Originalmente, este organismo se llamaba Groupe Sociale
Mobile, lo que origino el acrónimo de GSM. Inicialmente era acabar con la
incompatibilidad de sistemas en el área de las comunicaciones móviles y crear
una estructura de sistemas de comunicaciones a nivel Europeo [3].
El estándar GSM se diseño para incluir una amplia
variedad de servicios que incluyen transmisiones de voz y servicios de manejo
de mensajes entre unidades móviles o cualquier unidad portátil. Actualmente GSM
significa Global System for Mobile communications (Sistema Global para las
Comunicaciones Móviles) y paso a ser el estándar para teléfonos móviles
adoptado mundialmente [3].
El estándar es abierto, no propietario y en constante cambio. GSM
está presente en más de 160 países (ver Figura 1) y según la asociación GSM,
tienen el 70 por ciento del total del mercado móvil digital [1].
Figura 1.-
Distribución Global de las Bandas GSM [6]
En México se utiliza la banda 1900 para GSM y la banda
850 para 3G. Los principales operadores son: Telcel y Telefónica Movistar.
BANDAS DE RADIOFRECUENCIA DE GSM
Como GSM es utilizado en todo el mundo, se han
ampliado para funcionar en cuatro bandas de frecuencia principales, 900, 1800,
1900 y 800, las cuales se describen a continuación y se pueden observar en la
Figura 1 [2].
Figura 2.- Banda de
frecuencias de GSM [2].
GSM
900
La banda de frecuencia
original especificada para el GSM era 900 Mhz. La mayoría de las redes GSM por
todo el mundo utilizan esta banda. En algunos países se utiliza esta banda
principalmente y su versión extendida que proporciona capacidad adicional a la
red. La versión extendida se le conoce como E-GSM y la versión primaria como
P-GSM [2].
GSM
1800
En 1990, para aumentar
la competencia entre los operadores, el Reino Unido solicito el comienzo de una
nueva versión del GSM adaptada a la banda de frecuencia de 1800 Mhz.
Actualmente está en operación en varios países [2].
En un país que conceda licencias para las bandas GSM 900
y GSM 1800, establece las bases para que operen varios operadores en el mismo.
Esto provocaría que la competencia crezca y el servicio a los suscriptores
mejore [2].
GSM
1900
En 1995, el concepto
personal de los servicios de comunicaciones (PCS) fue especificado en los
Estados Unidos. La idea básica es permitir la comunicación
"persona-a-persona" más bien que "estación-a-estación". Los
PCS no requieren que tales servicios estén puestos en ejecución usando
tecnología celular, pero éste ha demostrado ser el método más eficaz. Las
frecuencias disponibles para los PCS son alrededor de los 1900 Mhz. Pues el GSM
900 no se podría utilizar en Norteamérica debido a la asignación anterior de
las frecuencias de 900 Mhz, el GSM 1900 Mhz se considera como oportunidad de
tender un puente sobre este campo. La diferencia principal entre el GSM americano
1900 estándar y GSM 900 es la señalización ANSI [2].
GSM
800
La Multi-banda en el
sistema de GSM de Ericsson ahora se realza para incluir la banda de 800 Mhz.,
así aumentando la capacidad para los operadores con una licencia para esta
frecuencia. Esta banda de frecuencia fue tradicionalmente por TDMA en los EE.UU
[2].
Localización
de las Bandas GSM
Existen un total de 14
bandas de frecuencias GSM reconocidas las cuales están representadas en la
Tabla 1.
Tabla 1.- Rangos de
las Bandas de frecuencias GSM [5]
BAND
|
UPLINK
(MHZ) |
DOWNLINK
(MHZ) |
COMMENTS
|
380
|
380.2 - 389.8
|
390.2 - 399.8
|
|
410
|
410.2 - 419.8
|
420.2 - 429.8
|
|
450
|
450.4 - 457.6
|
460.4 - 467.6
|
|
480
|
478.8 - 486.0
|
488.8 - 496.0
|
|
710
|
698.0 - 716.0
|
728.0 - 746.0
|
|
750
|
747.0 - 762.0
|
777.0 - 792.0
|
|
810
|
806.0 - 821.0
|
851.0 - 866.0
|
|
850
|
824.0 - 849.0
|
869.0 - 894.0
|
|
900
|
890.0 - 915.0
|
935.0 - 960.0
|
P-GSM, i.e. Primary or
standard GSM allocation
|
900
|
880.0 - 915.0
|
925.0 - 960.0
|
E-GSM, i.e. Extended GSM
allocation
|
900
|
876.0 – 915
|
921.0 - 960.0
|
R-GSM, i.e. Railway GSM
allocation
|
900
|
870.4 - 876.0
|
915.4 - 921.0
|
T-GSM
|
1800
|
1710.0 - 1785.0
|
1805.0 - 1880.0
|
|
1900
|
1850.0 - 1910.0
|
1930.0 - 1990.0
|
METODOS DE ACCESO MULTIPLE EN GSM
Acceso a Sistemas Truncados
Si el número de canales disponibles para todos los
usuarios de un sistema de radio es menor que el número de posibles usuarios, entonces
a ese sistema se le llama sistema de radio truncado. El truncamiento es el
proceso por el cual los usuarios participan de un determinado número de canales
de forma ordenada. Los canales compartidos funcionan debido a que podemos estar
seguros que la probabilidad de que todo el mundo quiera un canal al mismo
tiempo es muy baja. Un sistema de telefonía celular como GSM es un sistema de
radio truncado, porque hay menos canales abonados que posiblemente quieran usar
el sistema al mismo tiempo. El acceso se garantiza dividiendo el sistema en uno
o más de sus dominios: frecuencia, tiempo, espacio o codificación, para el caso
de GSM, utiliza combinación entre FDMA y TDMA [2].
Acceso Múltiple por División de
Frecuencia (FDMA).
FDMA (Frecuency Division Multiple Access) es la
manera más común de acceso truncado. Con FDMA, se asigna a los usuarios un
canal de un conjunto limitado de canales ordenados en el dominio de la
frecuencia. Cuando hay más usuarios que el suministro de canales de frecuencia
puede soportar, se bloquea el acceso de los usuarios al sistema. Cuantas más
frecuencias se disponen, hay más usuarios, y esto significa que tiene que pasar
más señalización a través del canal de control. Los sistemas muy grandes FDMA
frecuentemente tienen más de un canal de control. Los sistemas muy grandes FDMA
frecuentemente tienen más de un canal de control para manejar todas las tareas
de control de acceso. Una característica importante de los sistemas FDMA es que
una vez que se asigna una frecuencia a un usuario, ésta es usada exclusivamente
por ese usuario hasta que éste no se necesite el recurso [2].
En
concreto, en el esquema de FDMA se tienen en total 125 canales. Cada canal
tiene un ancho de banda de 200 Khz., los cuales están contiguos y separados por
“bandas de seguridad” para evitar la interferencia y solapamiento entre los
mismos. Como se observa en la Tabla 1 las bandas GSM están divididas en dos
secciones: de subidoa (uplink) y de bajada (downlink). Cada una de estas
secciones tiene un ancho de banda de 25 Mhz. Para el caso de la banda GSM 900
se puede observar su división en canales en la Figura 2.
Figura 3.- Subida y
bajada de la banda GSM 900 [4]
Acceso Múltiple por División del
Tiempo (TDMA).
TDMA (Time Division Multiple Access) es común en
los sistemas de telefonía fija. Las últimas tecnologías en los sistemas de
radio son la codificación de la voz y la compresión de datos, que eliminan la
redundancia y periodos de silencio y decrementan el tiempo necesario en representar
un periodo de voz. Los usuarios acceden a un canal de acuerdo con un esquema
temporal. Aunque no hay ningún requerimiento técnico para ello, los sistemas
celulares, que emplean técnicas TDMA siempre usan TDMA sobre una estructura
FDMA. Un sistema puro TDMA tendría sólo una frecuencia de operación, y no sería
un sistema útil [2].
En
los sistemas modernos celulares y digitales, TDMA implica el uso de técnicas de
compresión de voz digitales, que permite a múltiples usuarios compartir un
canal común utilizando un orden temporal. La codificación de voz moderna,
reduce mucho el tiempo que se lleva en transmitir mensajes de voz, eliminando
la mayoría de la redundancia y periodos de silencio en las comunicaciones de
voz. Otros usuarios pueden compartir el mismo canal durante los periodos en que
éste no se utiliza. Los usuarios comparten un canal físico en un sistema TDMA,
donde están asignados unos slots de tiempo. A todos los usuarios que comparten
la misma frecuencia se les asigna un slot de tiempo, que se repite dentro de un
grupo de slots que se llama trama. Un slot GSM es de 577 micro segundos y cada
usuario tiene uso del canal (mediante su slot) cada 4.615 milisegundos (577
microsegundos * 8 = 4.615 milisegundos), ya que en GSM se tienen 8 slots de tiempo
[2].
Entonces
el
sistema GSM emplea Acceso Múltiple por División del Tiempo (TDMA) combinado con
saltos de frecuencia, de aquí que el canal físico sea particionado tanto en tiempo
como en frecuencia. En consecuencia, el canal físico es definido como una
secuencia de canales de radio frecuencia
y de intervalos de tiempo (TS o Time Slots). Cada frecuencia de portadora
soporta 8 canales físicos vaciados en 8 TS dentro de una trama TDMA. La Figura 2
ilustra el proceso de creación de una trama GSM TDMA [3].
Figura 4.- Estructura
de la trama GSM TDMA [3]
Referencias:
[1] http://www.masadelante.com/faqs/gsm
[2] Ordaz, L. A. (Noviembre de 2007). Trabajo Recepcional.
Normatividad de la Telefonía Móvil en México Relacionada con las Radiaciones
Electromagneticas y sus Riesgos para la Salud . Coatzacoalcos, Veracruz,
México.
[3] Amador, J., González, L., Morales, M., Palacio, M.,
& Salazar, P. (s.f.). Seminario de Titulación Procesamiento Digital de
Señales. Descripción de un sitio celular GSM y parámetros de calidad de
TELCEL . México, Distrito Federal, México.
[4] http://www.dcl.hpi.uni-potsdam.de/teaching/mobilitySem03/slides/hpi_gsm_air_interface.pdf
[5] http://www.radio-electronics.com/info/cellulartelecomms/gsm_technical/gsm-frequency-frequencies-bands-allocations.php
[6] http://www.worldtimezone.com/gsm.html
