InternetMovil:Arquitectura y SistemasMario del Río Carbajo
WAP        El WAP (Wireless Application Protocol), es como su nombre indica un protocolo paraaplicaciones sin cable. WAP p...
WAP funciona de la siguiente forma: el cliente tiene un teléfono móvil que soporta la tecnología WAP,desde su teléfono rea...
   El gateway convierte esta petición WML y/o WMLScript WAP a WML y/o WMLScript HTTP        convencional y manda la petic...
La arquitectura del sistema GSM se puede dividir en 4 partes:        • Estación móvil.        • Subsistema estación base (...
Subsistema de operación(OSS):        Los OSS se conectan a diferentes NSS y BSC para controlar y monitorizar toda la red G...
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Red central (Core Network).         La red central se encuentra formada por varios elementos como se muestra en la figura ...
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El Internet movil

  1. 1. InternetMovil:Arquitectura y SistemasMario del Río Carbajo
  2. 2. WAP El WAP (Wireless Application Protocol), es como su nombre indica un protocolo paraaplicaciones sin cable. WAP proporciona a la industria las especificaciones tecnológicas para eldesarrollo de aplicaciones y servicios que operen bajo las redes de comunicaciones sin cable.Uno de los objetivos que se persiguen con WAP es acercar los contenidos de Internet y los serviciosavanzados de datos a los teléfonos celulares digitales y a otros terminales de comunicaciones sincable. Otro objetivo es crear un protocolo que permita trabajar con diferentes redes decomunicaciones sin cable.Hay que tener en cuenta que WAP funciona sobre unos equipos que son mucho más limitados encuando a potencia de CPUs, menos memoria RAM, menos consumo posible, menor ancho de banda,con unos displays muy pequeños (no se trata de un monitor) y con unos dispositivos de entradatambién muy limitados (como puede ser el teclado de un teléfono móvil). Además hay que tener encuenta que la latencia de comunicación en estos medios es mucho más elevada e inestable.Por todo esto, las soluciones implementadas en WAP deben cumplir los requisitos deinteroperabilidad, escalabilidad, eficiencia y seguridad. En cuanto a la interoperabilidad hay que teneren cuenta que terminales de diferentes fabricantes deberán poder comunicarse con los servicios queproporcione la red móvil. En cuanto a la escalabilidad se refiere a que los proveedores de telefoníapuedan ampliar los servicios de acuerdo a las necesidades de cada cliente. La eficiencia se refiere aque hay que proporcionar una calidad de servicio en cuanto a tiempo de respuesta y que haya un tipode información interesante para el usuario. En cuanto a la seguridad hay que asegurar la privacidad yla integridad de los datos del usuario, así como proteger a los terminales y a los servicios deproblemas como la denegación de servicio (Denial Of Service).Las aplicaciones y los contenidos son presentados en formatos de datos estándar y son mostradosmediante los navegadores. Un navegador es una aplicación que manda peticiones a un servidor através de la red. Una vez llega la petición al servidor, éste la procesa y si la acepta envía el emisorde la petición el contenido de la información solicitada para que el cliente la pueda mostrar en sunavegador.Como bien sabemos, hay tres tipos de servidores: el servidor original, el proxy o el gateway(pasarela). Si nos referimos al servidor original nos estamos refiriendo al servidor que tiene el origende los datos o donde han sido creados. Si nos referimos al proxy es un programa intermedio quetípicamente reside entre clientes y servidores que no tienen medios para tener una comunicacióndirecta, por ejemplo los que tienen que pasar a través de un firewall. Además si nos referimos a ungateway nos estamos refiriendo a un servidor que actúa de intermediario entre servidores. Así pues, el funcionamiento de la tecnología WAP sigue este dibujo:
  3. 3. WAP funciona de la siguiente forma: el cliente tiene un teléfono móvil que soporta la tecnología WAP,desde su teléfono realiza una petición codificada que envía a través de las redes móviles al servidorque hace de pasarela y que tiene codificadores y decodificadores.El GATEWAY WAP o pasarela WAP tiene la función de ser un puro traductor o mejor dicho el decompilador de leguajes tanto de entrada como de salida, que traduce los paquetes que vengan conformato WML y WMLScript en forma binaria, o sea con encabezado del protocolo Wap a WML yWMLSript con encabezado de protocolo web Http del teléfono wap al servidor web y al contrario delservidor web en respuesta para el teléfono wap.Cuando este servidor ha decodificado el mensaje manda la petición al servidor origen donde seprocesa la petición a través de los CGI’s, Scripts, etc. Este servidor web, no tiene porque ser unservidor con formato http, ya que los teléfonos wap pueden conectarse con cualquier tipo de estaciónsiempre y cuando el gateway tenga el software adecuado para convertir los lenguajes de entrada y desalida en WML y WMLScript con sus protocolos correspondientes.Una vez tiene el contenido el servidor origen manda al servidor pasarela la información del contenidoque solicitó el cliente. Una vez tiene la respuesta el servidor que hace de pasarela se manda larespuesta codificada a través de las redes móviles para encontrar al teléfono móvil del usuario yproporcionarle la información que solicitó.WAP emplea al proxy para poder interconectar a las redes inalámbricas y a la Internet. El proxy WAPofrece normalmente dos tipos de funcionalidades. La primera de ellas es la pasarela que sirve paratraducir las peticiones codificadas desde la pila de protocolos WAP (como pueden ser WSP, WTP,WTLS y WDP) a la pila de protocolos de Internet (como pueden ser HTTP y TCP/IP). La segundafuncionalidad es la de ofrecer el contenido de los codificadores y decodificadores, que realizan lalabor de traducir el contenido WAP en otro formato comprimido para reducir el tamaño de los datos através de la red. Esta infraestructura asegura que el programador WAP puede implementar serviciosnuevos basándose en esta arquitectura y también asegura los servicios por parte de los servidoresque soporten el uso de CGI’s, Scripts, etc.Así pues, los pasos a seguir para realizar una conexión desde un teléfono WAP serán los siguientes:  El usuario selecciona en su terminal WAP una dirección, o sea un URL.  El terminal móvil Wap manda esta petición del URL al Gateway Wap utilizando el protocolo WAP.
  4. 4.  El gateway convierte esta petición WML y/o WMLScript WAP a WML y/o WMLScript HTTP convencional y manda la petición de búsqueda del URL al servidor web.  El servidor web evalúa la petición HTTP y determina que tipo de petición es, si el URL es un simple archivo, el servidor web le adjuntará un encabezado Http y ya estará en web y si la petición es una aplicación Script o un CGI el servidor web abrirá la aplicación.  El servidor web devolverá una respuesta en WML, WMLScript con encabezado HTTP.  La pasarela o gateway verificará el encabezado HTTP y los contenidos WML así como las aplicaciones Script los convertirá en forma binaria creando una respuesta para el terminal wap en WML y/o WMLScript con encabezado WAP y lo mandará al terminal móvil.  El terminal WAP recibirá la respuesta con el protocolo WAP y evaluará los contenidos WML y/o WMLScript y los visualizará según la configuración del terminal. GSMGlobal System for Mobile communications (Sistema Global para las Comunicaciones Móviles),formalmente conocida como "Group Special Mobile" (GSM, Grupo Especial Móvil) es un estándarmundial para teléfonos móviles digitales. El estándar fue creado por la CEPT y posteriormentedesarrollado por ETSI como un estándar para los teléfonos móviles europeos, con la intención dedesarrollar una normativa que fuera adoptada mundialmente. El estándar es abierto, no propietario yevolutivo (aún en desarrollo). Es el estándar predominante en Europa, así como el mayoritario en elresto del mundo (alrededor del 70% de los usuarios de teléfonos móviles del mundo en 2001 usabanGSM).GSM difiere de sus antecesores principalmente en que tanto los canales de voz como las señales sondigitales. Se ha diseñado así para un moderado nivel de seguridad.GSM tiene cuatro versiones principales basadas en la banda: GSM-850, GSM-900, GSM-1800 yGSM-1900. GSM-900 (900 MHz) y GSM-1800 (1,8 GHz) son utilizadas en la mayor parte del mundo,salvo en Estados Unidos, Canadá y el resto de América Latina, lugares en los que se utilizan lasbandas de GSM-850 y GSM-1900 (1,9 GHz), ya que en EE.UU. las bandas de 900 y 1800 MHz estánya ocupadas (por los militares).Inicialmente, GSM utilizó la frecuencia de 900 MHz, pero después las redes de telecomunicaciónpública utilizaron las frecuencias de 1800 y 1900 MHz, con lo cual es habitual que los teléfonosmóviles de hoy en día sean tribanda.En GSM, una conexión se puede dedicar tanto a voz como a datos.Una llamada de voz utiliza un codificador GSM específico para transmitir el sonido sobre un enlacedigital de 9600 bps a la estación base.Una conexión de datos, permite el que el usuario utilice el móvil como un módem de 9600 bps.Las implementaciones más veloces de GSM se denominan GPRS y EDGE, también denominadasgeneraciones intermedias o 2.5G, que conducen hacia la tercera generación 3G o UMTS.Los nuevos teléfonos GSM pueden ser controlados por un conjunto de comandos estandarizadosHayes AT, mediante cable o mediante una conexión inalámbrica (IrDA o Bluetooth, este últimoincorporado en los teléfonos actuales).Arquitectura GSM:
  5. 5. La arquitectura del sistema GSM se puede dividir en 4 partes: • Estación móvil. • Subsistema estación base (BSS). • Subsistema de red (NSS). • Subsistema de operación (OSS).La estación móvil La estación móvil consiste en el equipo móvil o terminal, que puede soportar la conexión determinales externo, y una tarjeta inteligente llamada SIM. El SIM permite al usuario tener acceso a losservicios subsciptos de forma independiente a la del terminal por medio de la inserción de la tarjetaSIM en otro terminal GSM.Subsistema Estacion Base. Sirve para conectar a las estaciones móviles con los NSS, además de ser los encargados dela transmisión y recepción. Como los MS también constan de dos elementos diferenciados: La BaseTransceiver Station (BTS) o Base Station y la Base Station Controller (BSC). La BTS consta detransceivers y antenas usadas en cada célula de la red y que suelen estar situadas en el centro de lacélula, generalmente su potencia de transmisión determinan el tamaño de la célula.Los BSC se utilizan como controladores de los BTS y tienen como funciones principales las de estaral cargo de los handovers, los frequency hopping y los controles de las frecuencias de radio de losBTS.Subsistema de la red. Este sistema se encarga de administrar las comunicaciones que se realizan entre losdiferentes usuarios de la red; para poder hacer este trabajo la NSS se divide en siete sistemasdiferentes, cada uno con una misión dentro de la red.
  6. 6. Subsistema de operación(OSS): Los OSS se conectan a diferentes NSS y BSC para controlar y monitorizar toda la red GSM.La tendencia actual en estos sistemas es que, dado que el número de BSS se está incrementando sepretende delegar funciones que actualmente se encarga de hacerlas el subsistema OSS t eb los BTSde modo que se reduzcan los costes de mantenimiento del sistema. GPRSEs considerada la generación 2.5, entre la segunda generación (GSM) y la tercera (UMTS).Proporciona altas velocidades de transferencia de datos (especialmente útil para conectar a Internet)y se utiliza en las redes GSMGPRS es sólo una modificación de la forma de transmitir datos en una red GSM, pasando de laconmutación de circuitos en GSM (donde el circuito está permanentemente reservado mientras durela comunicación aunque no se envíe información en un momento dado) a la conmutación depaquetes.Desde el punto de vista del Operador de Telefonía Móvil es una forma sencilla de migrar la red desdeGSM a una red UMTS puesto que las antenas (la parte más cara de una red de Telecomunicacionesmóviles) sufren sólo ligeros cambios y los elementos nuevos de red necesarios para GPRS seráncompartidos en el futuro con la red UMTS.GPRS es básicamente una comunicación basada en paquetes de datos. Los timeslots (intervalos detiempo) se asignan en GSM generalmente mediante una conexión conmutada, pero en GPRS losintervalos de tiempo se asignan a la conexión de paquetes, mediante un sistema basado en lanecesidad. Esto significa que si no se envía ningún dato por el usuario, las frecuencias quedan librespara ser utilizadas por otros usuarios.Que la conmutación sea por paquetes permite fundamentalmente la compartición de los recursosradio. Un usuario GPRS sólo usará la red cuando envíe o reciba un paquete de información, todo eltiempo que esté inactivo podrá ser utilizado por otros usuarios para enviar y recibir información. Estopermite a los operadores dotar de más de un canal de comunicación sin miedo a saturar la red, deforma que mientras que en GSM sólo se ocupa un canal de recepción de datos del terminal a la red yotro canal de transmisión de datos desde la red al terminal, en GPRS es posible tener terminales quegestionen cuatro canales simultáneos de recepción y dos de transmisión, pasando de velocidades de9,6 kbps en GSM a 40 kbps en recepción en GRPS y 20 kbps de transmisión.Otra ventaja de la conmutación de paquetes es que, al ocuparse los recursos sólo cuando setransmite o recibe información, la tarificación por parte del operador de telefonía móvil sólo seproduce por la información transitada, no por el tiempo de conexión. Esto hace posible aplicacionesen la que un dispositivo móvil se conecta a la red y permanece conectado durante un periodoprolongado de tiempo sin que ello afecte en gran medida a la cantidad facturada por el operador.Los teléfonos GPRS pueden llevar un puerto bluetooth, IrDA, o conexión por cable para transferirdatos al ordenador, cámaras digitales, móviles u otros dispositivos.Arquitectura GPRS.La arquitectura de la red de GPRS está basada fundamentalmente en GSM. Los principaleselementos que se introducen son:
  7. 7. • Dos nodos de soporte GPRS: el nodo de conmutación (SGSN) y el de pasarela (GGSN) cuyas misiones son complementarias. En líneas generales el SGSN se encargará de la gestión de la movilidad y del mantenimiento del enlace lógico entre móvil y red. El GGSN es el que proporciona el acceso a las redes de datos basadas en IP. •Actualización de software a nivel de BTS (Estación de transmisión). •Nuevo hardware en el controlador de estación (BSC). Este hardware se denomina PCU (Packet Unit Control/Unidad de Control de Paquetes) y es la encargada de manejar la comunicación de paquetes. •La red troncal GPRS o backbone basado en IP.La función principal del Gateway GPRS Support Node (GGSN) es la de actuar como pasarela entre lared troncal GPRS y las redes externas como IP. El GGSN es el elemento principal de lainfraestructura de GPRS.Dentro de la arquitectura GPRS, el tunneling es el concepto clave que rige la transmisión. Gracias altunneling lo importante a la hora de transmitir información es la dirección final de destinoindependientemente del medio o ruta que siga esta información. UMTSLa tecnología UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) es el sistema detelecomunicaciones móviles de tercera generación, que evoluciona desde GSM pasando por GPRShasta que UMTS sea una realidad y tenga un papel principal en las telecomunicaciones multimediainalámbricas de alta calidadEl principal avance es la tecnología WCDMA (Wide Code Division Multiple Access) heredada de latecnología militar, a diferencia de GSM y GPRS que utilizan una mezcla de FDMA (FrecuencyDivision Multiple Access) y TDMA (Time Division Multiple Access). La principal ventaja de WCDMAconsiste en que la señal se expande en frecuencia gracias a un código de ensanchado que sólo
  8. 8. conocen el emisor y el receptor (véase espectro ensanchado). Esta original forma de modulacióntiene numerosas ventajas:  Altas velocidades de transmisión de hasta 2 Mbps, al usar todo el espectro.  Alta seguridad y confidencialidad debido a la utilización de técnicas que permiten acercarse a la capacidad máxima del canal. (Como por ejemplo: codificadores convolucionales)  Acceso múltiple de eficacia máxima mientras no coincidan las secuencias de saltos.  Alta resistencia a las interferencias.  Posibilidad de trabajar con dos antenas simultáneamente debido a que siempre se usa todo el espectro y lo importante es la secuencia de salto, lo que facilita el handover (proceso de traspaso de la señal de una antena a otra), donde GSM falla mucho.  UMTS ofrece otra serie de ventajas como roaming y cobertura a nivel mundial ya sea vía enlace radio terrestre o vía satélite, y está altamente estandarizado con una interfaz única para cualquier red.Principales característicasEs una tecnología apropiada para una gran variedad de usuarios y tipos de servicios, y no solamentepara usuarios muy avanzados, UMTS ofrece:Facilidad de uso y bajos costos: UMTS proporcionará servicios de uso fácil y adaptable para abordarlas necesidades y preferencias de los usuarios, amplia gama de terminales para realizar fácil accesoa los distintos servicios, bajo coste de los servicios para asegurar un mercado masivo.Nuevos y mejorados servicios: Los servicios vocales mantendrán una posición dominante durantevarios años. Los usuarios exigirán a UMTS servicios de voz de alta calidad junto con servicios dedatos e información.Acceso rápido: La principal ventaja de UMTS sobre la segunda generación móvil (2G), es lacapacidad de soportar altas velocidades de transmisión de datos de hasta 144 kbit/s sobre vehículosa gran velocidad, 384 kbit/s en espacios abiertos de extrarradios y 2 Mbit/s con baja movilidad(interior de edificios). Esta capacidad sumada al soporte inherente del Protocolo de Internet (IP), secombinan poderosamente para prestar servicios multimedia interactivos y nuevas aplicaciones debanda ancha, tales como servicios de video telefonía y video conferencia.Transmisión de paquetes de datos y velocidad de transferencia de datos a pedido: UMTS ofrece latransmisión de datos en paquetes y por circuitos de conmutación de alta velocidad debido a laconectividad virtual a la red en todo momento y a las formas de facturación alternativas (por ejemplo,pago por byte, por sesión, tarifa plana, ancho de banda asimétrico de enlace ascendente /descendente) según lo requieran los variados servicios de transmisión de datos que están haciendosu aparición.Arquitectura UMTS
  9. 9. Equipo de usuario (UE). Es el equipo que el usuario trae consigo para lograr la comunicación con una estación base en el momento que lo desee y en el lugar en donde exista cobertura.Interfaz Uu. Se encuentra en el equipo de usuario y la red UTRAN. La tecnología que utiliza para accederal medio es WCDMA.Red de acceso de radio UMTS. Utran es el nombre de la nueva red de acceso de radio diseñada para el sistema UMTS.Tienedos interfaces que lo conectan con la red central y con el equipo de usuario. LA interfaz lu y la interfazUu.RCN (Radio Network Controller). Controla a uno o varios Nodos B. Se conecta con el MSC mediante la interfaz luCS o con unSGSN mediante la interfaz lupus. La interfaz entre dos RNC´s es lógica y es la interfaz lur po lo tantouna conexión directa entre ellos no es necesario que exista.Nodo B. Sus principales funciones son: - Implementación lógica del O&M. - Mapeo de los recursos lógicos del Nodo B en los recursos de hardware. - Transmisión de los mensajes de información del sistema de acuerdo con el horario determinado por el RNC. - Combinación para la Macro diversidad y división de las tramas de datos internas al Nodo B. - En el modo FDD, el control de potencia de lazo cerrado en el enlace de subida. - Reportar las mediciones de la interferencia en el enlace de subida y la información de la potencia en el enlace de bajada.Intergaz lu. Este interefaz conecta a la red central con la red de acceso de radio de UMTS (URAN). Laprimera a ser implementada es la UTRAN, la cual utiliza la tecnología de WCDMA como interfaz área.
  10. 10. Red central (Core Network). La red central se encuentra formada por varios elementos como se muestra en la figura dearriba. De todos los mostrados tienen principal interés, el MSC(pieza central en una red basada enconmutación en circuitos) y el SGSN (pieza central en una red basada en conmutación de paquetes)MSC(Mobile Switching Center). El MSC es la pieza central de una red basada en la conmutación de circuitos. El mismo MSCes usado tanto por el sistema GSM como por UMTS, es decir, la BSS de GSM y el RNS de UTRANse pueden conectar con el mismo MSC.SGSN (Serving GPRS Support NODE) Es la pieza central de una red basada en la conmutación de paquetes. El SGSN se conectacon UTRAN mediante la intergar lu-PS y con GSM-BSS mediante la interfaz Gb.

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