Los servicios GSM son un conjunto estándar de aplicaciones y funciones disponibles a través del Sistema Global de Comunicaciones Móviles (GSM) para los abonados a teléfonos móviles de todo el mundo. Los estándares GSM están definidos por la colaboración 3GPP e implementados en hardware y software por los fabricantes de equipos y los operadores de telefonía móvil . El estándar común permite utilizar los mismos teléfonos con los servicios de distintas empresas o incluso realizar operaciones de roaming en distintos países. GSM es el estándar de telefonía móvil más dominante del mundo.
El diseño del servicio es moderadamente complejo porque debe poder localizar un teléfono en movimiento en cualquier parte del mundo y adaptarse a la capacidad relativamente pequeña de la batería, las capacidades de entrada/salida limitadas y los transmisores de radio débiles de los dispositivos móviles.
Para poder acceder a los servicios GSM, un usuario necesita tres cosas:
Una vez que los suscriptores se registran, la información sobre su identidad (número de teléfono) y los servicios a los que pueden acceder se almacenan en un "registro SIM" en el Registro de Ubicación Local (HLR).
Una vez que la tarjeta SIM está cargada en el teléfono y este se enciende, buscará la antena de telefonía móvil más cercana (también llamada estación base transceptora/BTS ) con la señal más fuerte en la banda de frecuencia del operador . Si se puede contactar con una antena, se dice que hay cobertura en el área. El teléfono se identifica a sí mismo en la red a través del canal de control. Una vez que esto se completa con éxito, se dice que el teléfono está conectado a la red.
La característica principal de un teléfono móvil es la capacidad de recibir y realizar llamadas en cualquier área donde haya cobertura. Esto generalmente se denomina roaming desde la perspectiva del cliente, pero también se denomina visita cuando se describe el proceso técnico subyacente. Cada área geográfica tiene una base de datos llamada Registro de ubicación de visitantes (VLR), que contiene detalles de todos los móviles que se encuentran actualmente en esa área. Siempre que un teléfono se conecta o visita una nueva área, el Registro de ubicación de visitantes debe comunicarse con el Registro de ubicación local para obtener los detalles de ese teléfono. La ubicación celular actual del teléfono (es decir, en qué BTS se encuentra) se ingresa en el registro VLR y se utilizará durante un proceso llamado búsqueda cuando la red GSM desee localizar el teléfono móvil .
Cada tarjeta SIM contiene una clave secreta, llamada Ki, que se utiliza para proporcionar servicios de autenticación y cifrado. Esto resulta útil para evitar el robo de servicios y también para evitar el espionaje "por aire" de la actividad de un usuario. La red realiza esto utilizando el Centro de autenticación y se logra sin transmitir la clave directamente.
Cada teléfono GSM contiene un identificador único (distinto del número de teléfono), llamado Identidad Internacional de Equipo Móvil (IMEI). Se puede encontrar marcando *#06#. Cuando un teléfono se comunica con la red, su IMEI puede cotejarse con el Registro de Identidad de Equipo para localizar teléfonos robados y facilitar el seguimiento.
Una vez que un teléfono móvil se haya conectado exitosamente a una red GSM como se describe arriba, se podrán realizar llamadas desde el teléfono a cualquier otro teléfono de la Red Telefónica Pública Conmutada global .
El usuario marca el número de teléfono , presiona la tecla enviar o hablar y el teléfono móvil envía un mensaje de solicitud de establecimiento de llamada a la red de telefonía móvil a través de la estación base transceptora de telefonía móvil (BTS) más cercana.
El mensaje de solicitud de establecimiento de llamada es procesado a continuación por el Centro de Conmutación Móvil , que verifica el registro del abonado guardado en el Registro de Ubicación de Visitantes para ver si se permite la llamada saliente. Si es así, el MSC enruta la llamada de la misma manera que lo hace una central telefónica en una red fija.
Si el abonado tiene una tarifa prepago (a veces conocida como Pay As You Go (PAYG) o Pay & Go ), se realiza una comprobación adicional para ver si el abonado tiene suficiente crédito para continuar. Si no es así, se rechaza la llamada. Si se permite que la llamada continúe, se la supervisa continuamente y se deduce el importe correspondiente de la cuenta del abonado. Cuando el crédito llega a cero, la red corta la llamada. Los sistemas que supervisan y proporcionan los servicios prepago no forman parte de los servicios estándar GSM , sino que son un ejemplo de servicios de red inteligentes que un operador de telefonía móvil puede decidir implementar además de los servicios estándar GSM.
Cuando alguien realiza una llamada a un teléfono móvil , marca el número de teléfono (también llamado MSISDN ) asociado con el usuario del teléfono y la llamada se enruta al Centro de conmutación móvil de puerta de enlace del operador de telefonía móvil . El MSC de puerta de enlace , como sugiere el nombre, actúa como la "entrada" desde las partes exteriores de la red telefónica pública conmutada a la red del proveedor.
Como se ha indicado anteriormente, el teléfono puede desplazarse libremente por cualquier parte de la red del operador o de las redes de los socios de roaming, incluso en otros países. Por tanto, la primera tarea del Gateway MSC es determinar la ubicación actual del teléfono móvil para conectar la llamada. Para ello, consulta el Home Location Register (HLR), que, como se ha descrito anteriormente, sabe a qué Visitor Location Register (VLR) está asociado el teléfono, si es que hay alguno.
Cuando el HLR recibe este mensaje de consulta, determina si la llamada debe enrutarse a otro número (lo que se denomina desvío) o si debe enrutarse directamente al móvil.
Cuando la llamada llega al MSC visitado, se utiliza el MSRN para determinar cuál de los teléfonos de esta área está siendo llamado, es decir, el MSRN vuelve a la IMSI del número de teléfono marcado originalmente. El MSC busca todas las antenas de telefonía móvil en el área en la que está registrada la IMSI para informar al teléfono de que hay una llamada entrante. Si el abonado responde, se crea una ruta de voz a través del MSC visitante y el MSC de enlace hasta la red de la persona que realiza la llamada y se realiza una llamada telefónica normal .
También es posible que no se responda a la llamada telefónica. Si el suscriptor está ocupado con otra llamada (y no se está utilizando la llamada en espera ), el MSC visitado enruta la llamada a un número predeterminado de Desvío de llamadas por ocupado (CFB). De manera similar, si el suscriptor no responde a la llamada después de un período de tiempo (normalmente 30 segundos), el MSC visitado enruta la llamada a un número predeterminado de Desvío de llamadas por no respuesta (CFNRy). Una vez más, el operador puede decidir establecer este valor de forma predeterminada en el buzón de voz del móvil para que las personas que llaman puedan dejar un mensaje.
Si el suscriptor no responde a la solicitud de búsqueda, ya sea porque está fuera de cobertura o porque la batería se agotó o se le quitó, el MSC visitado enruta la llamada a un número predeterminado de Desvío de llamadas no alcanzable (CFNRc). Una vez más, el operador puede decidir configurar este valor por defecto en el buzón de voz del móvil para que los llamantes puedan dejar un mensaje.
Es posible que un usuario itinerante desee evitar estos servicios de reenvío en la red visitada, ya que se aplicarán cargos por itinerancia.
En Estados Unidos y Canadá, los usuarios que llaman pagan el costo de conectarse al Gateway MSC de la compañía telefónica del suscriptor, independientemente de la ubicación real del teléfono. Como los números móviles reciben números geográficos estándar de acuerdo con el Plan de Numeración de América del Norte , los usuarios que llaman pagan lo mismo para comunicarse con teléfonos fijos y móviles en un área geográfica determinada. Los suscriptores móviles pagan por el tiempo de conexión (normalmente utilizando minutos del plan o prepago) tanto para llamadas entrantes como salientes. Para las llamadas salientes, los cargos de larga distancia se facturan como si se originaran en el GMSC, aunque sea el MSC visitante el que complete la conexión a la PSTN. Los planes que incluyen larga distancia nacional y/o roaming nacional sin cargo adicional sobre las llamadas salientes "locales" son populares.
Las redes móviles en Europa, Asia (excepto Hong Kong, Macao y Singapur), Australia y Argentina solo cobran a sus suscriptores las llamadas salientes. Las llamadas entrantes son gratuitas para el suscriptor móvil, con la excepción de las llamadas recibidas mientras el suscriptor está en roaming, como se describe a continuación. Sin embargo, los usuarios que llaman suelen pagar una tarifa más alta cuando llaman a teléfonos móviles. Se utilizan prefijos especiales para designar los números móviles de modo que los usuarios que llaman sepan que están llamando a un teléfono móvil y, por lo tanto, se les cobrará una tarifa más alta.
Desde el punto de vista del llamante, no importa dónde se encuentre el abonado móvil, ya que el proceso técnico de conexión de la llamada es el mismo. Si un abonado está en roaming en la red de una empresa diferente, es posible que sea él, en lugar del llamante, quien pague un recargo por el tiempo de conexión. Las llamadas en roaming internacional suelen ser bastante caras y, como resultado, algunas empresas exigen a los abonados que concedan permiso explícito para recibir llamadas mientras están en roaming en determinados países.
Durante una llamada GSM, el teléfono convierte las ondas sonoras analógicas en datos digitales y los transmite a través de la red de telefonía móvil por medios digitales (aunque las partes más antiguas de la red telefónica pública conmutada fija pueden utilizar transmisión analógica).
El algoritmo digital utilizado para codificar señales de voz se denomina códec . Los códecs de voz utilizados en GSM se denominan Half-Rate (HR) , Full-Rate (FR) , Enhanced Full-Rate (EFR) , Adaptive Multirate (AMR) y Wideband AMR, también conocido como voz HD. Todos los códecs, excepto el AMR, funcionan con una tasa de datos fija y un nivel de corrección de errores.
El estándar GSM también ofrece funciones independientes para la transmisión de datos digitales, lo que permite que un teléfono móvil actúe como cualquier otro ordenador en Internet , enviando y recibiendo datos a través del Protocolo de Internet .
El móvil también puede conectarse a un ordenador de sobremesa, portátil o PDA para utilizarlo como interfaz de red (como un módem o una tarjeta Ethernet , pero utilizando uno de los protocolos de datos GSM descritos a continuación en lugar de un canal de audio compatible con PSTN o un enlace Ethernet para transmitir datos). Algunos teléfonos GSM también pueden controlarse mediante un conjunto de comandos AT Hayes estandarizados a través de un cable serie o un enlace inalámbrico (utilizando IRDA o Bluetooth ). Los comandos AT pueden controlar cualquier cosa, desde tonos de llamada hasta algoritmos de compresión de datos.
Además del acceso general a Internet, el operador de telefonía móvil puede proporcionar otros servicios especiales , como SMS .
Una conexión de datos por conmutación de circuitos reserva una cierta cantidad de ancho de banda entre dos puntos durante la vida de la conexión, de la misma manera que una llamada telefónica tradicional asigna un canal de audio de una cierta calidad entre dos teléfonos durante la duración de la llamada.
En el estándar GSM se definen dos protocolos de datos conmutados por circuitos: datos conmutados por circuitos (CSD) y datos conmutados por circuitos de alta velocidad (HSCSD). Estos tipos de conexiones suelen cobrarse por segundo, independientemente de la cantidad de datos que se envíen a través del enlace. Esto se debe a que se dedica una determinada cantidad de ancho de banda a la conexión, independientemente de si se necesita o no.
Las conexiones conmutadas por circuitos tienen la ventaja de proporcionar una calidad de servicio constante y garantizada , lo que resulta útil para aplicaciones en tiempo real como las videoconferencias.
El Servicio General de Radio por Paquetes (GPRS) es un protocolo de transmisión de datos por conmutación de paquetes que se incorporó al estándar GSM en 1997. Es compatible con versiones anteriores de este estándar. El GPRS realiza esta función enviando paquetes a la antena de telefonía móvil local ( BTS ) por canales que no se utilizan para llamadas de voz o conexiones de datos por conmutación de circuitos. Varios usuarios del GPRS pueden compartir un único canal no utilizado porque cada uno de ellos lo utiliza solo para breves ráfagas ocasionales.
La ventaja de las conexiones por conmutación de paquetes es que el ancho de banda solo se utiliza cuando realmente hay datos que transmitir. Por ello, este tipo de conexión se suele facturar por kilobyte en lugar de por segundo, y suele ser una alternativa más económica para aplicaciones que solo necesitan enviar y recibir datos esporádicamente, como la mensajería instantánea .
GPRS suele describirse como una tecnología 2,5G ; consulte el artículo principal para obtener más información.
El servicio de mensajes cortos (más comúnmente conocido como mensajería de texto ) se ha convertido en la aplicación de datos más utilizada en los teléfonos móviles, con un 74% de todos los usuarios de teléfonos móviles en todo el mundo ya como usuarios activos de SMS, o 2.400 millones de personas a finales de 2007.
Los usuarios de teléfonos móviles pueden enviar mensajes de texto SMS a otros usuarios de teléfonos móviles o a servicios externos que acepten SMS. Los mensajes se envían normalmente desde dispositivos móviles a través del Centro de Servicio de Mensajes Cortos (SMS) utilizando el protocolo MAP .
El SMSC es un centro de enrutamiento central para mensajes cortos. Muchos operadores de servicios móviles utilizan sus SMSC como puertas de enlace a sistemas externos, incluidos Internet , canales de noticias SMS entrantes y otros operadores móviles (que suelen utilizar el estándar SMPP de facto para el intercambio de SMS).
El estándar SMS también se utiliza fuera del sistema GSM ; consulte el artículo principal para obtener más detalles.
Consulte también los códigos GSM para servicios complementarios .
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