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Tierra de Celulares ¿Cómo funciona un teléfono celular? Una Introducción en La tecnología del celular Patricio Vargas, Noviembre 2005 Objetivo de este seminario • Razones de porque en GSM se utilizan células (GSM = Global System for Mobile Communications = Sistema Global para Comunicaciones Móviles) • Conocer el significado de algunos conceptos que se usan en GSM - Paging (Activación) - Handover (Pasar frecuencias) - Actualización - Roaming (activación en viaje) • Conocer la razón de los Estándares • Conocer la diferencia entre Celulares y aparatos de radio Celulares – introducción a la telefonía movil 2 ¡Nos comunicamos! Teléfono, el medio de comunicación número 1 La Mitad de los Chilenos tiene un Celular (subtel 2005) Celulares – introducción a la telefonía movil 3 El Teléfono... Con Enchufe = Conectado a la red vía cables = No es móvil • Red Telefónica Análoga – Sistema usual • ISDN – Standard digital – Integrated Services Digital Network (Red Digital de Servicios Integrados) – Transferencia de datos – Internet – Funciones extras, p.ej. “Reconocer quien llama“ Celulares – introducción a la telefonía movil 4 …se convirtió móvil... Aparato y Estacion Base Cada uno es Emisor y Receptor • Cobertura – Máximo 1km – Alrededor de 50 metros en Edificios • El Standard se llama: DECT – Digital Enhanced Cordless Telecommunications (Telecomunicaciones Inalámbricas Digitales Mejoradas) Celulares – introducción a la telefonía movil 5 …y después totalmente móvil • Hoy: Teléfono Celular • Libre tránsito – Recepción en casi todo Chile • El Estandar es: GSM – Global System for Mobile Communications (Sistema Global para Comunicaciones Móviles) – Tecnología Digital Celulares – introducción a la telefonía movil 6 ¿Por qué Estándares? • Hasta ahora 3 Estandares técnicos: – ISDN (Teléfono-Digital) – DECT (Teléfono inalámbrico) – GSM (Teléfono celular) • Estándares Conocidos: – VHS (Video) ¿Razón? – Tapas de conservas – Formatos de papel y sobres (p.ej. A4, C5...) Celulares – introducción a la telefonía movil 7 ¡Los Estándares son Normas! Estándard = Fijación (técnica) clara (también: Norma), de amplia aceptación Objetivo: Unificación Diferentes personas pueden desarrollar productos compatibles independientemente. – p.ej. Celulares-GSM, Nokia, Motorola, etc! Celulares – introducción a la telefonía movil 8 ¿Celular = Aparato de radio? = ? • ¿Diferentes? • ¿Parecidos? Celulares – introducción a la telefonía movil 9 Ambos emiten... • Transmisión a traves del Aire! – Sin conecciones de cables u otras • Transmisión de ondas Electromagnéticas – Como la Radio! • Diferentes Frecuencias – Radio Cooperativa Pto. Montt: 105.3 MHz – Radio USM: 99.7 MHz – Celular: alrededor de 890-960 MHz 1710-1880 MHz o Mayores Frecuencias Celulares – introducción a la telefonía movil 10 ...digital o análogo... Ruido alto tiempo despacio fuerte profundo Codificación Zeit Celulares – introducción a la telefonía movil 11 ...pero: ¡La Diferencia! A B C D Estación emisora de radio Celulares – introducción a la telefonía movil 12 ¿Dónde estoy yo? • ¿Sabe un celular dónde está? – ¿De dónde sabe eso? GSM Chile ... Ciudad de Valparaíso Celulares – introducción a la telefonía movil ??? 13 Tierra de Celulares • Los celulares viven en territorios* con fronteras * Territorios se denominan Células en GSM Celulares – introducción a la telefonía movil 14 La Administración • Hay una Administración* por cada célula • Cuando un celular hace algo – siempre a través de la administración Verwaltung * La Administración son los protocolos BTS, BSC y MSC en GSM Celulares – introducción a la telefonía movil 15 La oficina de visitas... • Oficina de visitas* – todos los celulares que están en una célula están registrados • Sólo tienen acceso a través de la Administración Oficina de visitas * La Oficina de visitas es el protocolo VLR en GSM Celulares – introducción a la telefonía movil 16 ...y la oficina de residencia • Cada celular tiene una célula de residencia – Ahí se debe inscribir en la oficina de residencia* • Todos los datos importantes estan registrados allí Visita Oficina de residencia * La Oficina de residencia es el protocolo HLR en GSM Celulares – introducción a la telefonía movil 17 Datos en la oficina de residencia • Cada celular esta registrado sólo en una oficina de residencia – ¡La residencia del celular! • Datos importantes: – Número del celular – Lugar actual del celular Célula actual donde se ubica el celular (Oficina de visita) – Derechos del celular p.ej.: Conección a Internet Visa para otros países – Datos encriptados en claves (Código secreto con su administración) • ¡La colección de datos más importante en un celular! Celulares – introducción a la telefonía movil 18 Registro de entrada y salida • Si un celular cambia de célula: 1. Registro de Entrada en la nueva oficina de visitas 2. Registro de Salida en la oficina de visitas anterior 3. Cambio de Registro en la oficina de residencia Residencia Visita 3 1 Residencia Visita 2 Celulares – introducción a la telefonía movil 19 ¡Aquí estoy yo! • Cambio de célula: en la frontera registra su entrada en la nueva oficina de visitas, registra su salida de la oficina de visitas anterior y actualiza el registro en la oficina de residencia. GSM de CHILE ... Ciudad de Valparaíso • Por esto sabe un celular donde esta Celulares – introducción a la telefonía movil 20 Noticia desde una célula fija • Una noticia desde una célula fija al celular X: – Administración del Telefono de la célula fija pregunta a la Administración Internacional* Esta conoce la oficina de residencia – En la oficina de residencia está registrada la célula actual del celular X Oficina de residencia del Heim X celular Visita Residencia X Visita Oficina de visitas actual del celular X * Esto se denomina un GMSC en GSM Celulares – introducción a la telefonía movil 21 Activación para celular X • La Administración activa* toda la célula donde se encuentra el celular X • Celular X se contacta con la Administración – Así la noticia desde una célula fija puede recibirse Visita Residencia Residencia Celular X? X Visita * Esta Activación se llama Paging en GSM Celulares – introducción a la telefonía movil 22 Celulares cantan Los celulares cantan* de una forma conocida * Cantar significa para celulares la acción de Emitir Celulares – introducción a la telefonía movil 23 ¡Coros No! • En Coro* los celulares no pueden cantar – Cuando varios celulares cantan la misma canción en conjunto, no se puede distinguir quien exactamente canta. Por esto a los celulares no les gusta cantar en Coro Celulares cantan una canción ¡Siempre solos! * Esto significa Interferencias (Emitir en las mismas Frecuencias) Celulares – introducción a la telefonía movil 24 Limitado número de canciones • Desgraciadamente no existen infinitas canciones* • Número fijo de canciones por célula – p.ej. 10 canciones por célula canciones 2 • No hay coros en las fronteras: canciones 1 canciones 1 ¡Colecciones diferentes de canciones! canciones 3 * Canciones significan Frecuencias para los celulares Celulares – introducción a la telefonía movil 25 En la célula ahora • Nuevo: La Administración posee una colección de canciones Residencia Visita canciones Celulares – introducción a la telefonía movil 26 Un celular quiere cantar • El Celular desea cantar: pide una canción a la administración • Si la administración tiene canciones libres: Al celular se le otorga una canción y puede cantar – Si no hay canciones libres: no es posible cantar • Cuando un celular no quiere cantar más, entrega la canción – Otros celulares la pueden utilizar Celulares – introducción a la telefonía movil 27 Si un celular cantando se mueve • Un celular cantando que se mueve, ¡sigue cantando al cruzar la frontera entre dos células! F R O N T E R A • En la frontera: Conversación entre ambas administraciones y entrega de una nueva canción si es que hay disponibles. – La canción antigua se devuelve. Celulares – introducción a la telefonía movil 28 Nueva entrega • Esta nueva Entrega* de otra canción por la nueva administración debe ocurrir muy rápido – El celular quiere cantar continuamente En GSM: alrededor de 60 milisegundos! • El celular no se da cuenta - canta cualquier canción – Se dice que esta acción es transparente para el celular Canciones 1 Canciones 2 * Handover en la tecnología celular Celulares – introducción a la telefonía movil 29 Actualización Pregunta: ¿Qué pasa con celulares que pierden su ubicación? – Extravío, Olvido, Pérdida de memoria... Respuesta: la administración toca periódicamente el Himno Nacional* – Este himno es único por célula – El celular elije el más fuerte si escucha muchos, y así identifica donde está Visita Residencia Visita Residencia Himno Nacional * En GSM esto se denomina LA Identificator Celulares – introducción a la telefonía movil 30 Permiso de viaje • Un celular no obtiene una canción en cada célula – S olo en células donde existen alianzas* Consecuencias: ¡libre transito para celulares! • Células y alianzas se unen en un trato – ¡Y así permiten un tránsito más extenso para un celular! Visita residencia Visita residencia * Esto de denomina Roaming en la jerga de celulares Celulares – introducción a la telefonía movil 31 Palabras sobre GSM • El standard GSM es extenso & complejo – texto: ¡más de 5000 hojas! • Se definen muchas unidades y procesos – Hasta ahora poco conocido – No cubre aspectos de seguridad, llaves, codificaciones, SMS, SIM, ventana temporal, etc... • Esta presentación debe entenderse como: muy simplificada y con analogías de los Conceptos Básicos y principios de funcionamiento – No hay conceptos técnicos detallados Celulares – introducción a la telefonía movil 32 Diferencia Radio / Celular Ya vimos que: • Un aparato de radio debe poder emitir hasta el receptor • Un celular debe emitir solo hasta la estación emisora más cercana – Una estación emisora (administración) por célula Celulares – introducción a la telefonía movil 33 Células ¿Por qué se usan células?: 1. Las Frecuencias (canciones) pueden utilizarse varias veces por un mismo celular • Las mismas frecuencias no están en las células vecinas • Muchos más celulares pueden emitir (cantar) 2. El celular necesita menos Energía de emisión (puede cantar despacio) • Solo hasta la estación emisora vecina (Administración) • Baterías mas pequeñas (necesita menos potencia) Celulares – introducción a la telefonía movil 34 FINAL • Células – Consecuencias Residencia Visita canciones Celulares – introducción a la telefonía movil 35
