps.
Velocidad máx del móvil: 200Km/h.

16. Arquitectura de una red GSM.
Los principales bloques que la constituyen son:
MSC (Centro de conmutación de servicios móviles). Interconecta
usuarios de la red fija con los de la móvil o a éstos entre sí.
HLR (registro de localización local). Almacena los datos estáticos
relativos al abonado móvil.
VLR (Registro de posiciones de visitantes). Almacena la información
del abonado móvil que entra temporalmente en su zona de
cobertura.
OMC (Centro de operación y mantenimiento). Realiza las funciones
de operación y mantenimiento propias del sistema.
MS (Estación móvil). Terminal móvil de usuario.

17. BTS (estación transceptora base). Contiene los transmisores y
receptores para la cobertura de una determinada zona (una o varias
celdas).
BSC (controlador de estación base). Coordina la transferencia entre
distintas BTS's. Genera el interfaz de señalización cc nº7.
AuC (centro de autentificación). Protege la comunicación contra la
intrusión y el fraude.
EIR (registro de identificación de equipo). Controla el acceso a la red de
equipos móviles no autorizados.

18. Los servicios moviles analogicos fueron los primeros en implantarse.
En España se ha adoptado el sistema T ACS 900, derivado de otro
americano, que funciona en la banda de 900 MHz y está multiplexado
en frecuencia (FDM).
La solución analógica es satisfactoria, pero su crecimiento no es
posible. Para resolver este problema, mejorar la calidad de la
comunicación y ofrecer más servicios, se han desarrollado varios
sistemas digitales que se están implantando con rapidez en todo el
mundo.
Paralelamente al GSM, se han definido otros sistemas de telefonía
móvil digital, como ADC, en Estados Unidos y IDC, en Japón·

19. FUNCIONAMIENTO DE UN TELEFONO MOVIL
Un teléfono móvil se compone de las siguientes partes funcionales:
· Transmisor.
· Receptor.
· Circuito de control.
· Sistema de antena.
· Bateria.
El transmisor convierte la señal de voz en una señal de radio, mientras
que el receptor convierte la señal de radio en señal de voz.
El circuito de control coordina los dispositivos del sistema, como el
teclado, el micrófono, el altavoz y el display, además del
microrregulador, que gobierna la funcionalidad global del teléfono.
El sistema de antena permite la recepción y la transmisión por la
atmósfera de las ondas de radio que transportan la comunicación
celular.

20. Transmisor
El transmisor convierte las señales de voz que provienen del micrófono en
señales de radio que se aplican al sistema de antena para que éste pueda
propagarlo. Son los siguientes:
Modulación
El código binario de salida del codificador, que está en paralelo, es decir,
se transforman en serie, a través de un dispositivo paralelo/serie y se
modula a una portadora.
Amplificación
La señal modulada RF se tiene que amplificar para adquirir la potencia
necesaria para que se pueda irradiar desde el sistema de antena y, así,
alcanzar la estación de base más cercana. Con tal finalidad se utiliza un
amplificador RF.

21. Codificación
· Codificación del canal. Se utiliza una estructura de codificación,
que consiste en concatenar dos códigos, uno externo y otro interno.
La codificación de la información de tráfico (voz/datos) y la de la
señalización se consideran por separado, porque son dos aspectos
distintos de la comunicación.
· Codificación de los bits de la señal vocal. El código vocal utilizado
en el sistema GSM es de tipo RPE-LPT.
· Codificación de bits de señalización. Para la codificación de los
bits de los canales de señalización, éstos se organizan en grupos de
184 bits, y éstos, a su vez, en grupos de 4 bits.
· Codificación para la transmisión de datos. La velocidad máxima de
transmisión de datos en GSM se ha establecido en 9,6 kbit/s.

22. Receptor
El receptor convierte las señales de radio captadas por la antena en
señales audio aplicables al altavoz, permitiendo de esta manera la
escucha.
Amplificación
La amplificación de la señal procedente de la antena es necesaria, pues la
señal modulada captada en la antena es muy débil
Demodulación
El demodulador en la telefonía celular, con respecto al demodulador de los
módems de datos, debe resolver algunos problemas añadidos por la
movilidad del teléfono.
Decodificación
El decodificador reconstruye la señal vocal codificada para que se pueda
escuchar mediante altavoz.

23. FDMA
Es una técnica de control de acceso al medio en la cual el espectro
radioeléctrico se divide en una serie de secciones o ranuras dependiendo
del número de usuarios que tengamos en ese momento.
La configuración es rígida e invariente pues cada estación debe transmitir
siempre con la misma frecuencia central o portadora y es válida cuando se
puede garantizar que durante la mayor parte del tiempo, cada una de ellas
ocupará activo ese ancho de banda que se le asignó.

24. El estándar americano: AMPS
Los sistemas de primera generación como es éste usaban la
modulación en frecuencia, y frequency shift keying para la
señalización. Como anteriormente se ha dicho anteriormente la
técnica de acceso que utilizaban era FDMA.
Los parámetros básicos de este estándar son los que se
adjuntan a continuación:
Name ofsy
stem Began
Channel
AB (kHz)
Frequency
(MHz) Channels
Control
Channels
Channel
Coding
Voice
Channels
Multiple
Access
AMPS
(Advanced
Mobile
Phone
System) 1983 30
825-845
m-b
870-890 b-m
666
(321+12) x
2
Digital FSK
Mancheste
r 10 kbps
BCH
(40,28) b-m
(48,36)
m-b
AGG Mod:
PM FDMA

25. En la arquitectura AMPS se puede diferenciar tres componentes
principales :
Interconexión del sistema
Todo comienza cuando el móvil quiere comunicarse con la estación base
más cercana sobre uno de los canales de voz asignados para esa celda.
La estación base lo que hace es conectarse a través de los troncales a la
MSC más cercana, el cual le proviene de la red pública.
Mobile Switching Center (MSC)
El MSC constituye el interfaz entre el sistema de radio y el sistema de
telefonía pública. Las funciones más importantes del centro de
conmutación móvil son:
Establecer llamadas
Asignar canales
Termina llamadas
Interconecta con la red publica
Tarifa

26. Estación base
Los componentes de la estación base son:
Interfaz de Radio: Medio para la señal entre el MSC y la BS
Grupo de canales de radio que a su vez está formado por varios
componentes:
Unidad de canal: empleadas para cursar una única llamada
telefónica por vez
Transmisores receptores
Receptor de intensidad del canal:
Oscilador de referencia
Probador de canal
Unidad de monitoreo de potencia
Sistema de antena
Unidad de control: constituye la parte inteligente de la unida de
canal. La unidad de control no maneja las señales de voz
Unidad de canal de respaldo: La célula es incapaz de
proporcionar cualquier servicio cuando su canal de control no
está en operación Siempre que un canal de control llega a caer en
falla, un canal de voz predefinido se encarga automáticamente de
las funciones del canal de control

27. Estación móvil
La unidad móvil, o estación móvil, es el equipo de abonado, que tiene
un receptor y un transmisor así como una unidad lógica para la
señalización con la estación base.
Parámetros de un sistema AMPS
Tolerancia en la ubicación de la estación base: Este nivel decrece
gradualmente a medida que la tolerancia de la posición
Radio máximo de la celda: Esta definido en una milla, el limite lo dan
la instalación correcta de las estaciones base y el proceso de hand-off,
transferencia de llamadas entre celdas.
Tasa de reuso co-canal: D/R tiene impacto tanto en la calidad como
en la capacidad del sistema.

28. Interfaces del sistema
Los dos interfaces de la tecnología AMPS son los que a continuación se
describen:
Interfaz de red: El sistema AMPS esta diseñado para atender al usuario
dentro de una determinada área. Cuando el usuario esta dentro de esa
área se lo llama home mobile y cuando esta fuera visitante o roamer.
Interfaz de usuario: La información de start up lleva la identificación
del usuario llamante así como los dígitos pregrabados del abonado
llamado. La mejor ventaja del prellamado es que no se ocupan los
canales de radio hasta no enviar los datos mediante la tecla send.

29. Técnicas de control:
SAT: Es utilizado para la supervisión de la calidad de transmisión. Es
enviado continuamente durante la transmisión de voz.
ST: Es enviado solamente por la unidad móvil cuando el usuario es
desconectado, transferido. Es de 10 KHz. Sirve como “Señalización de
línea”.
Búsqueda y acceso:
Búsqueda o paging es el proceso que determina si un móvil esta
capacitado para recibir llamada entrante. La función complementaria para
comenzar una llamada se denomina acceso.
Esta función involucra:
* Informar al sistema la presencia del móvil.
* Enviar la identificación del móvil.
* Esperar la designación del canal.

30. El estándar europeo: GSM
Las bandas de frecuencia en las que trabaja son:
Transmisión de la estación móvil: 890-915 MHz
Transmisión de la estación base: 935-960 MHz
Utiliza una modulación GMSK y una relación de protección para
interferencia co-canal de 9dB y para los adyacentes de -9dB. Tiene
una PIRE máxima de las estaciones base de 500W de portadora.
La potencia nominal de las estaciones móviles pude ser de diversos
tipos debido a que hay 5 tipos diferentes y sus valores son : 0´8, 2,
5, 8 o 20 W.
En el caso de las estaciones base tendremos 7 posibles valores, cada
uno asignados a los 7 tipos de estaciones base existentes, y que0
van desde 2´5 a 320 W.

31. La arquitectura GSM
Un esquema de la arquitectura GSM puede ser por ejemplo el que
se adjunta a continuación y cuyos componentes principales son:

32. Necesidades que GSM viene a satisfacer
Uso más eficiente de la banda de frecuencias: uso radio frecuencia
digital en vez de analógica.
Mayor calidad de voz usando en este caso digitalización de 13 bits
muestreada a 8KHz y empleando complejos codificadores de voz.
Más confiabilidad: eficiente control de errores durante la
transmisión por aire, usando codificación por bloque para el 20%
más importante de bits, seguida de codificación convencional al 70%
dejando el 30% restante sin codificar.
Seguridad: necesidad de tener una comunicación libre de
interferencias sin pérdidas en la cobertura minimizando posibles
inconvenientes propios de un enlace en movimiento.

33. Problemas de transmisión
Desvanecimiento total: la señal necesita ser recibida con un mínimo de
fuerza, bajo ese umbral la información se pierde, este valor de umbral se
llama Sensibilidad del Receptor.
Alineamiento temporal: El TDMA requiere que la estación móvil transmita
sólo en el intervalo de tiempo asignado y que permanezca en silencio el
resto del tiempo.
Dispersión en el tiempo: solo aparecen el la transmisión digital ya que el
receptor se confunda al recibir simultáneamente.

34. Soluciones a éstos problemas
Codificación de la voz: permite reducir la cantidad de bits usando
algoritmos matemáticos.
Codificación de canal: se realizan procesos de codificación agregando
bloques de bits de redundancia y también de codificación de
convolución.
Salto de frecuencia: el sistema cambia el sistema en uso hasta que el
problema desaparece.
Ecualizador: este problema viene a solucionar la Interferencia simulando
un canal ideal.
Avance en el tiempo: si la estación móvil se aleja de la base durante la
llamada.

35. Ventajas de GSM
Seguridad, privacidad y flexibilidad: a través de la tarjeta SIM que lleva
cada teléfono.
Innovación constante: los avances más populares e importantes en la
comunicación.
Roaming universal: en el futuro los fabricantes de teléfonos construirán
unidades.
Terminales: los modelos GSM ofrecen más beneficios, funciones y diseños
más atractivos.

36. Propiedades de GPRS
Los canales se comparten entre varios usuarios: En GPRS los canales
de comunicación se comparten entre los distintos usuarios
dinámicamente, de modo que un usuario sólo tiene asignado un
canal cuando se está realmente transmitiendo datos.
Obtiene mayor velocidad y eficiencia de la red: Tradicionalmente la
transmisión de datos inalámbrica se ha venido realizando utilizando
un canal dedicado GSM a una velocidad máxima de 9.6 Kbps.
Los canales se comparten entre varios usuarios: En GPRS los canales
de comunicación se comparten entre los distintos usuarios
dinámicamente, de modo que un usuario sólo tiene asignado un
canal cuando se está realmente transmitiendo datos.
Obtiene mayor velocidad y eficiencia de la red: Tradicionalmente la
transmisión de datos inalámbrica se ha venido realizando utilizando
un canal dedicado GSM a una velocidad máxima de 9.6 Kbps.

37. Existen dos tipos de troncal GPRS:
Redes troncales Intra-PLMN conectan GSN a la misma PLMN y son por
tanto redes IP-Based del proveedor de GPRS.
Redes troncales Inter-PLMN conectan GSN a diferentes PLMN. Un
acuerdo de roaming entre dos proveedores de red GPRS es necesario
para instalar este tipo de redes.
PHYSICAL LAYER: Capa física entre MS y BSS. También se subdivide en
dos subcapas. La capa del enlace físico provee un canal físico. Sus tareas
incluyen la codificación del canal, interleaving y la detección de
congestión del enlace físico.
INTERFAZ BSS-SGSN: El protocolo de aplicación BSS GPRS se encarga del
enrutado y lo relativo a la información de la QoS entre BSS y SGSN. El
servicio de red esta basado en el protocolo de Frame Relay.

39. Mejoras de GPRS frente a GSM
Como ya sabemos GPRS está basado en GSM, con el resultado de
unas series de mejoras como las que se describen a continuación:
Conexión permanente: Tiempo de establecimiento de conexión
inferior al segundo Pago por cantidad de información transmitida, no
por tiempo de conexión.

40. Ventajas GPRS
Always connected: un usuario puede estar conectado todo el tiempo
que desee, puesto que no hace uso de recursos de red, mientras no
esté recibiendo ni transmitiendo datos.
Mayor velocidad de transmisión.
Posibilidad de recibir o realizar llamadas.
Modo de transmisión asimétrico.
Uso eficiente de los recursos de red.
Servicios que proporciona GPRS al usuario
Acceder en movilidad a Internet y al correo electrónico.
Acceder con facilidad a la intranet corporativa
Acceso a cuentas de correo corporativas.
Acceso a bases de datos y aplicaciones corporativas.
Acceso GPRS a aplicaciones WAP para usos empresariales.
Acceso a servicios de información.

41. http://www.mobile-phone-directory.org/Glossary/F/FDMA.html
http://www.it.uc3m.es/~gavilan/apuntes/gsm_intro_2000.pdf
http://www.burnsidetelecom.com/whitepapers/gsm.pdf
http://www.iec.org/online/tutorials/cell_comm/topic06.html
http://www.iec.org/online/tutorials/acrobat/cell_comm.pdf
http://www.mobilein.com/GPRS.pdf
http://www.3g-generation.com/gprs_and_edge.htm
http://www.ececs.uc.edu/~cdmc/course/
http://apuntes.rincondelvago.com/trabajos_global/telecomunicacione
s/10/
http://orbita.starmedia.com/delacrus/umts2.htm
http://www.redes.upv.es/stdfi/ficheros/s4%20-%20UMTS2.pdf
http://www.el-mundo.es/ariadna/2002/102/pdf/pag03.pdf
http://www.noticiasdot.com/publicaciones/2003/0903/0109/noticias
010903/noticias010903-21.htm
http://w3.uqo.ca/luigi/INF6083/
http://www.iese.edu/es/files/5_13370.pdf
http://www.expansiondirecto.com/tecnologia/umts/5umts.html