El documento introduce la telefonía celular, discutiendo el marco regulatorio, las redes de próxima generación (NGN), el subsistema multimedia IP (IMS), y las tecnologías de acceso múltiple como la división de frecuencias (FDMA), división de tiempo (TDMA) y división de código (CDMA). También compara los estándares GSM y CDMA, y describe la arquitectura básica de una red GSM que incluye estaciones base (BTS), controladores de estaciones base (BSC) y conmutadores de conmutación

1. Semana 16
Introducción a la telefonía celular
Redes y Comunicaciones II
Ingeniería de Redes y Comunicaciones
Facultad de Ingeniería de Telecomunicaciones y Telemática
Universidad Tecnológica del Perú
Ing. CIP Jack Daniel Cáceres Meza 2011-III V1

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Marco regulatorio
 Depende de gobalización, desarrollo tecnológico acelerado, adopción
de tecnologías, mercado en constante transformación.
 Políticas propias de cada país --> ¿trabas?
 Conectividad --> estandarización / interoperabilidad / flexibilidad /
neutralidad.
 Apertura --> acceso de nuevos inversionistas / competitividad /
crecimiento de la economía / masificación.
 Desregulación --> libre competencia.
 Justicia --> estabilidad jurídica / no a las prácticas anticompetitivas.
 Convergencia tecnológica --> nuevos enfoques / nuevos servicios /
nuevos contenidos.
 Derecho de acceso a la información -para todos --> accesibilidad /
universalidad.
 Evolución pero no revolución --> innovación e inversión.
 Riesgos de inversión --> retorno de capital.

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Fuente: http://www.ipv6.net.cn/2006/images/wangshu.pdf
Hacia una red de la próxima generación - NGN

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NGNHíbrida /transicionalTradicional
Transición a la NGN
Línea
dedicada
RTC
Móviles
Internet
conmutado
Servicios de
banda ancha
RTC
Móviles
Optica
FR/ATM
Internet de
alta velocidad
Red de paquetes
con QoS
Móviles
Banda ancha
RTC
Fuente: CISCO

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Next Generation Networks -NGN
 A Next Generation Networks (NGN) is a packet-based network
able to provide Telecommunication Services to users and able to
make use of multiple broadband, QoS-enabled transport
technologies and in which service-related functions are
independent of the underlying transport-related technologies. It
enables unfettered access for users to networks and to
competing service providers and services of their choice. It
supports generalised mobility which will allow consistent and
ubiquitous provision of services to users.
ITU-T Recommendation Y.2001 (12/2004)
http://www.itu.int/ITU-T/ngn/definition.html

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NGN
 La tendencia actual de integrar todo tipo de servicios en una única infraestructura
de red IP (Internet Protocol), conocida como modelo “Todo IP” (All-IP), ha puesto
de manifiesto las carencias que tienen las soluciones IP clásicas en temas como
la capacidad, la calidad de servicio, la seguridad, la fiabilidad y la capilaridad.
Para solucionar estos problemas han aparecido en el mercado multitud de
equipos, técnicas, tecnologías y protocolos, que combinados de una manera
adecuada pueden permitir la realización de modelos de red que proporcionen,
tanto al cliente corporativo como al cliente residencial, todo tipo de servicios
multimedia. Estos modelos son llamados, en el mundo de las
telecomunicaciones, modelos de Red de Nueva Generación o Next Generation
Network (NGN).
 NGN es un modelo de arquitectura de redes de referencia que debe permitir
desarrollar toda la gama de servicios IP multimedia de nueva generación
(comunicaciones VoIP nueva generación, videocomunicación, mensajerías
integradas multimedia, integración con servicios IPTV, domótica, etc.) así como
la evolución, migración en términos mas o menos de sustitución o emulación de
los actuales servicios de telecomunicación.
Boletín de la Sociedad de Información, 09/2006, Telefónica.es

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Comparación

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Modelo de referencia

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Arquitectura global de una red NGN
Fuente UIT

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NGN
 Este modelo de referencia puede sintetizarse en el siguiente
decálogo de puntos:
 Arquitectura de red horizontal basada en una división clara de los
planos de transporte, control y aplicación.
 El plano de transporte estará basado en tecnología de conmutación
de paquetes IP/MPLS.
 Interfaces abiertos y protocolos estándares.
 Migración de las redes actuales a NGN.
 Definición, provisión y acceso a los servicios independiente de la
tecnología de la red (Decoupling Access and Services).
 Soporte de servicios de diferente naturaleza: real time/non real
time, streaming, servicios multimedia (voz, video, texto).
 Calidad de servicios garantizada extremo a extremo.
 Seguridad.
 Movilidad generalizada.

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IMS
 Se denomina IMS “IP Multimedia Subsystem” , al subsistema de control,
acceso y ejecución de servicios común y estándar para todas las
aplicaciones en el modelo de arquitectura de nueva generación, capa
de control de una red de nueva generación.
 IMS permite controlar de forma centralizada y deslocalizada el diálogo
con los terminales de los clientes para la prestación de cualquiera de
los servicios (voz, datos, video, etc.) que estos requieran.
Fuente:
etsi.org/tispan/

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Ejes fundamentales del modelo IMS
 Uso de las tecnologías de la información, se adoptan los protocolos del
mundo Internet SIP (HTTP, etc.), se integran las comunicaciones
personales (voz, mensajería, etc.) con las aplicaciones IT. Se aprovecha
así la mayor capacidad y flexibilidad de estos protocolos para la
prestación de todo tipo de servicios multimedia y desarrollo de nuevas
aplicaciones .
 Se requiere sólo conectividad IP del cliente y por tanto inherentemente
supone la convergencia de accesos fijos y móviles definiéndose IMS
como “agnóstico” al tipo de acceso, siempre que éste sea banda ancha.
 Movilidad generalizada, movilidad entre diferentes accesos de un
mismo operador incluyendo el mantenimiento de las comunicaciones en
itinerancia, la movilidad entre redes (deslocalización) y movilidad del
cliente y sus aplicaciones entre diferentes terminales (móvil, PDA, PC,
etc.). Se hereda además los valores de control de movilidad,
localización y accesibilidad propios de las redes móviles.

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Multiplexación
Generación/ajustes
al filtrado de las
frecuencias
Temporización Control de potencia
Retos
Acceso Múltiple por División de
frecuencias, Frequency Division
Multiple Access
Acceso Múltiple por División de
Tiempo, Time Division Multiple
Access
Acceso Múltiple por División
de Código, Code Division
Multiple Access

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Codificación CDMA
Así viajan las diferentes señales
codificadas por el mismo medio, al mismo
tiempo

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Estándares
 La red GSM (Global System for Mobile communications) es un estándar
denominado de “segunda generación” porque las comunicaciones ocurren
enteramente de forma digital. Opera en las bandas de 900MHz y 1.8GHz en
Europa y en las bandas de 1.9GHz y 850MHz en USA. Este estándar permite
una velocidad de transferencia máxima de 9.6 kbps, que permite la transmisión
de voz y datos digitales de pequeño volumen como por ejemplo mensajes de
texto (SMS -Short Message Service) o mensajes multimedia (MMS -Multimedia
Message Service).
 GSM es atractiva por su característica de roaming internacional (permitir
movimiento entre las redes de diferentes operadores).
 Las redes GSM emplean cifrado para tres propósitos:
 Autenticación: se emplea el algoritmo A3 (128 bits) y se implementa en el SIM
(Subscriber Identity Module).
 Cifrado: se emplea el algoritmo A5 para el cifrado en línea y se implementa en la
estación móvil. La 3GPP ha adoptado el algoritmo A5/3
 Generación de llaves: se emplea el algoritmo A8 (128 bits) y se implementa en el SIM.

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Principales tecnologías GSM
Estándar Generación Banda de frecuencia Velocidad
GSM
Sistema Global para
Comunicaciones
Móviles
2G
Permite la transferencia de voz
o datos digitales de bajo
volumen.
9.6 kbps 9.6 kbps
GPRS
Servicio de Radio
transmisión de
Paquetes Generales
2.5G
Permite la transferecia de voz o
datos digitales de volumen
moderado.
21.4-171.2
kbps
48 kbps
EDGE
Enhanced Data
Rates for GSM
Evolution
2.75G
Permite la transferencia
simultánea de voz y datos
digitales.
43.2-345.6
kbps
171 kbps
UMTS
Sistema Universal
de
Telecomunicaciones
Móviles
3G
Permite la transferencia
simultánea de voz y datos
digitales en alta velocidad.
0.144-2
Mbps
384 kbps

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Comparativa de servicios/aplicaciones
Fuente UIT

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CDMA
 CDMAone (también conocida como IS-95), una solución introducida por
Qualcomm a mediados de los '90, fue muy utilizada a fines de esa década.
CDMA en general utiliza técnicas de codificación digital y espectro ensanchado
para permitir que múltiples usuarios compartan el mismo canal; diferencia las
señales de los usuarios al codificarlas de forma única, transmitirlas a través del
espectro de frecuencias, y detectar y extraer la información del usuario en el
extremo receptor. Se caracteriza por incrementar la capacidad del sistema en
más de tres veces la capacidad de TDMA. La industria reconoce que esta
tecnología de interfase aérea es superior a la GSM/TDMA.
 CDMA2000 ofrece a los operadores un camino de evolución robusto y de largo
plazo que propicia el rendimiento y economía necesarios para satisfacer en el
largo plazo las necesidades del mercado de los celulares el cual está en rápida
evolución. El camino de evolución del CDMA2000 se basa en el principio de
compatibilidad hacia atrás y futura, migración dentro de la banda, y apoyo a
configuraciones de red híbridas.
 CDMA2000 ofrece algunas de las más altas capacidades de voz y tasas de
transferencia, y las latencias más bajas entre las tecnologías WAN de avanzada
disponibles hoy para entregar voz de alta calidad y servicios de datos multimedia
de banda ancha.

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Evolución

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Evolución comparativa

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Telefonía celular –arquitectura GSM
Base Transceiver Station –BTS
Base station controller –BSC
Mobile Switching Centre -MSC

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Mobile Switching Centre -MSC
 El MSC se conecta por lo regular a bases de datos que proveen
funciones adicionales como las siguientes:
 Home Location Register -HLR: base de datos que contiene
información de los subscriptores registrados en el área del switch
(MSC). Esta información puede ser geográfica, de ubicación,
administrativa, otra.
 Visitor Location Register -VLR: base de datos que contiene
información de otros usuarios que no son los subscriptores locales.
El VLR recupera los datos de un nuevo usuarios del HLR de la
zona de subscripción del usuario. Los datos se mantienen mientras
el usuario se encuentre dentro de la zona y se eliminan cuando el
usuario la deja o luego de un periodo prolongado de inactividad.
 Equipment Identify Register -EIR: base de datos que lista los
terminales móviles.
 Authentication Centre -AUC: responsable de verificar las
identidades de los usuarios.

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Componentes

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Otros componentes de una red celular
 El sistema consistente en el controlador de estaciones base y
sus estaciones base conectadas se denomina Base Station
Subsystem -BSS.
 El MSC pertenece al Network Station Subsystem -NSS, el cual
es responsable de gestionar las identidades de los usuarios, su
ubicación y establecimiento de comunicaciones con otros
subscriptores.
 El teléfono de radio móvil está caracterizado por su número de
serie único en todo el mundo denominado International Mobile
Equipment Identity -IMEI.


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jack_caceres@hotmail.com
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