EL CELULAR

1
Tierra de Celulares
Cómo funciona un teléfono celular?
Una Introducción en La tecnología del celular
Patricio Vargas, Noviembre 2005
2
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

3
Nos comunicamos!

• Teléfono, el medio de
• comunicación
  número 1
• La Mitad de los Chilenos tiene un Celular
  (subtel 2005)

4
El Teléfono...
Con Enchufe Conectado a la red vía cables
No es móvil

• Red Telefónica Análoga
• Sistema usual
• ISDN Standard digital
• Integrated ServicesDigital Network (Red Digital
  de Servicios Integrados)
• Transferencia de datos Internet
• Funciones extras, p.ej. Reconocer quien llama

5
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)

6
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

7
Por qué Estándares?

• Hasta ahora 3 Estandares técnicos
• ISDN (Teléfono-Digital)
• DECT (Teléfono inalámbrico)
• GSM (Teléfono celular)
• Estándares Conocidos
• VHS (Video)
• Tapas de conservas
• Formatos de papel y sobres (p.ej. A4, C5...)

Razón?
8
Los Estándares son Normas!
Estándard Fijación (técnica) clara
(también Norma), de amplia aceptación
Objetivo Unificación
9
Celular Aparato de radio?
?

• Diferentes?
• Parecidos?

10
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

11
...digital o análogo...
Ruido
alto
análogo
tiempo
despacio
fuerte
profundo
Codificación
digital
Zeit
12
...pero La Diferencia!
A
B
Frecuencia 1
Frecuencia 2
C
D
Estación emisora de radio
13
Dónde estoy yo?

• Sabe un celular dónde está?
• De dónde sabe eso?

GSM Chile ... Ciudad de Valparaíso
???
14
Tierra de Celulares

• Los celulares viven en territorios con fronteras

Territorios se denominan Células en GSM
15
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
16
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
17
...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

Oficina de residencia
Visita
La Oficina de residencia es el protocolo HLR en
GSM
18
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!

19
Registro de entrada y salida

• Si un celular cambia de célula
• 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

20
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.
• Por esto sabe un celular donde esta

21
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

Visita
Residencia
Visita
X
Heim
Esto se denomina un GMSC en GSM
22
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
Visita
X
Residencia
Esta Activación se llama Paging en GSM
23
Celulares cantan

• Los celulares cantan
• de una forma conocida

Cantar significa para celulares la acción de
Emitir
24
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)
25
Limitado número de canciones

• Desgraciadamente no existen infinitas canciones
• Número fijo de canciones por célula
• p.ej. 10 canciones por célula
• No hay coros en las fronterasColecciones
  diferentes de
• canciones!

canciones 2
canciones 1
canciones 1
canciones 3
Canciones significan Frecuencias para los
celulares
26
En la célula ahora

• Nuevo La Administración posee una colección de
  canciones

Residencia
Visita

• canciones

27
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

28
Si un celular cantando se mueve

• Un celular cantando que se mueve, sigue cantando
  al cruzar la frontera entre dos células!
• En la frontera Conversación entre ambas
  administraciones y entrega de una nueva canción
  si es que hay disponibles.
• La canción antigua se devuelve.

F R O N T E R A
29
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
30
Actualización

• Pregunta Qué pasa con celulares que pierden su
  ubicación?
• Extravío, Olvido, Pérdida de memoria...

31
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!

Esto de denomina Roaming en la jerga de
celulares
32
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

33
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

34
Células

• Por qué se usan células?
• 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)
• El celular necesita menos Energía de emisión
  (puede cantar despacio)
• Solo hasta la estación emisora vecina
  (Administración)
• Baterías mas pequeñas (necesita menos potencia)

35
FINAL

• Células Consecuencias

Residencia
Visita
canciones