SISTEMA GENERAL DE SERVICIOS DE PAQUETES DE RADIO Y SU INTERACCION CON LA PRODUCTIVIDAD

CORPORATIVA

T E S I N A

PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO EN COMUNICACIÓNES Y ELECTRONICA

P r e s e n t a n

Carlos Francisco Godinez Torres Sergio Raúl Godinez Torres

ASESOR

M. EN C. OSVALDO LOPEZ GARCIA

México D.F. Agosto 08

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SISTEMA GENERAL DE SERVICIOS DE PAQUETES

DE RADIO Y SU INTERACCION CON LA PRODUCTIVIDAD CORPORATIVA

T E S I N A

PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO EN COMUNICACIÓNES Y ELECTRONICA

P r e s e n t a n

Carlos Francisco Godinez Torres Sergio Raúl Godinez Torres

ASESOR

M. EN C. OSVALDO LOPEZ GARCIA

México D.F. Agosto 08

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

“UNIDAD CULHUACAN”

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Este triunfo se lo dedico con gran cariño y amor a las personas que más me quieren y que se encuentran en todo momento apoyándome para salir adelante, ellas son Cynthia mi esposa y Grecia mi bebé; así mismo mis padres Sergio y Olivia y mis hermanos José Alberto y Carlos.

La conclusión de este proyecto es parte del esfuerzo y trabajo en equipo de mi hermano Carlos y un servidor, ya que aunque sacrificamos tiempo y atención de nuestras familias así como compromisos laborales salimos adelante con este compromiso profesional. Fue para mí un gusto y estoy orgulloso de haber compartido contigo Carlos esta experiencia profesional.

Definitivamente este objetivo no se concluiría sin el apoyo de nuestros profesores Efrén, Osvaldo y Ricardo a quiénes les agradezco sus enseñanzas y paciencia en las aulas. A nuestra escuela que algún día nos vio salir al campo laboral y nos dio nuevamente la oportunidad de regresar a compartir nuestras experiencias con nuestros compañeros y profesores.

Les agradezco a mis suegros Clara y Enrique su apoyo y consejos para continuar cosechando mi bienestar y el de mi familia.

Por último quiero agradecer a Dios ya que nunca por más duro que a veces sea el camino no me ha dejado solo y siempre me ha bendecido a mí y a mi familia para salir adelante con nuestros objetivos por muy difíciles que parezcan.

Sergio R. Godinez Torres

Quiero agradecer muy especialmente el apoyo de mi Esposa Lety la cual me ha apoyado en todo para seguir adelante en mi superación Profesional, también agradezco a mis 3 angelitos Carlitos, Karla y Yahir que son mi motivación para seguir adelante.

A mis padres Oli y Sergio que gracias a sus consejos y apoyo incondicional he salido adelante en lo personal y profesional, así mismo a mis hermanos Sergio y Alberto por todo su cariño, consejos y apoyo.

Gracias a Dios por darme la oportunidad y las capacidades para poder obtener mi titulo profesional y por darme la gran familia que tengo.

Por ultimo me siento muy orgulloso de haber estudiado en ESIME Culhuacan y agradezco a los profesores Efrén, Osvaldo, Ricardo y Rosa Virgen por compartir sus conocimientos con nosotros y así cumplir el objetivo marcado.

Carlos F. Godinez Torres

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Contenido Capitulo 1.- Antecedentes

1.1 Evolución de las redes de telefonía celular 1.2 Componentes Básicos de un sistema celular de primera generación.

1.2.1 Espectro de Frecuencias. 1.2.2 Elementos de Telefonía Celular digital GSM.

1.2.2.1 El Módulo de identidad de abonado (SIM) 1.2.2.2 Terminal móvil. 1.2.2.3 Estación base del Transceptor (BTS). 1.2.2.4 Controlador de la estación base (BSC). 1.2.2.5 Centro de conmutación del servicio móvil (MSC). 1.2.2.6 Puerta al centro conmutación del servicio móvil (GMSC). 1.2.2.7 Registro de abonados locales (HLR). 1.2.2.8 Registro de abonados visitantes (VLR). 1.2.2.9 Centro de Autenticación (AUC). 1.2.2.10 Canales de radio GSM – TDMA.

Capitulo 2.- Arquitectura GPRS

2.1 Evolución 2.1.1 Arquitectura de GPRS.

2.2 Interfaces 2.2.1 Interfaz Gr 2.2.2 Interfaz Gn

2.2.3 Interfaz Gp 2.2.4 Interfaz Gi

2.3 Especificaciones del Servicio General de Paquetes de Radio. 2.3.1 Requerimientos para hacer uso de GPRS.

Capitulo 3.- Manejo del tráfico en GPRS

3.1 Transferencia de paquetes 3.1.1 Transferencia de paquetes entre elementos.

3.1.2 Manejo del tráfico en GPRS. 3.1.3 Conexión a la red GSM (GPRS Attach). 3.1.4 Conexión a la red IP (PDP Context) 3.1.5 Administración de la movilidad en GPRS. 3.1.6 Administración de la sesión (SM). 3.1.7 Movilidad en áreas de ruteo. 3.1.8 Estados de movilidad. 3.1.9 Localización del móvil en GPRS. 3.1.10 Servicios sobre GPRS. 3.1.11 Rol de los operadores que ofrecen el servicio GSM / GPRS. 3.1.12 Ventajas de GSM / GPRS. 3.1.13 Desventajas de GPRS

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Capitulo 4.- Servicios y aplicaciones corporativas.

4.1 Servicios de usuario Blackberry. 4.1.1 Siempre Encendido, Siempre Conectado.

4.1.2 Arquitectura BES. 4.1.3 Beneficios Empresariales.

4.2 Servicio de cobro en puntos de venta móvil. 4.2.1 Arquitectura del servicio.

Conclusiones

Acrónimos

Referencias

Anexos

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CAPITULO 1. ANTECEDENTES

Los sistemas celulares se encuentran compuestos por cuatro bloques básicos: El equipo de usuario, desde donde este se conecta a la red y a través del cual recibe sus servicios; La red de acceso, constituida por el Subsistema de estaciones base que permite la movilidad del usuario dentro del área de cobertura de la red; El núcleo de la red constituido por el subsistema de conmutación responsable del establecimiento de la trayectoria a través de la cual el intercambio de información tiene lugar y finalmente el bloque de las otras redes con las cuales la red celular se interconecta.

1.1 Evolución de las redes de telefonía celular El primer servicio comercial de comunicaciones móviles comenzó en 1946 en San Louis Missouri, como había pocos canales disponibles las conexiones tardaban en hacerse y en la mayoría de los casos eran pésimas y la conversación torpe, por lo que los usuarios tenían que turnarse al hablar para que la transmisión fuera realmente efectiva, sin embargo las primera ganancias de esta comunicación era el aumento de productividad de los usuarios. La identificación de los usuarios del sistema móvil se identificaba fácilmente por las grandes antenas que utilizaban. En cuanto a los usuarios se notaban como personas importantes por el alto costo del servicio y el privilegio que otorgaba el ser dueño de un teléfono móvil, los cuales por su tamaño más parecían radios que teléfonos. Al paso de los años los avances en el diseño de los equipos electrónicos ayudó en la evolución de los teléfonos móviles, los cuales mejoraron tecnológicamente y se hicieron más fáciles de usar. A fines de la década de los sesenta, se tenían sistemas en las bandas de 150 MHz y 450 MHz con operación en ambos sentidos, búsqueda automática de canales y marcación hacia la estación móvil. En 1983 se comenzó a instalar de forma comercial el sistema AMPS (Advanced Mobile Phone System / Sistema Telefónico Móvil Avanzado) el cual disponía de 666 canales trabajando en la banda A y B de 800 a 900 MHz. Debido al crecimiento a la demanda del servicio de telefonía móvil, comenzó a escaseares el ancho de banda, por lo que la industria de la telefonía propuso dos soluciones: 1. - La reducción de los anchos de banda de transmisión. 2. - La introducción de un sistema de radio troncal automático. 3. - El adelanto crucial de la transmisión por FM debido a los avances en materia de la Microelectrónica. Con la generación de nuevas técnicas y el rápido desarrollo de lo digital, pronto se empezó la integración de nuevos servicios como son: el correo electrónico, correo de voz, envío de fax, entre otros.

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Así en diversas partes del mundo los sistemas analógicos se desarrollaron poco a poco, empezando por el AMPS, después se desarrollo el sistema CDMA (Code Division Multiple Access / Acceso Múltiple por División de Código) y el sistema TDMA (Time Division Multiple Access / Acceso Múltiple por División de Tiempo). Cerca a los 400 millones de usuarios que tiene GSM (Global System Mobile / Sistema Móvil Global) y los 150 millones que tiene Internet ambos a nivel mundial, las tendencias del mercado son incrementar de manera masiva las comunicaciones móviles, así como el acceso universal a la información. En muchos países hay más usuarios ya con teléfonos móviles que con líneas fijas. Este sistema se ha convertido en el estándar de telefonía celular digital de mayor uso en todo el mundo. La comunicación de datos proporciona velocidades de hasta 9.6 Kbps, en donde solo se utiliza un time-slot para la transmisión. Sin embargo, también proporciona el servicio de mensajes cortos conocido por sus siglas en ingles como SMS, que se utiliza para enviar mensajes de texto los cuales han convertido en un servicio de alta demanda hoy en día. Dada la gran demanda que existe por comunicaciones más rápidas y con mayor ancho de banda, la ETSI (European Telecommunications Standards Institute / Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones) ha estandarizado varias tecnologías para permitir a GSM integrarse a los sistemas de comunicación de tercera generación (3G) conocidos como UMTS (Universal Mobile Telecommunications System / Sistema Universal de Telecomunicaciones Moviles). La evolución hacia UMTS lleva varios pasos los cuales se muestran en la Figura 1.1

• HSCD (High Speed Circuited Switched Data) • GPRS (Geberal Packet Radios Service) • EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution)

cdmaOne (IS-41)

cdmaOne (IS-41)

GSM (MAP)GSM (MAP)

TDMA (IS-41) CDPD

TDMA (IS-41) CDPD

cdma2000 1Xcdma2000 1X

EDGEEDGE

WCDMA

WCDMA

cdma2000 1XEV cdma2000 1XEV

2G First Step into 3G 3G phase 1

GPRSGPRS

PDC / PDC-PPDC / PDC-P

EspectroExistente

“Nuevo”Espectro

EspectroExistente

64 - 144 Kb/s 3G Real Time IP

384 Kb/s - 2 Mb/s 384 Kb/s - 2 Mb/s

Time2000/2001 2001/2002 2003+

≤ 28.8 kb/s

Figura 1.1 Evolución de las redes de datos

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La cuarta generación de telefonía celular esté basada totalmente en IP siendo un sistema de sistemas y una red de redes, alcanzándose después de la convergencia entre las redes de cables e inalámbricas así como en ordenadores, dispositivos eléctricos y en tecnologías de la información así como con otras convergencias para proveer velocidades de acceso entre 100 Mbps en movimiento y 1 Gbps en reposo, manteniendo una calidad de servicio (QoS, Quality of Service / Calidad del Servicio) de punta a punta (end-to-end) de alta seguridad para permitir ofrecer servicios de cualquier clase en cualquier momento, en cualquier lugar, con el mínimo costo posible.

El WWRF (Wireless World Research Forum / Foro de la Investigación Mundial inalámbrico) define 4G (Cuarta Generación) como una red que funcione en la tecnología de Internet, combinándola con otros usos y tecnologías tales como Wi-Fi (Wiless Fidelity) y WiMAX (WorldWide Interoperability for Microwave Access / Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas). La 4G no es una tecnología o estándar definido, sino una colección de tecnologías y protocolos para permitir el máximo rendimiento de procesamiento con la red inalámbrica más económica. Al día de hoy la IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers / Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) aún no se ha pronunciado designando a la 4G como “más allá de la 3G”.

En Japón ya se está experimentando con las tecnologías de cuarta generación, estando la empresa NTT DoCoMo a la vanguardia. Esta empresa realizó las primeras pruebas con un éxito rotundo (alcanzó 100 Mbps a 200 km/h) y espera poder lanzar comercialmente los primeros servicios de 4G en el año 2010. En el resto del mundo se espera una implantación sobre el año 2020.

En la figura. 1.2 se muestra la evolución por tiempo y generaciones de los sistemas de telefonía celular; así como algunas características de velocidad.

Figura 1.2. Generaciones y velocidades de los sistemas celulares

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1.2 Componentes básicos de un sistema celular de primera Generación.

Un Sistema de Telefonía Celular es aquel que contiene elementos tales como celdas, móviles, radio bases, centrales, etc. que realizan la comunicación entre dos personas sin el uso de hilos o cables, este tipo de sistemas opera en las siguientes bandas de frecuencias. 1.2.1 Espectro de Frecuencias. El siguiente diagrama muestra el espectro de radiofrecuencia o también llamado espectro electromagnético y algunos diferentes servicios asociados con el espectro de RF.

• AM radio en el rango de 500-1600 KHz. • FM radio en el rango de 88-108 MHz. • UHF-TV esta en el rango de 500-800 MHz. • Comunicaciones Celulares en el intervalo de 825-890 MHz. • PCS esta en el rango de 1.9 GHz.

Figura 1.3 Espectro de frecuencias

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1.2.2 Elementos de telefonía celular digital GSM En la figura 1.4 se muestran los elementos que componen un sistema celular digital europeo 3G.

Figura 1.4 Elementos de un sistema celular digital GSM Los elementos compuestos son: 1.2.2.1 El Módulo de identidad de abonado (SIM). Es una tarjeta que se conecta en la unidad móvil, la cual tiene memoria de entre 3 y 512 KB dependiendo de las aplicaciones manejadas por el móvil. Contiene información exclusiva del abonado siendo las más importantes las siguientes:

• ICCID (Identificador Internacional de la Tarjeta de Circuitos) Cada SIM se identifica internacionalmente por su ICC-ID el cual es almacenado en las tarjetas SIM y también se graban o imprimen sobre el cuerpo de plástico de las mismas en un proceso de personalización. Este permite identificar al operador GSM.

• IMSI (Identidad Internacional del Suscriptor Móvil)

Las tarjetas SIM se identifican en sus redes móviles individuales mediante un IMSI único. Los operadores de telefonía móvil conectan las llamadas a teléfonos móviles y se comunican con sus tarjetas SIM comercializadas usando su IMSI.

• Define el país. • Operador. • No. Usuario.

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• Clave de autenticación Ki

Es un valor de 16 bytes usado para autenticar las tarjetas SIM en la red móvil. Cada tarjeta SIM tiene una Ki única asignada por el operador durante el proceso de personalización. La Ki también se almacena en una base de datos (conocida como HLR de Registro de abonados locales) de la red del operador.

• Proceso de autenticación

1. Cuando el teléfono se enciende envía su IMSI al operador de la red solicitando acceso y autenticación.

2. El operador de la red busca en su base de datos el IMSI y la clave de autenticación (Ki) relacionada.

3. El operador de la red genera un número aleatorio (RAND) y lo firma con la Ki de la SIM, generando así un número conocido como SRES_1 (Signed Response 1, ‘Respuesta Firmada 1’).

4. El móvil cliente de la red envía el RAND a la tarjeta SIM, que también lo firma con su Ki y envía el resultado (SRES_2) de vuelta al operador de la red.

5. El operador de la red compara su SRES_1 con el SRES_2 generado por la tarjeta SIM. Si los dos números coinciden, la SIM es autenticada y se le concede acceso a la red.

El algoritmo criptográfico usando en el estándar GSM para calcular el SRES_2 tiene un punto débil, permitiendo la extracción de la Ki de la tarjeta SIM y permitiendo elaborar duplicados (clones) de la misma.

Figura 1.5 Módulo de identidad de abonado

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1.2.2.2 Terminal Móvil (MS). Es la parte mejor conocida en la red celular, este equipo contiene al SIM y maneja potencias de entre 0.25 hasta 2W. En su inicio se usaron equipos fijados en automóviles con potencias de hasta 8W.

Figura 1.6 Terminal móvil

1.2.2.3 Estación base del Transceptor (BTS). Está localizada en el centro de la célula y sirve de interfaz entre la MS y la red a través de la interfaz de radio, su potencia determina la dimensión de la célula y tiene los siguientes componentes:

• Dispositivos de transmisión y recepción de radio. • Antenas. • Amplificador de potencia. • Combinadores. • Duplexores. • Funciones de control como: upgrade de software, configuraciones y

estatus de cambios.

Figura 1.7 Estación base del transceptor

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1.2.2.4 Controlador de la Estación Base (BSC) Controla y monitorea varias BTS entre (10 y 100); administra las frecuencias y controla las funciones de conmutación. Está encargado de toda la gestión de la interfaz de radio a través de comandos remotos sobre el BTS y la MS, principalmente, la gestión de la localización de los canales de tráfico y de la gestión del "handover". El BSC está conectado por un lado a varios BTSs y por otro al MSC.

Figura 1.8 Controlador de la estación base 1.2.2.5 Centro de Conmutación del Servicio Móvil (MSC). El MSC tiene interfaces con el BSS por un lado (a través del cual está en contacto con los usuarios GSM) y con redes externas por el otro. Esta central de conmutación cuenta con registros propios y encamina las llamadas desde o hacia las MS. Este centro controla los BSCs y puede controlar varias decenas de ellos dependiendo del tráfico y del número de abonados a los cuales se les da servicio. Un MSC típico de hace unos 5 años era capaz de cubrir una capital mediana y sus alrededores, totalizando una cobertura de cerca de 1 millón de habitantes. Un MSC incluye cerca de media docena de racks de conmutación.

Figura 1.9 Centro de conmutación del servicio móvil

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1.2.2.6 Gateway al Centro de Conmutación del Servicio Móvil (GMSC) Para obtener la interoperabilidad, se puede dar la función de Gateway a un MSC y con esto se genera una GMSC. Mediante este elemento las llamadas originadas en sistemas distintos al que el usuario esté inscrito, son dirigidas hacia la correspondiente unidad móvil. 1.2.2.7 Registro de Abonados Locales (HLR). Almacena la identidad y los datos de los abonados del área de la GMSC.

• IMSI • No. de teléfono. • Clave de autenticación. • Servicios permitidos.

Figura 1.10 Base de datos de abonados locales

1.2.3.7 Registro de Abonados Visitantes (VLR). Registra los datos permanentes de los móviles que están de visita en el área de la GMSC. Almacena también datos temporales como encaminamiento de una llamada y zona de localización donde está registrado el móvil.

Figura 1.11 Base de datos de abonados visitantes

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1.2.2.8 Centro de Autenticación (AUC). Asociado al HLR. Le proporciona los parámetros necesarios para la autenticación de la MS. Conoce el algoritmo que debe usar cada abonado y que almacena en su SIM.

Figura 1.12 Centro de Autenticación

1.2.2.9 Registro de Identidad del equipo (EIR). Contiene los números de serie de los equipos robados o con defecto inaceptable por la red. El IMEI contiene el no. de serie del equipo, el fabricante, el país de producción y el tipo de permiso El operador puede prohibir el acceso a un móvil que genera emisiones no deseadas y perturba al sistema o a otros servicios.

Figura 1.13 Registro de Identidad

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1.2.2.10 Canal de radio GSM – TDMA El estándar GSM especifica las bandas de frecuencia de 890 a 915 MHz para la banda del enlace saliente y 935 a 960 MHz para la banda del enlace entrante; cada banda se divide en canales de 200 Khz.

El interfaz entre la MS y la BTS consta de un canal TDMA de salto de frecuencia que se divide en varios subcanales.

Figura 1.14 Canal de radio

• Canales de tráfico.

TCH/FS.- Canal de Tráfico de voz a tasa máxima, utilizado para transmitir la señal de voz; la tasa neta de transmisión de este canal es de 13 kbps.

TCH/HS.- Canal de Tráfico de voz a mitad de tasa el cual ocupa la mitad de un canal.

TCH/FS.TCH/F9.6/4.8/2.4.- Canal de Tráfico de Datos que se usa para transmisión de datos a tasas de 9.4/4.8/2.4 kbps.

TCH/H4.8/2.4.- Canal de Tráfico de Datos a mitad de tasa que se usa para transmisión de datos a mitad de tasa.

• Canales de control.

FCCH.- Canal de Corrección de Frecuencia el cual indica a la MS la frecuencia de referencia del sistema

SCH.- Canal de Sincronización que suministra a las MS las claves para remodular correctamente la información.

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BCCH.- Canal de Difusión que transmite a todas las MS los parámetros necesarios para identificar la red y conseguir el acceso a la misma.

PCH.- Canal de Búsqueda que se destina para que la BTS avise a sus MS cuando tienen una llamada.

RACH.- Canal de Acceso Aleatorio lo utiliza la MS para solicitar que se le asigne un canal dedicado.

AGCH.- Canal de Concesión de Acceso que utiliza la BTS para responder a un mensaje RACH.

Figura 1.15 Multitrama GSM

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CAPITULO 2. ARQUITECTURA GPRS

La situación actual en el mercado de las comunicaciones móviles, donde la explotación de los servicios de voz ha llegado casi a su límite ya que la penetración en los mercados supera el 80 % ha provocado el nacimiento de redes donde la transmisión de datos se convierte en el nuevo objetivo. Con los servicios de datos ofrecidos en GSM se detectaron carencias que impidieron su despegue sobre la red 2G, como baja velocidad de transmisión 9.6 kbps, la facturación basada en tiempo de conexión independientemente del tráfico generado; con este panorama nace la red GPRS que se fundamente en una red de conmutación de paquetes montada sobre la red GSM.

2.1 Evolución Para hablar sobre la evolución de GRPS (General Packet Radios Service) tenemos que hablar en primer lugar de GSM ya que GRPS es un subsistema de GSM. La red GSM como ya revisamos en el capítulo anterior esta basada en técnicas de conmutación de circuitos; sin embargo, los servicios de hoy en día, están basados en aplicaciones IP (Protocolo de Internet), tales como el correo electrónico (e-mail), la navegación por la web, etc., por lo tanto el sistema que utiliza circuitos conmutados es ineficiente para la transmisión de datos. Esta es una tecnología inalámbrica de segunda generación (2G) que presta servicios de voz de alta calidad, así como servicios de datos conmutados por circuitos en una amplia gama de bandas de espectro, entre ellas las de 850, 900, 1800 y 1900 MHz, además es una tecnología digital que es utilizada como nombre genérico para denominar a una familia de tecnologías que incluye GPRS, EDGE y UMTS, que provee una evolución fluida y costo-beneficio a la tercera generación. Se encuentra disponible en más de 210 países y territorios del mundo, y cuenta con más de mil trescientos sesenta millones de clientes a marzo de 2005, lo que significa más del 80% de la cantidad total de clientes inalámbricos. Este sistema permite que varios usuarios compartan un mismo canal de radio utilizando la técnica llamada Multiplexado por División de Tiempo (TDM), mediante la cual un canal se divide en seis ranuras de tiempo. Para la transmisión, a cada llamada se le asigna una ranura de tiempo específica, lo que permite que múltiples llamadas compartan un mismo canal simultáneamente sin interferir con las demás. Este diseño garantiza un uso efectivo del espectro y provee siete veces mayor capacidad que la tecnología analógica o "AMPS", que es una tecnología de primera generación (1G). Además también utiliza una técnica llamada "Frequency Hopping" (Salto de Frecuencias) que minimiza la interferencia de las fuentes externas y hace que las escuchas no autorizadas sean virtualmente imposibles.

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La evolución de GSM ha introducido el servicio de radio basado en paquetes mejor conocido como GPRS (General Packet Radio Service / Servicio General de Paquetes de Radio), el cual utiliza como acceso a radio la misma base de tecnología. A mediados de la década de los 90`s la ETSI decidió establecer un nuevo estándar basado en el interfaz aire del sistema GSM, para la transmisión de paquetes vía radio denominado GPRS, también conocido como GSM-IP, ya que permite una adecuada integración de los protocolos de Internet TCP/IP con la red móvil que ya se encuentra en operación. Este nuevo sistema introduce la conmutación de paquetes. Cuando un usuario transmite datos, se encapsulan en paquetes cortos, en cuya cabecera se indica las direcciones origen y destino, cada uno de estos paquetes puede seguir rutas diferentes a través de la red hasta llegar a su destino, así mismo, los paquetes originados por diferentes usuarios pueden ser intercalados, de esta forma se comparte la capacidad de transmisión. Los paquetes solo son enviados cuando se necesita, así se asigna la capacidad de la red, siendo liberada cuando no es necesaria. Al solo ser utilizado cuando se requiere enviar información, se adapta perfectamente a la muy intermitente naturaleza de las aplicaciones de datos. El nuevo sistema actualiza los servicios de datos para hacerlos compatibles con LANs , WANs e Internet. 2.1.1 Arquitectura de GPRS. El sistema GPRS trae consigo nuevos elementos a la arquitectura de red de GSM ver figura 2.1. Los más importantes son el nodo Serving GPRS Support Node (SGSN) y el nodo Gateway GPRS Support Node (GGSN), otros nuevos elementos como el Border Gateway (BG), el cual se necesita para comunicar la red de GPRS con otras redes GPRS a nivel Local o Mundial, otro elemento es la creación de una red IP de transporte para intercomunicar los SGSN con los GGSN o con el BG. Ademas incluimos nuevos elementos como el CG (Charging Gateway) el cual integra los sistemas de prepago y de facturación de contrato del operador. En nodo SGSN tiene las funciones:

• Conversión de protocolos entre la red IP y los protocolos utilizados en la BSS (Base Station System) y en el MS (Mobile Station).

• Compresión y cifrado. • Autenticación y manejo de la movilidad. • Ruteo de datos hacia el GGSN, todos los paquetes que se envían

entre dos equipos móviles tienen que pasar por el GGSN. • Interacción entre el MSC/VLR y el HLR. • Recolección de datos de tarificación. • Estadísticas.

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En el nodo GGSN tiene las siguientes funciones:

• Envía paquetes de datos de las aplicaciones hacia los móviles a través del SGSN.

• Rutea paquetes originados por el móvil hacia la red destino correcta.

• Recolección de datos de tarificación. • Estadísticas. • Asigna direcciones IP dinámicas o estáticas a los móviles, o

direcciona estas peticiones a algún servidor o DHCP. Desde el punto de vista externo el GGSN es visto como un router. Los elementos nuevos en la red GPRS son: Domain Name Server: Este un dispositivo estándar IP que convierte nombres a direcciones IP. Firewall: Este dispositivo tiene la funcionalidad de proteger la red IP de ataques externos o internos. GSM GPRS

Figura 2.1 Arquitectura de GSM y GPRS.

MSC/VLR

Abis

Ater

A

HLR

BTS

BSCUm

BSS

Transcoder

Gp

Inter PLMNBackbone

Gi

ISP - ExternalNetwork

Gs

Gb

Gr

GPRS Core Network

Gn

Gc

Gn

SGSN

ChargingGateway

DNS GGSN

Gn Gn

GPRSIP Backbone

BorderGateway

CS

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2.2 Interfaces GPRS El sistema GPRS introduce nuevas interfaces en la red. Las conexiones entre sistema GPRS y la red celular NSS (Network Switching Subsytem / Subsistema de Conmutación de red) se implementan a través de la red de señalización número 7. El elemento involucrado en esta conexión es el SGSN. Las interfaces mas importante son SGSN-HLR (Gr) y SGSN-MSC/VLR (Gs). Otras interfaces implementadas en GPRS para conectar la red interna SGSN-GGSN (Gn), para interconectar la red GPRS a otras redes GPRS SGSN-BG (Gp), y por último para interconectar la red GPRS hacia la aplicaciones GGSN-Aplicaciones (Gi). Para comunicar el SGSN y el BSS se utiliza la Interfaz Gb. Esta interfaz transporta el tráfico y la señalización de GPRS entre la red de radio (BSS). Esta interfaz esta basada en el protocolo Frame Relay. Figura 2.2

Figura 2.2 Interfaz Gb 2.2.1 La Interfaz Gr se utiliza entre el SGSN y el HLR. Esta interfaz proporciona al SGSN acceso a la información del usuario como código de país, operador y numero de abonado contenida en el HLR. Fig. 2.3

Figura 2.3 Interfaz Gr

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2.2.2 La Interfaz Gn es la encargada de la comunicación entre el SGSN y el GGSN. Esta interfaz utiliza el protocolo GTP el cual establece un túnel de comunicación para transportar los datos entre SGSN y GGSN. 2.2.3 La Interfaz Gp comunica al SGSN de una red local y la red GPRS de otro Operador. Esta interfaz provee la misma funcionalidad que la interfaz Gn como se observa en la Figura 2.4

Figura 2.4 Interfaz Gn y Gp 2.2.4 Interfaz Gi interfaz entre el GGSN y la red externa de IP. La red GPRS se conecta a redes de datos externas vía esta interfaz como lo muestra la Figura 2.5

Figura 2.5 Interfaz Gi

GGSN

Gn Gn

ChargingGateway

DNS GGSN

Gn Gn

GPRSIP Backbone

BorderGateway

SGSN Portales

Gn

Gn

Gn

SGSN Morales

SGSN Banderas

SGSN Anáhuac

GpInter PLMNBackbone

Gi ISP - ExternalNetwork

Gn

Gn

Gn

Gp

Gn

Gn

Gn

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2.3 Especificaciones del Servicio Genereal de Paquetes de Radio.

Especificaciones GPRS ValorModulación GSMKVelocidad de transmisión 171.2 KbpsConmutación de Paquetes de Datos -No se encuentra constantemente transmitiendo -Tiene 4 esquemas de codificación CS1, CS2, CS3, CS4

Tabla 2.1 Especificaciones de GPRS.

2.3.1 Requerimientos para hacer uso de GPRS. Un usuario necesita:

• Un teléfono móvil o terminal móvil que soporte el sistema. • Una suscripción a una red móvil. • El uso de GPRS debe estar habilitado para el usuario. El acceso

automático puede estar permitido por algunos operadores de red, en otros casos se tiene que solicitar.

• El conocimiento de cómo enviar o recibir información por medio de GPRS, esto en términos del equipo móvil del usuario, incluyendo la configuración de software y hardware.

• Un destino para enviar y recibir información a través de la red, mientras que en los SMS (Short Message Service / Servicio de Mensajes Cortos) el destino del mensaje era siempre otra unidad móvil, en el caso de GPRS lo más probable es que el destino sea una dirección de Internet, ya que el sistema está diseñado para hacer de la red de Internet disponible para usuarios, el destino de los paquetes puede ser cualquier página de Internet disponible.

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CAPITULO 3 MANEJO DEL TRÁFICO EN GPRS

La tecnología de paquetes de datos provee conexión inmediata desde una PC móvil y la Internet o redes corporativas permitiendo que todas las aplicaciones como e-mail y navegación operen normalmente sin necesidad de discar a un proveedor IP. La ventaja de esta tecnología está en que GPRS usa el medio, el radio enlace, solo cuando los datos son enviados o recibidos, esto significa que múltiples usuarios pueden compartir el mismo canal de radio muy eficientemente.

3.1 Transferencia de Paquetes GPRS extiende la arquitectura del estándar GSM para permitir la transferencia de datos del paquete con una tasa de datos teóricos de alrededor de 171,2 Kbits/s (hasta 114 Kbits/s en la práctica). Gracias a su modo de transferencia en paquetes, las transmisiones de datos sólo usan la red cuando es necesario. Por lo tanto, el estándar GPRS permite que el usuario reciba facturas por volumen de datos en lugar de la duración de la conexión, lo que significa especialmente que el usuario puede permanecer conectado sin costo adicional. 3.1.1 Transferencia de paquetes entre elementos Los paquetes de datos de los usuarios son transportados sobre la red GPRS en “contenedores”. Cuando un paquete proveniente de una red externa llega al GGSN estos son insertados en “contenedores” y son enviados al SGSN. La forma en como se transportan mediante “contenedores” es transparente para el usuario; para el usuario es como si estuviera directamente conectado a la red externa (Por ejemplo Internet). En la comunicación de datos, este tipo de contenedores virtuales se les llama túnel. Por lo que decimos que entre SGSN y el GGSN se lleva a cabo un túnel de paquetes. El protocolo que lleva a cabo este túnel en GPRS es llamado GPRS Tunneling Protocol (GTP por su significado en ingles). Por lo que podemos decir que transportamos paquetes GTP entre el SGSN y GGSN. Sobre la red de transporte GPRS, paquetes IP son utilizados para transportar los paquetes GTP. Por lo tanto los paquetes GTP contiene los paquetes de los usuarios. Los paquetes de los usuarios, por ejemplo un paquete TCP/IP que se utiliza en aplicaciones como el correo electrónico son transportados por estos “contenedores”, es decir, los paquetes GTP. El encabezado del paquete GTP, incluye el identificador del Túnel (TID Tunneling ID) el cual indica al GGSN y SGSN quien es el usuario. El TID incluye el IMSI del usuario. El TID es la etiqueta que le dice al SGSN y al GGSN, de quien son esos paquetes que están adentro del contenedor (GTP tunneling).

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3.1.2 Manejo del tráfico en GPRS El móvil GPRS, no sólo es un teléfono, es mas que eso. EL móvil debe de tener una identidad, una dirección, que lo identifique dentro de la red. El tipo de dirección más común y que es que actualmente se soporta este sistema es el direccionamiento IP. Así desde el principio el móvil debe de indicarle a la red que quiere registrase a la red del operador. La red debe asignarle al móvil una dirección IP. El proceso de registro es muy parecido al que se realiza en GSM y es conocido como GPRS Attach (Petición de registro a la red GPRS). El proceso de asignación de la dirección IP por parte de la red es conocido como PDP context activation (Packet Data Protocol / Protocolo de paquetes de datos). El proceso de conexión de una terminal GPRS a la red consta de 2 fases:

• Conexión a la red GSM • Conexión a la red IP.

3.1.3 Conexión a la red GSM (GPRS Attach) El proceso de conexión a la red GSM también llamado GPRS Attach mostrado en la figura 3.1 consiste en siete puntos que son: 1.- Cuando una terminal GPRS se enciende, envía una petición de “Attach” a la red. 2.- El SGSN colecta información de usuario utilizando al HLR, autenticando al usuario antes de realizar el “Attach” de la terminal. 3.- El SGSN realiza una actualización de la ubicación de la terminal GPRS. 4.- HLR envía los datos del suscriptor ya validados en la base de datos de usuarios locales al SGSN. 5.- El SGSN actualiza la ubicación de la terminal a través de la MSC en GSM. 6.- SGSN envía respuesta de petición de Attach aceptada a la terminal móvil. 7.- Attach completado.

Figura 3.1 Proceso de “Attach” del móvil

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3.1.4 Conexión a la red IP (PDP Context) Después de que la terminal ha concluido el proceso anterior, probablemente solicite una dirección IP, de la red. Esta dirección es utilizada para encaminar los datos a la terminal, el usuario puede tener dos tipos de dirección IP las cuales son asignadas por los operadores. a) Dirección IP estática- el usuario siempre tendrá la misma IP. b) Dirección IP dinámica- la red asignara al usuario diferentes direcciones IP por cada sesión.

Figura 3.2 Proceso de activación de un contexto de datos por un móvil El sistema de GPRS provee un grupo de funciones las cuales asocian al MS con una dirección (típicamente IP). A esto de le llama contextos de datos “PDP Context”. Cuando un MS se conecta a la red, tiene que activar todas las direcciones que quiera utilizar para enviar o recibir datos de redes externas. Cuando el MS ha finalizado el uso de la dirección, tiene que desactivarla. Por lo tanto el MS puede utilizar el PDP Context solamente cuando se encuentre en estado STANDBY o READY. En la Figura 3.2 se muestra el proceso de activación de un PDP context el cual consta de 5 fases. 1.- El MS solicita la activación de un contexto de datos al SGSN. 2- Cuando el MS envía la solicitud para la activación del contexto de datos hacía el SGSN es enviado el APN (Access Point Name / Nombre de punto de acceso), el cual tiene el mismo formato que un URL de Internet por ejemplo empresa.itelcel.com.

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El carrier valida en su HLR si la activación del contexto de datos con el APN solicitado por el MS esta permitido en el perfil del usuario a través del DNS (Domain Name Server / Servidor de nombres de dominio) el cual traduce el nombre del APN en una dirección IP a SGSN. 3.- El SGSN checa si el requerimiento es valido y solicita la creación del contexto al GGSN el cual incluye el TID (Tunnel ID). 4.- El GGSN retorna la respuesta a la creación del contexto de datos. La respuesta del mensaje incluye la confirmación del TID, la dirección IP y el Charging ID. La dirección IP se incluye si el GGSN la asigna. El TID es utilizado para identificar el túnel GTP utilizado para la transferencia de los paquetes entre el GGSN y SGSN. El Charging ID es utilizado como un identificador de cobro para el usuario. 5.- El SGSN retorna un mensaje con la aceptación de la creación del contexto. Esto mensaje incluye importante detalles como la dirección IP que el móvil debe usar. 3.1.5 Administración de la movilidad en GPRS Es el procedimiento que maneja la movilidad del usuario, tal como el GPRS Attach, a esto se le llama GMM (GPRS Mobility Management). El procedimiento es similar al de las redes de circuitos conmutados (voz). 3.1.6 Administración de la Sesión (SM) Procedimiento que controla la conexión del móvil de GPRS hacía redes externas, esto se le llama SM. 3.1.7 Movilidad en áreas de ruteo. La movilidad en la red GPRS es controlada casi de la misma forma que se hace en el sistema GSM. Se tiene un nuevo concepto para la localización de los móviles llamado routing área. Una o más celdas forman una routing área, siendo el tamaño máximo el número de celdas en un área de localización.

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El área de ruteo es utilizada para localizar a los subscriptores de GPRS. Este concepto se muestra en la figura 3.3

Figura 3.3 Área de Ruteo Un área de ruteo siempre es manejada por solo un SGSN, es decir, un área de ruteo no puede ser manejada por 2 SGSN´s o más. No puede pertenecer a más de un área de localización. Una de la razones es que se pueden llevar a cabo actualizaciones combinadas de ruteo como localización, a través de la red de GPRS, en este caso no hay conexión a través de la red de circuitos conmutados. Se identificada por elemento llamado RAI (Routing Area Identity) el cual lo define el operador. Este será propagado por su sistema. El móvil monitorea el este parámetro cuando cambia de celda para observar si se a movido a otra área de ruteo. Si el RAI cambia, es responsabilidad del móvil iniciar el procedimiento de RAU (Routing Area Update) La estructura del RAI es: RAI = MCC + MNC + LAC + RAC ----------------------------------------( 1 ) Donde: MCC es el Mobile Country Code MNC es el Mobile Network Code LAC es la Location Area Code RAC es la Routing Area Code La estructura de la Location Area Identity es MCC + MNC + LAC, recordando podemos ver que el RAI es el número LAI + RAC. El RAI es siempre de una longitud de 15 dígitos.

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3.1.8 Estados de Movilidad del MS. El rastreo de la localización del móvil depende de los estados de movilidad. GPRS tiene tres estados los cuales son: a) El estado IDLE se utiliza cuando el MS esta en modo pasivo (no tiene GPRS attach). b) Un móvil esta en estado READY y en fase activo cuando esta transmitiendo o acaba de hacerlo. c) El estado STANDBY es cuando el subscriptor ha finalizado una fase activa. El cambio entre estados sucede una vez que hay actividad o cuando los contadores expiran. Cuando un MS esta en estado STANDBY, la localización del MS en el SGSN se realiza a nivel del área de ruteo. Cuando el MS esta en estado READY se realiza a nivel celda. Los estados de movilidad se muestran en la figura 3.4

Figura 3.4 Estados de movilidad

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3.1.9 Localización del móvil en GPRS ¿Como cubrir la situación cuando el móvil recibe paquetes de datos mientras se encuentra en movimiento de una celda a otra ?. O como cubrir la situación donde el móvil se mueve de una área de ruteo a otra en estado STANDBY. Estos problemas se resuelven mediante la “localización” mostrada en la figura 3.5. El procedimiento de localización es un grupo de procesos de movilidad que se utilizan para manejar el cambio de celdas o de área de ruteo. El proceso de actualización de área de ruteo es utilizado para checar que el MS no ha realizado ninguna actualización del área de ruteo en algún período de tiempo y que aún es alcanzable. El MS realiza una actualización de celda “Cell Update” cuando cambia de celda dentro de una área de ruteo en modo READY. Esto puede ser comparado a un HANDOVER en GSM. Si el MS o el SGSN envían datos durante una actualización de celdas, los datos probablemente serán almacenados temporalmente en el SGSN o perdidos los cuales tendrán que ser re-enviados. A este método también se le conoce como “CELL RESELECTION”. Cuando el MS cambia de celdas entre las diferentes áreas de ruteo, él realiza una actualización del área de ruteo. Hay dos tipos de actualizaciones de área de ruteo, el Intra y el Inter SGSN. Un SGSN puede manejar varias áreas de ruteo. Si una nueva área de ruteo es manejada por otro SGSN, se realizará un Inter-SGSN. Si la nueva área de ruteo es manejada por el mismo SGSN se realizará un Intra-SGSN.

Figura 3.5 Estados de movilidad

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3.1.10 Servicios sobre GPRS. Hoy en día un operador que tenga GPRS puede ofrecer dos tipos de servicio, el primero fungir como ISP y el segundo proporcionar Servicios de Valor Agregado. Esto significará nuevas fuentes de ingresos por los siguientes servicios ofrecidos: A) Funciones básicas de ISP, tales como acceso al Internet, a sus Intranet o al correo electrónico, etc. B) Servicios de valor agregado, tales como WAP, MMS, PoC, Telemetría, etc.

• WAP Wireless Application Protocol, servicio que permite a los usuarios accesar a información de una red (internet) por medio de dispositivos inalámbricos tales como celulares, palms, pagers,etc.

• MMS Multimedia Messaging Service es un servicio de mensajería para telefonía celular muy similar al servicio de mensajes cortos (SMS). Proporciona el envío/ recepción de mensajes multimedia de un teléfono a otro. Los mensajes multimedia pueden contener: imágenes, graficas, voz o archivos de audio

• AVL Automatic Vehicle Localization, servicio de localización vehicular empleado para el rastreo de unidades móviles. El servicio utiliza una sesión de GPRS para proveer la información de la celda donde se encuentra a un servidor, donde posteriormente se mapea a una área de localización

• PoC El principio de la comunicación detrás del PoC (Push to Talk over Cellular) es simple, solo presionar para hablar. Los usuarios pueden seleccionar a la persona o al grupo de personas a las que desean hablar desde sus celulares. La conexión es casi instantánea.

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La llamadas en el PoC son unidireccionales (halfduplex); mientras una persona habla, la otra escucha. El turno de cada uno de ellos esta garantizado solo con apretar el botón de PoC. El servicio de PoC es un servicio de voz nuevo que complementa el portafolio de aplicaciones sobre redes GPRS/GSM. Características: 1) Push To Talk over Cellular (PTT/PoC) 2) Servicio “Walkie talkie” 3) Funciona sobre la red GPRS 4) Comunicación half-duplex, uno a uno o multicast 5) Servicio de Voz sobre IP 6) No existe aun un standar, cada proveedor tiene su propia solución 7) Telcel cuenta con servidor de Motorola 3.1.11 Rol de los operadores que ofrecen el servicio GSM / GPRS Uno de los roles más importantes para los carriers es proporcionar servicios de valor agregado a sus subscriptores y tener la forma precisa de como cobrarlos, además de observar que otros servicios proporcionan otros operadores. Lo más probable es que este tipo de servicios tengan un impacto en el modelo de negocios del operador. Los carriers más importantes en México son Telcel, UISACELL y Telefónica Movistar los cuales ofrecen los servicios utilizando 2 tecnologías GSM y CDMA. En la figura 3.6 se observa algunas ventajas de CDMA vs GSM.

Figura 3.6 Operadores en México

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3.1.12 Ventajas de GSM / GPRS. GPRS incrementa los servicios de datos en la red GSM proporcionando conexiones de circuitos de paquetes desde las terminales móviles hacia las redes de datos tales como las redes de área local (LAN) o en el Internet. Mientras que la red de GMS fue originalmente diseñada para aplicaciones de voz, la de GPRS ofrece acceso las redes comunes de datos utilizando protocolos tales como TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) y X25. GPRS ofrece un rango flexible en la velocidad de transmisión, desde menos de 100 bit/seg hasta 100 Kbps. Las ventajas de GSM pueden dividirse en dos categorías principales: beneficios al usuario y beneficios al operador. Los principales beneficios al usuario incluyen: Cobertura: GSM es la tecnología inalámbrica más ampliamente disponible en el mundo. Se encuentra disponible en más de 210 países y territorios del mundo. Como resultado de ello, los clientes GSM tienen acceso constante a servicios de voz de alta calidad y servicios optimizados (por ejemplo, mensajería de texto) en su región de residencia y en otras regiones mientras se encuentran de viaje. La extensa cobertura es especialmente atractiva para los ejecutivos de negocios que desean estar accesibles a través del mismo dispositivo móvil y número telefónico mientras se encuentran de viaje por toda América y el resto del mundo. Selección: Al contar con más de mil millones de clientes en todo el mundo, o más del 75% de los clientes inalámbricos del mundo, GSM es la opción lógica. Sólo en América, la cantidad de clientes de GSM ha venido aumentando todos los años. Un mercado de esta envergadura requiere grandes volúmenes de terminales, lo que se traduce en una amplia selección de dispositivos con diversas funciones y precios. Los dispositivos de bajo costo hacen que las redes de datos basadas en GSM, tales como las GPRS, resulten atractivas para otros proveedores de servicios que ofrecen dichos Servicios por ejemplo telemetría. Calidad de voz: GSM provee claridad de voz en las llamadas. Si bien los datos constituyen una aplicación inalámbrica cada vez más popular, los servicios de voz continuarán siendo el principal motivo por el cual la gente utilice tecnología inalámbrica.

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Flexibilidad: Gracias a una prestación singular e innovadora llamada tarjeta Módulo de Identidad del Abonado (SIM), los clientes pueden cambiar de dispositivo GSM fácilmente - por ejemplo, comprar un teléfono nuevo o añadir un módem PC card. GSM/GPRS.- Sin la molestia de tener que configurar el nuevo dispositivo ni la pérdida de servicios de suscripción personalizados tales como mensajería. Además, la tarjeta SIM hace que sea sencillo para el usuario cambiar de operador GSM y mantener el mismo teléfono; la flexibilidad de la tarjeta SIM hace que las redes de datos basadas en GSM, tales como las GPRS, sean atractivas para diversas aplicaciones de datos (por ejemplo telemetría.

Figura 3.7 Cobertura y aplicaciones GPRS Servicios innovadores: GSM fue la tecnología pionera para muchos de los servicios más populares del mundo. Un ejemplo saliente es el Servicio de Mensajes Cortos (SMS), que soporta mensajes de texto y contenidos tales como ringtones. Resulta igualmente importante que la capacidad de roaming de GSM permite que los usuarios accedan a sus servicios predilectos mientras se encuentran de viaje. Los principales beneficios al operador Incluyen: Economías de escala: GSM es la tecnología inalámbrica más ampliamente utilizada en el mundo. Se encuentra disponible en más de 210 países y territorios del mundo. Más de mil millones de clientes en toda América, Asia y Europa, o más del 75% de los clientes inalámbricos del mundo, utilizan GSM. Un mercado de esta envergadura requiere grandes volúmenes de terminales e infraestructura, lo que atrae a los proveedores y desarrolladores de aplicaciones al tiempo que reduce los costos. Con costos generales inferiores, los operadores GSM a su vez pueden fijar precios más competitivos para sus servicios.

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Cobertura: GSM se encuentra disponible en más de 210 países y territorios del mundo. Como resultado de ello, los operadores GSM pueden hacer hincapié en el hecho de que los clientes tienen acceso constante a servicios de voz de alta calidad y servicios optimizados en su lugar de residencia y durante sus viajes. La extensa cobertura es especialmente atractiva para los ejecutivos de negocios (un segmento de clientes que genera alta facturación) que desean que su dispositivo móvil y número telefónico actual estén accesibles mientras viajan por todo América y el resto del mundo. Flexibilidad: la infraestructura y los dispositivos GSM están disponibles para las bandas de espectro más populares, entre ellas las de 850 y 1900 MHz, lo que presenta múltiples opciones de despliegue para los operadores a fin de satisfacer sus necesidades de espectro y de mercado. La gran atención que presta la comunidad GSM a las normas también asegura que exista interoperabilidad entre la infraestructura y los dispositivos de múltiples fabricantes, lo que les brinda a los operadores diversas opciones en la elección de equipos. Capacidad de actualizarse: GSM es el primer paso de una migración fluida, flexible y costo-efectiva a 3G. Cada paso subsiguiente aprovecha el paso anterior y provee compatibilidad en sentido regresivo, lo que preserva tanto las inversiones como los clientes a lo largo de la migración. Las normas que rigen la capacidad de actualización y la interoperabilidad de GSM están coordinadas y respaldadas por organizaciones internacionales clave tales como el Proyecto de Asociación para la Tercera Generación (3GPP) y 3G Américas. La máxima velocidad teórica es de 171.2 kbps, ésta velocidad se puede alcanzar utilizando las 8 ranuras de tiempo simultáneamente. Esto es aproximadamente tres veces más rápido que la transmisión de datos que se utiliza usando la PSTN, y es 10 veces más rápido que los servicios de conmutación de circuitos utilizada anteriormente por GSM.

Figura 3.1 Velocidades típicas

La conmutación de paquetes significa que los recursos de radio de GPRS son utilizados únicamente cuando usuarios están enviado o recibiendo datos. Esto en lugar de dedicarle un canal a un usuario de datos por un determinado período de tiempo, los usuarios pueden compartirse este canal cuando necesiten enviar o recibir información.

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Este uso eficiente de los recursos significa que muchos usuarios de GPRS pueden potencialmente compartir el mismo ancho de banda y pueden ser servidos por una sola célula. El número de usuarios que soporta el sistema depende de la aplicación que se esté utilizando y de la cantidad de datos que estén siendo transferidos. Gracias a la eficiencia espectral de GPRS, existe una menor necesidad de aumentar la capacidad del sistema que solo se utilizaría en horas pico. GPRS le da la libertad al operador de maximizar el uso de sus recursos en una forma dinámica y flexible. GPRS debe mejorar su capacidad en horas pico ya que simultáneamente distribuye los recursos de radio, migra datos que iban por conmutación de circuitos a paquetes, al igual que con los SMS que migra parte del tráfico a este sistema, por medio de la interconexión que está especificada en el estándar. Debe quedar claro que GPRS es una muy importante adición al sistema, ya que mejora mucho la eficiencia espectral, sin embargo, también tiene algunas limitaciones. 3.1.13 Desventajas de GPRS Capacidad limitada de la célula para todos los usuarios. Tiene un impacto en la capacidad actual de la célula. Existen recursos de radio limitados que tienen que utilizarse para diferentes aplicaciones. Las llamadas de voz y las de GPRS utilizan los mismos recursos de radio. El impacto depende del número de ranuras de tiempo que se le reservan a GPRS. Aunque también se tiene considerar que en horas de mucho tráfico GPRS ayuda a distribuir mejor. Velocidad mucho más baja en realidad. Alcanzar la máxima velocidad de transmisión de GPRS implicaría que un solo usuario utilizará las 8 ranuras de tiempo disponible, y sin protección contra errores. Claramente, un operador de red no destinaría toda su capacidad a un solo usuario, por lo que la velocidad de GPRS es mucho más baja (115kbps) en realidad al utilizar únicamente entre 1 y 3 ranuras de tiempo.

Figura 3.2 Velocidades de Transmisión

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CAPITULO 4. SERVICIOS Y APLICACIONES CORPORATIVAS

Hoy en día, las redes de datos inalámbricas son un requisito indispensable para las empresas corporativas, debido a la necesidad del intercambio de información entre sus ejecutivos y sus oficinas, con el fin de incrementar la productividad. Es importante para el cliente estar “Siempre Conectado” y “En Cualquier Lugar”. 4.1 Servicios de usuario Blackberry La respuesta a la movilidad y la productividad en los grandes corporativos ésta en la red de datos GPRS/EDGE/UMTS conjuntamente con la solución inalámbrica Blackberry™. BlackBerry es una extensión wireless del email que permite enviar, recibir, reenviar y responder mensajes a conveniencia. Así mismo permite la sincronización en línea del calendario, contactos y navegar a través de Internet ya que se integra transparentemente con el email corporativo. 4.1.1 “Siempre encendido, Siempre conectado” Con la tecnología “Push”, no es necesario recuperar el email. El email encuentra al dispositivo móvil en la red celular. No es necesario hacer un dial-up o iniciar una conexión de otro tipo. Este servicio esta diseñado para permanecer conectado a la red inalámbrica GPRS y así ser notificado discretamente cuando un nuevo email llega. Las principales funcionalidades: Integración en un sólo Handheld para las necesidades de datos y voz.

• Acceso inalámbrico al sistema de email corporativo. • Integración en un sólo Handheld para las necesidades de datos y voz. • Integración de teléfono, SMS (Short Messaging Service), Navegador y Agenda.

En la Figura 4.1 se muestran algunos de los equipos que cuentan con este servicio.

Figura 4.1 Terminales utilizadas con Blackberry

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4.1.2 Arquitectura del Servidor Empresarial Blackberry.

La arquitectura BES permite poner la información de las empresas a disposición de sus empleados aun y cuando estos se encuentren desconectados de sus estaciones de trabajo, a través de una solución que garantiza la confidencialidad de sus datos corporativos financieros y legales a través de un modelo de seguridad efectivo.

Se compone de distintos elementos:

• Software de Escritorio BlackBerry: Permite la sincronización de las informaciones contenidas dentro del sistema de correos de la empresa (agenda, lista de contactos, correos electrónicos, etc.) con el dispositivo BlackBerry.

• Software de Dispositivo BlackBerry: Versión de software y sistema operativo del equipo la que permite el correcto funcionamiento del equipo en nuestra red.

• Dispositivo BlackBerry: Equipo celular inalámbrico a través del cual se establecen las conexiones de voz y datos.

• Software BlackBerry Enterprise Server: Establece un enlace seguro bidireccional entre la cuenta de correo electrónico corporativa de un usuario y el dispositivo BlackBerry de dicho usuario. Este enlace se utiliza para completar la entrega de los mensajes con la protección del firewall corporativo.

En la figura 4.2 se observa la arquitectura de una red BES de Telcel.

Figura 4.2 Arquitectura BES

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4.1.3 Beneficios empresariales Los beneficios más importantes para las empresas son:

• Seguridad y protección de la información • Control de todos los dispositivos BlackBerry activados por la empresa. • Beneficios derivados de la productividad generada en los equipos de trabajo de

las empresas. 4.2 Servicio de cobro en puntos de venta móvil. En la actualidad el tema de servicio a cliente en cualquier empresa es fundamental en el éxito de la misma, por lo tanto es necesario apoyarse del uso e innovación de la tecnología para incrementar la satisfacción del cliente y retener el mayor numero de mercado disponible. Y una manera de apoyar esta estrategia es utilizar terminales móviles GPRS para realizar el cobro en el domicilio del cliente por ejemplo de la despensa del supermercado, pago de algún servicio de pizzas ó el pago de infracciones en línea por medio de diferentes tipos de pago entre los cuales se encuentra vales electrónicos y tarjetas de crédito o debito. Adicional a la comodidad de realizar el pago desde su domicilio se asegura el cliente que se tendrá una mayor seguridad con el manejo de su número de cuenta bancaria ya que se realiza una transacción en línea, confiable y a la vista del usuario. Como beneficio al negocio le permite tener un inventario en tiempo real y disminuye el riesgo del personal por no traer efectivo en este tipo de transacciones. Este tipo de soluciones tecnológicas son las que hacen la diferencia en el servicio al cliente y dan una mejor imagen del negocio.

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4.2.1 Arquitectura de Servicio

La arquitectura utilizada por las terminales punto de venta permite realizar transacciones de cobranza con cualquier tarjeta de crédito o débito, a través de una solución que garantiza la seguridad de la información que se envía y recibe de instituciones bancarias.

Se compone de tres elementos:

• Cliente: La Terminal móvil permite que la información capturada por el equipo sea validada internamente y enviada por la red celular del proveedor para con esto realizar la solicitud de autorización a los bancos.

• Red WAN: La información enviada por el móvil es validada por el proveedor del servicio celular para verificar la autenticidad de la misma y es enviada a la red corporativa para su procesamiento. El proveedor de servicios tiene un enlace dedicado desde sus oficinas hasta el cliente corporativo para asegurar la comunicación en las transacciones.

• Red Corporativa: Dentro de la infraestructura corporativa la información pasa por un firewall y es enviada hacia un servidor de servicios web en donde se realiza una validación del numero de IMEI y numero de serie del equipo móvil, una vez que esta validación es correcta la información se envía a los bancos para solicitar la autorización de la transacción de crédito correspondiente, una vez que el Banco responde a dicha solicitud la información se envía a la Terminal móvil y con esto concluye el ciclo del servicio.

En la figura 4.3 se observa la arquitectura de una red punto de venta móvil.

Figura 4.3 Arquitectura de cobro a domicilio

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CONCLUSIONES

GPRS, EDGE y WCDMA son tecnologías complementarias que juntas pueden dar apoyo a las necesidades de los operadores para lograr la cobertura y capacidad global de la red de tercera generación. La mejora de una red GPRS se logra a través de la evolución hacia EDGE dentro del espectro existente y con el despliegue de WCDMA en las nuevas bandas de frecuencia. La implementación de las dos tecnologías en paralelo permite menores tiempos para acceder al mercado con los nuevos servicios de datos de alta velocidad, así como menores gastos de capital. GPRS está diseñado para integrarse con la red existente GSM lo que hace que la base instalada evolucione y no es necesario reemplazarla ni construir algo completamente nuevo. Esto define una implementación sin fronteras. La implementación rápida y fácil significa un menor tiempo para llegar al mercado, lo que a su vez puede llevar a un aumento de la participación de mercado. Con GPRS, los operadores pueden ofrecer más aplicaciones de datos, incluyendo multimedia inalámbrica, e-mail, información y entretenimiento en la web y servicios de posicionamiento, todo esto para consumidores y usuarios de negocios. Los abonados podrán navegar en Internet sobre sus teléfonos móviles, asistentes personales digitales o laptops a la misma velocidad que en su computadora personal estacionaria. Dentro de los Beneficios a largo plazo está la armonización con WCDMA y EDGE lo cual puede ser visto como el cimiento para una red sin fronteras GSM y WCDMA, con una red central combinada y diferentes métodos de acceso, que serán transparentes para el usuario final.

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ACRONIMOS

AMPS Sistema Telefónico Móvil Avanzado. CDMA Acceso Múltiple por División de Código. TDMA Acceso Múltiple por División de Tiempo. GSM Sistema Móvil Global. UMTS Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles. GPRS Sistema General de Paquetes de Radio. EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution. QoS Calidad en el Servicio IEEE Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos WiMAX Interoperabilidad Mundial para acceso por Microondas. SIM El Módulo de identidad de abonado. HLR Home Location Register BTS Estación base del Transceptor. BSC Controlador de la estación base. MSC Centro de conmutación del servicio móvil. VLR Registro de abonados visitantes. AUC Centro de Autenticación. EIR Registro de Identidad del equipo. TCH/FS Canal de Tráfico de voz a tasa máxima TCH/HS Canal de Tráfico de voz a mitad de tasa FCCH Canal de Corrección de Frecuencia SCH Canal de Sincronización BCCH Canal de Difusión PCH Canal de Búsqueda RACH Canal de Acceso Aleatorio AGCH Canal de Concesión de Acceso SGSN Serving GPRS Support Node. GGSN Gateway GPRS Support Node. BG Border Gateway. CG Charging Gateway. NSS Network Switching Subsytem / Subsistema de Conmutación de red. GTP GPRS Tunneling Protocol. PDP Protocolo de paquetes de datos. APN Access Point Name.

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REFERENCIAS

1.- EDGE Introducción de altas velocidades de datos en redes GSM/GPRS / Ericsson Radio Systems AB 2002. 2.- Manual de referencia de ScreenOS Volumen 13: Servicio General de Radio por Paquetes. Versión 6.0.0 Rev. 02 Junniper Networks Inc. 3.- Overview of GSM, GPSRS, andUMTS». Cisco Mobile Exchange(CMX) Solution Guide. 4.- GSM Phase 2+ General PacketRadio Service GPRS: Architec-ture, Protocols, and Air Interfa-ce». Bettstette, Christian; Vogel,Hans; Eberpacher, Jorg. IEEECommunications. 5.- Curso Básico de Ingeniería Celular Capitulo 10 “SISTEMA GPRS”. 6.- Bell System Technical Journal. Advanced Mobile Phone Service. 7.- Paginas Web: CDMA Develoment Group www.cdma.com Motorola Corporation www.motorola.com Nokia Connecting People www.nokia.com Digital PCS Telcel www.telcel.com.mx Iusacell Digital www.iusacell.com.mx Fundamentos GSM www.wmlclub.com/articulos/fundamentosgsm.htm Ericsson http://www.ericsson.com/mx/

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ANEXOS

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ANEXO “A” ESPECIFICACIONES DE TERMINALES

Bajo la arquitectura BES es importante dimensionar la capacidad de procesamiento del servidor que realiza le gestión de mensajes en conjunto con el Microsoft Exchange Server. En la siguiente tabla se muestran algunas características típicas a considerar en la arquitectura de Hardware.

Concepto Estándar OpcionesModelo Dell PowerEdge 1750 -Procesador 2 - Intel Xeon 2.8 GHz 2 - Intel Xeon 3.6 GHzMemoria 1GB DDR (2 DIMMs) Max 4 GBDiscos Duros 3-73 GB Ultra Wide SCSI 3-143 GB Ultra Wide SCSIControladora Perc 4Di -CD-ROM 24XCDROM -Tape - 40/80 GB DLT Drive ExternoNetwork Broadcom Gigabit Ethernet Adapters Intel Pro/1000XT Gigabit AdapterAcceso Remoto - Dell Remote Assistence CardFuente de Poder HA 320 W 2 y 3.9 A 127 y 220 VAC -Rack 1U -

Tabla A.1 Características de servidor Blackberry

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Los dispositivos Blackberry disponibles por parte de los carries tienen las funciones mostradas en la siguiente tabla A.2.

Sistema GSMDisponibilidad de red 850, 900, 1800 y 1900 MHzServicio de Datos GPRSAntena Interna

Bluethoot Permite la comunicación con otros dispositivos a una distancia de no más de 10 m.

Altavoz Integrado

Aplicaciones JavaSoporta aplicaciones creadas en esta tecnología

Calendario Microsoft Exchange ServerCliente de e-mail Microsoft Exchange ServerChat móvil Blackberry MessengerConectividad USBCámara Digital 2 Megapixeles con Flash

BateríaDuración de 4 hrs en conversación.

Kit SIM Mensajes de 2 vías

Servicios llamadaEn espera, conferencia tripartita, transferencia.

Marcación En teclado o por voz

MemoriaInterna 55MB y externa opcional hasta 4 GB SD

Registro Lleva registro de llamadasMultimedia Reproductor MP3 y Videos

PantallaResolución de 320X240 pixeles a color

Visor de archivosWord, Excel, Porwerpoint, Pdf, zip.

Blackberry Curve 8310

Tabla A.2 Funciones del móvil Blackberry

Figura A.1 Dispositivo Blackberry Curve 8310