Díganme quién no se ha preguntado alguna vez cómo funciona la red de telefonía móvil GSM?

Algo que para nosotros se ha convertido en cotidianeidad es el uso del teléfono celular, sea para realizar una llamada telefónica a nuestros padres o coordinar una salida con amigos; o enviar un mensaje de texto a un conocido por su cumpleaños. Pero esta simple llamada telefónica o envío de SMS, requiere una infraestructura de red que ha llevado años desarrollar, y que debe ser periódicamente mantenida y actualizada.

A continuación, intentaré recorrer junto a ustedes todos los puntos claves de una red GSM, de forma fácil y clara (o al menos espero así quede)

Comencemos por la sigla. GSM es el acrónimo de Global System for Mobile communications, o Sistema Global para las comunicaciones Móviles. Los componentes de una red GSM son múltiples. En este artículo describiré los más relevantes, entre los que encontraremos: la estación base, el controlador de estación base, la señalización, el subsitema de red y conmutación, la central de conmutación móvil, los registros de ubicación base y visitante, y la tarjeta SIM.

Ahora si, los invito a develar las características de una red GSM.

Frecuencias
La tecnología GSM opera bajo las frecuencias 850, 900, 1800 y 1900 Mhz. El siguiente cuadro, proporcionado por la GSMA (GSM Association), nos muestra la distribución y detalles técnicos de estas bandas:

La Estación Base
El sistema debe ser capaz de soportar una gran carga de usuarios, con muchos de ellos utilizando la red al mismo tiempo. Si sólo hubiera una antena para todos los usuarios, el espacio radioeléctrico disponible se saturaría rápidamente por falta de ancho de banda. Una solución es reutilizar las frecuencias disponibles. En lugar de poner una sola antena para toda una ciudad, se colocan varias, y se programa el sistema de manera que cada antena emplee frecuencias distintas a las de sus vecinas, pero las mismas que otras antenas fuera de su rango. A cada antena se le reserva cierto rango de frecuencias, que se corresponde con un cierto número de canales radioeléctricos (cada uno de los rangos de frecuencia en que envía datos una antena). Así, los canales asignados a cada antena de la red del operador son diferentes a los de las antenas contiguas, pero pueden repetirse entre antenas no contiguas. 

El Controlador de Estación Base

Al mismo tiempo, la comunicación no debe interrumpirse porque un usuario se desplace y salga de la zona de cobertura de una BS, deliberadamente limitada para que funcione bien el sistema de celdas. Tanto el terminal del usuario como la BS calibran los niveles de potencia con que envían y reciben las señales e informan de ello al controlador de estaciones base o BSC (Base Station Controller). Además, normalmente varias estaciones base al mismo tiempo pueden recibir la señal de un terminal y medir su potencia. De este modo, el controlador de estaciones base o BSC puede detectar si el usuario va a salir de una celda y entrar en otra, y avisa a ambas BSs y al terminal para el proceso de salto de una BS a otra: es el proceso conocido como handover o traspaso entre celdas, una de las tres labores del BSC, que permite hablar aunque el usuario se desplace.

Este proceso también puede darse si la estación más cercana al usuario se encuentra saturada –es decir, si todos los canales asignados a la BS están en uso–. En ese caso el BSC remite al terminal a otra estación contigua, menos saturada, incluso aunque el terminal tenga que emitir con más potencia. Por eso es habitual percibir cortes de la comunicación en zonas donde hay muchos usuarios al mismo tiempo. Esto nos indica la segunda y tercera labor del BSC, que son controlar la potencia y la frecuencia a la que emiten tanto los terminales como las BSs para evitar cortes con el menor gasto de batería posible. 

La Señalización

Todos los equipos celulares están capacitados y tienen las instrucciones necesarias para enviar cada cierta cantidad de minutos una ráfaga de señalización, que permitirá al BSC conocer el estado de la línea celular; si se encuentra on line, es decir si el equipo ha sido encendido, si se lo ha apagado, si se encuentra aún disponible (en ocasiones, cuando las BS se encuentran ocupadas, no obtienen registros de señalización, por lo que aguardan a estar disponibles para consultar si los equipos que se habían registrado en ellas están aun on line), etc. Podemos notar la ráfaga de señalización, si nuestro equipo se encuentra cerca de un televisor o una radio, momento en el que oiremos un sonido similar al de una interferencia. 

En GSM se definen una serie de canales para establecer la comunicación, que agrupan la información a transmitir entre la estación base y el teléfono. Se definen los siguientes tipos de canal: 

• Canales de control.
  • Canales de difusión (Broadcast Channels, BCH).
    • Canal de control broadcast (Broadcast Control Channel, BCCH): comunica desde la estación base al móvil la información básica y los parámetros del sistema.
    • Canal de control de frecuencia (Frequency Control Channel, FCCH): comunica al móvil (desde la BS) la frecuencia portadora de la BS.
    • Canal de control de sincronismo (Synchronization Control Channel, SCCH). Informa al móvil sobre la secuencia de entrenamiento (training) vigente en la BS, para que el móvil la incorpore a sus ráfagas.
  • Canales de control dedicado (Dedicated Control Channels, DCCH).
    • Canal de control asociado lento (Slow Associated Control Channel, SACCH).
    • Canal de control asociado rápido (Fast Associated Control Channel, FACCH).
    • Canal de control dedicado entre BS y móvil (Stand-Alone Dedicated Control Channel, SDCCH).
  • Canales de control común (Common Control Channels, CCCH).
    • Canal de aviso de llamadas (Paging Channel, PCH): permite a la BS avisar al móvil de que hay una llamada entrante hacia el terminal.
    • Canal de acceso aleatorio (Random Access Channel, RACH): alberga las peticiones de acceso a la red del móvil a la BS.
    • Canal de reconocimiento de acceso (Access-Grant Channel, AGCH):procesa la aceptación, o no, de la BS de la petición de acceso del móvil.
• Canales de Difusión Celular (Cell Broadcast Channels, CBC).

El Subsistema de Red y Conmutación

El Subsistema de Red y Conmutación tiene tres funciones principales, que realiza gracias a su comunicación con el BSC. A saber:

Central de conmutación

Conocida con el acrónimo MSC (Mobile Switching Central), es la encargada de iniciar, terminar y canalizar las llamadas a través del BSC y la BS. Cada MSC está conectado a los BSCs de su área de influencia, pero también a su VLR, y debe tener acceso a los HLRs de los distintos operadores e interconexión con las redes de telefonía de otros operadores.

Registros de ubicación base (HLR) y visitante (VLR)

El HLR (Home Location Register, o registro de ubicación base) es una base de datos que almacena la posición del usuario dentro de la red, si está conectado o no y las características de su abono (servicios que puede y no puede usar, tipo de terminal, etcétera). Es de carácter más bien permanente; cada número de teléfono móvil está adscrito a un HLR determinado y único, que administra su operador móvil.

Al recibir una llamada, el MSC pregunta al HLR correspondiente al número llamado si está disponible y dónde está (es decir, a qué BSC hay que pedir que le avise) y enruta la llamada o da un mensaje de error.

El VLR (Visitor Location Register o registro de ubicación de visitante), por su parte, es una base de datos más volátil que almacena, para el área cubierta por un MSC, los identificativos, permisos, tipos de abono y localizaciones en la red de todos los usuarios activos en ese momento y en ese tramo de la red. Cuando un usuario se registra en la red, el VLR del tramo al que está conectado el usuario se pone en contacto con el HLR de origen del usuario y verifica si puede o no hacer llamadas según su tipo de abono. Esta información permanece almacenada en el VLR mientras el terminal de usuario está encendido y se refresca periódicamente para evitar fraudes (por ejemplo, si un usuario de prepago se queda sin saldo y su VLR no lo sabe, podría permitirle realizar llamadas).

La tarjeta SIM

La Tarjeta SIM, está ampliamente relacionada con el estándar GSM aunque existen estándares anteriores, como el CDMA, donde también se utilizan.

Las cifras en latinoamérica

De acuerdo con las cifras suministradas por la organización 3G Americas, en Colombia el 89 por ciento de los celulares operan bajo el estándar GSM, mientras que en Argentina esta cifra llega al 87 %, en México al 80%, en Brasil al 65%, y en Venezuela al 100%. Países como Cuba, que comenzó por TDMA, en la actualidad continúa el servicio por TDMA pero prevalece la tecnología GSM.

Parte de esta información, también ha sido tratada en mi artículo El camino de un SMS. En una próxima nota, les prometo dar detalles sobre la tecnología en auge en nuestro país, 3G.

Espero la información les haya sido útil e interesante! Hasta la proxima!

Según nos comenta el diario La Vanguardia, de España, escribir correctamente un SMS, podría hasta triplicar el costo de un SMS:

“Escribir un mensaje de texto en un teléfono móvil con los acentos correctos puede llegar a triplicar del SMS, según han grupos de usuarios a través de foros de internet y La Vanguardia ha comprobado con distintos modelos de teléfono. El problema puede afectar también a otros signos de uso menos frecuente como el signo que abre una interrogación en castellano (¿), aunque no el que lo cierra (?), la i con diéresis (ï, como en la palabra catalana raïm) o la ce cedilla (ç), tanto mayúscula como minúscula.

Entonces… escribimos mal?

La buena ortografía está penalizada económicamente en los SMS, según algunos grupos de usuarios a través de foros de internet y La Vanguardia / EFE / Archivo / Lindsey ParnabyMÁS INFORMACIÓNEl e-mail también persigue los acentos
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Aunque los móviles se pueden reprogramar para eliminar el coste extra de estos signos, los usuarios denuncian que no se les advierte de esta posibilidad cuando adquieren el aparato y que no se enteran de que la buena ortografía está penalizada económicamente hasta que reciben la factura. Además, deben reprogramar el teléfono manualmente cada vez que escriben un mensaje para evitar el sobrecoste.

El origen del problema no se encuentra en las operadoras telefónicas, aunque son quienes cobran el importe de los mensajes, sino en los fabricantes de móviles. Gran parte de los modelos de teléfono móvil comercializados en los últimos meses por distintos fabricantes están programados para funcionar con los símbolos del llamado alfabeto GSM 3.38, que consta de 138 símbolos distintos y permite escribir mensajes de hasta 160 caracteres, informa Jordi Pérez, del departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC).

Pero si se utiliza algún símbolo que no está en este alfabeto, el móvil pasa automáticamente a funcionar con el sistema Unicode, que limita a 70 caracteres la longitud de cada mensaje. Por este motivo, si un usuario apura los 160 caracteres que cree tener en un SMS, pero escribe en él letras con acento u otros caracteres no incluidos en el alfabeto GSM 3.38, se le factura por mensajes de 70 caracteres. Y un único mensaje de 160 caracteres se le factura como tres mensajes (dos de 70 más uno de 20).

El problema no afecta a todas las letras con acento ni a todas las diéresis. Así, se pueden escribir los símbolos é, è, ì, ò y ù (aunque no sus mayúsculas correspondientes) sin que el móvil conmute al modo Unicode. Pero el alfabeto GSM 3.38 no incluye otros caracteres más habituales en español y catalán como á, à, í o ú.

Un problema similar se da con las diéresis. Con ä, ö y ü se puede llegar a 160 caracteres, pero una ë y una ï hacen pasar al sistema Unicode.

En cuanto a la letra ñ, se puede escribir con alfabeto GSM 3.38 en minúscula, pero salta a Unicode en mayúscula.

El motivo por el que se pueden escribir más caracteres con GSM 3.38 que con Unicode es que con el primer sistema cada carácter ocupa 7 bits de información, mientras que con el segundo ocupa 16. Dado que en un SMS caben 1.120 bits, GSM 3.38 permite escribir 160 caracteres (1120 dividido por siete), mientras que Unicode permite escribir 70 (1.120 dividido por 16).

El coste superior de los mensajes que utilizan el estándar de codificación Unicode ha sorprendido a miles de usuarios que han expresado su indignación a través de foros de internet. Las quejas de la mayoría de los usuarios no se dirigen al sistema Unicode, sino a la escasa y confusa información que han recibido al respecto.

Pero no todos los usuarios se ven afectados. Muchos de los móviles comercializados en los últimos años permiten escribir mensajes de texto sin conmutar a Unicode. No hay una lista de los modelos afectados. La Vanguardia ha comprobado cómo, entre dos aparatos de un mismo modelo (un Nokia 6120) en los que se escribe un mismo mensaje, uno conmuta a Unicode y reduce la longitud máxima del SMS a 70 caracteres y el otro no.

Las compañías que fabrican teléfonos móviles han recibido quejas de usuarios, pero no consideran que la falta de algunos caracteres en el alfabeto GSM 3.38 y el paso al sistema Unicode sea un problema. “Es que ya nadie escribe con acentos”, responde el servicio técnico de Nokia a una usuaria afectada.

Según un portavoz de la compañía, “los terminales de Nokia permiten elegir entre soporte completo y reducido [es decir, entre pasar a Unicode o no] y además van indicando el número de caracteres que quedan para completar el mensaje”. Otras compañías como Sony Ericsson, Motorola, Samsung y LG señalan que la reducción del espacio disponible al escribir un SMS depende de los modelos.

Las compañías recuerdan que es responsabilidad de los usuarios leer los manuales de instrucciones de los aparatos para conocer las posibilidades de sus aparatos y conocer opciones como la de desactivar la conmutación automática a Unicode. Sin embargo, una lectura del párrafo de un manual de instrucciones al que remitía una de las compañías consultadas no incluye ninguna referencia a acentos, ni a diéresis ni ninguna otra palabra que permita suponer que el espacio y el coste de los SMS se explica en ese párrafo.

Las operadoras de telefonía móvil como Movistar o Vodafone, por su parte, aseguran que no se pueden hacer responsables de la factura porque el problema está en el aparato y los consumidores afectados deben dirigir sus quejas a las compañías que se encargan de fabricar estos aparatos.

En los foros de internet, algunos de los usuarios afectados recomiendan prescindir de los acentos y otros caracteres conflictivos en los SMS, mientras que otros aconsejan revisar la factura telefónica para asegurarse de que no se están pagando mensajes de texto por duplicado o por triplicado. Ante tal confusión, prefieren saltarse las normas de ortografía.”

Espero con esto no desalentar la correcta escritura, solo estén atentos a la deducción de los saldos de sus líneas.

Saludos, y buena semana!

Cuántas veces les ha sucedido que envian un SMS y nunca llega a destino, o llega unas horas más tarde? O cuántas veces les ha ocurrido que intentan enviar un mensaje de texto y reciben una y otra vez el error “Mensaje no enviado” o similar? Y quién no está todavía creyendo que los SMS se almacenan en servidores de cada operador, y que pueden ser leídos por cualquier empleado? O cuántas veces se han preguntado cómo se envía un SMS? Ok, esa última pregunta quizá solo se me ocurra a mi, pero si alguien se siente identificado, aquí va la explicación, en claras palabras.

MT-SM y MO-SM

En un primer momento, los SMS se habían desarrollado como un canal de comunicación más directo y simple entre las operadoras y los clientes, por ese motivo, se los llamó MT-SM (Mobile Terminated-Short Message o mensajes que llegan al terminal del usuario), es decir, que el usuario solo podía recibir mensajes, y no responderlos o enviar a otros destinos.

Luego de unos años, Nokia decidió intentar realizar envíos desde los terminales de usuario; un proyecto que, como todos sabemos, tuvo un éxito total. A este tipo de mensajes de texto se los denomina MO-SM (Mobile Originated – Short Message o Mensajes originados en el terminal del usuario)

Bien, ahora comenzaré a explicarles el paso a paso de un SMS desde que sale de un terminal de usuario, hasta que llega al otro.
Los mensajes de texto son procesados por un SMSC(Ver Funciones de un SMSC) o centro de mensajes cortos (Short Message Service Center) que se encarga de almacenarlos hasta que son enviados y de conectar con el resto de elementos de la red GSM. Y aquí haré una pausa para aclarar y desmitificar cierta historia que anda de boca en boca; los SMS son almacenados en estos centros hasta que el receptor esté on line, qué quiero decir con esto? Si yo envio un SMS a un contacto que tiene el celular apagado o fuera del área de servicio, aquél no quedará almacenado en mi terminal, sino que se guardará en el SMSC hasta que el teléfono celular del destinatario se contacte nuevamente a la red, y solicite pendientes (este proceso es denominado Registro). Una vez que el receptor se encuentre disponible, el SMSC entregará el mensaje, y solo quedará un registro de transacción del mismo -no el contenido-, a modo de auditoría.

Cuando un usuario envía o recibe un SMS se incluyen con su payload (carga útil o cuerpo del mensaje) los siguientes parámetros:

Fecha de envío (también llamada timestamp);
Validez del mensaje, (esto define cuánto tiempo podrá permanecer el SMS en el Centro, esperando al receptor. Desde una hora hasta una semana);
Número de teléfono del remitente y del destinatario;
Número del SMSC que ha originado el mensaje;

De este modo se asegura el correcto procesamiento del mensaje en el SMSC y a lo largo de toda la cadena.

Los mensajes cortos hacen un uso extremadamente eficaz de la red de radio, y además pueden ser enviados y recibidos en cualquier momento, incluso durante una llamada. La explicación es que, debido a su pequeño tamaño, los SMS no necesitan que se asigne un canal de radio al usuario, como ocurre durante una llamada, sino que se insertan en la información de señalización de la propia red, en los time slots reservados para este fin.

Algunos operadores han implementado el transporte de los mensajes SMS a través del protocolo de paquetes GPRS en lugar del canal de señalización, incrementando la velocidad de transmisión

Funciones de un SMSC
Las funciones de un SMSC son bastante amplias. Debe recibir y almacenar los mensajes cortos que no puedan ser enviados; Verificar los permisos del usuario para enviar mensajes, en comunicación con el VLR(Ver Significado del VLR de origen; Verificar si el usuario al que se envía el mensaje está operativo o no, mediante consulta al HLR(Ver funciones de HLR) de destino; si está operativo, el mensaje se envía, y si no se almacena temporalmente en el SMSC; y Verificar periódicamente el estado de los usuarios que tienen mensajes pendientes.

Significado del VLR
El Visitor Location Register, o Ubicación de registro de visitantes, es una base de datos, parte de la red GSM, que almacena información acerca de los terminales que actualmente están bajo la jurisdicción del CSM (Centro de conmutación móvil).

Funciones del HLR
El HLR (Home Location Register, o registro de ubicación base) es una base de datos que almacena la posición del usuario dentro de la red, si está conectado o no y las características de su abono (servicios que puede y no puede usar, tipo de terminal, etcétera). Es de carácter más bien permanente; cada número de teléfono móvil está adscrito a un HLR determinado y único, que administra su operador móvil.
Al recibir una llamada, el CSM pregunta al HLR correspondiente al número llamado si está disponible y dónde está (es decir, a qué BSC -Base Station Controller) hay que pedir que le avise) y enruta la llamada o da un mensaje de error.

Ahora bien, retomando el título de la nota, finalizaré explicando el camino que realiza un SMS desde que presionamos “Enviar” hasta que llega a destino.

Partiendo desde el remitente, o terminal de origen, el VLR donde está registrado el usuario decide si puede o no enviar mensajes; si todo está en orden. En el canal siguiente, el MSC al que está conectado el usuario recibe el mensaje, envía la información necesaria al VLR para su posterior tarificación y después lo remite al SMSC de origen, quien envía el mensaje al SMSC de destino (en la figura, etiquetado SME). Una vez allí, se convierte en MT-SM y se procesa de la siguiente manera:
El SMSC de destino informa del estado del mensaje y devuelve un informe de recepción al MSC y al usuario. En la pantalla del usuario se advierte: “Mensaje enviado”.
Si el usuario lo ha solicitado, recibirá posteriormente un mensaje de estado confirmándole si el usuario de destino ha recibido el mensaje o no, y un mensaje de error en caso de que caduque.

Por tanto, el método de envío de los SMS tiene un pequeño defecto: los mensajes se tarifican y confirman inicialmente al usuario cuando son enviados a la red, no al destino final, incluso aunque el cliente que los envía haya solicitado confirmación de envío. Un mensaje podría no llegar por problemas en la red destino, caducidad de la validez o cualquier otro motivo, pero sin embargo ser cobrado igualmente por el operador.

El SMSC que ha recibido el mensaje lo almacena en su base de datos y solicita al HLR del usuario la información de localización. Si el usuario destino está disponible, el SMSC envía al MSC el mensaje, indicando en que parte del BSS debe ser entregado; si no lo está, se almacena en el SMSC durante su periodo de vigencia. Si el usuario está disponible, el SMSC envía un aviso al VLR al que está conectado el usuario destino (que puede ser o no de su operador) para indicarle que va a entregarse un mensaje. El VLR avisa al terminal del usuario y verifica si está conectado a la red (en zona de cobertura); el VLR responde al MSC con el estado del usuario y, si está operativo, con la información de localización (parte del BSS en que se encuentra conectado); es aquí cuando el MSC envía el mensaje al usuario, informa al SMSC de que el mensaje se ha entregado y puede ser borrado de su base de datos. Opcionalmente, el SMSC de destino responde a quien originó el mensaje (normalmente, el SMSC origen) con un aviso de entrega del mensaje.

Por último, y para dejar tranquilos a todos mis lectores, quiero hacerles saber que no importa si presionen “Nuevo mensaje” o respondan a un mensaje que hayan recibido; asi como tampoco importa si tienen seleccionada la opción “Responder por mismo centro” en el teléfono celular, o no; el SMS será cobrado por el operador contratado por nosotros, es decir, nuestro proveedor de servicios. Hago extensible esta aclaración, dado que en las últimas semanas ha comenzado a divulgarse una información en la que se indica que si respondemos a un SMS enviado por un cliente de otro operador, el mensaje se nos cobrará más caro, dado que utilizamos los servicios de red y SMSC del otro operador. Esto es completamente falso.

Bien, espero que este post haya sido de vuestro agrado, y los invito a dejar sus comentarios y experiencias al respecto.

Saludos, y buena semana para todos!!!

Inmediatamente después de que el mensaje fue sido enviado, las denuncias comenzaron a surgir y el remitente fue atacado por ARPAnet, aunque no fue acusado de un delito. Gary Thurek era un empleado de marketing de Digital Entertainment Corporation, que acabó siendo adquirida por Compaq en 1998.

El origen de la palabra “spam” en el sentido de mensajes no solicitados es un poco confuso. Sin embargo, según el influyente blogger Brad Templeton, por lo general se cree esté relacionado con sketch de los Monty Python en el que los personajes se cantan en repetidas ocasiones la palabra “spam” para molestar a todos los demás durante la representación.

El 30º aniversario del spam tiene poco que celebrar, excepto por las empresas que han emergido para detectarlo y eliminarlo, y que se han ganado generosamente la vida, intentando frenar el costo que estos envíos han tenido para usuarios y corporaciones alrededor del mundo.

Y ha sido precisamente una de estas empresas que lucha contra esta plaga, Sophos, la que nos ha recordado este significativo día. Este aniversario no será de los últimos que cumpla el spam, que parece estar más lejos de la jubilación que cualquier otro treintañero.

En el año 2004, durante el World Economic Forum, Bill Gates predijo la muerte del spam en dos años a partir de esa fecha. Gates presentó un plan que contemplaba tres etapas. Sin embargo, éstas ni siquiera se llegaron a poner en marcha, ya que el problema del spam evolucionó –y lo sigue haciendo- y se presentó como una bestia más compleja y evolucionada.

Pero no sólo las previsiones de Gates no se han cumplido, sino que además el spam se ha fortalecido y multiplicado, trasladándose a otras redes como las celulares, y a otras plataformas fuera del correo electrónico, como el SMS. Según datos de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), un 80 por ciento de los usuarios de celulares en el mundo ya ha recibido spam, por ejemplo, a través de SMS.

Sophos recuerda que el spam existe en gran parte porque sus creadores siguen obteniendo un beneficio económico con dicha práctica. Una reciente encuesta del propio Sophos concluye que el 11 por ciento de los usuarios admite haber respondido al spam de forma favorable, es decir, gastando dinero por un anuncio proveniente de uno de estos mensajes. El problema es que en los últimos tiempos, el spam ha evolucionado hacia formas maliciosas como el phishing, que intenta engañar al usuario para apoderarse de su identidad y así robarles dinero.