GSM Basics, Una Introducción - Emagister

GSM Basics, Una 

Introducción 

GSM 

 

 

 

Confidencial - 10001506.ppt

Agenda 

• Breve Descripción de GSM 

• La Red GSM e Interfase Aérea 

• Codificación de Voz y Tipos de Canal 

• Realizando una Llamada 

Telefónica 

2 

Confidencial - 10001506.ppt 

Rev. 08/98

Sistema GLOBAL para Móviles 

• Más de 139 licencias en 105 países en todo el 

Mundo 

• Más de 71 millones de subscriptores (de 210 

posibles) en Diciembre de 1998 

• Aproximadamente 35% del número total de 

subscriptores móviles 

• 100 millones para Diciembre de 19998 

• Más de 364 millones de subscriptores para el año 

2003 

3 


Rev. 08/98

Canadá: 

PCS1900 

Redes de Comunicaciones 

Personales 

GB: 

DCS1800 

Francia, Alemania, 

Hungría, Polonia, 

Suecia, Suiza: 

DCS1800 

EUA: 

PCS1900 

Singapur: 

DCS1800 

Argentina, 

Brasil, Chile: 

DCS1800 

 

 

4 

Malasia: 

DCS1800 

Tailandia: 

DCS1800 

Australia: 

DCS1800 


Rev. 08/98

Canadá: 

PCS1900 


Personales 

GB: 

DCS1800 




DCS1800 

EUA: 

PCS1900 

Singapur: 

DCS1800 

Argentina, 


DCS1800 

 

 

5 

Malasia: 

DCS1800 

Tailandia: 

DCS1800 

Australia: 

DCS1800 


Rev. 08/98

Canadá: 

PCS1900 


Personales 

GB: 

DCS1800 




DCS1800 

EUA: 

PCS1900 

Singapur: 

DCS1800 

Argentina, 


DCS1800 

 

 

6 

Malasia: 

DCS1800 

Tailandia: 

DCS1800 

Australia: 

DCS1800 


Rev. 08/98

Agenda 





Telefónica 

7 


Rev. 08/98

Redes GSM 

NMC 

BTS 

OMC 

OMC 


MS 

BTS 

BTS 

BSC 

BSS 

MSC 

VLR 

EIR 

BTS 

AUC 

MS 

BTS 

BSC 

BSS 

8 

MSC 

HLR 

VLR 

Interfase con otras 

redes 


Rev. 08/98

Pruebas GSM 

Interfase Aérea 

LAP-Dm 

Interfase Abis 

LAP-D 

SS#7 

SS#7 

MS 

BTS 

BSC 

BTS 

BSC 

MSC 

PSTN 

MS 

BTS 

BSC 

MS 

Agilent 8922x Agilent 37900D 

Agilent 85715/22B 

Agilent 11759C 

Agilent 37900D 

Etc. 

9 

Agilent 37900DAgilent 37900D 


Rev. 08/98

Agenda 





Telefónica 

10 


Rev. 08/98

Interfase Aérea GSM 

• Bandas Separadas para Enlaces de Ascenso y 

Descenso 

11 


Rev. 08/98

Una Celda GSM 

BCH 

Canal de 

Transmisión 

Enlace de descenso 




BTS 

Interfase 

Abis 

A BSC 

12 


Rev. 08/98

Una Celda GSM 

BCH 

Canal de 

Transmisión 

Enlace de Descenso 



Enlace de Ascenso 

THC 

Canal de 

Tráfico 

Enlace de Descenso 

BTS 


Interfase 

Abis 

To BSC 

13 


Rev. 08/98



Descenso 

• Multiplex TDMA y FDMA 

– 124 Canales de Frecuencia (ARFCN) para GSM900 

– Canales de 200kHz 

– 8 Móviles comparten ARFCN por TDMA 

14 


Rev. 08/98

El Canal GSM - TDMA y FDMA 

El Canal Físico es un ARFCN 

y una Ranura de Tiempo 

Tiempo 

Amplitud 

TDMA 

1 2 3 4 5 6 

7 

ARFCN (Frecuencia de Canal) 

FDMA 

2 

1 

0 

Frecuencia 

3 

4 

5 

6 

7 

Ranura de 

Tiempo 

15 


Rev. 08/98

El Impulso GSM - TDMA/FDMA 

Tiempo 

Amplitud 

Frecuencia 

16 


Rev. 08/98



Descenso 





• Modulación 0.3 GMSK 

– Velocidad de 270.833 kbits/seg 

17 


Rev. 08/98

Modulación 0.3 GMSK 

Datos 

270.833 kB/s 

+67.708 kHz 

Frecuencia 

-67.708 kHz 

Q 

Fase +90° -90° 

I 

18 


Rev. 08/98

Modulación 0.3 GMSK 

Datos 

270.833 kB/s 

+67.708 kHz 

Frecuencia 

-67.708 kHz 

Q 

Fase +90° -90° 

I 

19 


Rev. 08/98



Descenso 







• Potencia Tx y Sincronía Variable 

20 


Rev. 08/98

Niveles Tx 

TCH 


Nivel 

TX 

5 

6 

7 

 

14 

15 

21 

Pérdida 

en Ruta 

Potencia 

dBm 

33 

31 

29 

 

15 

13 


Rev. 08/98



Descenso 







• Potencia Tx y Sincronía Variable 

22 


Rev. 08/98

Avance de Sincronía 

El método TDMA requiere que las señales arriven al BTS en 

el momento correcto. No deben traslaparse 

BTS 

Radio de celda < 35 km 

Viaje de la señal o tiempo 117 µsec 

23 


Rev. 08/98

El Canal GSM -TDMA y FDMA 

El Canal Físico es un ARFCN 

y una Ranura de Tiempo 

Tiempo 

Amplitud 

TDMA 

1 2 3 4 5 6 

7 

ARFCN (Frecuencia de Canal) 

FDMA 

2 

1 

0 

Frecuencia 

3 

4 

5 

6 

7 

Ranura de 

Tiempo 

24 


Rev. 08/98

Impulso de Potencia GSM 

TDMA 

Potencia 

-6 

dB 

+4 

dB 

+ 1.0 dB 

- 1.0 dB 

-6 

dB 

-30 

dB 

147 Bits 

“Útiles” 

542.8 µS 

-30 

dB 

-70 

dB 

-70 

dB 

10µS 8µS 10µS 

3 57 1 26 1 57 3 

10µS 8µS 10µS 

148 “Bits Activos”, 546.42 µS 

25 

Tiempo 


Rev. 08/98

Tramas y Multitramas 

6.12s 

Supertrama 

51 Multitramas 

Multitrama 

120 ms 

26 Tramas 

Trama 

4.615 ms 

8 Ranuras 

Ranura de Tiempo 

(impulso normal) 

57 

bits 

576.92 µS 

26 

bits 

3 1 1 3 

Bits de 

cola 

26 

57 

bits 

8.25 

bits 

Bit de Bit de Bits de 

Datos Control Control Datos cola Periodo de 

Media 

Guarda 

156.25 Bits 


Rev. 08/98

Tramas y Multitramas 

6.12s 

Supertrama 

51 Multitramas 

Multitrama 

120 ms 

26 Tramas 

Trama 

4.615 ms 

8 Ranuras 



57 

bits 

576.92 µS 

26 

bits 

3 1 1 3 

Bits de 

cola 

27 

57 

bits 

8.25 

bits 


Datos Control Control Datos cola Periodo de 

Media 

Guarda 

156.25 Bits 


Rev. 08/98

Enlace de Ascenso y de 

Descenso 

• El Enlace de Ascenso está rezagado del de Descenso por 3 periodos de 

Ranuras de Tiempo 

• Los enlaces de Ascenso y Descenso usan el mismo Número de Ranura de 

Tiempo 

• Los enlaces de Ascenso y Descenso usan el mismo Número de Canal (ARFCN) 

• Los enlaces de Ascenso y Descenso usan diferentes bandas (45 MHz aparte de 

GSM900) 


DESCENSO 

ARFCN 

2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 

45 MHz 

ASCENSO 

ARFCN 

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 


Trama 

28 


Rev. 08/98

DESCENSO 

Medición de Potencia de Celda BCH 

Adyacente 

ASCENSO 

CELDA 

ADYACENTE 

BCH 

29 


Rev. 08/98

Canal de Tráfico Alternante 

Descenso 

C1 

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 

C2 

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 

C3 

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 

Ascenso 

C1 

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 

C2 

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 

C3 

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 

Celda Adyacente 

BCH 

30 


Rev. 08/98

Agenda 




• Realizando una Llamada Telefónica 

31 


Rev. 08/98

Codificador de Voz 

Bloques de 20 ms 

• Codificador RELP y LTP 

Codificador 

260 Bits 

Bits Ordenados 

260 Bits 

• Convierte Habla a Datos a Baja Velocidad 

• 20ms de Habla constituyen 260 bits 

• Salida 13 kbit/s 

Bits Muy Importantes 

50 132 78 

Bits Importantes 

Otros Bits 

32 


Rev. 08/98

Corrección de Errores 

Tipo Ia 50 Tipo Ib 132 Tipo II 78 

Código de Bloque 

262 Bits 

entrada 

Tipo Ia 

CRC 

50 3 

Tipo Ib 

132 

Tipo II 

78 

Reordenamiento 

Tipo Ia Tipo Ib CRC Tipo Ib Tipo Ia 

25 66 3 66 25 

Cola 

4 

Ti´po II 

78 

Código Convolucional a Media Velocidad 

378 

456 Bits de 20 ms de habla 

33 

Type II 

78 

456 Bits 

salida 


Rev. 08/98

Entrelazado Diagonal 

456 Bits de 20 ms de Habla 456 Bits de 20 ms de Habla 

57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 

57 57 57 57 57 57 

57 57 57 57 57 57 57 57 

TCH 

Impulsos de Tráfico de Canal (TCH) transportan dos bloques de 57 bits (114) c/u 

120 ms de Habla = 456x6 = 2736 bits 

2736/114 = 24 impulsos v.g. 24 tramas (el móvil transmite una vez por trama) 

Multitrama tiene 26 tramas en 120 ms 

Hay 2 tramas libres …… Una SACCH, Otra Idle 

34 


Rev. 08/98

Transmisión de Habla 

• Los Impulsos del Canal de Tráfico (TCH) 

transportan Dos Bloques de 57 Bits [114 bits] 

• Cada 120ms de Habla = 456 bits [por 20ms] x 6 = 

2736 bits 

• 2736 bits / 114 [por impulso] = 24 impulsos 

es decir, 24 tramas (móvil transmite un impulso por 

trama) 

• Multitrama tiene 26 tramas en 120ms 

• Hay 2 tramas libres…Una SACCH, Otra Idle 

35 


Rev. 08/98

Multitrama TCH 

26 Tramas - 120 ms 

24 Transportan Habla, 1 Inactiva, 1 SACCH 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 

T T 

T T T T T 

T 

T 

T 

T 

T 

A 

T 

T 

T 

T 

T 

T 

T 

T T T T T - 

SACCH 

Inactiva 

36 


Rev. 08/98

Agenda 




• Realizando una Llamada Telefónica 

37 


Rev. 08/98

BCH 

Canal de Broadcast 

• Un ARFCN, Activo todo el tiempo, en cada celda 

• Información BCH transportada en ranura de 

tiempo 0 

– otras Ranuras de Tiempo pueden usarse para TCH 

• Permite Sincronización del Móvil 

• Identifica la Red 

• Transporta Paging, Mensajes y otra Información 

de Control 

38 


Rev. 08/98

RACH 

Canal de Acceso Aleatorio 

• USADO POR EL MÓVIL PARA CAPTAR LA ATENCIÓN 

DE LA RADIO BASE 

• El móvil desconoce la demora de la ruta 

– Por lo que RACH debe ser un IMPULSO CORTO 

especial 

– El Móvil envía un impulso normal solamente después 

de obtener Avance de Sincronía en el SACCH de 

Descenso 

39 


Rev. 08/98

SDCCH 

Canal Dedicado de Control Individual 

• USADO DURANTE ESTABLECIMIENTO DE 

LA LLAMADA 

• Escalón de Paso entre BCH y TCH 

• Usado para Autenticación, Etc. 

40 


Rev. 08/98

FACCH 

Canal Rápido de Control Asociado 

• INTERRUMPE TCH EN ENLACES DE 

ASCENSO Y DESCENSO 

• Intercambio rápido de mensajes para 

handovers 

• Controla Bits en ambos lados del ámbito 

medio: 

– Indica TCH o FACCH 

41 


Rev. 08/98

SACCH 

Canal Lento de Control Asociado 

• ENLACE DE DESCENSO 

– Comandos de Potencia TX del Móvil 

– Avance de sincronía del Móvil 

– Configuración de Canal de la Celda 

• ENLACE DE ASCENSO 

– Reporte de calidad de señal recibida (RXQual) 

– Reporte de nivel de señal recibida (RXLev) 

– Mediciones de potencia de BCH adyacente 

– Estado del móvil 

42 


Rev. 08/98

Organización BCH Típica 

0 1 2 3 0 1 

FCH 

51 

Tramas 

SCH 

BCCH 

CCCH 

SDCCH 

SACCH 

43 


Rev. 08/98

Canales Lógicos y Físicos 

Canales Físicos 

puede describirse en dominios de 

la frecuencia y del tiempo 

Frecuencia 


Canales lógicos 

se mapean en canales físicos 

Canales de tráfico 

Control y señalización 

44 


Rev. 08/98

SIM 

Módulo de Identificación del 

Subscriptor 

• Se Inserta en Cada Móvil GSM 

– Dos Tamaños - Estándar (tarjeta de crédito) y Micro 

(estampilla postal) 

• Contiene Toda la Información Única del Subscriptor 

– IMSI (Subscriptor Móvil Internacional) 

– Listas de Redes Permitidas para el Usuario 

• Almacena Información sobre Última Ubicación 

• Almacena Información del Usuario 

– Listas de Marcación Rápida, Memorias, Etc. 

Test SIM 

45 


Rev. 08/98

Agenda 





Telefónica 



46 


Rev. 08/98

Activación del Móvil 

• El Móvil Busca Canales de Transmisión (BCH) 

• Sincroniza la Frecuencia y el Tiempo 

• Decodifica subcanales BCH (BCCH) 

• Verifica si la Red está Autorizada por SIM 

• Actualiza la Ubicación 

• Autenticación (Verificación) 

47 


Rev. 08/98

Originación de Llamada en el 

Móvil 

• El Móvil Transmite RACH 

• La Asignación de Canal se Indica en BCH (AGCH) 

• El Móvil y la Radio Base se comunican en SDCCH 

• Autenticación 

• El Móvil es Asignado a un Canal de Tráfico (TCH) 

• Los Datos de Voz son 

enviados y recibidos 

48 


Rev. 08/98


Móvil 

• El Móvil Transmite RACH 

• La Asignación de Canal se Indica en BCH (AGCH) 

• El Móvil y la Radio Base se comunican en SDCCH 

• Autenticación 

• El Móvil es Asignado a un Canal de Tráfico (TCH) 

• Los Datos de Voz son 

enviados y recibidos 

49 


Rev. 08/98

DTX y DRX 

TRANSMISIÓN DISCONTINUA (DTX) 

• Cuando no se transmite habla desde el móvil se inserta un 

sonido de espera. 

• Ahorra energía de la batería. 

RECEPCIÓN DISCONTINUA (DRX ) 

• Modo Inactivo para ahorrar energía de la batería. 

• Los MS se dividen en grupos de paging con base en IMSI 

– Solicitudes de paging transmitidas por la red a intervalos 

predefinidos 

50 


Rev. 08/98

Encriptado 

• BS controla Encendido o Apagado 

• Sucede antes del entrelazado y antes de la 

generación de impulsos 

• Algoritmos controlados en forma muy estrecha 

• Similar a las técnicas usadas por el Departamento 

de Defensa y las Agencias de Inteligencia de los 

EUA 

51 


Rev. 08/98

Multiruta y Ecualización 

No deseado 

Doppler 

Deseado 

Reflexiones 

Código de Color de Referencia 

Señal Real Recibida 

52 


Rev. 08/98

Ámbito Medio o Bits de Training 


Bits de 


57 26 57 

3 1 1 3 8.25 

bits bits bits 


cola control control cola Periodo 

Datos 

Datos de Guarda 

Ámbito Medio 

• 8 Patrones de Ámbito Medio (Códigos de Color) de 26 bits 

• RACH y SCH tienen Ámbitos Medios más Extensos de 41 y 64 bits 

• El Ecualizador Estima la Respuesta del Canal de Impulso Desde el 

Ámbito Medio 

• Filtro Inverso construido Matemáticamente 

• Utiliza el Inverso para Decodificar Bits de Datos 

53 


Rev. 08/98

Estratos de Señalización 1, 2, 3 

Estrato 1: 

Funciones requeridas para transferir corrientes de bits a 

través de canales físicos TDMA/FDMA 

• Encriptado 

• Definición de avance de sincronía y potencia TX 

• Codificación de canal 

• Mapeo de canales lógicos a canal físico 

Ejemplo - HPIB - Estrato 1 son los bits reales 

Estrato 2: 

Provee un enlace confiable de señalización entre MS y la 

red. El protocolo se basa en LAPD de ISDN (LAPDm). 

Ejemplo - HPIB - Estrato 2 es el Handshaking 

Estrato 3: 

Se hace cargo del control principal de los procedimiento de 

la red MS. Se divide en 3 subestratos: 

• Administración de Recursos de Radio 

• Administración de Movilidad 

• Administración de la Conexión 

Ejemplo - HPIB - Estrato 3 son los Mnemónicos 

54 


Rev. 08/98


Móvil 

OMC 

EIR 

AUC 

MS BTS BSC 

MSC 

HLR 

Solicitud de Canal 

Asignación Inmediata a DCCH 

Modo Asíncrono 

Definición de Aceptación No Numerada 

Indicación 

Solicitud de Autenticación 

Respuesta de Autenticación 

Modo Cifrado 

Modo Cifrado Completo 

Establecimiento de Llamada 

Comando de Asignar 

Asignación Completa 

Alerta (Timbrado) 

Conexión de Llamada 

Habla 

Habla 

PSTN 

55 


Rev. 08/98

Actualización de Ubicación 

MS BTS BSC 

MSC 

VLR 

EIR 

AJC 

HLR 

EIR 

Solicitud de Actualización de Ubicación 

PSTN 

MSC 2 

AUC 

Solicitud de Identidad 

HLR 

Respuesta de Identidad 

 

Solicitud de Autenticación 

Respuesta de Autenticación 

Comando Modo Cifrado 

 

 

Cifrado Completo 

Actualización Ubicación Completa 

Reubicación Completa 

 

 

56 


Rev. 08/98

GSM Basics, Una Introducción - Emagister

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