Redes de Comunicaciones Móviles Tema 2: Redes 2Grcmo/rcm_21redes2Ggsm.pdf · Habitualmente Abis y A basados en sistemas de 2 Mbit/s (E1s) ... TRAU Central de Las 4 llamadas ocupan

RCM – Tema 2: Redes 2G – 1 dit dit

Grado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación

Redes de Comunicaciones Móviles

Tema 2: Redes 2G

Manuel Álvarez-Campana, Enrique Vázquez Gallo

Departamento de Ingeniería de Sistemas Telemáticos

ETSI Telecomunicación Universidad Politécnica de Madrid


Tema 2: Redes 2G

Redes GSM: servicios y arquitectura

Interfaz radio

Red de acceso

Núcleo de red

Plano de control de GSM

Sistema de Señalización SS7

Procedimientos de GSM

Inteligencia de Red: CAMEL

GPRS


GSM: Global System for Mobile Communications

Sistema radio móvil celular

Digital (2ª generación o 2G)

Servicios de voz y datos

En comparación con sistemas analógicos (1G):

Más variedad de servicios

Mejor calidad, sobre todo en condiciones de propagación adversas (corrección de errores)

Mayor seguridad (verificación de la identidad del usuario, cifrado de la información)

Desarrollado en Europa

Implantado en la mayoría de países

Ver www.gsma.com


Primeros pasos de GSM

1982: Inicio de normalización en el “Groupe Spécial Mobile” de CEPT

Recomendaciones GSM nn.nn

Continuada desde 1989 por ETSI con el nombre “Global System for Mobile communications”

Estándar fase 1 en 1990

Diciembre 1991: Primera red en Finlandia (Radiolinja)

1992: Unas 10 redes en Europa occidental

1995: Más de 100 redes en el mundo

Primeras redes en EE.UU.

En España, Airtel y Movistar desde finales de 1995 (en 1 año tantos usuarios como los sistemas analógicos en más de 10)

ETSI publica el estándar fase 2 en 1995


Servicios GSM

Teleservicios:

Telefonía a 13 kbit/s

Llamadas de emergencia

Servicio de mensajes cortos (SMS)

Fax

Servicios portadores:

Circuitos de datos hasta 9600 bit/s

Servicios suplementarios:

Desvío, identificación de llamante, llamada en espera, grupo cerrado de usuarios, prohibición de llamadas (ej. entrantes, internacionales, todas)

(La lista de servicios se fue ampliando en fases sucesivas de los estándares)


GSM B

Ejemplos de uso: telefonía y SMS

Servicios GSM más utilizados

GSM A

Red

fija

itinerancia

(roaming) red propia

red visitada

aplicaciones

dispositivos


Pasarela WAP

Internet

Teléfono GSM con

pila de protocolos WAP

(Wireless Application

Protocol)

Aplicaciones con interfaces

basadas en menús sencillos Web

Red fija

Unidad de

interfuncionamiento

IWF

Ejemplos de uso: datos

Fuertes limitaciones de la red GSM (baja velocidad, errores de transmisión) y de los terminales (pantalla de texto pequeña)

Red

GSM

Teléfono GSM con funciones de

adaptación de terminal (TAF)

Circuito de datos para transferir ficheros, acceso a correo electrónico...

Posibilidad de retransmisiones entre TAF e IWF (modo no transparente) o no (modo transparente)


Arquitectura general de GSM

Elementos y protocolos nuevos, junto con otros adaptados de la red telefónica fija

Redes tel.

fijas

Redes externas

Otras redes

tel. móviles

Interfaz A

Interfaz radio (Um)

Estación

Móvil (MS)

MS Mobile Station BSS Base Station Subsystem NSS Network Switching Subsystem

Subsistema

de Red

(NSS)

Subsistema de

Estaciones Base

(BSS)


La estación móvil

circuitería radio, códecs, interfaz de usuario (pantalla, teclado, altavoz), señalización móvil-red…

cada terminal tiene un IMEI (International Mobile Equipment Identity) único que identifica fabricante, modelo y número de serie de ese terminal

tarjeta inteligente con un número de serie que identifica operador emisor y nº de la tarjeta

necesaria para usar los servicios de la red, salvo llamadas de emergencia

guarda datos del usuario, incluyendo

IMSI (International Mobile Subscriber Identity)

clave secreta y algoritmos seguridad

números de teléfono, mensajes

puede ejecutar programas de tratamiento de servicios

acceso protegido por contraseña numérica (PIN)

Terminal Móvil

Tarjeta SIM (Subscriber

Identity Module)

+


Identificadores y claves

IMEI: International Mobile Equipment Identity (15 cifras)

fabricante y modelo (8 cifras, ej. 35205205=Samsung S6500 Mini2) + nº de serie del terminal, que se puede ver tecleando *#06#

base de datos global de IMEIs gestionada por la organización de operadores GSMA

Número de serie de la SIM (19 cifras)

89 + país (ej. 34=España) + operador (ej. 56=Vodafone) + nº tarjeta

IMSI: International Mobile Subscriber Identity (15 cifras)

país (ej. 214=España) + operador (ej. 03=Orange) + nº de cliente

identifica al usuario como cliente de un operador determinado

Clave secreta asignada por el operador y confinada en la SIM, se usa en procedimientos de

seguridad que se ven más adelante

Contraseña numérica (PIN)

que elige el usuario y teclea al encender el móvil para poder acceder a la SIM

MSISDN: Mobile Subscriber ISDN Number (nº telefónico formato E.164)

nº telefónico del usuario, usado por otros usuarios para comunicarse con él

se puede mantener aunque se cambie de terminal, de SIM o de operador


Canales físicos en el interfaz radio: frecuencias

890 915 MHz 935 MHz 960 MHz

···

125 portadoras ascendentes

(móvil a estación base)

GSM 900

1710 MHz 1785 MHz

···

375 portadoras ascendentes

(móvil a estación base)

GSM 1800

1805 MHz 1880 MHz

···

375 portadoras descendentes

(estación base a móvil)

···

125 portadoras descendentes

(estación base a móvil)

200 kHz

Las frecuencias disponibles se reparten entre los operadores

Una célula puede usar una o varias parejas de frecuencias (cada pareja formada por una frecuencia ascendente y otra descendente)

GSM puede usar varias bandas de frecuencias, por ejemplo:


Canales físicos en el interfaz radio: tramas

En cada par de frecuencias se transmiten 8 canales físicos bidireccionales multiplexados en el tiempo: cada canal físico dispone de un intervalo de tiempo por trama en cada sentido

Se transmiten 26 tramas cada 120 ms

Duración: 120/26 = 4,615 ms cada trama

Trama = 4.615 ms

Intervalos de tiempo del canal físico 2

red a móvil

f1d

móvil a red 1 8 2 3 ... 1

1 8 2 3 ... 1 2

f1a

fNd

fNa


Canales físicos en el interfaz radio: capacidad

En cada intervalo de tiempo se puede transmitir una ráfaga

de entre 88 y 148 bits según tipo de ráfaga

Las ráfagas normales permiten transmitir 114 bits

Un intervalo por trama da por tanto una capacidad bruta

del canal físico de 114/4,615= 24,7 kbit/s en cada sentido

Con esta capacidad, un canal físico puede transportar

una conversación de voz a 13 kbit/s, más redundancia añadida

para protección contra errores

o bien

datos hasta 9,6 kbit/s, más redundancia añadida para

protección contra errores


NSS

Subsistema de estaciones base (BSS)

BTS Base Transceiver Station

BSC Base Station Controller

BSS Base Station Subsystem

MS Mobile Station

MSC Mobile Switching Center

NSS Network Switching Subsystem

BSS

Abis

BSC

MS

A

MS

Abis

Um

Um

BTS

BTS

Central de conmutación

(MSC)


Elementos del subsistema de estaciones base

Estación base (BTS, Base Transceiver Station)

Estación radio que cubre una célula GSM

Una o varias parejas de frecuencias (8 canales cada una)

Funciones de nivel físico radio: codificación de canal, modulación/demodulación…

Cifrado/descrifrado de canales radio

Controlador de estaciones base (BSC, Base Station Controller)

Equipo que controla un grupo de estaciones base (ej. varias decenas)

Interviene en el control de recursos radio: asignación de canales, traspasos de llamadas

Actúa como concentrador de tráfico hacia el subsistema de red


A

Enlaces entre elementos

Habitualmente Abis y A basados en sistemas de 2 Mbit/s (E1s)

Un canal de 64 kbit/s se puede dividir en 4 subcanales de 16 kbit/s para transportar 4 llamadas

Antes de entrar en las centrales de conmutación, cada llamada se pasa a un circuito de 64 kbit/s separado en un elemento denominado Transcoding and Rate Adaptation Unit (TRAU)

Um BSC

Canales de

64 kbit/s

Voz a tasa neta de 13 kbit/s

(o circuitos de datos a 9,6 kbit/s)

Canales

de 16 kbit/s

Abis

MS

Ej. 4 llamadas ocupan 4

canales físicos

BTS

TRAU Central de conmutación

(MSC)

Las 4 llamadas ocupan 4

subcanales de 16 k =

1 canal de 64 k

Las 4 llamadas ocupan 4 circuitos

de 64 k distintos y cada una se

conmuta a su destino


Las BTS son muy numerosas y cada una requiere un número reducido de circuitos de 64 kbit/s

Para aprovechar la capacidad de los enlaces y ahorrar costes en esta parte de la red GSM, se pueden emplear topologías en cadena o en estrella, así como cubrir varias células (“sectores”) desde un mismo emplazamiento usando antenas directivas

Interconexión de estaciones base

Cadena

BSC

Estrella

BSC 3 x 64 k

3 x 64 k

3 x 64 k

12 x 64 k

3 x (3x64) k

BSC Emplazamiento trisectorial

3 x 64 k

6 x 64 k

9 x 64 k

12 x 64 k

Ejemplo suponiendo 3 circuitos de 64 kbit/s por cada una


Capacidad necesaria

El número de canales radio, subcanales de 16 k en Abis y circuitos de 64 k necesarios en cada caso dependerá del tráfico de los usuarios y de la probabilidad de bloqueo

Además, se debe reservar capacidad para el intercambio de mensajes de señalización (por ejemplo solicitudes de comunicación, avisos de llamada entrante, órdenes de traspaso, etc.) entre MS, BTS y BSC

En cada célula hay uno o varios canales radio reservados para señalización a/desde los móviles

Las estaciones base y controladores pueden usar canales de señalización de 16 kbit/s o de 64 kbit/s en el intefaz Abis, según las necesidades

La señalización entre BSC y MSC (interfaz A) y la del resto de elementos del subsistema de red GSM que se ven a continuación va por canales de señalización de 64 kbit/s


Sistemas externos

que envían/ reciben

SMS

NSS

EIR

AuC

HLR

Subsistema de red (NSS)

A

Otras redes

telefónicas

AuC Authentication Center

EIR Equipment Identity Register

GMSC Gateway Mobile Switching

Center

SCF Service Control Function

SMSG Short Message Service Gateway

SMSC Short Message Service Center

VLR Visitor Location Register

HLR Home Location Register



GMSC

Abis

Um

BSC

gsm

SCF

Red de

Señalización (canales de 64 kbit/s)

SMSG

SMSC

VLR

VLR

Circuitos

64 kbit/s

Abis

Um

BSC

A

MSC

BTS

BTS

MSC

BTS

BTS


Elementos del subsistema de red

Central de conmutación (MSC, Mobile Switching Center)

Central telefónica con funciones adicionales para gestión de movilidad

Una o varias MSC pueden actuar de pasarela con redes externas (GMSC)

Registro de localización base (HLR, Home Location Register)

Base de datos de todos los usuarios propios de la red GSM

– Físicamente puede estar repartido en varios equipos

Guarda identificadores de los usuarios, servicios que pueden usar,

información de localización parcial (en qué VLR se encuentra

actualmente cada uno)

Registro de visitantes (VLR, Visitor Location Register)

Normalmente un VLR por cada MSC: pareja MSC/VLR

Cada VLR guarda datos de los usuarios propios y visitantes que se

encuentran actualmente en la zona servida por una MSC, incluyendo

información de localización más precisa (célula o grupo de células

donde está)


Elementos del subsistema de red (II)

Registro de equipos (EIR, Equipment Identity Register)

Contiene información sobre terminales identificados por su IMEI

Centro de autenticación (AuC, Authentication Center)

Elemento asociado al registro HLR que guarda claves y algoritmos

utilizados los procedimientos de seguridad de GSM

Pasarela de SMS (SMSG, Short Message Service Gateway)

Transfiere mensajes entre los móviles y un Centro de Servicio de

Mensajes Cortos (SMSC) que almacena los mensajes pendientes de

entrega

La función de pasarela SMSG se puede realizar en una o varias MSC, o

bien estar integrada en el centro de mensajes SMSC

Los mensajes cortos se transfieren sobre canales de señalización,

no sobre circuitos

Función de control de servicio (gsmSCF, Service Control Function)

Se encarga del tratamiento de servicios de inteligencia de red


Red de circuitos entre MSCs

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

BSC

MSC

MSC

BSC

MSC

BSC

BSC

MSC

MSC

BSC

MSC

BSC MSC

BSC

MSC

BSC

BSC BSC

MSC

MSC

Capa de

acceso

Capa de

tránsito

…

…

…

…

A


Red de señalización (red de paquetes)

Transporta paquetes de establecimiento de llamada, consultas de información de usuarios, SMS, etc. entre MSC, HLR, VLR...

Usa el Sistema de Señalización 7 (SS7) normalizado por ITU-T

MSC

MSC

MSC

MSC

HLR

EIR MSC

MSC

MSC

MSC

HLR

MSC

MSC

MSC

MSC

STP

STP

STP

STP

MSC

MSC

MSC

Signalling Transfer Points

…

…

Red SS7

SMSG

Canales de señalización


Ejemplo

Red GSM con 10 millones de usuarios

Capacidad de equipos

MSC/VLR: 250.000 usuarios

HLR: 850.000 usuarios

8 MSCs de tránsito, 2 por zona

Madrid (2), Barcelona (2), Sevilla (2) y Valencia (2)

Dos parejas de puntos de transferencia de señalización (STPs)

Madrid-Sevilla y Barcelona-Valencia

Tenerife

Las Palmas

Segovia

Guipúzcoa

Pontevedra

La Coruña

Granada

Valencia

Madrid

Málaga

Salamanca

Huelva

Zamora Valladolid

Barcelona

Alicante

Cádiz

Almería

Ceuta Melilla

Jaén Córdoba

Toledo Cuenca

Albacete

Teruel

Asturias

C. Real

Avila

Lugo

Orense

León

Cáceres

Badajoz

Cantabria

Palencia Burgos

Guadalajara

Gerona

Alava

Rioja

Soria

Tarragona

Castellón

Sevilla

Zaragoza

Lérida Huesca

Navarra

Vizcaya

Baleares

Zona A

Zona B

Zona D

Zona C

Murcia


Ejemplo: estimación de número de equipos

CC.AA. Población Porcentaje Usuarios MSCs Acceso HLRs

Madrid 5.527.152 13,21% 1.321.088 6

Castilla León 2.480.369 5,93% 592.852 3

Castilla La Mancha 1.782.038 4,26% 425.939 2

Galicia 2.737.370 6,54% 654.280 3

Asturias 1.073.971 2,57% 256.698 2

Cataluña 6.506.440 15,55% 1.555.155 7

La Rioja 281.614 0,67% 67.311 1

Navarra 569.628 1,36% 136.151 1

Aragón 1.217.514 2,91% 291.007 2

País Vasco 2.108.281 5,04% 503.917 3

Cantabria 542.275 1,30% 129.613 1

Valencia 4.326.708 10,34% 1.034.160 5

Murcia 1.226.993 2,93% 293.273 2

Baleares 916.968 2,19% 219.172 1

Andalucía 7.478.432 17,87% 1.787.478 8

Extremadura 1.073.050 2,56% 256.478 2

Canarias 1.843.755 4,41% 440.690 2

Ceuta y Melilla 145.336 0,35% 34.738 1

Total 41.837.894 100% 10.000.000 52 12

Centr

oN

ort

eE

ste

Sur

4

3

2

3


Ejemplo: distribución de equipos

Zona A

Zona B

Zona D

Zona C

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

STP

STP

STP

STP

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

MSC

HLR

HLR

HLR

HLR

HLR HLR

HLR

HLR

HLR

HLR

HLR

HLR

MSC


Resumen: elementos de GSM

Terminal móvil con tarjeta SIM

Identificadores: IMEI del terminal, IMSI e MSISDN del usuario

Red de acceso formada por estaciones base y controladores (BTS y BSC) que gestionan la asignación de canales a los móviles y concentran tráfico

Red troncal formada por nodos que conmutan las llamadas (MSC), registros que almacenan información de terminales y usuarios (EIR, HLR, VLR, AuC) y elementos que tratan los mensajes cortos (SMSG) y otros servicios (gsmSCF)

Interfaces Um (móvil-BTS), Abis (BTS-BSC), A (BSC-MSC)

Además otros interfaces de la red troncal también se identifican con letras en los estándares: B (MSC-VLR), C (MSC-HLR y SMSG-HLR), D (HLR-VLR), E (MSC-MSC), F (MSC-EIR), G(VLR-VLR)


Resumen: interconexión de elementos GSM

Canales radio de baja capacidad entre móvil y BTS

La voz se comprime a 13 kbit/s

Uno o más canales se reservan para señalización

Circuitos de 64 kbit/s divididos en 4 canales de 16 kbit/s en los enlaces entre BTS y BSC

Cada conversación ocupa un canal de 16 kbit/s

Uno o más canales se reservan para señalización

Conversión de 16 a 64 kbit/s antes de la primera MSC

Circuitos de 64 kbit/s entre MSCs

Red de señalización formada por enlaces de 64 kbit/s que interconecta las MSC y otros elementos HLR, VLR...


Tema 2: Redes 2G



Canales lógicos

Transporte de señalización




GPRS



Realiza funciones de señalización divididas en tres grupos o niveles

Gestión de Comunicación (CM): incluye el control del establecimiento y liberación de llamadas (CC), servicios suplementarios (SS) y servicio de mensajes cortos (SMS)

Gestión de Movilidad (MM): funciones de localización de móviles y de seguridad (autenticación y cifrado)

Control de Recursos Radio (RR): se encarga del establecimiento y liberación de canales, medidas de calidad y traspasos

Se apoyan en un servicio de transporte fiable de los mensajes de señalización sobre los distintos interfaces de la red


Protocolos del plano de control de GSM

Um Abis A

CM

MM

RR

LAPDm

Canales radio

B, C… Móvil

(MS)

Central

(MSC)

Estación Base

(BTS)

Controlador de

Estación Base (BSC)

Otros

(MSC, HLR, VLR…)

CM

MM

RR

SS7 niveles

bajos

RR

LAPD SS7 niveles

bajos

RR

Canales señ. Abis

RR

LAPDm

RR

Canales radio

LAPD

Canales señ. Abis

Señalización usuario-red

específica de GSM

Señalización Q.931

CM

MM

RR

SS7 niveles

bajos

Sistema de señalización 7 (SS7)

niveles altos


Canales lógicos en el interfaz radio

En el interfaz radio GSM se dispone de canales físicos

Por cada par de frecuencias hay 8 canales físicos multiplexados en el tiempo

Tramas TDM con 8 intervalos de tiempo

A cada canal físico le toca 1 intervalo por trama

A su vez, sobre cada canal físico se pueden multiplexar en el tiempo varios canales lógicos

Para ello, los intervalos de tiempo que le tocan al canal físico se reparten por turno entre los canales lógicos multiplexados sobre él


Canales lógicos de señalización, divididos en

Comunes, compartidos por todos los móviles de la célula

– Unidireccionales

– En un canal común descendente la estación base difunde información que escuchan los móviles

– En un canal ascendente los móviles envían peticiones cuando necesitan un canal dedicado

Dedicados, se asignan temporalmente al móvil que los necesita

– Bidireccionales

– Establecimiento de llamadas y otros usos que se ven luego

Canales lógicos de tráfico (voz o datos)

Dedicados y bidireccionales

Tipos de canales lógicos


Canales lógicos

FCCH Frequency Correction Channel señaliz. común uno

BCCH Broadcast Control Channel señaliz. común uno

SCH Synchronisation Channel señaliz. común uno

PCH Paging Channel señaliz. común uno

RACH Random Access Channel señaliz. común uno

AGCH Access Grant Channel señaliz. común uno

SDCCH Stand-alone Dedicated Control Channel señaliz. dedic. varios

SACCH Slow Associated Control Channel señaliz. dedic. varios

FACCH Fast Associated Control Channel señaliz. dedic. varios

TCH Traffic Channel tráfico dedic. varios


Móvil en modo no dedicado

El móvil escucha la información difundida por estos canales comunes y selecciona una célula

Actualiza su posición si procede

Además el móvil escucha en el canal común de avisos (PCH) por si llega alguno dirigido a él indicando una llamada o mensaje corto entrante

FCCH, SCH

BCCH

PCH

MS

BTS


Petición de canal de señalización dedicado

Petición de canal SDCCH por contienda

en el canal de acceso aleatorio (RACH)

MS

BTS

Un móvil necesita un canal de señalización dedicado (SDCCH) para: responder a un aviso de llamada o iniciar una llamada saliente enviar o recibir un mensaje corto actualizar su posición informar de su desactivación temporal (apagado)

RACH Petición

de SDCCH

AGCH Asignación

de SDCCH

El SDCCH concedido al móvil se indica a

través del canal de asignación (AGCH)


Uso del canal de señalización dedicado

En el caso de una llamada entrante o saliente, el canal de señalización dedicado (SDCCH) se usa para iniciar el establecimiento de llamada

Cuando la red asigna al móvil un canal de tráfico (TCH) el SDCCH se libera

En el resto de casos, el móvil usa el SDCCH para la operación deseada (ej. actualización de posición, mensaje corto) y a continuación lo libera, volviendo al modo no dedicado

Cada canal SDCCH tiene un canal asociado lento (SACCH) en paralelo, necesario para enviar señalización relacionada con la transmisión (medidas de calidad, ajustes de potencia y avance temporal)

SDCCH

+ SACCH

MS

BTS


Uso de canal de tráfico para una llamada

Tras liberar el SDCCH, el canal de tráfico (TCH) se usa para la señalización que completa el establecimiento de llamada, para llevar la voz durante la fase de conversación y por último para la señalización de liberación de llamada

El término canal asociado rápido (FACCH) no se refiere a otro canal distinto, sino al propio TCH cuando se usa para señalización durante el establecimiento y liberación

El TCH también puede usarse como FACCH durante la conversación para ejecutar traspasos y para el acceso a servicios suplementarios

Al igual que los SDCCH, cada TCH tiene un canal asociado lento (SACCH) en paralelo

FACCH/TCH

+ SACCH

MS

BTS


Ejemplos de uso de canales por un móvil

SDCCH

+ SACCH

FACCH

TCH

+ SACCH

Móvil escuchando en canales comunes (BCCH, PCH...)

Vuelta a escucha

en canales comunes

Cambio de SDCCH a TCH

Establecimiento de llamada

Conversación

FACCH

Liberación de TCH

Liberación

Móvil escuchando en canales comunes (BCCH, PCH...)

Solicitud vía RACH/AGCH

Envío de SMS

Liberación de SDCCH

Ejemplo 1: envío de SMS

Ejemplo 2: llamada

+ SACCH

SDCCH Vuelta a escucha

en canales comunes


Un canal físico tiene un intervalo de 114 bits por trama en cada sentido. Esos intervalos se asignan por turnos a los canales lógicos que se quieren multiplexar sobre ese canal físico. Cada canal lógico puede dedicarse a un móvil distinto.

Multiplexión de canales lógicos sobre canales físicos

Trama

4.615 ms

móvil red

114 bits

móvil red

Ejemplo: intervalos del canal lógico X dentro del canal físico 2 (2 de cada 4)

2 ... 2 2 1 3 8 2

114 bits

2 ... 2 2 1 3 8 2

intervalos del canal Z (1 de cada 4)

intervalos del canal lógico Y (1 de cada 4)

Cada canal físico puede llevar una combinación de canales lógicos distinta: varias configuraciones posibles.


Configuraciones de un canal físico

Canal físico para tráfico de usuario

esta configuración multiplexa un TCH/FACCH y su SACCH

Canal físico para canales de señalización dedicados

multiplexa 8 SDCCH y sus 8 SACCH

Canal físico para canales de señalización comunes

multiplexa FCCH, SCH, BCCH, PCH, AGCH, RACH

Canal físico para señalización combinada

multiplexa FCCH, SCH, BCCH, PCH*, AGCH*, RACH*

* la capacidad de estos canales es menor que en la opción anterior

y además 4 SDCCH con sus 4 SACCH

Lo anterior dice cuántos canales lógicos de cada tipo caben en un canal físico, pero para calcular la capacidad de cada canal lógico hace falta saber como se reparten los intervalos del canal físico (ver luego)

Elegir una de las dos


Ejemplos de asignación de canales

Célula con poco tráfico

1 frecuencia, con 1 canal físico para señalización combinada y los 7 canales restantes para tráfico

Célula con más tráfico

1 frecuencia: de los 8 canales físicos, se asigna

– 1 para canales señalización comunes

– 2 para canales de señalización dedicados, lo que da 8+8 = 16 SDCCHs

– y los 5 restantes para tráfico

2 frecuencias con 2x8 = 16 canales de tráfico más (en total 21 TCHs)


Canal físico para tráfico

Soporta un canal lógico de tráfico y su canal asociado lento

Se utiliza una multitrama de 26 tramas. Por tanto, se dispone de 26 intervalos de tiempo, que se reparten como sigue:

TCH/FACCH (24 intervalos) + SACCH (1 intervalo) + 1 libre (la asignación es la misma en sentido ascendente y descendente)

Multitrama

1 5 10 12 … 13 14 20 25 26 1 2 11 15 24 2 … 5 10 12 13 14 11 15

25 26 …

1 5 10 12 … 13 14 20 25 26 1 2 11 15 24 2 … 5 10 12 13 14 11 15

25 26 …

trama

Intervalo del canal físico TCH/FACCH SACCH libre


1 5 10 15 20 …

25 30 35 40 45 50 51 1 2

Multitrama de 51 tramas

SDCCH libre SACCH

1 5 10 15 20 …

25 30 35 40 45 50 51 1 2

SD2 SD1 SD4 SD3 SD6 SD5 SD8 SD7 SA2,6 SA1,5 SA4,8 SA3,7

SA3,7 SA2,6 SD1 SA4,8 SD3 SD2 SD5 SD4 SD7 SD6 SA1,5 SD8

Canal físico para señalización dedicada

Caben 8 canales SDCCH con sus 8 SACCH

Asignación de intervalos igual en ambos sentidos

8 SDCCHs (8x4 int.) + 8 SACCHs (4*x4 int.) + 3 int. libres

* en una multitrama van 4 SACCHs y en la siguiente los otros 4 (ver figura)


1 5 10 15 20

25 30 35 40 45 50 51 1 2 …


1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 … 51 1 2

RACH

FCCH SCH BCCH PCH+AGCH

Canal físico para señalización común

libre

Asignación de intervalos

Desde red: FCCH,SCH,BCCH (14 int.) + PCH+AGCH (36 int.) + 1 libre

Desde móvil: RACH (los 51 intervalos del canal físico)


1 5 10 15 20 …

1 5 10 15 20

25 30 35 40 45 50 51 1 2

25 30 35 40 45 50 51 1 2

…


RACH

FCCH SCH BCCH PCH+AGCH SDCCH libre

SD2 SD1 SD4 SD3

SD2 SD1 SD3

SA2,4 SA1,3

SD4 SA2,4 SA1,3

SACCH

SDCCH SACCH

Canal físico para señalización combinada

Asignación de intervalos

Desde red: FCCH,SCH,BCCH (14 int.) + PCH+AGCH (12 int.) + 4 SDCCH (4x4 int.) + 4 SACCH (2*x4 int.) + 1 libre

Desde móvil: RACH (27 int.) + 4 SDCCH (4x4 int.) + 4 SACCH (2*x4)

* como antes, cada multitrama lleva la mitad de los SACCH (ver figura)


Protocolo LAPDm

Protocolo de nivel 2 que se usa sobre los canales de señalización entre móvil y estación base (excepto RACH, FCCH y SCH)

Modo de transferencia confirmada para envío fiable de señalización sobre SDCCH y FACCH, y de mensajes cortos sobre SDCCH y SACCH

Modo de transferencia no confirmada en el resto de casos

Basado en el protocolo LAPD de RDSI con formatos de trama adaptados para su uso sobre los diferentes canales de señalización radio de GSM

La transferencia confirmada sobre SDCCH usa tramas de 23 octetos, con 3 de cabecera y 20 de información más relleno

184 bits (23 x 8) + 272 bits de redundancia = 456 bits = 4 x 114 bits, de forma que cada trama ocupa exactamente 4 intervalos de tiempo

MS

Abis A

BSC MSC

BTS


Cálculo de capacidad de los canales

1 trama=8 intervalos de 114 bits cada uno; 26 tramas=120 ms

Canal físico (1 intervalo por trama): 26.114/120=24,7 kbit/s

Canal TCH: 24.114/120 = 22,8 kbit/s

Canal SACCH de TCH: 1.114/120 = 0,95 kbit/s

Canal SDCCH: 4.114/(51.120/26) = 1,937 kbit/s

Canal SACCH de SDCCH: 4.114/(2.51.120/26) = 0,968 kbit/s

Eficiencia máxima de LAPDm (es el caso en que no hay relleno) 20/(3+20) = 0,8695=86,95%

A cada trama de 23.8=184 bits se le añaden 272 bits de redundancia para completar los 4 intervalos (184+272 = 456 bits que coincide con 4.114 = 456 bits) Eficiencia 184/456 = 0,4035 = 40,35%

Capacidad neta de SDCCH por encima de LAPDm

1,937.0,8695.0,4035 = 0,679 kbit/s


Protocolo LAPD

Protocolo de nivel 2 entre BTS y BSC, sobre canales de 64

kbit/s ó subcanales de 16 kbit/s

Ejemplo:

Suponiendo que por cada frecuencia (8 canales físicos) se necesitan en Abis 16 kbit/s para LAPD y 2 circuitos de 64 kbit/s para voz

Una célula, o sector, con 4 frecuencias necesitaría 4x16=64 kbit/s para LAPD y 4x2=8 circuitos de 64 kbit/s para voz

Un emplazamiento trisectorial con 4 frecuencias por sector necesitaría 3x(1+8) = 27 circuitos de 64 kbit/s

MS

Abis A

BSC MSC

BTS


Transporte en otros interfaces

Se usan los niveles bajos del Sistema de Señalización 7

Entre BSC y MSC

Entre MSC, HLR, VLR, EIR, etc.

Se usan canales de señalización de 64 kbit/s

– con redundancia, de forma que si falla un canal el elemento de red afectado puede enviar su señalización por otro canal alternativo

LAPDm, LAPD y SS7 se encargan del transporte fiable de los mensajes de señalización por los distintos interfaces de GSM

MS

Abis A

BSC MSC

BTS


Tema 2: Redes 2G




Evolución de la señalización telefónica

Arquitectura del SS7

Parte de Transferencia de Mensajes y SCCP

Parte de Usuario de Servicios Integrados

Partes de Aplicación



GPRS


Señalización telefónica

Intercambio de información de control entre el usuario (o abonado) que llama, el llamado y los nodos de la red, con el fin de establecer, mantener y liberar llamadas

Señalización

usuario-red

Señalización

usuario-red

Señalización de usuario a usuario

Señalización

de red


Sistema de Señalización Nº 7 (SS7)

Conjunto de protocolos de control entre nodos de las redes telefónicas

SS7 es señalización de red

Normalizado por ITU-T para la red telefónica fija

Sustituye a sistemas de señalización anteriores obsoletos

Soporte de servicios de Red Inteligente

Ampliado para su uso en redes móviles GSM y UMTS

Además del establecimiento de llamadas, se encarga de otras funciones necesarias en las redes móviles, por ej. la localización de los usuarios

Uso en escenarios de interfuncionamiento con redes de telefonía sobre IP


Evolución de la señalización de red

Los primeros sistemas de señalización de red normalizados por ITU-T hasta el SS nº 5 seguían el principio de señalización asociada al canal

La señalización va por el propio circuito de voz en forma de señales eléctricas simples (cambios de nivel, tonos dentro o fuera de la banda vocal) que indican eventos básicos: toma de circuito, cifra 0, cifra 1..., respuesta, liberación, etc.

señalización y voz


Toma de circuito

Cifras

Invitación a transmitir

Señalización asociada al canal: ejemplo de llamada

Timbre

Descuelga

Tono de marcar

Cifras

Fin de número

Tono de

llamada Descuelga

conversación

Descuelga

Desconexión

Guarda de liberación

Cuelga

Tono

Cuelga

Cuelga ...


Evolución de la señalización de red (II)

El SS nº 6 (1964-72) y el SS nº 7 (1972- ) introducen el principio de señalización por canal común

La señalización va por circuitos reservados para ello en lugar de usar los mismos circuitos que llevan las conversaciones de los usuarios

Los circuitos de voz, que son muy numerosos, se simplifican

Cada circuito o “canal común” de señalización es capaz de transmitir la señalización de muchos circuitos de voz

La señalización se concentra en pocos canales comunes

En lugar de cambios de nivel, tonos... se transmiten paquetes de señalización con cabeceras, números de secuencia, códigos de redundancia...

Mayor fiabilidad y flexibilidad


Señalización por canal común

Red de voz

(conmutación de circuitos)

Red de señalización

entre centrales

(conmutación de paquetes

con control de errores,

retransmisiones,

caminos alternativos)

Paquete de

señalización

Otros nodos (ej. tratamiento

de servicios especiales, bases

de datos de usuarios)

Centrales de conmutación

Nodo intermedio que

conmuta los paquetes

de señalización

Canal común que transmite

paquetes de señalización

de múltiples circuitos de voz


Sistema de Señalización Nº7






ISUP

TCAP

SCCP

MTP

INAP

MAP


Topología de la red de señalización por canal común

La topología de la red de señalización puede coincidir total o parcialmente con la topología de la red de circuitos

Circuitos de información

Canal de señalización

“Punto de Señalización”

(Software de tratamiento de

mensajes de señalización)

SP

MODO ASOCIADO

A B

MODO CUASI-ASOCIADO

C

“Punto de Transferencia de

Señalización” (Conmutador

de Paquetes)

STP

D

A B


STP

Topología de la red de señalización (II)

MODO DISOCIADO

STP STP

SP SP SP SP

SP SP


Enlaces y rutas de señalización

Por razones de fiabilidad, o de carga, suelen existir varios caminos posibles para ir de un punto de señalización a otro

SP A SP B

STP

C

STP

D

Ruta 1

Ruta 2 Ruta 3

Grupo de enlaces a

Grupo de

enlaces c

Grupo de

enlaces b

Grupo de enlaces d

Grupo de enlaces e

Grupo de

rutas A-B

enlace


Ejemplo: cuadrete nodal

Reparto de carga, supervisión de estado de rutas y enlaces

red de señalización SS7

A

B

B C C

SP

SP

SP

SP

SP

SP

SP

STP

STP

STP

STP


Ejemplos de recuperación de fallos

A

B

STP

STP STP

STP

A

B

STP

STP STP

STP

A

B

STP

STP STP

STP

A

B

STP

STP STP

STP

Aviso de que la transferencia hacia B

está temporalmente interrumpida


Arquitectura general del SS7

El SS7 se divide en dos subsistemas que reflejan sus dos funciones fundamentales

NIVELES ALTOS (NA): generación e interpretación de los mensajes de señalización

PARTE DE TRANSFERENCIA DE MENSAJES (MTP): transporte de los mensajes de señalización

MTP

NA NA Diálogo de señalización

NA

MTP

SP STP

SP

STP SP


Ejemplo

Control Control SS7

SS7

Control

Plano de Usuario

STP

SS7

3 2 1

NA

64 kbit/s

Diálogo de

Señalización

64 kbit/s

Plano de

Control SS7

Nivel 3 Nivel 2 Nivel 1

NA

MTP

Diálogo de

Señalización

64 kbit/s

NA

SP a SP b SP c

Nivel 1 64 kbit/s 64kbit/s

RCM – Tema 2: Redes 2G – 66 dit dit MTP-1

MTP-3

Arquitectura de protocolos SS7

7

6

5

4

3

2

1

Niv

ele

s O

SI

Parte de

Transferencia

de Mensajes

(MTP)

Partes de Usuario (UP)

ISUP

TUP

TCAP

BSSAP

RANAP

Partes de Aplicación (AP)

INAP MAP

CAP OMAP

MTP-2

Parte de Control

de la Conexión

de Señalización

(SCCP)

SCCP

Parte de

Aplicación de

Control de

Transacciones








ISUP

TCAP

SCCP

MTP

INAP

MAP


Niveles de la Parte de Transferencia de Mensajes

(MTP)

Nivel 1: define las características físicas de los enlaces SS7

64 kbit/s en cada sentido

Posibilidad de retardo alto en el caso de circuitos vía satélite

Nivel 2: define procedimientos para la transferencia fiable de mensajes de señalización en cada enlace

Iniciación y supervisión del enlace

Delimitación de tramas y detección de errores

Retransmisión normal o preventiva, según retardo

Control de flujo

Nivel 3: encaminamiento de mensajes entre extremos (puntos de señalización) a través de la red SS7 con un servicio no orientado a conexión

Supervisión de rutas alternativas, reparto de carga


Nivel 2 de MTP: Unidades de Señalización

CRC 01111110 01111110

bits 8 7 1 7 1 6 2 16 8

Indicador de longitud (LI)

Bit de retransmisión

Bit de rechazo

Nº de trama transmitida

Nº de trama recibida confirmada

3 tipos de tramas, llamadas Unidades de Señalización:

• US Mensaje: lleva un mensaje de nivel 3 (LI > 2 octetos)

• US Estado de enlace (LI = 1 ó 2 octetos)

• US Relleno (LI = 0 octetos)


Procedimientos de retransmisión A B

MENS i

MENS i+1

RETRANSM.

MENS i

MENS i+1

Rechazo no selectivo

o “vuelta atrás”

0,54 s (satélite geo)

> 200 mensajes

MENS k

RECHAZO i

tramas de

relleno

MENS i

MENS i+1

A B

MENS i+1

MENS i

...

...

MENS i

Retransmisión

preventiva

ACK i

ACK i+1

MENS i+1

MENS i+1

...


Cabecera del nivel 3 de la MTP

SIO: Octeto de Información de Servicio, incluye

Indicador de Servicio (SI) de 4 bits que identifica el nivel superior que ha enviado el mensaje (ej. SI=0101 es ISUP, SI=0011 es SCCP)

Indicador de red SS7 de nivel nacional o internacional

DPC: Código del Punto Destino del mensaje y OPC: Código del Punto Origen del mensaje

Direcciones SS7, con formato normalizado a nivel internacional

SLS: Selector de Enlace de Señalización

Condiciona el camino que siguen los mensajes de señalización

Cabecera del nivel 3

Cabecera

del nivel 2 OPC SLS Cola del

nivel 2 DPC SIO

8 14 14 4 bits

Información del nivel superior


Entrega ordenada de mensajes de señalización

Aunque el servicio de MTP-3 es no orientado a conexión y la red

SS7 ofrece múltiples rutas alternativas, el selector de enlace SLS

permite al punto de señalización origen forzar la entrega

ordenada de determinados mensajes

Regla básica: todos los mensajes enviados desde un SP i a otro

SP j que lleven el mismo SLS deben seguir el mismo camino

por la red desde SP i hasta SP j

Si un SP i envía varios mensajes a SP j y quiere que lleguen en

orden, debe poner en todos ellos el mismo valor de SLS (da

igual cuál sea) para obligar a la MTP a enviarlos por un mismo

camino

La MTP debe establecer una correspondencia entre valores de

SLS y caminos posibles procurando que el tráfico de mensajes se

distribuya homogéneamente por la red de señalización


NIVEL 2 NIVEL 2 SIO OPC

= A

SLS =

0110

DPC

= C

Mensaje

UP NIVEL 2 NIVEL 2 SIO OPC

= A

SLS =

0110

DPC

= C

Mensaje

UP

Ejemplo de reparto de carga en grupos de enlaces

MTP

Nivel 3 Nivel 2 Nivel 1

3 2 1

UP UP

Enlace a

SLS=xxx0

Enlace b

SLS=xxx1

Enlace c

SLS=xxx1

Enlace d

SLS=xxx0 STP B SP A SP C

NIVEL 2 NIVEL 2 SIO OPC

= A

SLS =

0110

DPC

= C

Mensaje

UP

…


Ejemplo de reparto de carga en grupo de rutas

SLS= XX0X

D

A B

C F

Paquetes de A a B con SLS=1101

SLS= XX1X

D

E SLS= XXX0

SLS= XXX1

SLS= XX1X

SLS= XX0X


3 2 4

6

5 7

Id. Zona 0 y 1 reservados

Direcciones SS7 internacionales

Un código de punto de señalización internacional consta de:

Identificador de zona geográfica (3 bits) según mapa

Identificador de red (8 bits)

Identificador de punto de señalización (3 bits)

Ejemplo: UIT-T asigna a España: 2-027 a 2-031, 2-237 a 2-241, 3-242, 4-235,

6-244, 7-236, 7-241 y 7-254

La CMT asigna a un operador: 2-029-6, 2-029-7, 2-030-0 y 2-030-1

86 identif. de red libres a 15/5/2013

144

110 130

75

0


Ejemplo

MTP A

SP

MTP B

Na

Nb

STP STP

MTP C

STP

STP

110

111

112 333

222

111

2-029-6 2-034-1

110111

111112

2-029-62-034-1

333222

Los números 110, 111... indican direcciones internas de cada red SS7, que no tienen por qué seguir el mismo formato que las internacionales ni son únicas a nivel mundial

SP

SP

SP SP SP

STP

STP

Cada SP determina el SP siguiente en base al número llamado Nb e intercambia señalización con él


Parte de Control de la Conexión de Señalización

(SCCP)

Características del servicio que ofrece MTP a niveles superiores del SS7:

Servicio de red sin conexión

Direccionamiento mediante códigos de punto de señalización (nacionales o internacionales)

SCCP, situado sobre MTP, ofrece:

Servicios de red sin conexión (clases 0 y 1)

Servicios de red con conexión (clases 2 y 3)

Direccionamiento extendido

Opciones útiles en redes móviles


Direccionamiento SCCP

SCCP da a las entidades de nivel superior tres campos para indicar el destino de un mensaje:

Código de punto de señalización destino (DPC), como MTP

Número de subsistema (SSN), 1 octeto

– Indica una entidad dentro del SP destino

– Dentro del SIO, el código SI=0011 indica mensaje para SCCP y luego SCCP entrega el mensaje a la entidad indicada por el SSN, por ejemplo SSN=6 es HLR; SSN=7, VLR; SSN=8, MSC; ... (ver Q.713)

Título global (GT), ristra de cifras de longitud variable

– Permite al SP origen identificar el SP destino sin conocer su código DPC, por ejemplo un SP interno de otra red SS7

– SCCP traduce de título global a DPC en el SP origen y, si es necesario, en puntos intermedios hasta obtener el DPC final

– En cada entidad SCCP se deben implementar las tablas o reglas de traducción necesarias para traducir los GT recibidos de las entidades de nivel superior


SCCP: ejemplo de uso de título global

El punto de señalización origen A quiere enviar un mensaje a la entidad Y, pero desconoce el código del punto de señalización destino C. La SCCP encamina el mensaje en base a un título global X que identifica a C.

Subsistema Y

La traducción del GT X en A da el código de un punto intermedio B capaz de traducir X al código del destino final

B busca el código del punto destino correspondiente al GT X, en este caso C, y le reenvía el mensaje

GTo = P SSNo = Q GTd = X SSNd = Y OPC = A DPC = B SI = 0011 (SCCP)

…

GTo = P SSNo = Q GTd = X SSNd = Y OPC = B DPC = C SI = 0011 (SCCP)

…

SCCP

MTP

Punto Origen, A Punto Destino, C Punto Intermedio, B

SCCP

MTP

STP con

SCCP

GTo = P SSNo = Q GTd = X SSNd = Y OPC = A DPC = ¿? …

El mensaje de respuesta se encamina con el título global y subsistema origen (GTo, SSNo) incluidos en el mensaje de A


Uso de SCCP en GSM

El direccionamiento SCCP por título global hace posible el intercambio de mensajes entre nodos de redes GSM distintas

Por ejemplo, cuando un nuevo usuario visitante se registra en una red GSM destino, la MSC que le da servicio debe notificarlo al HLR de la red origen del usuario

En este caso, el título global que permite a SCCP encaminar el mensaje hacia el HLR adecuado se obtiene del IMSI que proporciona el usuario visitante al registrarse

Igualmente, para encaminar una llamada hacia un usuario móvil de otra red hay que enviar una consulta de información al HLR de la red origen de ese usuario

En este caso, el título global que permite a SCCP encaminar el mensaje se obtiene directamente del número MSISDN del usuario llamado que ha marcado el usuario llamante


Uso de SCCP en GSM (II)

Entre BSC y MSC los mensajes relativos a un móvil determinado usan una conexión virtual SCCP clase 2 separada para cada móvil

Los mensajes generales entre BSC y MSC, así como entre elementos del subsistema de red (MSC, HLR, SMSG...) usan SCCP clase 0 (no orientada a conexión)


Niveles bajos del SS7: evolución

Los niveles bajos de SS7 definen protocolos específicos para implementar las funciones típicas de los niveles 1 a 3: transmisión, control de errores y encaminamiento de los mensajes de señalización de los niveles superiores

Fiable: no pierde ni duplica, ni desordena si el usuario lo pide

Alta disponibilidad (elevada redundancia)

El transporte de estos mensajes puede hacerse también sobre otras redes que sustituyen a los niveles bajos del SS7, por ejemplo

SS7 (niveles altos) sobre ATM

SS7 (niveles altos) sobre IP

… pero manteniendo fiabilidad y disponibilidad








ISUP

TCAP

SCCP

MTP

INAP

MAP


Niveles altos de SS7: Partes de Usuario

Se encargan de las funciones de señalización clásicas:

Establecimiento y liberación de circuitos en la red

Soporte de servicios suplementarios

Actualmente, sólo se emplea la Parte de Usuario de Servicios Integrados (ISUP)

Inicialmente concebida para RDSI, ISUP se emplea en redes fijas (RTC, RDSI) y móviles (GSM, UMTS), así como en la interconexión entre operadores

ISUP no se encarga de la señalización de usuario, que puede ser analógica (RTC) o con mensajes del protocolo Q.931 (RDSI, GSM, UMTS)



(ISUP)

Servicio básico:

Conexiones de 64 kbps

Servicios suplementarios:

Presentación de identificación de la línea llamante

Desvío de llamadas

Grupo cerrado de usuarios

Señalización de usuario a usuario

…


Procedimiento básico de ISUP

Mensaje Inicial de Dirección (IAM)

Respuesta (ANM)

Fase de conversación

Dirección Completa (ACM)

Control

Control SS7

Central A Central B

… … llamante llamado

Liberación (REL) Liberación completa (RLC)

(circuito establecido)

Liberación Completa (RLC) Liberación (REL)


Mensajes con significado local

Uso de ISUP con señalización de usuario Q.931

Terminal

llamante

SS7-ISUP Q.931

Central de

tránsito

Central

local

Central

local

Terminal

llamado

SS7-ISUP

DESCONEXIÓN

LIBERACIÓN

MENSAJE

INICIAL DIRECCIÓN ESTABLECIMIENTO

ESTABLECIMIENTO

MENSAJE

INICIAL DIRECCIÓN

DESCONEXIÓN

LIBERACIÓN

LIBERACIÓN LIBERACIÓN

AVISO DIRECCIÓN COMPLETA

AVISO DIRECCIÓN COMPLETA

CONEXIÓN

RESPUESTA

RESPUESTA

CONEXIÓN

Q.931

LIBERACIÓN

COMPLETA

LLAMADA EN CURSO

CONFIRM. CONEXIÓN

LIBERACIÓN

COMPLETA

LIBERACIÓN

COMPLETA

LIBERACIÓN

COMPLETA

Transferencia de información


ISUP: evolución

ISUP mezcla las funciones de control de llamada con las funciones de control de los recursos necesarios para establecerla (circuitos telefónicos)

Por ello, su uso sobre otra red donde los recursos son diferentes implica modificaciones

Ej. Broadband ISUP (B-ISUP) para redes ATM

BICC (Bearer-Independent Call Control), UIT-T rec. Q.1901

Generalización de ISUP para el control de llamadas sobre cualquier red portadora

Los detalles de una red portadora dada (IP, ATM…) quedan en un protocolo de control de recursos separado específico para esa red

BICC se propuso en UMTS para controlar llamadas de voz sobre IP








ISUP

TCAP

SCCP

MTP

INAP

MAP


Niveles altos de SS7: Partes de Aplicación

Se encargan de funciones de señalización

adicionales necesarias en situaciones específicas:

En las redes GSM se usa ISUP para establecer llamadas,

mientras que la Parte de Aplicación de Móviles (MAP) se

encarga de otras funciones como localización de

terminales, control de acceso, traspaso de llamadas...

En una llamada que usa un servicio de Red Inteligente,

por ej. a un número 900, se usa la Parte de Aplicación

de Red Inteligente (INAP) para traducir el número 900 y

luego ISUP para establecer la llamada

La Parte de Aplicación de CAMEL (CAP), similar a INAP,

se usa para servicios de Red Inteligente en GSM


Partes de Aplicación (II)

Hacen funciones específicas del acceso a redes

móviles

Parte de Aplicación del Subsistema de Estaciones Base

(BSSAP) para la red de acceso GSM

Parte de Aplicación de la Red de Acceso Radio (RANAP)

para la red de acceso UMTS

Gestión centralizada de la red de señalización SS7

La Parte de Operación, Mantenimiento y Administración

(OMAP) incluye procedimientos de monitorización de

prestaciones, verificación de rutas, recogida de

estadísticas, etc.


Partes de Aplicación (III)

Funciones comunes de soporte de transacciones útiles

para otras partes de aplicación

Parte de Aplicación de Capacidades de Transacción

(TCAP)

TCAP

BSSAP RANAP INAP OMAP

SCCP

MTP

MAP CAP


Resumen de uso de SS7 en GSM

Um Abis A

CM

MM

RR

LAPDm

Canales radio

B, C… Móvil

(MS)

Central

(MSC)

Estación Base

(BTS)

Controlador de


Otros

(MSC, HLR, VLR…)

CM

MM

RR

SCCP

MTP

RR

LAPD SCCP

MTP

RR

Canales señ. Abis

RR

LAPDm

RR

Canales radio

LAPD

Canales señ. Abis


específica de GSM

Señalización Q.931

MAP/TCAP

CAP/TCAP

ISUP

BSSAP

CM

MM

RR

SCCP

MTP


Sistemas externos

que envían/ reciben

SMS

NSS

AuC

VLR

HLR

Resumen de uso de SS7 en GSM

A

Circuitos

64 kbit/s

ISUP

Red SS7

MAP

SMSC

BSSAP

Otras

redes

telefónicas

MSC

GMSC

BSS

Abis

Um

BSC

BTS

BTS

AuC Authentication Center

BSSAP Base Station Subsystem App. Part

CAP CAMEL Application Part

EIR Equipment Identity Register

GMSC Gateway Mobile Switching Center


SCF Service Control Function

SMSG/C SMS Gateway/Center

VLR Visitor Location Register

HLR Home Location Register

ISUP Integrated Services User Part

MAP Mobile Application Part


CAP

MAP y CAP a/desde otras redes GSM

ISUP

SMSG EIR

gsm

SCF


Tema 2: Redes 2G





Asignación y liberación de canales

Traspasos

Autenticación y cifrado

Actualización de posición

Control de llamadas

Mensajes cortos


GPRS

Recursos radio (RR)

Movilidad (MM)

Comunicación (CM)


Gestión de recursos radio (RR)

CM

MM

RR

LAPDm

Canales radio

Móvil

(MS)

Central

(MSC)

Estación Base

(BTS)

Controlador de


CM

MM

RR

SCCP

MTP

RR

LAPD SCCP

MTP

RR

Canales señ. Abis

RR

LAPDm

RR

Canales radio

LAPD

Canales señ. Abis

Medidas y acceso

tras traspaso

Petición/asignación de canales

Traspasos

Control de canales

en las BTS

Asignación de canales

Traspasos

CM

MM

RR

SCCP

MTP

Central

(MSC)

Traspasos

entre MSCs


Asignación de canal dedicado: móvil llamante

RACH

MS BSC

MSC

BTS

BSSAP

BTS pasa la

petición a BSC

y BSC ordena

asignar canal

El móvil pide SDCCH

Reenvía Petición de

Servicio sobre LAPD

Establece conexión

SCCP y reenvía

Petición de Servicio

a MSC

AGCH

La MSC recibe la petición del móvil a través del trayecto de señalización creado entre MS y MSC,

pero antes de atenderla procede a verificar su identidad y a continuación activa el cifrado.

Establece LAPDm sobre

el SDCCH asignado y

envía Petición de

Servicio hacia MSC

SD

CC

H


Asignación de canal dedicado: móvil llamante (II)

MS BSC

MSC

BTS

BSSAP

MSC ordena asignar

canal de tráfico TCH

Indicación de cambio a

TCH (usado primero

como FACCH)

AVISO y resto de mensajes Q.931 para terminar el establecimiento

Asignación de TCH

y liberación del canal

SDCCH

Primeros mensajes Q.931 de control de llamada: ESTABLECIMIENTO/LLAMADA EN CURSO

TCH

/ F

AC

CH

SD

CC

H

FASE DE CONVERSACIÓN

MSC inicia intercambio de mensajes de nivel MM para autenticación y cifrado


Asignación de canal dedicado: móvil llamado

El procedimiento continúa de forma similar al lado llamante. Se establece un trayecto de señalización vía LAPDm sobre el SDCCH asignado, LAPD y SCCP, a través del cual

la MSC recibe el mensaje de respuesta al paging. A continuación se procede a la autenticación, cifrado y al establecimiento de llamada, cambiando de SDCCH a TCH.

PCH paging ...

RACH

MS BSC

MSC

BTS

BSSAP

El móvil recibe el aviso de comunicación entrante

El móvil pide SDCCH para responder al paging

La MSC ordena

avisar al móvil llamado Reenvía el aviso


TC

H

Liberación de canal

MS BSC MSC

BTS

BSSAP

Mensajes Q.931 para liberar la llamada

BSC notifica a BTS la

liberación del TCH

La MSC ordena

liberar el canal TCH

y termina la

conexión SCCP

Notificación al móvil y

fin de LAPDm

CONVERSACIÓN TERMINA

FAC

CH

/ TC

H


Traspasos

El traspaso o handover (HO) permite cambiar el canal radio asignado a un móvil cuando este cambia de célula, de forma que no se interrumpa la comunicación con la red

Periódicamente el móvil toma medidas de calidad de señal en la célula en la que está y en las vecinas y las envía a la estación base por el SACCH

La estación base añade sus propias medidas y envía todo al controlador de estación base, que eventualmente decidirá iniciar el traspaso

Hay tres casos de traspaso:

Dentro del mismo controlador de estación base

Cambio de controlador dentro de la misma central de conmutación

Cambio de central de conmutación


Casos de traspaso

MSC A

BTS 11

BTS 12

BSC 1

BSC 2

MSC B

BSC 3

BTS 31

BTS 21


1. Traspaso sin cambio de controlador: inicio

BTS 1 BTS 2

BSC

1. Medidas

3. Channel

Activation

5. HO command

4. Activ Ack

2. Decisión de

traspaso a BTS 2


1. Traspaso sin cambio de controlador: fin

La nueva “rama” BSC-BTS2 y TCH en BTS2 sustituye a BSC-BTS1 y TCH en BTS1

BTS 1

BTS 2

BSC

1. HO

access

[ 1.1 HO detect ]

2. HO

complete 4. RF ch

release

ack

3. RF ch

release


2. Traspaso con cambio de controlador: inicio

BTS 1 BTS 2

BSC 1 BSC 2

1. Medidas 5. Ch. Activ

6. Activ Ack 9. HO command

MSC

3. HO required 4. HO request

7. HO

req ack

8. HO

command

2. Decisión de

traspaso a BTS 2 que

depende de otro BSC


2. Traspaso con cambio de controlador: fin

MSC-BSC2-BTS2 y TCH en BTS2 sustituye a MSC-BSC1-BTS1 y TCH en BTS1

MSC

BTS 1

BTS 2

BSC 1

BSC 2

1. HO

access

2. HO

complete

[ 1.2 HO detect ]

3. HO

complete

4. Clear

command

5. Clear

complete

[ 1.1 HO detect ]

7. RF ch

release

ack

6. RF ch

release


3. Traspaso entre MSCs

Ocurre cuando la solicitud de traspaso que recibe la MSC que controla la llamada (MSC-A) indica una célula destino que depende de una MSC distinta (MSC-B)

Además de la señalización de los casos anteriores, necesaria para asignar un canal radio en la célula destino y luego liberar el canal que se usaba en la célula origen, en este caso se debe encaminar la llamada de MSC-A a MSC-B y establecer un circuito entre ambas

Para ello, se utiliza un identificador temporal llamado Número de Itinerancia de la Estación Móvil (MSRN) perteneciente a la MSC destino MSC-B

El MSRN es un número formato E.164 que se asocia a la llamada para encaminarla de MSC-A a MSC-B


Traspaso de MSC-A a MSC-B

MSC

2. Petición de MSRN b mediante el protocolo MAP

4. ISUP

1. BSC a decide traspaso a BTS b y avisa a MSC-A

3. “Rama” nueva

5. Traspaso BTS b

BSC b

MSC-B

BTS a

BSC a

MSC-A

BSC a

BTS a


Detalles del traspaso de MSC-A a MSC-B

Mensajes a/desde BSC actual (los mismos del traspaso sin cambio de MSC)

Mensajes a/desde nuevo BSC

(los mismos del traspaso

sin cambio de MSC)

HO-required

prepare-HO HO-request

prepare-HO-ack HO-request-ack

MSC-B pide un MSRN a su VLR y lo pasa a MSC-A en el mensaje prepare-HO-ack

MSC-A establece un circuito

con MSC-B usando ISUP con el MSRN

HO-complete

el móvil ya tiene acceso

a través del nuevo BSC

MSC-B participa hasta que reciba

una señal de fin de MSC-A

MSC-A MSC-B

HO-command

El BSC pasará

el HO-command

al móvil

send-end-signal

Se libera el

canal anterior

Clear-command

Mensajes MAP/E

Clear-complete


3. Traspasos siguientes entre MSCs

Un traspaso simple entre MSCs se produce la primera vez que la MSC (MSC-A) que controla la llamada desde el principio prolonga la llamada a otra MSC (MSC-B)

MSC-A no desaparece de la llamada y retiene el control

MSC-B participa temporalmente en la llamada (hasta que esta termine o bien hasta que reciba una señal de fin de MSC-A)

En una misma llamada pueden producirse traspasos siguientes entre MSCs

En cada traspaso siguiente, MSC-A da entrada a una nueva MSC-B estableciendo un circuito con ella

– Si el traspaso siguiente se produce a una célula destino que depende de MSC-A, no hace falta dar entrada a ninguna MSC nueva

Luego MSC-A envía una señal de fin a la MSC-B anterior, que se desconecta de MSC-A y desaparece de la llamada


Traspaso siguiente de MSC-B a MSC-B’

MSC

2. Petición de MSRN b’ mediante MAP

4. ISUP

1. BSC b decide traspaso a BTS b’ y avisa a MSC-B

3. “Rama” nueva

5. Traspaso

BSC a

BSC b’

MSC-B’

BSC b

BTS b

MSC-A

MSC-B MSC-B

BSC b

BTS b

BTS a

BTS b’


Detalle de traspasos siguientes

prepare-HO

prepare-HO-ack

1) Traspaso

simple de A a B

prepare-subseq-HO

end-signal B desaparece

prepare-subseq-HO

2) Traspaso siguiente

de B a B’

prepare-HO

prepare-HO-ack

send-end-signal

MSC-A MSC-B MSC-B’

HO-command al móvil

HO-complete desde el móvil

send-end-signal

HO-complete desde el móvil

prepare-subseq-HO-ack

HO-command al móvil

prepare-subseq-HO-ack

3) Traspaso siguiente

de B’ a A HO-command al móvil

end-signal

HO-complete desde móvil

B’ desaparece


Gestión de recursos radio (RR): resumen

Procedimientos encargados de establecer, mantener y liberar sesiones RR

Una sesión RR permite la comunicación entre móvil y central MSC a través de los elementos intermedios BTS y BSC, usando

Canal radio dedicado con LAPDm (MS-BTS), LAPD (BTS-BSC) y conexión SCCP (BSC-MSC) en el plano de control

Si es necesario, canal radio de tráfico y circuito BTS-BSC-TRAU-MSC en el plano de usuario

La sesión se mantiene aunque se produzcan traspasos


Gestión de recursos radio (RR): resumen

Traspasos

Sesión RR

MSC-A

MSC-B

BSC

BTS BTS BTS BTS BTS

BSC BSC

MSC-B’

BTS

BSC

BTS

BSC


Gestión de movilidad (MM)

CM

MM

RR

LAPDm

Canales radio

CM

MM

RR

SCCP

MTP

RR

LAPD SCCP

MTP

RR

Canales señ. Abis

RR

LAPDm

RR

Canales radio

LAPD

Canales señ. Abis

Autenticación


CM

MM

RR

SCCP

MTP

Móvil

(MS)

Central

(MSC)

Estación Base

(BTS)

Controlador de


Registros

VLR, HLR, AuC


Funciones de seguridad en GSM

[ Red GSM

Visitada ]

Red GSM

del usuario

Cifrado, simétrico, en el interfaz radio

Autenticación: el usuario prueba su identidad ante la red propia (la red visitada hace de intermediario)

La red no se autentica ante el usuario

Basadas en una clave secreta Ki guardada en la SIM

SIM


red propia o red visitada

red propia

Autenticación y cifrado

controlador Central MSC

móvil estación

base

Establecimiento a nivel RR y mensaje inicial del usuario X

AUTHENTICATION RESPONSE (Res*)

AUTHENTICATION REQUEST (NA)

¿Res=Res*?

Sí

centro de autenticación

NA = Número

Aleatorio

Res = A3(Ki,NA)

Kc = A8(Ki,NA)

SIM

paso a modo cifrado con Kc

Cifrado con

clave Kc y

algoritmo A5

paso a modo cifrado completo

(NA,Res,Kc)

Res* = A3(Ki,NA)

Kc = A8(Ki,NA)

resto de mensajes

(según procedimiento)


Debilidades de la seguridad en GSM

El terminal no puede comprobar la identidad de la red

Debilidades en los algoritmos A3 y A8 utilizados por los operadores, detectadas a finales de los años 90

Mediante un número suficiente de consultas a una tarjeta SIM se puede saber la clave secreta Ki que guarda

Los algoritmos de cifrado normalizados A5/1 y A5/2 también son débiles y se puede descifrar la comunicación con bastante facilidad

Nuevo A5/3 en 2002

Mejoras en UMTS

Autenticación en ambos sentidos

Cifrado hasta el controlador de estaciones base y con algoritmos más robustos

Control de integridad de los mensajes de señalización



Cada móvil hace actualizaciones de posición para que la red lo tenga

localizado y poder utilizar sus servicios, por ejemplo recibir llamadas

No se hace cada vez que un móvil cambia de célula, sino cuando

cambia de área de localización: grupo de células, todas

dependientes de la misma MSC, identificadas por un mismo

identificador del área de localización (LAI)

Cada célula difunde su LAI por el interfaz radio para que los

móviles sepan en qué área de localización están

Cuando hay una llamada (o un SMS) para un móvil, la red envía el

aviso en todas las células del área donde está ese móvil

Compromiso entre áreas más grandes más avisos de llamada, o

más pequeñas más actualizaciones de posición

Además, la actualización de posición se puede hacer periódicamente

y también al encender el móvil


Áreas de localización y TMSI

En la actualización de posición, el móvil recibe un

identificador temporal TMSI (Temporary Mobile Subscriber

Identity) que usa para identificarse ante la red, evitando enviar

su identificador permanente IMSI por el interfaz radio

Los TMSI sólo son únicos dentro de un área de localización

La pareja (LAI, TMSI) identifica unívocamente al usuario

El TMSI se renueva con cada actualización de posición

La asignación de TMSI a un móvil tiene un plazo de validez: si

el plazo vence el TMSI queda libre

Por ejemplo, si al encender un móvil este comprueba que el TMSI

que tenía guardado ha caducado, debe usar el IMSI al actualizar

su posición y obtener un TMSI nuevo


A) Actualización de posición en el mismo VLR

MSC

LAI 0 LAI 1

Señalización usuario-red vía interfaz radio, BSS e interfaz A (se omiten los procedimientos RR y MM para la asignación de canal de señalización dedicado previa a la petición de actualización, la autenticación previa a la aceptación, y la liberación del canal)

Se omiten los mensajes MAP/B entre MSC y VLR

Actualización

de Posición

(IMSI)

Actualización

de Posición

( LAI0, TMSIx )

Aceptación

( TMSIx )

A partir de aquí, el

móvil usa TMSIx

en lugar de su IMSI

Aceptación

( TMSIy )

usa LAI1,TMSIy ...

VLR

TMSI

ack

TMSI

ack


B) Actualización de posición con cambio de VLR

Se produce cuando un móvil cambia de un área de localización LAI1 dependiente de un registro de visitantes VLR a otra LAI2 que depende de un registro distinto VLR’

Cuando el móvil actualiza su posición en LAI2 se identifica con (LAI1, TMSI), pero el nuevo VLR’ desconoce a qué móvil corresponden esos datos

Por ello, el nuevo VLR’ consulta al antiguo VLR para poder identificar al móvil

Además VLR’ notifica al HLR que el móvil ha cambiado de registro de visitantes y el móvil se borra del VLR antiguo

Desde el punto de vista del móvil el procedimiento concluye como siempre recibiendo el TMSI, asignado por VLR’, que debe utilizar


Actualización de posición con cambio de VLR (I)

Envía Parámetros (LAI1,TMSIy)

Resultado

(IMSI, NA, Res, Kc)

Señalización MAP/G

entre VLRs

MSC

LAI 1

(depende de VLR)

LAI 2

(depende de VLR’)

VLR

Actualización

de Posición (LAI1,TMSIy)

VLR’

VLR que asignó el

TMSIy en LAI 1

HLR

Obtenido el IMSI y

hecha la autenticación,

el procedimiento

continúa



Actualización de posición con cambio de VLR (II)

MSC

LAI 1

(depende de VLR)

LAI 2

(depende de VLR’)

HLR

VLR

Inserta Datos Abonado (IMSI)

Actualiza Posición (IMSI)

Cancela Posición (IMSI)

Respuesta


Aceptación (TMSIz)

Señalización MAP/D entre

VLR y HLR

Obtenido el IMSI y

hecha la autenticación,

el procedimiento

continúa VLR’

Respuesta Respuesta

VLR que asignó el

TMSIy en LAI 1

Actualización

de Posición (LAI1,TMSIy)

TMSI ack


Desactivación temporal

Cuando un móvil pasa a estado inactivo (se apaga) avisa al MSC/VLR con un mensaje de desactivación

El MSC/VLR rechazará las comunicaciones dirigidas a ese móvil

el HLR no es informado

Cuando el móvil vuelve a activarse ejecuta el procedimiento de actualización de posición


Gestión de comunicación (CM)

CM

MM

RR

LAPDm

Canales radio

Móvil

(MS)

Central

(MSC)

Estación Base

(BTS)

Controlador de


CM

MM

RR

SCCP

MTP

RR

LAPD SCCP

MTP

RR

Canales señ. Abis

RR

LAPDm

RR

Canales radio

LAPD

Canales señ. Abis

control de llamada (CC), servicios

suplementarios (SS) y mensajes cortos (SMS)

CM

MM

RR

SCCP

MTP

HLR, VLR

MSC, GMSC

SMSG


Procedimientos de control de llamada: establecimiento

setup

llamada establecida

call proceeding

setup

IAM

alerting

alerting ACM

Procedimientos RR y MM

Procedimientos RR y MM

connect

connect

ANM

connect ack

connect ack

call confirmed

MSC MS

CC

(Q.931)

Si la llamada va a un móvil, se consulta localización a su

HLR (detalles luego)

[RR: cambio a TCH] [RR: cambio a TCH]

MS

MSC

SS7 ISUP

CC

(Q.931)


Procedimientos de control de llamada: liberación

llamada establecida

REL disconnect

release

release complete

disconnect

release

release complete

RLC

Procedimientos RR Procedimientos RR

MSC

MS

MSC MS

CC

(Q.931)

SS7 ISUP

CC

(Q.931)


Encaminamiento de llamadas a móviles

Debido a la movilidad, el número MSISDN (Mobile Subscriber

ISDN Number) de un usuario GSM no indica donde está el

usuario llamado como ocurre en una red fija

Para obtener su posición, es necesario consultar al registro

HLR al que pertenece el usuario llamado

Mediante el procedimiento de actualización de posición, el

HLR sabe en qué registro de visitantes (VLR) está el móvil

llamado y, a su vez, el VLR conoce el área de localización


Encaminamiento de llamadas a móviles (II)

Si la llamada viene de un móvil, la MSC origen de la llamada se encarga de consultar al HLR y obtener la información de posición necesaria para encaminar la llamada hacia la MSC donde está el móvil llamado

Si la llamada viene de la red fija, se encamina primero a una central GMSC (Gateway MSC) que se encarga de consultar al HLR y completar el encaminamiento desde la GMSC a la MSC del móvil llamado

En cualquier caso, se utiliza un Número de Itinerancia de la Estación Móvil (MSRN), perteneciente a la MSC destino, que se asocia a la llamada con el fin de poder encaminarla hacia esa MSC destino

El MSRN tiene formato E.164


Encaminamiento de llamada de móvil a móvil

HLR

3. Enviar Info de

Encaminamiento

para MSISDN

5. Resultado

MSRN

5. Resultado MSRN

8. Q.931

SETUP

7. RR y MM

4. Envíame Núm. de Itinerancia

para IMSI

VLR MSC

Señalización MAP/C y MAP/D

MSC

6. ISUP Mensaje Inicial

IAM (MSRN,…)

6. …

1. RR y MM

2. Q.931 SETUP (MSISDN,...)

MSC

(Red propia del llamado)

(Red actual del llamado)


Encaminamiento de llamada de fijo a móvil

HLR

GMSC

3. Enviar Info de

Encaminamiento

para MSISDN

5. Resultado

MSRN

5. Resultado MSRN

8. Q.931

SETUP

4. Envíame Núm. de Itinerancia

para IMSI

Señalización MAP/C y MAP/D

Red Fija

MSC

2. ISUP Mensaje Inicial IAM (MSISDN,…)

6. ISUP Mensaje Inicial

IAM (MSRN,…)

6. …

7. RR y MM

1. Marca el

MSISDN llamado


VLR MSC

(Red actual del llamado)



Ejemplos de llamadas

Tramo antes de consulta al HLR Tramo posterior a la consulta

1

GSM

2

GSM

3

GSM

GSM

visitada

4

GSM

GSM

visitada


Control de servicios suplementarios

Numerosos SS definidos en GSM, por ejemplo

Desvío de llamadas (incondicional, si no responde,…), prohibición de llamadas (salientes, salientes internacionales, entrantes en itinerancia,…), identificación del llamante, id. de línea conectada, transferencia de llamada,…

El usuario los maneja mediante

Menús (específicos de cada modelo de terminal)

Comandos introducidos por teclado (más difíciles de recordar, pero normalizados), por ejemplo:

–**61*5557338**10# desvío al nº indicado si no se responde en 10 s

–**21*5557338# desvío incondicional al nº indicado

–#21# desactiva el desvío *21# lo vuelve a activar


Control de servicios suplementarios (II)

Los datos sobre SS viajan en elementos de información Facility que se insertan en los mensajes de señalización intercambiados entre el móvil y la MSC

durante el establecimiento y liberación en mensajes como SETUP, CALL PROCEEDING y RELEASE COMPLETE, durante la conversación en mensajes FACILITY y fuera de llamada en mensajes REGISTER

La información sobre SS queda guardada en el HLR y VLR

El protocolo MAP se utiliza para guardar, modificar, borrar y consultar esta información

Ejemplo: activación de desvío de llamadas

Facility (Invoke = Activate (21)) REGISTER

Facility (Return result = Activate)

RELEASE COMPLETE

VLR HLR MSC

MAP ACTIVATE SS (…)

MAP ACTIVATE SS ACK

[MAP Insert Subscriber Data]

*21#


1. B activa desvío

incondicional a C

Ejemplo: desvío incondicional

B

FACILITY

(Facility: CFU)

CFU: Call Forwarding Unconditional

HLR

En la consulta al HLR se determina

que B tiene activado un desvío

incondicional a C

3. consulta

SETUP

2. A llama a B

4. La llamada se

encamina a C

A MSC

C


Servicio de mensajes cortos (SMS)

Consiste en el envío de mensajes en modo almacenamiento y

reenvío a través de un centro de servicio de mensajes cortos

El remitente envía el mensaje al centro de mensajes cortos,

que, a su vez, enviará el mensaje al destinatario

Longitud máxima limitada a 160 caracteres (codificados en

140 octetos)

Aplicaciones variadas: mensaje de móvil a móvil, mensaje

desde fuera de la red GSM a un móvil, mensaje desde la red

GSM a un móvil (ej. bienvenida)...


Protocolos para mensajes cortos

destino

origen

SMSC Short Message Service Center

SMSG Short Message Service Gateway

SMSC

depósito (m)

MSC/

VLR MSC/

VLR

entrega (m)

Vía MAP

sobre la

red SS7

Vía LAPDm sobre SDCCH

(o SACCH si hay un TCH

establecido), LAPD y BSSAP

hasta MSC.

Ack

Data

(m)

Ack

Data

(m)

SMSG

HLR


entrega(m)

VLR

Uso de MAP para SMS: depósito

Móvil

destino

Móvil

origen

Centro de mensajes cortos

depósito(m)

1. Data (m)

5. Ack

4. Envía ack

3. Paso del mensaje m y asentimiento

MAP/E

MSC

(Red actual del remitente) Pasarela

SMSG

2. Envía

Mensaje (m)

(Red propia del remitente)


depósito(m)

Uso de MAP para SMS: entrega

6. Ack

5. Data (m)

7. Envía ack

3. Resultado (Central destino)

8. Ack

MAP/C y

MAP/E

1. Paso del mensaje m

entrega(m)

Móvil

destino

Móvil

origen


HLR

2. Envía Info de Encaminamiento para Mensaje

(MSISDN)

(Red propia del destinatario)

VLR

4. Envía Mensaje (m)

MSC

(Red actual del destinatario)

SMSG


VLR

Uso de MAP para SMS: fallo en la entrega

HLR

4. Envía Mensaje(m) 5. Envía Error

3. Resultado (Central destino)

8. Fallo 1. Paso del

mensaje m

6. Mensaje

Pendiente

en Centro

7. Ack

entrega(m)

Móvil

destino

2. Envía Info de

Encaminamiento

(MSISDN)

SMSG MSC

Destino desactivado

o fallo de entrega

* El HLR rechazará directamente la

solicitud 2 si ya tiene anotado un fallo

de entrega anterior.


*


Uso de MAP para SMS: aviso para entrega posterior

HLR

2. Anota móvil

presente

3. Alerta al

Centro

1. Actualización de posición

(mismo VLR)

4. Aviso al Centro para

reintentar la entrega

Móvil

destino

VLR

SMSG MSC

MAP/C y

MAP/D


(Si la actualización de posición es en un VLR nuevo, el HLR es informado del cambio de VLR durante la actualización de posición, por lo que el mensaje 2 no es necesario)


Resumen de procedimientos GSM

Diagramas de funcionamiento de los distintos procedimientos

Gestión de recursos (RR): asignación de canales, traspasos

Gestión de movilidad (MM): autenticación, actualización de posición

Gestión de comunicación (CM): establecimiento de llamadas, servicios suplementarios, mensajes cortos

Elementos (MS, BTS, MSC...) que intervienen en cada uno

Identificadores usados: IMSI, MSISDN, LAI, TMSI, MSRN

Protocolos

Entre móvil y red: Q.931, otros específicos de GSM

Entre elementos de red: BSSAP, MAP, ISUP


Mejoras de GSM

Fase 1, terminada en 1990

Fase 2, terminada en 1995

Mejoras del servicio de voz – voz a 6,5 kbit/s (half rate) y mejor calidad a 13 kbit/s

(enhanced full rate)

– más servicios suplementarios

Fase 2+, varias “releases” entre 1996 y 1999

Servicios de Red Inteligente – CAMEL (Customized Apps for Mobile network Enhanced Logic)

Mejoras del servicio de datos – incremento de 9,6 kbit/s a 14,4 kbit/s sobre un canal radio

– HSCSD (High-Speed Circuit Switched Data): asignación de varios

canales radio al mismo terminal

– GPRS (General Packet Radio Service): grupo de canales radio

compartidos en modo paquete

Redes de Comunicaciones Móviles Tema 2: Redes 2Grcmo/rcm_21redes2Ggsm.pdf · Habitualmente Abis y A basados en sistemas de 2 Mbit/s (E1s) ... TRAU Central de Las 4 llamadas ocupan

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