redes moviles

7/16/2019 Redes Moviles

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Redes Mviles


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Conceptos bsicos


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Campos electromagnticos

Los campos electromagnticos permiten a dos

cuerpos experimentar su fuerza sin que estos

tengan accin directa

Ha sido posible reproducir los camposelectromagnticos en forma artificial

Comnmente se utilizan ondas para generar

campos electromagnticos Los campos electromagnticos se producen

independiente del medio de transporte


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Ondas electromagnticas

Perturbacin

electromagntica

generada artificialmente

que se repite en unperiodo de tiempo

determinado.

Dicha perturbacin uonda, se propaga en el

medio a la velocidad de la

luz o fraccin de la misma


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Interpretacin de ondas

electromagnticas

Las ondas estn

constituidos por

paquetes de energa

(vehculos)

Cada onda cuenta con

una frecuencia diferente

(color de luces)

La informacin viaja

dentro del paquete deenerga (pasajeros)

Los campos no

requieren medio de

transporte.


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Ondas electromagnticas

Toda onda electromagntica cuenta con lossiguientes parmetros:

Longitud de onda

Velocidad de propagacin

Amplitud

Periodo/frecuencia

VelocidadLongitud de onda

AmplitudGenerador


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Espectro electromagntico

Se refiere a la clasificacin de las ondas electromagnticasen funcin de su longitud de onda/frecuencia.

La clasificacin considera las ondas electromagnticasgeneradas artificialmente como naturalmente.


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Entropa vs ocupacin espectral

La ocupacin espectral o ancho de banda enHertz es proporcional a la informacin atransmitir por un canal.

La entropa es directamente proporcional a lainformacin en bits por segundo a transmitirentre el emisor y el receptor.

Ancho de banda

InformacinEmisor Receptor


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Sistema de comunicacin

Definicin

Un sistema de comunicacin esta compuesto de dospartes que desean intercambiar informacin.

Cada una de las partes requiere enviar informacinhacia la otra parte involucrada en la comunicacin.

Elementos

Mensaje Transmisor

Receptor

Canal


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Definicin de canal

Medio por el cual se utiliza para el transporte

de informacin desde un transmisor hasta un

receptor.

En las telecomunicaciones se utiliza lapropiedad de modificar las ondas

electromagnticas para transmitir el mensaje

Las ondas electromagnticas no requieren deun medio fsico de transmisin

En algunos casos las ondas

electromagnticas son guiadas por un medio

fsico


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Modos de comunicacin

Dentro de un sistema de comunicacin, la

informacin puede ser transportada entre las

partes que intervienen de las siguiente forma:

Simultaneo bidireccionalNo simultaneo bidireccional

Unidireccional


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Simultaneo bidireccional


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No Simultaneo bidireccional


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Unidireccional


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Procedimiento de acceso

mltiple

Un canal de radio es un medio compartido por

muchos usuarios en el rea de cobertura de

una estacin base.

Las unidades mviles de los usuarios,compiten entre si, para acceder al uso de una

frecuencia de radio para transmitir su

informacin.


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Ventajas del acceso mltiple

Evitar colisiones de los usuarios para acceder

a una frecuencia

Proveer mecanismos de asignacin de canal,

mediante un algoritmo preestablecido entre laestacin base y la unidad suscriptora


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Procedimientos de acceso

mltiple


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Procedimientos de acceso

mltiple

FDMA TDMA


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Evolucin de redes mviles

1GMovilidad bsicaServiciosbsicosIncompatibilidad

1980

2GMovilidad avanzada(Roaming)Presencia de datos

Visin global1990

3GRoaming continuo

Acceso de radioglobalSolucin global

2000

4GBasado enmovilidad IPTasas detransmisin altasConvergencia fijoy mvil

2010


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1G

A mediados de 1970 y principios de 1980,

varios sistemas de telefona mvil fueron

desarrollados.

Los sistemas se basaban en transmisin decanales de voz analgicos controlados por

canales de control digital de baja velocidad

Los sistemas mas reconocidos fueronAMPS

NMT

TACS


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1G

Los sistemas de primera generacin ofrecanuna calidad de voz razonable, sin embargoestaban limitados por su eficiencia espectral.

El servicio experimentaba algunos problemasen el cambio de un usuario de una celda deservicio a otra.

En el diseo no estaba previsto un crecimiento

tan importante como el que se tuvo en 1990,llegando a conformar del 7% al 10% de lapoblacin de pases desarrollados.


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2G

Debido a la demanda del servicio en 1990, se

definieron algunas normas que mejoraron la

eficiencia espectral mediante el uso de

CODECS y por ende el cambio a un modelode comunicacin digital.

Se desarrolla un modelo de cifrado de la

informacin, para proveer privacidad al

usuario final


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2G

Integracin de servicios de voz y datos sobre

el mismo sistema

Canales de control dedicados durante la

llamada, lo que permiti un cambio suave delusuario entre celdas

Inicialmente los sistemas 2G se disearon

para las bandas de 900MHz y 1800MHz.Posteriormente se extendi el uso de las

bandas de 800MHz y 1900MHz.


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2G

Mientras que en Europa y Japn el estndar

se popularizo, Estados Unidos defini el D-

AMPS

El D-AMPS (IS-136) no fue una normativaexitosa, por lo que se lanzo posteriormente el

CDMA.

El CDMA fue mas conocido por su interfaz deaire como IS-95

La FCC vendi la banda de 1900MHz sin

especificar la tecnologa que deba utilizarse

Esta decisin favoreci al GSM


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3G

Antes del lanzamiento de GSM, la comunidad

de investigacin de varias organizaciones de

estandarizacin pensaban en relacin a los

requerimientos de un sistema de tercerageneracin.

La ETSI estableci los lineamientos para el

desarrollo del UMTS (Universal Mobile

Telecommunications System)


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3G

UMTS esta diseado para proveer servicios

de hasta 2Mbps en interiores y por lo menos

384kbps en reas suburbanas

UMTS ofrece servicios en ambientes con altainterferencia, mediante el uso de ciertos

algoritmos su funcionamiento es estable con

un BER de 1x10-7.


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Migracin de 2G a 3G

Con una base de usuarios considerable en

2G, muchos operadores decidieron defender

dicha infraestructura.

El estndar de 3G esta pensado para lareutilizacin de la infraestructura de 2G, en

especial de los elementos de CORE

Para competir con la velocidad disponible en3G, el estndar GSM evoluciona a EDGE

permitiendo hasta 144kbps


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4G

La nueva generacin de servicio mvil, estabasada en redes de paquetes IP.

Un sistema 4G provee todos los servicios de

comunicacin integrados en la tecnologa IPutilizando una interfaz de banda ancha, dehasta 100Mbps.

Dentro de las tecnologas consideradas para

4G se encuentran: LTE

WiMAX


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Concepto de red celular

El concepto de redcelular, consiste encubrir un rea decobertura con unconjunto de radio

bases. Cada radio base

deber tener unafrecuencia deoperacin diferente.

Dichas frecuencias serepiten en un patrnpara evitar interferenciacon celdas vecinas.


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Celdas

Es la unidad bsica

de un sistema de

red celular.

Una celda estaconstituida por uno

o mas sectores.

Tpicamente lasceldas cuentan con

3 sectores


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Handover

En la terminologa deETSI y la 3GPP sedefine handovercomo el proceso de

transferir un servicioactivo de un canal aotro.

Existen dos tipos de

handover Hard handover

Soft handover


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Handover

La terminal cuenta conla funcin activa debuscar la siguientecelda o sector paraoperar.

La red siempre es laque decide la celda osector, donde laterminal debepermanecer.

La red debe reservarlos recursos paragarantizar el servicioactivo en la terminal.


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PLMN

Una red pblica mvil o PLMN (Public Land

Mobile Network), consiste en un conjunto de

dispositivos que interactan para brindar un

servicio de telecomunicaciones inalmbricas. La PLMN debe estar registrada mediante un

par de cdigos

Mobile Country Code (MCC)

Mobile Network Code (MNC)

La arquitectura de una PLMN siempre es

jerrquica.


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GSM

Qu es GSM? GSM (Global System for Mobile) es una tecnologa de

telefona digital abierta, con el objetivo de transmitirvoz y servicios de datos mviles

Qu ofrece GSM? GSM soporta servicios de llamadas de voz y

transferencia de datos hasta 9.6kbps.

Opera en las bandas de 850MHz, 900MHz, 1800MHzy 1900MHz.

El servicio GSM esta disponible en mas de 218pases

GSM cubre a mas del 80% de la poblacin delplaneta.


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Jerarqua de una PLMN GSM

BSC Base Station Controller

BTS Base Transceiver Station


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UMTS

Qu es UMTS?

UMTS (Universal Mobile TelecommunicationsSystem), es una tecnologa desarrollada por lacomunidad global de GSM, utilizando WCDMA como

interfaz de aire. Qu ofrece UMTS?

Permite el soporte del servicio de voz, mensajes detexto, as como acceso a contenido multimedia:

Msica TV y video

Contenido de entretenimiento

Acceso a internet


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Jerarqua de una PLMN UMTS

RNC Radio Network Controller


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GPRS

Qu es GPRS?

GPRS (General Packet Radio Service), es el serviciode datos disponible en redes mviles GSM.

Qu ofrece GPRS?

Ofrece transferencias de datos de hasta 40kbps,similar a la capacidad de un acceso va dial-up.

Futuros desarrollos de GPRS permitieron incrementarla capacidad hasta 115kbps.

Esta nueva velocidad permiti a los usuarios elacceso a contenido multimedia como videos ymsica.


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EDGE

Qu es EDGE?

EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution),

es una tecnologa que provee incrementar casi

tres veces la capacidad de GPRS. Qu ofrece EDGE?

Permite servicios avanzados de descarga de

video y msica, as como de contenido

multimedia.


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HSPA

Qu es HSPA?

HSPA (High Speed Packet Access), extiende el

desempeo de una red WCDMA, mediante

tcnicas de modulacin avanzadas. Qu ofrece HSPA?

Velocidades de acceso de hasta 14Mbps

Mejoras en el intervalo de tiempo de transmisin

Adaptacin del link


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HSPA+

Qu es HSPA+?

HSPA+ es la evolucin del HSPA en redes

WCDMA

Qu ofrece HSPA+?Velocidad de acceso de hasta 21Mbps


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LTE

Qu es LTE?

LTE (Long Term Evolution), constituye el

siguiente paso evolutivo de las redes UMTS. La

tecnologa de acceso de radio permite tasas detransmisin de hasta 100Mbps.

Qu ofrece LTE?

Ofrece los servicios tradicionales legados de

GSM y UMTS, con la capacidad de acceso abanda ancha.

Arquitectura orientada a IP Multimedia

Subsystem (IMS)


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Resumen de tecnologas

Generaci

nTecnologas

Voz

SMS

Datos Throughp

utCanal

1G AMPS, NMT, C-Nets, TACS - 25-

30kHz

2G GSM, CDMA, DAMPS

- 200kHz2.5G GPRS, cdma2000 40kbps 200kHz

2.75G EDGE 236kbps 200kHz

3G UMTS (UTRAN), WCDMA-

FDD

384Mbps 5MHz

3.5G* HSPA 14 Mbps 5MHz

3.75G HSPA+ 21Mbps 5MHz

3.9G LTE (E-UTRAN) 56Mbps 10MHz

4G LTE Advanced, WIMAX 100Mbps 20MHz

5G En investigacin - -


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Comparacin GSM/UMTS

Parmetro GSM UMTS

Llamadas simultaneas 7 64

Numero de usuarios registrados 1,100 4,000

Radio de cobertura urbano (km) 0.5 1.0


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Arquitectura


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Arquitectura de sistema

En una red mvil se tienen dos componentes

Infraestructura fija

BSS Base Station Subsystem

SMSS Switching and Management SubsystemGSS GPRS Subsystem

VSS VAS Subsystem

Suscriptores mviles


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Arquitectura GSM

VLR

MSC GMSC

ISC

EIR AUC HLR

PSTNPLMN

PLMN

Internacionales

BSC

BSC

BTS

BTS

BTS

BTSBTS Base Transceiver Station


MSC Mobile Switching Center

GMSC Gateway MSC

ISC International Swithing Cen

HLR Home Location Register

VLR Visitor Location Register

EIR Equipment Identity RegisteAUC Authentication Centre


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Arquitectura UMTS

VLR

MSC GMSC

ISC

EIR AUC HLR

PSTNPLMN

PLMN

Internacionales

RNC

RNC

Nodo B

Nodo B

Nodo B

Nodo B



GMSC Gateway MSC

ISC International Swithing Cen



EIR Equipment Identity RegisteAUC Authentication Centre


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Arquitectura GPRS

SGSN

GGSN

BG

HLR

Internet

PLMN

Internacionales

BSC

RNC

Nodo B

Nodo B

BTS

BTS

SLR

DNSBTS Base Transceiver Station




SGSN Serving GPRS Support Node

GGSN Gateway GPRS Support Nod

SLR SGSN Location Register

DNS Domain Name SystemBG Border Gatewqy



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(Radio Network)

La red de radio, son todos los elementos GSM

relacionados con la interfaz de aire.

Estos elementos requieren de protocolos para

el control de la interfaz de aire y sealizacindel establecimiento de llamadas y acceso a

servicios.

El protocolo de handover se realiza en el BSC.

Varias BTS son coordinadas por una sola

BSC.


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BSCRNC

Nodo B

Nodo B BTS

BTSCORE

MSS Mobile Switching


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MSS Mobile Switching

Network

El Mobile Switching and Management

Subsystem, consiste de dos elementos

principales:

MSCHLR, VLR

MSS Switching and Management


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MSS Switching and Management

Subsystem

SS7 Network

VLR

EIR AUC

HLR

MSC GMSC

ISC

BSS Otras PLMN


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El nodo de switching en una PLMN de GSM,realiza las funciones de conmutacin como enuna red fija.

A diferencia de la red fija, el MSC considera la

adjudicacin y control de recursos de radio de lossuscriptores.

El MSC tambin debe proveer ciertas funcionesdel registro de localizacin de usuarios y elhandover de la conexin.

Una PLMN puede tener una o varias MSC, cadaMSC es responsable de un rea de servicio.

El BSS esta subordinado siempre al MSC


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Un MSC se dedica para interconectar a otras

redes como la PSTN, ISDN o PDN, el cual se

denomina GMSC.

El GMSC normalmente solicita informacin deenrutamiento al HLR, verificando los permisos

de los usuarios tanto de las llamadas

entrantes y salientes.

El GMSC tambin provee interconexin hacia

switches internacionales, que permiten la

conectividad hacia PLMN de otros pases.

HLR VLR Home and Visitor


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HLR , VLR Home and Visitor

Register

Una PLMN de GSM cuenta con varias bases

de datos, HLR y VLR.

Por PLMN normalmente existe una sola HLR y

existe un VLR por MSC.


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Cuenta con entradas por cada suscriptor y

cada terminal mvil ISDN.

Almacena toda la informacin permanente del

usuario Cuenta con todos los permisos del usuario,

as como de la ubicacin actual del suscriptor

No tiene control directo sobre los MSC Todas las actividades concernientes a los

usuarios se realizan en el HLR


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El VLR almacena informacin de la terminal

mvil en el rea de cobertura del MSC/VLR

El VLR puede manejar uno o varios MSC

El VLR retroalimenta al HLR con lainformacin mas actualizada de donde se

encuentra una terminal.


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AuC- Authentication Center

Las redes GSM basan su seguridad en la

verificacin del equipo terminal y del

suscriptor.

Algunas claves confidenciales sonalmacenadas en el AUC

EIR Equipment Identity


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EIR Equipment Identity

Register Este equipo almacena los nmeros de serie de las

terminales, mediante el IMEI.

Mediante esta base de datos es posible establecerlistas de acceso al servicio GSM de un operador

Lista Blanca Lista Negra

Lista Gris

Permite pasar terminales de lista blanca a lista negra,

en caso de que hayan sido reportadas por robo Permite pasar terminales de lista blanca a lista gris,

en caso la terminal tenga un software obsoleto.

GPRS General Packet Radio


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GPRS General Packet Radio

Service

GPRS esta definido en el estndar GSM fase

2+

Esta tecnologa permite en forma simple el

transporte de datos. En contraste con la red conmutada de voz,

este servicio se tarifica normalmente en

funcin al volumen de trfico y la calidad de

servicio garantizada.


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Arquitectura GPRS

En la arquitectura GPRS esta integrada dentro

de la arquitectura GSM.

Existen dos nodos de red denominados GPRS

Support Node (GSN), que interconectan la redGSM con una red de paquetes (PDN packet

data network)


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GSS GPRS Subsystem

IP/MPS

SLR HLR

SGSN GGSN

BG

BSS Internet

DNS

SGSN Service GPRS Support


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SGSN Service GPRS Support

Node

Es el encargado de la transferencia de datos

de dos vas de las terminales mviles y las

diferentes redes de datos, mediante la interfaz

de radio. Dentro de las funciones del SGSN estan

Control de Attach y Dettach de terminales

Autenticacin de suscriptores

Enrutamiento del trfico al PDN adecuado}

Al igual que el MSC cuenta con un registro de

localizacin interno, donde almacena las P-

TMSI

GGSN Gateway GPRS Support


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GGSN Gateway GPRS Support

Node

Es la interfaz entre la PDN destino y la red

GSM

Convierte los paquetes GPRS provenientes

del SGSN en paquetes apropiados delprotocolo de la PDN destino (IP, IPv6, etc.)

Dentro del GGSN se pueden definir diferentes

APN (access point network) hacia diferentes

PDN.

BG B d G t


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BG Border Gateway

El BG es un elemento de red que permite

interconectar diferentes PLMN entre si.

Es la forma en que un SGSN puede re

direccionar el trfico al GGSN destino paraalcanzar la PDN requerida en el APN del

usuario.

Los BG actan como elementos de proteccin

de la PLMN local de posibles ataques o

fraudes por parte de terceros.

Arquitectura GPRS en un modelo


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Arquitectura GPRS en un modelo

inter PLMN

B kb GPRS


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Backbone GPRS

Todas las redes GPRS son interconectadas por

redes IP

En estas redes los GSN encapsulan a las PDN en

tneles IP utilizando el protocolo GTP Existen dos clases de backbones

Intra PLMN

Son redes basadas en IP, propietarias del proveedor de

GPRS interconectando uno o mas GSN Inter PLMN

Son redes IP que interconectan varios proveedores GPRS

A it t VSS


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Arquitectura VSS

Los servicios de valor agregado constituyen

un elemento fundamental hoy en da para los

operadores de servicios inalmbricos.

La 3GPP reconoce la arquitectura de IPMultimedia Subsystem, para brindar este tipo

de servicios, sin embargo cada operador

cuenta con una estructura de plataformas para

proveer los servicios de valor agregado quemas se adapten a su mercado.

VSS VAS S b t


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VSS VAS Subsystem

SS7 Network

VLR

EIR AUC

HLR

MSC

RBTBSS

IP/MPLS

SGSN

SMSC

SLR DNS

GGSN

WAP GWY

MMSC

Otras PLMN

VASP

INTERNET

Voice

Mail


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Servicios

T l i i


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Teleservicios

Sobre los servicios de portadora seencuentran los teleservicios.

Entre los ms importantes estn:

VozSMS

FAX

V


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Voz

Este es un servicio esencial, que deberexistir en todos los operadores mviles.

Los servicios de voz pueden ser normales y

servicios de emergencia. El servicio es digital, utilizando codificacin,

bidireccional, simtrico.

El servicio de voz se contemplo en la fase 1(E1) de implementacin de servicios GSM

T i i d FAX


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Transmisin de FAX

El servicio de FAX deber ser implementado bajolas recomendaciones de la ITU-T T.30

El servicio deber permitir la transmisin de FAXen forma alterna durante una llamada,

permitiendo el cambio del canal de voz a un canalde fax.

Para el servicio de FAX se requiere un modo detransporte transparente.

Adicionalmente es posible configurar en el TE elmodo de aceptacin de llamada automtica quepermita recibir un FAX sin intervencin humana.

MMS


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MMS

Qu es MMS?

El MMS (Multimedia Messaging Service) es un

estndar para el envo de mensajes con

contenido multimedia.

Qu ofrece MMS?

Integracin de texto, fotografias y video dentro de

un mensaje multimedia

WAP


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WAP

Qu es WAP?

WAP (Wireless Application Protocol), es un

protocolo estndar que provee navegacin bsica

a terminales mviles

Qu ofrece WAP?

Ofrece adaptar el contenido WEB de un browser

normal al formato de una terminal mvil, as

como el contenido multimedia de la paginavisitada.

Ejemplos de SVA


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Ejemplos de SVA

Los servicios de valor agregado (SVA), utilizan los serviciosde portadora de una red mvil.

Ejemplos de SVA: Integracin de APN con VRF

Portal WAP

Ideas Music Store Servicios ISP

Mobile Banking

Microsoft Windows Live

ROCK TV

Facebook LBS

HotSpots


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Terminales Mviles

MS Mobile Station


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MS Mobile Station

Se define como la pieza de hardware utilizadapor los usuarios, para acceder a los servicios

de una red GSM.

El MS cuenta de dos elementos:Equipo terminal mvil

SIM

MS Mobile Station


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MS Mobile Station

El concepto de la separacin de la informacindel usuario en la SIM y el equipo terminal permitidesarrollar el roaming a nivel internacional.

La SIM puede realizar algunas funciones

especficas Codificacin de la identidad del usuario (IMSI) y llaves

secretas

Almacenamiento de mensajes de texto SMS

Almacenamiento de agenda telefnica Canales de control de broadcast del operador BCCH

LAI del sistema

Arquitectura de la terminal de


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q

usuario

SIM


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SIM

Qu es la SIM?

La SIM (Subscriber Identity Module), almacena el

IMSI (service-subscriber key), as como

informacin de seguridad para registrar a un

usuario en la red.

Qu provee la SIM?

La SIM cuenta con un procesador interno

separado de la terminal.Adicionalmente cuenta con memoria para

almacenamiento de contactos y mensajes de

texto

Parmetros de una SIM


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Parmetros de una SIM

ICC-ID Integrated Circuit Card Identifier, ID de identificacin

de la SIM

IMSI

International Mobile Subscriber Identity, ID del usuarioen la red

PIN

Personal Identification Number, requerida al iniciar la

terminal. PUK

PIN Unblocking Key, requerida para recuperar el PIN

Preguntas?


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Preguntas?

Qu es una SIM?

Defina un sistema de comunicacin?

Qu es handover?

Qu es HLR?

Qu es BSS?

Qu es BTS?

Qu es UMTS?

Qu es GPRS?

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