Qué es una tecnología GSM: arquitectura y sus aplicaciones

Qué es una tecnología GSM: arquitectura y sus aplicaciones

La tecnología celular digital como GSM (Sistema global de comunicación móvil) se utiliza para transmitir datos móviles y servicios de voz. Este concepto se implementó en Bell Laboratories utilizando un sistema de radio móvil en 1970. Como su nombre indica, es el nombre del grupo de estandarización que se estableció en el año 1982 para hacer un estándar europeo general de telefonía móvil. Esta tecnología posee más del 70% de la participación de mercado del suscriptor celular digital en todo el mundo. Esta tecnología fue desarrollada utilizando tecnología digital. En la actualidad, la tecnología GSM admite más de mil millones de suscriptores móviles en todo el mundo en los 210 países mencionados. Esta tecnología proporciona servicios de voz y datos desde fundamentales hasta complejos. Este artículo analiza una descripción general de la tecnología GSM.



¿Qué es la tecnología GSM?

GSM es un módem de comunicación móvil que significa sistema global de comunicación móvil (GSM). La idea de GSM se desarrolló en Bell Laboratories en 1970. Es un sistema de comunicación móvil ampliamente utilizado en el mundo. GSM es una tecnología celular digital y abierta que se utiliza para transmitir servicios móviles de voz y datos que operan en las bandas de frecuencia de 850MHz, 900MHz, 1800MHz y 1900MHz.


La tecnología GSM se desarrolló como un sistema digital utilizando la técnica de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) para fines de comunicación. Un GSM digitaliza y reduce los datos, luego los envía a través de un canal con dos flujos diferentes de datos del cliente, cada uno en su propio intervalo de tiempo particular. El sistema digital tiene la capacidad de transportar 64 kbps a 120 Mbps de velocidades de datos.





Módem GMS

Módem GSM

Hay varios tamaños de celda en un sistema GSM, como las celdas macro, micro, pico y paraguas. Cada celda varía según el dominio de implementación. Hay cinco tamaños de celda diferentes en una macro, micro, pico y celda de red GSM. El área de cobertura de cada celda varía según el entorno de implementación.



La técnica de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) se basa en asignar diferentes intervalos de tiempo a cada usuario en la misma frecuencia. Puede adaptarse fácilmente a la transmisión de datos y la comunicación de voz y puede transportar de 64 kbps a 120 Mbps de velocidad de datos.

Arquitectura de tecnología GSM

Los principales elementos de la arquitectura GSM incluyen los siguientes.


Arquitectura de la tecnología GSM

La arquitectura de la tecnología GSM

  • Subsistema de red y conmutación (NSS)
  • Subsistema de estación base (BSS)
  • La estación móvil (MS)
  • Subsistema de operación y soporte (OSS)

Subsistema de conmutación de red (NSS)

En la arquitectura del sistema GSM, incluye diferentes elementos, que con frecuencia se conocen como sistema / red central. Aquí, es básicamente una red de datos que incluye una variedad de unidades para proporcionar el control principal, así como la interfaz de todo el sistema de red móvil. La red central incluye los elementos principales que se analizan a continuación.

Centro de conmutación móvil (MSC)

El Centro de conmutación móvil o MSC es el elemento clave en la región de la red central de la arquitectura de red GSM. Este centro de conmutación de servicios móviles funciona como un nodo de conmutación estándar en una RDSI, de lo contrario PSTN, sin embargo, también brinda una funcionalidad adicional para permitir que las necesidades del usuario móvil sean compatibles, como autenticación, registro, traspasos entre MSC, ubicación de llamadas y enrutamiento de la llamada a un suscriptor de teléfono celular.

Y también proporciona una ventaja hacia la red telefónica pública conmutada para que las llamadas telefónicas se puedan conectar desde la red del móvil a un teléfono a una línea fija. Se proporcionan interfaces con otro servidor de centro de conmutación móvil para permitir que se realicen llamadas móviles a móviles a través de redes diferentes.

Registro de ubicación de casa (HLR)

Esta base de datos HLR incluye la información relativa a la administración como cada suscriptor con su ubicación previamente identificada. De esta manera, la red GSM es capaz de conectar las llamadas a la estación base relacionada para el conmutador móvil. Una vez que un operador enciende su teléfono, el teléfono se registra a través de la red para que sea probable decidir qué estación transceptora base se está comunicando para que las llamadas entrantes se puedan conectar correctamente.

Incluso una vez que el móvil está encendido, pero no activo, vuelve a registrarse para asegurarse de que la red HLR responda a su ubicación más reciente. Hay un HLR para cada red, aunque puede estar disperso en una variedad de subcentros por causas operativas.

Registro de ubicación de visitantes (VLR)

El VLR incluye información preferida que se recibe de la red HLR para permitir los servicios preferidos para el abonado por separado. El registro de ubicación de visitantes se puede ejecutar como una unidad separada, sin embargo, generalmente se realiza como un elemento esencial del MSC, antes que una unidad individual. Por lo tanto, el acceso finaliza de forma más rápida y cómoda.

Registro de identidad de equipo (EIR)

El EIR (registro de identidad del equipo) es la unidad que toma una decisión sobre si se puede permitir un equipo móvil específico en la red. Cada equipo móvil incluye un número identificado como IMEI o Identidad internacional de equipo móvil.

Por lo tanto, este número IMEI se fija dentro del equipo móvil y se verifica a través de la red durante el registro. Depende principalmente de la información que se mantiene dentro del EIR, y al dispositivo móvil se le puede asignar una de las 3 condiciones que permitieron a través de la red, acceso restringido, de lo contrario vigilado en caso de problemas.

Centro de autenticación (AuC)

El AuC (centro de autenticación) es un archivo protegido que incluye la clave secreta en la tarjeta SIM del usuario. El AuC se utiliza principalmente para verificación y codificación en el canal de radio.

Centro de conmutación móvil de puerta de enlace (GMSC)

El Centro de conmutación móvil GMSC / Gateway es el extremo al que se conecta principalmente una llamada de finalización de ME sin ninguna información sobre el lugar de la MS. El GMSC obtiene el número de itinerancia de la estación móvil (MSRN) del MSISDN basado en HLR y conectando la llamada hacia el MSC visitado exacto. La división 'MSC' del nombre GMSC es confusa, ya que el proceso de puerta de enlace no necesita ningún vínculo con un MSC.

Puerta de enlace SMS (SMS-G)

La pasarela SMS o SMS-G se utiliza conjuntamente para explicar dos pasarelas SMS en los estándares GSM. Estas pasarelas controlan los mensajes que se dirigen de formas diferentes.

El Centro de conmutación móvil de puerta de enlace de servicio de mensajes cortos (SMS-GMSC) se utiliza para mensajes cortos que se transmiten a un ME. El Centro de conmutación móvil interfuncional del servicio de mensajes cortos (SMS-IWMSC) se utiliza para mensajes cortos creados a través de una red móvil. El papel principal de SMS-GMSC está relacionado con GMSC, pero el SMS-IWMSC ofrece un extremo de acceso permanente al Centro de SMS.

Estas unidades fueron las principales que se utilizan en la red de tecnología GSM. Normalmente estaban coubicados, sin embargo, con frecuencia, la red media general se transmitía por todo el país dondequiera que estuviera ubicada la red. En caso de mal funcionamiento, dará cierta flexibilidad.

Subsistema de estación base (BSS)

Actúa como una interfaz entre la estación móvil y el subsistema de red. Consiste en la Estación Transceptora Base que contiene los transceptores de radio y maneja los protocolos para la comunicación con móviles. También consta del controlador de estación base que controla la estación transceptora base y actúa como una interfaz entre la estación móvil y el centro de conmutación móvil.

El subsistema de red proporciona la conexión de red básica a las estaciones móviles. La parte básica del subsistema de red es el Centro de conmutación de servicios móviles que proporciona acceso a diferentes redes como ISDN, PSTN, etc. También consta del Registro de ubicación de origen y el Registro de ubicación de visitantes que proporciona el enrutamiento de llamadas y las capacidades de itinerancia de GSM.

También contiene el Registro de identidad del equipo que mantiene una cuenta de todo el equipo móvil en el que cada móvil está identificado por su propio número IMEI. IMEI son las siglas de International Mobile Equipment Identity.

La sección BSS o Subsistema de Estación Base de la arquitectura de red GSM de segunda generación está básicamente conectada con los móviles a través de la red. Este subsistema incluye dos elementos que se analizan a continuación.

Estación transceptora base (BTS)

La BTS (Base Transceiver Station) que se utiliza dentro de una red GSM incluye la radio Tx, Rx y sus antenas relacionadas para transmitir, recibir y conversar directamente a través de los móviles. Esta estación es el elemento importante para cada celda y conversa con los móviles y la interfaz entre los dos se identifica como la interfaz Um con protocolos relacionados.

Controlador de estación base (BSC)

El BSC (controlador de estación base) se utiliza para formar la siguiente fase inversa en la tecnología GSM. Este controlador se utiliza para controlar una colección de estaciones transceptoras base y con frecuencia se ubica a través de una de las estaciones transceptoras dentro del grupo. Este controlador administra los recursos de la radio para controlar diferentes elementos como el traspaso en la colección de BTS, asigna canales. Conversa con las estaciones transceptoras base a través de la interfaz Abis.

El elemento del subsistema en la estación base de la red GSM usa la tecnología permitida por radio para permitir que varios operadores tengan derecho a usar el sistema simultáneamente. Cada canal admite hasta 8 operadores al permitir que una estación base incluya diferentes canales. Se podría acomodar una gran cantidad de operadores a través de cada estación base.

Estos se ubican cuidadosamente a través del proveedor de la red para permitir una cobertura de área completa. Esta área puede encerrarse con una estación base que a menudo se denomina celda. Debido a que no es posible evitar que las señales se superpongan a las celdas cercanas, los canales que se utilizan en una sola celda no se utilizan en la siguiente.

Estación móvil

Es el teléfono móvil que consta del transceptor, la pantalla y el procesador y está controlado por una tarjeta SIM que opera a través de la red.

Las MS (estaciones móviles) o ME (equipos móviles) se identifican generalmente a través de teléfonos celulares o teléfonos móviles que son parte de una comunicación móvil GSM n / w que el operador observa y opera. En la actualidad, su dimensión se ha reducido radicalmente mientras que el nivel de funcionalidad ha aumentado mucho. Y un beneficio más es que el tiempo entre cargos se ha ampliado drásticamente. Hay diferentes elementos en el teléfono móvil, aunque los dos elementos esenciales son el hardware y la SIM.

El hardware incluye los elementos principales del teléfono móvil como la carcasa, la pantalla, la batería y los componentes electrónicos utilizados para producir la señal y procesar el receptor de datos que se transmitirá.
La estación móvil incluye un número llamado IMEI. Esto se puede configurar en el teléfono móvil durante la fabricación y no se puede modificar.

La red accede a él durante el registro para comprobar si el equipo ha sido denunciado como robado.

La tarjeta SIM (Subscriber Identity Module) incluye los datos que le dan al usuario la identidad hacia la red. Y además, incluye información diferente como un número llamado IMSI (Identidad de suscriptor móvil internacional). Cuando esta IMSI se usa en la tarjeta SIM, el usuario móvil podría simplemente cambiar de móvil moviendo la SIM de un móvil a otro.

Por lo tanto, el cambio de móvil es fácil sin cambiar el mismo número de móvil, lo que significa que las personas mejorarían con frecuencia, lo que generaría un flujo de ingresos adicional para los proveedores de redes y servicios para mejorar la victoria financiera total de GSM.

Subsistema de operación y soporte (OSS)

El subsistema de soporte operativo (OSS) es parte de la arquitectura de red GSM completa. Esto está conectado a los componentes NSS y BSC. Este OSS se utiliza principalmente para controlar la red GSM y la carga de tráfico BSS. Cabe señalar que cuando aumenta el número de BS a través del escalado de la población de abonados, algunas de las tareas de conservación se trasladan a las estaciones transceptoras base para que se pueda reducir el coste de propiedad del sistema.

La arquitectura de red GSM de 2G sigue principalmente una técnica lógica de funcionamiento. Esto es muy simple en comparación con las arquitecturas actuales de red de telefonía móvil que utilizan unidades definidas por software para permitir un funcionamiento extremadamente flexible. Pero la arquitectura de 2G GSM demostrará las funciones fundamentales operativas y de voz que se requieren y cómo se organizan juntas. Cuando el sistema GSM es digital, la red es una red de datos.

Características del módulo GSM

Las características del módulo GSM incluyen lo siguiente.

  • Mayor eficiencia del espectro
  • Roaming Internacional
  • Compatibilidad con la red digital de servicios integrados (ISDN)
  • Soporte para nuevos servicios.
  • Gestión de agenda SIM
  • Número de marcación fija (FDN)
  • Reloj en tiempo real con gestión de alarmas
  • Habla de alta calidad
  • Utiliza cifrado para hacer que las llamadas telefónicas sean más seguras
  • Servicio de mensajes cortos (SMS)

Las estrategias de seguridad estandarizadas para el sistema GSM lo convierten en el estándar de telecomunicaciones más seguro al que se puede acceder actualmente. Aunque la confidencialidad de una llamada y el secreto del suscriptor GSM solo se garantizan en el canal de radio, este es un paso importante para lograr la seguridad de un extremo a otro.

Módem GSM

Un módem GSM es un dispositivo que puede ser un teléfono móvil o un dispositivo de módem que se puede utilizar para hacer que una computadora o cualquier otro procesador se comunique a través de una red. Un módem GSM requiere una tarjeta SIM para funcionar y funciona en un rango de red suscrito por el operador de red. Se puede conectar a una computadora a través de una conexión en serie, USB o Bluetooth.

Un módem GSM también puede ser un teléfono móvil GSM estándar con el cable y el controlador de software adecuados para conectarse a un puerto serie o puerto USB de su computadora. El módem GSM suele ser preferible a un teléfono móvil GSM. El módem GSM tiene una amplia gama de aplicaciones en terminales de transacciones, gestión de la cadena de suministro, aplicaciones de seguridad, estaciones meteorológicas y registro de datos remoto en modo GPRS.

Funcionamiento del módulo GSM

Desde el circuito de abajo, un módem GSM debidamente interconectado con el MC a través del cambiador de nivel IC Max232. El módem GSM montado en la tarjeta SIM al recibir un comando de dígitos por SMS desde cualquier teléfono celular envía esos datos al MC a través de la comunicación en serie. Mientras se ejecuta el programa, el módem GSM recibe el comando 'STOP' para desarrollar una salida en el MC, cuyos puntos de contacto se utilizan para deshabilitar el interruptor de encendido.

El comando así enviado por el usuario se basa en una indicación recibida por él a través del módem GSM 'ALERTA' un mensaje programado solo si la entrada es baja. La operación completa se muestra en una pantalla LCD de 16 × 2.

Circuito de módem GMS

Circuito de módem GMS

Aplicaciones de la tecnología GSM

Las aplicaciones de la tecnología GSM incluyen las siguientes.

Tecnología GSM inteligente para automatización y seguridad

En estos días, el terminal móvil GSM se ha convertido en uno de los artículos que están constantemente con nosotros. Al igual que nuestra billetera / bolso, llaves o reloj, el terminal móvil GSM nos proporciona un canal de comunicación que nos permite comunicarnos con el mundo. El requisito de que una persona esté disponible o llame a cualquier persona en cualquier momento es muy atractivo.

Este proyecto, como su nombre lo indica, se basa en la tecnología de red GSM para la transmisión de SMS de remitente a receptor. El envío y la recepción de SMS se utilizan para el acceso ubicuo a los electrodomésticos y permiten el control de brechas en el hogar. El sistema propone dos subsistemas. El subsistema de control de dispositivos permite al usuario controlar los electrodomésticos de forma remota y el subsistema de alerta de seguridad proporciona un monitoreo de seguridad automático.

El sistema es lo suficientemente capaz de instruir a los usuarios a través de SMS desde un número de celular específico para cambiar la condición del electrodoméstico de acuerdo con las necesidades y requisitos del usuario. El segundo aspecto es el de alerta de seguridad que se logra de manera que ante la detección de intrusión, el sistema permite la generación automática de SMS alertando así al usuario contra riesgo de seguridad.

La tecnología GSM permitirá la comunicación en cualquier lugar, en cualquier momento y con cualquier persona. La arquitectura funcional de GSM que emplea principios de redes inteligentes, y su ideología, que proporciona el desarrollo de GSM, es el primer paso hacia un verdadero sistema de comunicación personal que esté lo suficientemente estandarizado para garantizar la compatibilidad.

Aplicaciones GSM en servicios médicos

Considere dos situaciones como la siguiente

  • Una persona está gravemente herida o se ha enfermado y debe ser atendida de inmediato. Lo único que tiene él o la persona que lo acompaña es un teléfono móvil.
  • Un paciente es dado de alta del hospital y piensa en descansar en su casa, pero aún tiene que ir al hospital para chequeos regulares. Es posible que tenga un teléfono móvil y también algunos dispositivos de sensores médicos, como dispositivos de control de la salud.

En ambas situaciones, la única forma que puede proporcionar una solución es utilizando el sistema de comunicación móvil. En otras palabras, usando tecnologías de comunicación cualquier situación como la anterior se puede manejar simplemente transmitiendo los detalles del paciente a través de la red de comunicación y recibiéndolos y procesándolos en la sección receptora, ya sea en el centro de salud o en el domicilio del médico.

El médico simplemente monitorea los detalles del paciente y devuelve las instrucciones a la persona (en el 1S tcaso) para que al menos pueda tomar algunas precauciones antes de llegar finalmente al hospital y en el 2Dakota del NorteEl caso supervisa los resultados de la prueba del paciente y, en caso de anomalías, da el siguiente paso para continuar el tratamiento.

Toda esta situación son los servicios de telemedicina. El sistema de telemedicina se puede utilizar de cualquiera de las tres formas.

  • Mediante la videoconferencia, donde los pacientes sentados en un lugar pueden tener una interacción directa con los proveedores de atención médica y, en consecuencia, llevar a cabo el proceso de curación.
  • Mediante el uso de sensores de control de la salud que se mantienen actualizados sobre la salud del paciente y, en consecuencia, guían a los proveedores de atención médica para continuar el tratamiento.
  • Transmitiendo los datos médicos adquiridos y transmitiendo los datos adquiridos para su consulta y procesamiento.

Para las tres formas anteriores, se utiliza una técnica de comunicación inalámbrica. Los servicios médicos requieren muchas formas de acceder a los recursos almacenados. Pueden ser bases de datos médicas o hosts en línea con dispositivos que pueden ayudar a recuperar y monitorear la salud del paciente. Las diferentes opciones de acceso son red de banda ancha, a través de medios de rendimiento medio y banda estrecha a través de GSM.

Las ventajas de la tecnología GSM en el sistema de telemedicina incluyen las siguientes.

  • Es más rentable.
  • Los receptores GSM están ampliamente disponibles: teléfonos móviles y módems GSM.
  • Tiene una alta velocidad de transferencia de datos.

Sistema básico de telemedicina

Un sistema de telemedicina básico consta de 4 módulos:

  • La Unidad de Pacientes : Recopila información del paciente, la envía como señal analógica o la convierte en señal digital, controla el flujo de datos y transmite los datos. Básicamente consta de varios sensores médicos como sensor de latido, monitor de presión arterial, monitor de temperatura de la piel, sensor de espirometría, etc.que emite una señal eléctrica y envía estas señales al procesador o un controlador (un microcontrolador o una PC) para el procesamiento posterior del señales y luego transmite los resultados a través de una red de comunicación inalámbrica.
  • Red de comunicacion : Se utiliza para la seguridad y transmisión de datos. Se utiliza la tecnología GSM que utiliza estaciones móviles, subestaciones base y sistemas de red. La estación móvil consiste en el punto de acceso móvil básico o el teléfono móvil y conecta los teléfonos móviles con la red GSM para la comunicación.
  • Unidad receptora / lado del servidor : Básicamente es un sistema sanitario donde se instala un modem GSM que recibe y decodifica las señales y las envía a la unidad de presentación.
  • Unidad de presentación : Básicamente, es el procesador el que convierte los datos recibidos en un formato bien definido y los almacena para que los médicos puedan monitorearlos regularmente y cualquier retroalimentación al lado del cliente se pueda enviar por SMS desde el módem GSM.

Un sistema de telemedicina simple

Un sistema de Telemedicina Básica se puede mostrar de forma simplificada. Consta de dos unidades: la unidad transmisora ​​y la unidad receptora. La unidad transmisora ​​transmite la entrada del sensor y la unidad receptora recibe esta entrada para continuar con el procesamiento adicional.

A continuación se muestra un ejemplo de un sistema de telemedicina simple para controlar la frecuencia cardíaca del paciente y procesar los datos en consecuencia.

Transmisor del sistema de telemedicina con tecnología GSM

Transmisor del sistema de telemedicina con tecnología GSM

En la unidad transmisora, el sensor de latidos del corazón (que consiste en una fuente emisora ​​de luz cuya luz emitida se modula a medida que pasa por la sangre humana) convierte los datos obtenidos del cuerpo humano y los convierte en pulsos eléctricos. El microcontrolador recibe estos pulsos y los procesa para calcular la frecuencia cardíaca y envía estos datos calculados a la unidad de salud a través de un módem GSM. El módem GSM se interconecta con el microcontrolador mediante un IC Max 232.

Receptor del sistema de telemedicina con tecnología GSM

Receptor del sistema de telemedicina con tecnología GSM

En la unidad receptora, el módem GSM recibe los datos y los envía al microcontrolador. En consecuencia, el microcontrolador analiza los datos recibidos con los datos del PC y muestra el resultado en la pantalla LCD. La monitorización del paciente se puede realizar basándose en el resultado mostrado en la pantalla por el personal médico para que pueda iniciarse el procedimiento de tratamiento requerido.

Ejemplos prácticos de tecnología GSM en medicina

En la práctica, la tecnología GSM se utiliza en los siguientes campos.

AT&T Vitality GlowCaps

Estos son frascos de píldoras que simplemente le recuerdan al paciente que debe tomar sus medicamentos. Consiste en un temporizador que se configura para el tiempo de toma de la píldora del paciente y en ese momento configura la tapa para que se ilumine y enciende el timbre y luego llama al teléfono móvil del paciente utilizando la tecnología GSM. Se hace un registro por cada apertura de la botella.

Sistema de ultrasonido Mobisante Mobius SP1

Consiste en una sonda de ultrasonido móvil conectada a un teléfono inteligente y transmite la imagen de ultrasonido portátil a cualquier lugar remoto a través de GSM.

Sistema de monitorización continua de glucosa (CGM) Dexcom Seven Plus

Se utiliza para controlar los niveles de glucosa en sangre de los pacientes y transmitirlos al médico. Consiste en un sensor colocado debajo de la piel que monitorea continuamente los niveles de glucosa en sangre y los transmite al receptor (un teléfono celular) a intervalos frecuentes.

Alcance futuro del GSM en los servicios médicos

De acuerdo con una encuesta reciente realizada por PricewaterhouseCoopers para la Asociación GSM, un organismo de la industria que representa a casi 800 de los operadores móviles del mundo en 219 países, los servicios habilitados para GSM se convertirán en parte del sistema de salud en 2017, creando un mercado global de 23 billon de dolares.

Ahora entre todos estos, GSM La tecnología es la opción más utilizada debido a su inmensa popularidad, mayor eficiencia del espectro y bajo costo de implementación.