Arquitectura y Características del Sistema GSM: Componentes y Funcionamiento

Características del Sistema GSM

El sistema GSM (Global System for Mobile Communications) presenta las siguientes características clave:

• Limitación por interferencia: El sistema está diseñado para operar bajo ciertas condiciones de interferencia.
• Modulación GMSK: Utiliza la modulación GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying).
• Relación de protección cocanal (C/Ic): 9 dB.
• Dispersión Doppler: Compensación hasta velocidades de 200 km/h.
• Dispersión temporal: Ecualización hasta 16 μs.
• Estructura celular: Sectorizada en entornos urbanos y omnidireccional en zonas rurales.
• Acceso múltiple TDMA: Utiliza TDMA (Time Division Multiple Access) con 8 intervalos de tiempo por trama, lo que permite 8 canales físicos. También se combina con FDD (Frequency Division Duplex) y FDMA (Frequency Division Multiple Access).
• FH (Frequency Hopping): Las estaciones móviles (MS) pueden cambiar de frecuencia entre tramas (217 cambios por segundo) para mitigar el desvanecimiento de la señal debido a multitrayecto.
• DTX (Discontinuous Transmission): La transmisión solo se activa cuando el usuario habla, generando ruido de confort en los periodos de silencio.
• Seguridad: Cifrado de las comunicaciones y autenticación para el acceso al sistema.

Bandas de Frecuencia

Las bandas de frecuencia asignadas originalmente a GSM-900 (25 MHz) son:

• Enlace ascendente (MS a BS): 890-915 MHz
• Enlace descendente (BS a MS): 935-960 MHz

Estas bandas se dividen en 124 pares de portadoras, separadas por 200 kHz:

• f_n = 890.2 + 0.2 * (n-1) [MHz]
• f'_n = f_n + 45 [MHz]
• n = 1, ..., 124

Posteriormente, se amplió el espectro con la banda GSM-DCS-1800 (75 MHz):

• Enlace ascendente: 1710 – 1785 MHz
• Enlace descendente: 1805 – 1880 MHz

Interfaces en el Sistema GSM

GSM define dos interfaces principales:

• Interfaz de línea (A): Conecta el Centro de Conmutación (MSC) y el Sistema de Estación Base (BSS).
• Interfaz radio (Um): Es la interfaz entre la Estación Base (BS) y las Estaciones Móviles (MS).

Existe una interfaz opcional, la interfaz A-bis, entre el Controlador de la Estación Base (BSC) y el Transceptor de la Estación Base (BTS).

Elementos de la Arquitectura GSM

Los elementos clave de la arquitectura GSM y sus funciones principales son:

• MSC (Mobile Switching Center): Gestiona las llamadas desde y hacia las MS, estableciendo conexiones con otras redes (POTS, RDSI, etc.).
• HLR (Home Location Register): Base de datos que almacena la información permanente de los abonados, incluyendo el tipo de abono, IMSI (International Mobile Subscriber Identity), MSISDN (Mobile Station International Subscriber Directory Number) e información de localización.
• VLR (Visitor Location Register): Base de datos que registra temporalmente a los abonados que se encuentran en una zona de localización específica de un MSC. Contiene IMSI, TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity), MSRN (Mobile Station Roaming Number) y una copia de los datos del perfil del abonado desde el HLR.
• BSC (Base Station Controller): Controla y gestiona de forma centralizada múltiples BTS, simplificando su diseño.
• AUC (Authentication Center): Almacena la información de identidad del abonado y de su equipo para la autenticación de llamadas.
• BTS (Base Transceiver Station): Proporciona la interfaz de radio para la comunicación con las estaciones móviles.