6.2 Protección de la identidad del usuario

Servicios básicos que soporta el sistema

A diferencia del estándar TACS, el GSM define un sistema completo, incluyendo no solo la interfaz radio, sino también una arquitectura completa de red. Esto ha permitido que sobre el estándar GSM se hayan desarrollado, y se sigan desarrollando, multitud de nuevos servicios que ofrecen grandes posibilidades a la hora de utilizar el servicio. Además, los servicios están especificados de forma tal que, aunque los fabricantes tienen libertad en la manera de implementarlos, siempre deben cumplir unas normas muy estrictas en lo que se refiere al funcionamiento y operación de dichos servicios.

Para ver con detalle la descripción funcional de todos y cada uno de los servicios, es preferible referirse al documento PRD GSM M o USERG 18, con más de 100 páginas de contenido. Por último, gracias al alto grado de definición de la red GSM, es relativamente sencillo desarrollar servicios a medida del cliente, bien utilizando variaciones sobre las posibilidades que permite el propio estándar, bien añadiendo nuevos módulos y máquinas que pueden interconectarse a los diferentes elementos de red y entablar diálogo con ellos para la provisión de dichos servicios. El único inconveniente de esta última opción es que dichos servicios, al estar fuera de estándar, no serán soportados fuera de la red donde hayan sido implementados o, de otra manera, no funcionarán en roaming.

Operación y Mantenimiento

El asunto de la Operación y el Mantenimiento va mucho más allá del ámbito del GSM y de cualquier sistema celular. La mayoría del trabajo realizado en este área dentro de la comunidad de las telecomunicaciones presenta un punto de vista mucho más extenso y tiene como objetivo todos los sistemas de telecomunicación. El centro de este área es lo que se denomina Red de Gestión de Telecomunicaciones (TMN), que diseña métodos de interconectar toda la infraestructura de la red a una red de gestión y, por último, a emplazamientos centralizados donde estaciones de trabajo permiten a poco personal controlar todo el sistema.

Aunque el GSM está dentro de este concepto, sus especificaciones no incluyen toda esta red de gestión. No obstante, la serie 12 de las especificaciones se dedica exclusivamente a aplicar el concepto anteriormente expuesto a cada detalle particular de la red GSM.

Explotación

En este apartado es aplicable lo comentado en el párrafo anterior y lo que se explicaba en el capítulo homólogo dedicado a la red TACS. No obstante, debido a la importancia del roaming internacional como característica diferenciadora del sistema GSM, la Asociación GSM MoU ha especificado una interfaz que permite la transferencia de datos de facturación de forma automática.

Las técnicas de acceso múltiple

Una de las estrategias más importantes para aumentar el número de usuarios en un sistema celular radica principalmente en la técnica de acceso múltiple que este sistema emplee. Las técnicas de acceso múltiple en un sistema inalámbrico permiten que varios usuarios puedan estar accediendo simultáneamente a un canal o un grupo de frecuencias, lo que permite el uso eficiente del ancho de banda. Existen tres técnicas para compartir un canal de Radio Frecuencia (RF) en un sistema celular:

  • FDMA (Frequency Division Multiple Access): Acceso Múltiple por División de Frecuencias.
  • TDMA (Time Division Multiple Access): Acceso Múltiple por División de Tiempo.
  • CDMA (Code Division Multiple Access): Acceso Múltiple por División de Código.

FDMA

Los sistemas celulares basados en FDMA formaron la base de los primeros sistemas celulares en el mundo. FDMA fue implementada en la banda de 800 MHz utilizando un ancho de banda de 30 kHz por canal. FDMA subdivide el ancho de banda en frecuencias; cada frecuencia solo puede ser usada por un usuario durante una llamada. Debido a la limitación en ancho de banda, esta técnica de acceso es muy ineficiente, ya que se saturan los canales al aumentar el número de usuarios alrededor de una celda. Esta técnica de acceso múltiple predominó en los sistemas celulares analógicos de la primera generación (1G). Esta técnica es de aplicación, por ejemplo, en el sistema AMPS (American Mobile Phone System).

TDMA

Después de la introducción de FDMA, operadores celulares y fabricantes de equipo inalámbrico reconocieron las limitaciones de esta técnica de acceso analógica. Años más adelante aparecen los primeros sistemas celulares digitales basados en TDMA. Con el fin de continuar la compatibilidad con la asignación de espectro del sistema anterior ocupado por la tecnología AMPS, se desarrolla en Norteamérica a finales de los años 80 un sistema conocido como DAMPS (Digital AMPS), también con 30 kHz de ancho de banda por canal.

En Europa se desarrolla, casi en paralelo, un sistema celular digital basado en TDMA conocido como GSM (Groupe Special Mobile) con canales de 200 kHz. Los primeros sistemas bajo GSM fueron instalados en 1991, mientras el primer sistema instalado en Norteamérica lo fue en Canadá en 1992. Los sistemas celulares bajo TDMA utilizan el espectro de manera similar a los sistemas FDMA, con cada radio base ocupando una frecuencia distinta para transmitir y recibir. Sin embargo, cada una de estas dos bandas son divididas en tiempo (ranuras de tiempo o time slots) para cada usuario en forma de round-robin.

Por ejemplo, un TDMA de ocho ranuras divide la transmisión en ocho periodos de tiempo fijos (ranuras), cada una con igual duración, con una asignación particular de ranuras para transmisión para uno de 8 posibles usuarios. Este tipo de metodología requiere una sincronización precisa entre el terminal móvil y la estación base de radio. Como puede verse, en este esquema de ocho ranuras por canal, se incrementa en un factor de ocho la capacidad de TDMA con respecto a FDMA.

CDMA

A mediados de la década de los años 80, algunos investigadores vieron el potencial de una tecnología conocida como espectro expandido (spread spectrum), que era utilizada para aplicaciones militares pero que también podría ser usada para telefonía celular. Esta tecnología de espectro expandido involucra la transformación de la información de banda estrecha a una señal de banda amplia para transmisión, lo cual puede ser visto como una manera de aumentar las capacidades de los sistemas TDMA que limitan el número de usuarios al número de ranuras de tiempo.

El espectro expandido es una tecnología de banda amplia desarrollada por los militares estadounidenses que provee comunicaciones seguras, confiables y de misión crítica. La tecnología de espectro expandido está diseñada para intercambiar eficiencia en ancho de banda por confiabilidad, integridad y seguridad. Es decir, más ancho de banda es consumido con respecto al caso de la transmisión en banda estrecha, pero el «trueque» ancho de banda/potencia produce una señal que es, en efecto, más robusta al ruido y así más fácil de detectar por el receptor que conoce los parámetros (código) de la señal original transmitida.

Si el receptor no está sintonizado a la frecuencia correcta o no conoce el código empleado, una señal de espectro disperso se detectaría solo como ruido de fondo. Debido a estas características de la tecnología, la interferencia entre la señal procesada y otras señales, no esenciales o ajenas al sistema de comunicación, se reduce. Al asignar diferentes códigos únicos a los usuarios, es posible disponer de un sistema de acceso múltiple que se conoce como CDMA. Las limitaciones de reúso de frecuencia vistas en FDMA y TDMA ya no son tan críticas en CDMA, pues múltiples terminales móviles y estaciones base de radio pueden ocupar las mismas frecuencias a la vez. Es obvio, entonces, que la capacidad en usuarios en CDMA se incrementa bastante con respecto a las otras dos técnicas de acceso múltiple.