modelamiento

Aplicación de modelos markovianos en
sistemas de comunicación móvil celular
GSM900*

Alex A. Monclou S.
Javier D. Mantilla F.
Andrés Navarro C.
Rafael Camerano F.

Fecha de recepción: 11-3-2003

RESUMEN
El presente artículo muestra en forma clara que el canal de acceso RACH
del sistema GSM (Global System for
Mobile) se puede modelar como una
cadena de Markov discreta. La teoría decadenas de Markov se emplea
para encontrar el comportamiento de
estado estable en el modelo de seis
estados planteado por la norma GSM
utilizando un lenguaje de alto nivel

*

Fecha de aceptación:17-9-2003

como Matlab, que se emplea para simular el modelo planteado teóricamente. Los resultados de las simulaciones muestran el comportamiento
estadístico del proceso de selección yreselección de celda del terminal móvil en el sistema GSM.
PALABRAS CLAVES
Cadenas de Markov, GSM, radio móvil, sistemas celulares.

Proyecto de investigación apoyado por la Escuela de Ingeniería Electrónica y el Departamento de Investigaciones de la Universidad Pontificia Bolivariana de Bucaramanga.

SISTEMAS
& TELEMÁTICA

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ABSTRACT
The present paper shows —clearly—
that implicitprobabilistic and stochastic processes in reference layer
one of the Global System for Mobile
Communications standard, can be
modeled like a discrete time Markovian Chain. The Markovian theory is
used to find the steady-state behavior
of a six states model (Idle and Dedicated Mode) using a high level language (MatLab) that implements the

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SISTEMAS
& TELEMÁTICA

algorithm formulated inthe development. The results of the simulation
of the Markovian model express the
probabilistic behavior of the cell selection sub process on the physical
layer of a GSM900 Mobile Station.
INDEX TERMS
GSM900, Markovian chain, Slotted
ALOHA, MatLab.
Clasificación: A

INTRODUCCIÓN
GSM es actualmente el estándar de
comunicaciones móviles más ampliamente usado en todo el mundo. La
madurezde su tecnología y la seguridad de sus procedimientos lo convierten en una opción moderna y eficaz al momento de desarrollar una
red móvil. Una discusión más extensa de la arquitectura de red y servicios que presta GSM está disponible
en el texto de Eberspächer, Vögel y
Bettestetter.1
El estudio de los procesos implícitos
en las diferentes capas de referencia
GSM se viene realizando durantecerca de dos décadas; la ETSI (European
Telecommunications Standards Institute) ha desarrollado una profunda
normatización que actualmente se
encuentra bajo la dirección del 3GPP
(Third Generation Partnership Project). Dentro de estas normas, las funciones relativas de una estación móvil en la capa física de la red se definen mediante los procesos de selección de PLMN (Public Land MobileNetwork), selección de célula y registro de localización.2 Estos procesos
pueden ser descritos cada uno por un
conjunto de estados, los cuales determinan el comportamiento global del
móvil. La relación entre los tres estados es determinante tal que un
evento que causa un cambio de estado en un proceso específico puede generar un cambio de estado en alguno
de los otros dos procesos.
Los modos deoperación Inactivo (Idle
mode), esto es, encendido pero sin
ningún canal físico asignado y, Dedicado (Dedicated mode) que se caracteriza por pertenecer a un grupo de
transmisión pero sin poseer una conexión dedicada; forman parte in-

trínseca de los tres procesos mencionados, proporcionando una apreciación integral de las tareas emprendidas por una estación móvil GSM
cuando intenta accedera los servicios que posee en la red.
Este estudio caracteriza los modos de
operación Inactivo y Dedicado de una
MS (Mobile Station) en un conjunto
de seis estados con características
estocásticas que definen el proceso
como una cadena markoviana de
tiempo discreto. De igual manera, se
determina el comportamiento probabilístico de las transiciones entre estados del diagrama de seis...