Tierra De Celulares

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) - Actualización - Handover (Pasar frecuencias) - 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

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¡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

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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

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…se convirtió móvil... Aparato y Estacion Base •

Cobertura – –

•

Cada uno es Emisor y Receptor

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

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…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

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¿Por qué Estándares? •

•

Hasta ahora 3 Estandares técnicos: –

ISDN (Teléfono-Digital)

–

DECT (Teléfono inalámbrico)

–

GSM

(Teléfono celular)

Estándares Conocidos: (Video)

¿Razón ?

–

VHS

–

Tapas de conservas

–

Formatos de papel y sobres (p.ej. A4, C5...)

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¡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!

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¿Celular = Aparato de radio?

=

?

• ¿Diferentes? • ¿Parecidos? Celulares – introducción a la telefonía movil

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Ambos emiten... •

Transmisión a traves del Aire! –

•

Transmisión de ondas Electromagnéticas –

•

Sin conecciones de cables u otras

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

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...digital o análogo... alto

og

Ruido

o

an

ál

tiemp o

despaci o

fuerte

profundo

di gi ta

l

Codificación

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Zeit 11

...pero: ¡La Diferencia! A

B

cia n e u c e Fr 1

C

Frecuencia 2

D Estación emisora de radio

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¿Dónde estoy yo? •

¿Sabe un celular dónde está? –

¿De dónde sabe eso?

GSM Chile ... Ciudad de Valparaíso

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??? 13

Tierra de Celulares •

Los celulares viven en territorios* con fronteras

* Territorios se denominan Células en GSM Celulares – introducción a la telefonía movil

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La Administración • •

Hay una Administración* por cada célula Cuando un celular hace algo – siempre a través de la administración

Verwaltun g

* La Administración son los protocolos BTS, BSC y MSC en GSM

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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

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...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 residenci a

* La Oficina de residencia es el protocolo HLR en GSM

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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!

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Registro de entrada y salida •

Si un celular cambia de célula: 1. 2.

3.

Registro de Entrada en la nueva oficina de visitas Registro de Salida en la oficina de visitas anterior Cambio de Registro en la oficina de residencia Residenc ia

Visita

3

1

Residencia

Visita

2

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¡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

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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 HeimX celular

Visita

Residenci a

X

Visita

Oficina de visitas actual del celular X

* Esto se denomina un GMSC en GSM Celulares – introducción a la telefonía movil

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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

Residenci a

Residenci a

Celular X?

X

Visita

* Esta Activación se llama Paging en GSM Celulares – introducción a la telefonía movil

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Celulares cantan

Los celulares cantan* de una forma conocida

* Cantar significa para celulares la acción de Emitir Celulares – introducción a la telefonía movil

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¡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)

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Limitado número de canciones •

Desgraciadamente no existen infinitas canciones*

•

Número fijo de canciones por célula –

p.ej. 10 canciones por célula

canciones 2 •

canciones canciones No hay coros en las fronteras: 1 1 ¡Colecciones diferentes de canciones canciones! 3 * Canciones significan Frecuencias para los celulares

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En la célula ahora • Nuevo: La Administración posee una colección de canciones

Residencia

Visita

canciones

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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

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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.

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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

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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 Residenc ia

Visita Residenc ia

Visita

Himno Nacional

* En GSM esto se denomina LA Identificator

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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

residenci a

Visita

residenci a

* Esto de denomina Roaming en la jerga de celulares Celulares – introducción a la telefonía movil

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Palabras sobre GSM •

El standard GSM es extenso & complejo –

•

Se definen muchas unidades y procesos – –

•

texto: ¡más de 5000 hojas!

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

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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

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Células ¿Por qué se usan células?: 1.

Las Frecuencias (canciones) pueden utilizarse varias veces por un mismo celular • •

1.

Las mismas frecuencias no están en las células vecinas Muchos más celulares pueden emitir (cantar)

El celular necesita menos Energía de emisión (puede cantar despacio) • •

Solo hasta la estación emisora vecina (Administración) Baterías mas pequeñas (necesita menos potencia)

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FINAL •

Células – Consecuencias

Residenci a

Visita

cancion es

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