Funcionamiento y Arquitectura de Redes GSM y GPRS

Infraestructura de Red GSM

La infraestructura de red, independientemente del estándar utilizado, debe incorporar los elementos necesarios para poder gestionar de forma eficiente la movilidad, así como para garantizar un acceso adecuado.

Los elementos básicos son:

• Las estaciones móviles: permiten al usuario conectarse a la red. Pueden ser teléfonos o tarjetas de red.
• Las estaciones base: son el equipamiento fijo distribuido geográficamente para cubrir el área a la cual se pretende dar el servicio. Controlan el enlace radio entre el usuario y la red, constituyendo, por tanto, las puertas de acceso de los usuarios a la misma.
• Los sistemas de control y conmutación: de las estaciones base. Además de las funciones clásicas de control de llamada, controlan la conmutación de la conexión entre distintas estaciones base, de forma que la movilidad del usuario sea gestionada de forma transparente a este.
• Las bases de datos: para la gestión de la movilidad. Permiten la localización de los usuarios en la red móvil, así como el mantenimiento y distribución de la información del perfil correspondiente a cada uno (incluyendo aspectos de autenticación y tarificación).

Evolución hacia GPRS (General Packet Radio Service)

El sistema GPRS actualiza los servicios de datos GSM para hacerlos compatibles con LAN, WAN e Internet. Estas redes consideran a GPRS como una subred normal.

GPRS utiliza los recursos radio solamente cuando hay datos que enviar o recibir, adaptándose así perfectamente a la naturaleza intermitente de las aplicaciones de datos.

El uso de los enlaces de este modo conserva la capacidad de red y la interfaz. Además, permite a los operadores ofrecer un servicio a mejor precio, ya que la facturación se puede basar en la cantidad de datos enviados o recibidos.

El concepto principal que gobierna el comportamiento de GPRS es su orientación a la comunicación de paquetes.

Esto posibilita una mejora en la eficacia de uso de los recursos y permite tarificar no por tiempo de conexión, sino por volumen de datos intercambiado.

GPRS está basado en la arquitectura GSM incorporando dos nuevos nodos: el SGSN (Serving GPRS Support Node) y el GGSN (Gateway GPRS Support Node), cuyas misiones son complementarias.

Con el fin de proteger contra errores los paquetes transmitidos, tiene lugar la codificación del canal radio mediante el método GEA (GPRS Encryption Algorithm, algoritmo de cifrado GPRS) con algoritmos secretos.

Ventajas de GPRS

• La máxima velocidad teórica es de 171.2 kbps; esta velocidad se puede alcanzar utilizando las 8 ranuras de tiempo simultáneamente. Es tres veces más rápido que PSTN y 10 veces más rápido que GSM.
• La conmutación de paquetes significa que los recursos de radio de GPRS son utilizados únicamente cuando los usuarios están enviando o recibiendo datos.
• El número de usuarios que soporta el sistema depende de la app que se esté utilizando y de la cantidad de datos que estén siendo transferidos.
• Gracias a la eficiencia espectral de GPRS, existe una menor necesidad de aumentar la capacidad del sistema que solo se utilizaría en horas pico.

Desventajas de GPRS

• GPRS tiene un impacto en la capacidad actual de la célula. Existen recursos de radio limitados que tienen que utilizarse para diferentes aplicaciones.
• Alcanzar la máxima velocidad de transmisión de GPRS implicaría que un solo usuario utilizara las 8 ranuras de tiempo disponibles, y sin protección contra errores. Claramente, un operador de red no destinaría toda su capacidad a un solo usuario, por lo que la velocidad de GPRS es mucho más baja (115 kbps) en realidad, al utilizar únicamente entre 1 y 3 ranuras de tiempo.