Tierra de Celulares

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

2. Objetivo de este seminario • Razones de porque en GSM se utilizan células (GSM = Global System for Mobile Communications = Sistema Global para Comunicaciones Móviles) • Conocer el significado de algunos conceptos que se usan en GSM - Paging (Activación) - Actualización - Handover (Pasar frecuencias) - Roaming (activación en viaje) • Conocer la razón de los Estándares • Conocer la diferencia entre Celulares y aparatos de radio Celulares – introducción a la telefonía movil

3. ¡Nos comunicamos! Teléfono,el medio de comunicación número 1 La Mitad de los Chilenos tiene un Celular (subtel 2005) Celulares – introducción a la telefonía movil

4. El Teléfono... Con Enchufe = Conectado a la red vía cables = No es móvil • Red Telefónica Análoga • Sistema usual • ISDN – Standard digital • Integrated ServicesDigital Network (Red Digital de Servicios Integrados) • Transferencia de datos – Internet • Funciones extras, p.ej. “Reconocer quien llama“ Celulares – introducción a la telefonía movil

5. …se convirtió móvil... • Cobertura • Máximo 1km • Alrededor de 50 metros en Edificios • El Standard se llama: DECT • Digital Enhanced Cordless Telecommunications (Telecomunicaciones Inalámbricas Digitales Mejoradas) Aparato y Estacion Base Cada uno es Emisor y Receptor Celulares – introducción a la telefonía movil

6. …y después totalmente móvil • Hoy: Teléfono Celular • Libre tránsito • Recepción en casi todo Chile • El Estandar es: GSM • Global System for Mobile Communications (Sistema Global para Comunicaciones Móviles) • Tecnología Digital Celulares – introducción a la telefonía movil

7. ¿Por qué Estándares? • Hasta ahora 3 Estandares técnicos: • ISDN (Teléfono-Digital) • DECT (Teléfono inalámbrico) • GSM (Teléfono celular) • Estándares Conocidos: • VHS (Video) • Tapas de conservas • Formatos de papel y sobres (p.ej. A4, C5...) ¿Razón? Celulares – introducción a la telefonía movil

8. Diferentes personas pueden desarrollar • productos compatibles independientemente. • p.ej. Celulares-GSM, Nokia, Motorola, etc! ¡Los Estándares son Normas! Estándard = Fijación (técnica)clara (también: Norma), de amplia aceptación Objetivo: Unificación Celulares – introducción a la telefonía movil

9. ¿Celular = Aparato de radio? ? = • ¿Diferentes? • ¿Parecidos? Celulares – introducción a la telefonía movil

10. Ambos emiten... • Transmisión a traves del Aire! • Sin conecciones de cables u otras • Transmisión de ondasElectromagnéticas • Como la Radio! • Diferentes Frecuencias • Radio Cooperativa Pto. Montt: 105.3 MHz • Radio USM: 99.7 MHz • Celular: alrededor de 890-960MHz1710-1880 MHz o Mayores Frecuencias Celulares – introducción a la telefonía movil

11. ...digital o análogo... Ruido alto análogo tiempo despacio fuerte profundo Codificación digital Zeit Celulares – introducción a la telefonía movil

12. ...pero: ¡La Diferencia! A B Frecuencia 1 Frecuencia 2 C D Estación emisora de radio Celulares – introducción a la telefonía movil

13. ¿Dónde estoy yo? • ¿Sabe un celular dónde está? • ¿De dónde sabe eso? GSM Chile ... Ciudad de Valparaíso ??? Celulares – introducción a la telefonía movil

14. Tierra de Celulares • Los celulares viven en territorios* con fronteras *Territorios se denominan Células en GSM Celulares – introducción a la telefonía movil

15. La Administración • Hay una Administración* por cada célula • Cuando un celular hace algo – siempre a través de la administración Verwaltung * La Administraciónson los protocolos BTS, BSC y MSC en GSM Celulares – introducción a la telefonía movil

16. La oficina de visitas... • Oficina de visitas* – todos los celulares que están en una célula están registrados • Sólo tienen acceso a través de la Administración Oficina de visitas * La Oficina de visitas es el protocolo VLR en GSM Celulares – introducción a la telefonía movil

17. ...y la oficina de residencia • Cada celular tiene una célula de residencia • Ahí se debe inscribir en la oficina de residencia* • Todos los datos importantes estan registrados allí Oficina de residencia Visita * La Oficina de residencia es el protocolo HLR en GSM Celulares – introducción a la telefonía movil

18. Datos en la oficina de residencia • Cada celular esta registrado sólo en una oficina de residencia • ¡La residencia del celular! • Datos importantes: • Número del celular • Lugar actual del celular • Célula actual donde se ubica el celular (Oficina de visita) • Derechos del celular • p.ej.: Conección a Internet • Visa para otros países • Datos encriptados en claves (Código secreto con su administración) • ¡La colección de datos más importante en un celular! Celulares – introducción a la telefonía movil

19. Residencia Visita 3 Visita 1 Residencia 2 Registro de entrada y salida • Si un celular cambia de célula: • Registro de Entrada en la nueva oficina de visitas • Registro de Salida en la oficina de visitas anterior • Cambio de Registro en la oficina de residencia Celulares – introducción a la telefonía movil

20. GSM de CHILE ... Ciudad de Valparaíso ¡Aquí estoy yo! • Cambio de célula: en la frontera registra su entrada en la nueva oficina de visitas, registra su salida de la oficina de visitas anterior y actualiza el registro en la oficina de residencia. • Por esto sabe un celular donde esta Celulares – introducción a la telefonía movil

21. Oficina de residencia del celular X Oficina de visitas actual del celular X Noticia desde una célula fija • Una noticia desde una célula fija al celular X: • Administración del Telefono de la célula fija pregunta a la Administración Internacional* • Esta conoce la oficina de residencia • En la oficina de residencia está registrada la célula actual del celular X Visita Residencia Visita X Heim * Esto se denomina un GMSC en GSM Celulares – introducción a la telefonía movil

22. Celular X? Activación para celular X • La Administración activa* toda la célula donde se encuentra el celular X • Celular X se contacta con la Administración • Así la noticia desde una célula fija puede recibirse Visita Residencia Visita X Residencia * Esta Activaciónse llama Paging en GSM Celulares – introducción a la telefonía movil

23. Celulares cantan Los celulares cantan* de una forma conocida *Cantar significa para celulares la acción de Emitir Celulares – introducción a la telefonía movil

24. ¡Coros No! • En Coro* los celulares no pueden cantar • Cuando varios celulares cantan la misma canción en conjunto, no se puede distinguir quien exactamente canta. Por esto a los celulares no les gusta cantar en Coro • Celulares cantan una canción • ¡Siempre solos! * Esto significa Interferencias (Emitir en las mismas Frecuencias) Celulares – introducción a la telefonía movil

25. Limitado número de canciones • Desgraciadamente no existen infinitas canciones* • Número fijo de canciones por célula • p.ej. 10 canciones por célula • No hay coros en las fronteras:¡Colecciones diferentes de canciones! canciones 2 canciones 1 canciones 1 canciones 3 *Canciones significan Frecuencias para los celulares Celulares – introducción a la telefonía movil

26. En la célula ahora canciones • Nuevo: La Administración posee una colección de canciones Residencia Visita Celulares – introducción a la telefonía movil

27. Un celular quiere cantar • El Celular desea cantar: pide una canción a la administración • Si la administración tiene canciones libres: Al celular se le otorga una canción y puede cantar • Si no hay canciones libres: no es posible cantar • Cuando un celular no quiere cantar más, entrega la canción • Otros celulares la pueden utilizar Celulares – introducción a la telefonía movil

28. Si un celular cantando se mueve • Un celular cantando que se mueve, ¡sigue cantando al cruzar la frontera entre dos células! • En la frontera: Conversación entre ambas administraciones y entrega de una nueva canción si es que hay disponibles. • La canción antigua se devuelve. F R O N T E R A Celulares – introducción a la telefonía movil

29. Nueva entrega • Esta nueva Entrega* de otra canción por la nueva administración debe ocurrir muy rápido • El celular quiere cantar continuamente • En GSM: alrededor de 60 milisegundos! • El celular no se da cuenta - canta cualquier canción • Se dice que esta acción estransparente para el celular Canciones 1 Canciones 2 * Handover en la tecnología celular Celulares – introducción a la telefonía movil

30. Respuesta: la administración toca periódicamente el Himno Nacional* • Este himno es único por célula • El celular elije el más fuerte si escucha muchos, y asíidentifica donde está Residencia Visita Visita Residencia Himno Nacional * En GSM esto se denomina LA Identificator Actualización Pregunta: ¿Qué pasa con celulares que pierden su ubicación? • Extravío, Olvido, Pérdida de memoria... Celulares – introducción a la telefonía movil

31. residencia Visita Visita residencia Permiso de viaje • Un celular no obtiene una canción en cada célula • S olo en células donde existen alianzas* • Consecuencias: ¡libre transito para celulares! • Células y alianzas se unen en un trato • ¡Y así permiten un tránsito más extenso para un celular! * Esto de denomina Roaming en la jerga de celulares Celulares – introducción a la telefonía movil

32. Palabras sobre GSM • El standard GSM es extenso & complejo • texto: ¡más de 5000 hojas! • Se definen muchas unidades y procesos • Hasta ahora poco conocido • No cubre aspectos de seguridad, llaves, codificaciones, SMS, SIM, ventana temporal, etc... • Esta presentación debe entenderse como: muy simplificada y con analogías de los Conceptos Básicos y principios de funcionamiento • No hay conceptos técnicos detallados Celulares – introducción a la telefonía movil

33. Diferencia Radio / Celular Ya vimos que: • Un aparato de radio debe poder emitir hasta el receptor • Un celular debe emitir solo hasta la estación emisora más cercana • Una estación emisora (administración)por célula Celulares – introducción a la telefonía movil

34. Células ¿Por qué se usan células?: • Las Frecuencias (canciones) pueden utilizarse varias veces por un mismo celular • Las mismas frecuencias no están en las células vecinas • Muchos más celulares pueden emitir (cantar) • El celular necesita menos Energía de emisión (puede cantar despacio) • Solo hasta la estación emisora vecina (Administración) • Baterías mas pequeñas (necesita menos potencia) Celulares – introducción a la telefonía movil

35. FINAL • Células – Consecuencias Residencia Visita canciones Celulares – introducción a la telefonía movil