V komentářích k příspěvkům o síti WiMAX (, ) a o GPRS byl vyjádřen zájem o celulární sítě, proto jsem se rozhodl realizovat svůj dlouholetý nápad a popsat komunitě habra, jak fungují moderní celulární sítě.
Obrázek níže ukazuje obecnou strukturu celulárních sítí. Zpočátku je síť rozdělena na 2 velké podsítě - rádiovou přístupovou síť (RAN - Radio Access Network) a přepínací síť neboli jádrovou síť (CN - Core Network).
Chci zdůraznit, že přesně popíšu stávající celulární sítě pro SNS, protože v Evropě, Americe a Asii jsou sítě rozvinutější a jejich struktura je poněkud odlišná od našich sítí, o tom napíšu někdy později, pokud bude zájem .
Nejprve bych chtěl mluvit obecně o síti a poté vám řeknu podrobněji o funkcích každého ze síťových prvků.
Rádiová přístupová síť
Stávající rádiové přístupové sítě našich operátorů jsou produktem dlouhého vývoje, takže se skládají z rádiové přístupové sítě GSM (GERAN - GSM EDGE Radio Access Network) a rádiové přístupové sítě UMTS (UTRAN - UMTS Terrestrial Radio Access Network). Vlevo nahoře na obrázku vidíte GERAN, vlevo dole UTRAN. K největším změnám při přechodu z GSM na UMTS dochází právě v rádiové přístupové síti – operátor potřebuje vybudovat druhou síť a znovu pokrýt stávající území.
Rádiová přístupová síť je web, který pokrývá rozsáhlá území měst a volná prostranství a právě díky ní je zajištěno obrovské pokrytí, které mobilní sítě poskytují.
Páteřní síť
Jádrová síť je jádrem celulárních sítí. Název podpora je můj volný překlad v GSM se tato část sítě nazývá přepínací síť, v UMTS - Core Network, což lze v podstatě přeložit jako jádro sítě. K tomuto jádru lze připojit různé rádiové přístupové sítě, jako periferní zařízení k systémové jednotce. Jádrová síť se v souvislosti s evolucí od GSM k UMTS vyvíjí málo, tato silná evoluce nastává o něco později – západní a asijští operátoři jím už prošli, ale tady to teprve začíná.
Jádro sítě na výše uvedeném obrázku je rozděleno na 2 části - pravá horní část je zodpovědná za hlasová spojení, neboli CS spojení (Circuit Switch), pravá spodní část je zodpovědná za paketová spojení, neboli PS spojení (Packet Switch).
Páteřní síť je soustředěna v jedné nebo několika budovách ve vlastnictví mobilního operátora, ve velkých počítačových místnostech - jinými slovy, obrovská serverová místnost, kde je velké množství skříní zařízení, někdy se jim říká ledničky, protože vypadají velmi podobně :)
HLR - Home Location Register, Home Location Register.
V podstatě se jedná o velkou databázi, která uchovává vše o účastníkovi dané sítě. Ve velkých sítích, jako jsou ty velké trojky operátorů, existuje několik takových uzlů - jsou rozptýleny po regionech. Jejich množství se měří v jednotkách kusů. Abyste rozuměli pravidlům - jeden takový uzel je v Petrohradě, další v Moskvě, další na Uralu, další na Kavkaze, na Sibiři - 3-4 věci... V praxi by to mohla být distribuovaná databáze , protože kapacita jednoho HLR nemusí stačit k uložení dat o všech předplatitelích. Poté operátor zakoupí další HLR (fyzické zařízení) a zorganizuje distribuovanou databázi.
Jaké informace jsou tam uloženy? Z velké části se jedná o informace o službách připojených k předplatiteli:
- může účastník uskutečňovat odchozí hovory?
- může účastník odesílat/přijímat SMS
- je povolena služba konferenčního hovoru?
- a všechny další možné služby
Jsou zde také uloženy důležité informace, jako je identifikátor MSC, v jehož oblasti pokrytí se účastník aktuálně nachází. Později uvidíme, proč to může být potřeba.
MSC/VLR
MSC - Mobile Switching Center, spojovací centrum pro mobilní účastníky;
VLR - Visitor Location Register, registr umístění hostujících předplatitelů.
Logicky se jedná o 2 samostatné uzly, ale v praxi je to implementováno ve stejném zařízení.
VLR uchovává kopii dat, která jsou zaznamenána v HLR s jediným rozdílem, že zde nejsou žádné informace o MSC, v jehož oblasti pokrytí se účastník nachází. Zde jsou uloženy informace o tom, které BSC se účastník nachází v oblasti pokrytí. Zde se samozřejmě ukládají data pouze o těch předplatitelích, kteří se aktuálně nacházejí v oblasti pokrytí MSC, ke které je tento VLR připojen. 
MSC je klasický vypínač (samozřejmě ne ten klasický, který je k vidění v muzeích, kde sedávaly babičky a přepojovaly dráty). Jeho hlavní funkce jsou pro odchozí hovor - určit, kam přepnout hovor, pro příchozí spojení - určit, na které BSC se má hovor poslat. K provedení těchto funkcí se obrátí na VLR pro informace tam uložené. Zde stojí za zmínku, že toto je plus oddělení HLR a VLR - MSC nebude klepat na HLR pokaždé, když předplatitel něco potřebuje, ale udělá vše sám. MSC také shromažďuje data pro fakturaci a poté jsou tato data přiváděna do příslušných systémů.
AUC - Authentication Center, autentizační centrum předplatitelů. Tento uzel je zodpovědný za zabránění útočníkovi získat přístup k síti vaším jménem. Tento uzel také generuje šifrovací klíče, které šifrují vaše připojení k síti na nejzranitelnějším místě – na rádiovém rozhraní.
GMSC - Brána MSC, přepínač brány. Tento hostitel se používá pouze pro příchozí hovory. Operátoři mají určitou kapacitu čísel; Když vytočíte číslo přítele, váš hovor dosáhne přepínače (MSC) ve vaší síti a ten určí, kam se má hovor dále odeslat, na základě korespondence mezi čísly a síťovými bránami. Hovor je odeslán do GMSC mobilního operátora, kterého váš přítel používá. Dále GMSC odešle požadavek na HLR a zjistí, v oblasti pokrytí, ve kterém MSC se volaný účastník aktuálně nachází. Hovor je tam dále přesměrován.
SGSN - Serving GPRS Support Node, obsluhující uzel podpory GPRS. Tento uzel je zodpovědný za určení způsobu poskytování služeb na základě požadovaného APN (název přístupového bodu, přístupový bod, například mms.beeline.ru). V tomto uzlu se také provádí počítání dopravy.
GGSN - Uzel podpory brány GPRS, uzel podpory brány GPRS. Toto je brána zodpovědná za správné doručení paketů uživateli.
BSC - Base Station Controller, ovladač základnové stanice. Uzel, ke kterému jsou připojeny základnové stanice, pak řídí základnové stanice - přiděluje kterému účastníkovi alokuje kolik zdrojů, určuje, jak se provádějí předávání. Když přijde signál o příchozím spojení pro účastníka z MSC, řadič provede pagingovou proceduru - přes všechny jemu podřízené základnové stanice vyšle hovor tomuto účastníkovi, který musí odpovědět přes jednu ze základnových stanic.
TRC - TRansCoder, transkodér. Zařízení odpovědné za překódování řeči z formátu GSM do standardního telefonního formátu používaného v pevných komunikačních sítích a naopak. Ukazuje se tedy, že řeč je přenášena ve formátu pevných sítí v síti GSM v úseku od GMSC po TRC.
BTS - Base Transceiver Station, základnová transceiverová stanice. To je to, co je přímo blízké samotnému uživateli. Jsou to základnové stanice, které tvoří samotnou síť, kterou mobilní operátoři pokrývají území, na kterém mobilní operátoři poskytují služby, závisí na jejich počtu. Ve skutečnosti je to docela hloupé zařízení, které uživatelům poskytuje samostatné komunikační kanály, převádí signál na vysokofrekvenční signál, který bude vysílán vzduchem, a tento velmi vysokofrekvenční signál pak vysílá do antén. Antény ale můžeme pozorovat každý den.
Rád bych poznamenal, že antény nejsou základnová stanice :) Základnová stanice je podobná lednici - skříň s moduly, která stojí na speciálním místě. Toto je zvláštní místo - například malé modré přívěsy, které jsou umístěny pod červenobílými věžemi někde na předměstí.
„V jakémkoli vědním oboru profesoři preferují své
teorie k pravdě, protože jejich teorie jsou jejich osobním vlastnictvím a pravda je veřejná doména."
Charles Colton
Princip výstavby sítě a základní síťové prvky
Studium jakéhokoli předmětu začíná základy, což je základ, na kterém je postavena hierarchie stromu poznání. Bez toho se jakákoliv, i ta nejmazanější stavba sesype jako domeček z karet. Jen blázni začínají stavět dům od střechy... I když pokud se bavíme o stavitelích metra nebo hornících, tak toto pravidlo neplatí. Jejich práce se ale neomezuje jen na bezmyšlenkovité přenášení útrob země na železné vozíky. S každou akcí nebo formou se nezávisle na sobě seznámil jeden náš známý, a to od základů. Jakýkoli rozhovor s ním na nejtriviálnější téma se mohl protáhnout na několik hodin. Pečlivě zpracovával svou oběť a metodicky pumpoval do jejího mozku maximum informací o předmětu rozhovoru. Jinými slovy, kdybyste se ho zeptali na princip fungování emitorového sledovače, museli byste si zpočátku poslechnout hodinovou přednášku o vzniku a vývoji polovodičů. Nudný? Většině z nás to tak může připadat. Skutečný základní přístup k poznání však spočívá právě v tom. O složitých věcech můžete mluvit dlouze a stroze, ale pokud nemáte základní znalosti, pak je všechno řečené tak krásné a pomíjivé jako cákance šampaňského. Dnes si vybudujeme určitý základ znalostí o celulárních komunikacích. Povíme si o základech budování moderní mobilní telefonní sítě.Mobilní sítě
Telefonní komunikace pronikla do našeho prostředí tak hluboko, že si bez ní neumíme život představit. Zvednout telefon, vytočit číslo a slyšet hlas přítele nebo milovaného? Co by mohlo být jednodušší? Za tím se ale skrývá obrovská práce fyziků, technologů, elektrikářů a lidí jiných specializací. V roce 1947 došlo k události, která sloužila jako výchozí bod pro vytvoření mobilní komunikace. Zaměstnanec Bell Laboratories, D. Ring, předložil myšlenku celulárního principu pro organizaci mobilních komunikačních sítí v interním memorandu. Inženýr navrhl základní myšlenky, které stále tvoří základ moderních celulárních sítí. Na jednu stranu je celulární komunikace jednoduchá a přehledná jako pohyb kola, ale jakmile se na ni začneme dívat blíže, odhalí se nejrůznější technické jemnosti podpořené desítkami patentů a autorských certifikátů. Na dálku se tyto detaily ztrácejí a znovu se otevírá pohled na nedělitelný celek – celulární komunikační komplex. Pojďme tedy diskutovat o budování celulárního komunikačního systému. Měli bychom si nastínit hlavní problémy, se kterými se při jeho tvorbě setkáme. Chcete-li vytvořit celulární síť, musíte získat sadu frekvencí nebo frekvenční rozsah. Zde bude základnová stanice komunikovat s vaším mobilním terminálem. Hlavním principem fungování celulárních sítí je princip opětovného použití frekvence. Právě to umožňuje výrazně zvýšit jeho kapacitu a pokrýt téměř neomezený prostor při použití konečné množiny frekvencí. Věnujme pozornost kresbě.Máme k dispozici tři frekvence (f1, f2, f3). V první buňce (buňce) použijeme frekvenci f1. V druhé buňce (buňce) nemůžeme použít stejnou frekvenci, tedy f1, kvůli jevu interference. Interference je fyzikální jev, ke kterému dochází, když jsou dvě (nebo více) vln z identických zdrojů superponovány a vede ke zvýšení nebo snížení amplitudy vlny. Proto je boj s rušením jedním z hlavních úkolů frekvenčního plánování, tedy rozdělování frekvencí mezi buňky (buňky). Protože v druhé buňce (buňce) nemůžeme použít frekvenci f1, použijeme frekvenci f2. Ve třetí buňce použijeme frekvenci f3 a ve čtvrté buňce můžeme opět použít frekvenci f1. Duplexní rozteč je 95 MHz. Frekvenční pásmo 75 MHz pojme 374 komunikačních kanálů. Použití GSM-1800 je vhodné v městském prostředí. Hustota předplatitelů je zde větší, a proto je další kanál velmi užitečný. Vysokofrekvenční elektromagnetické vlny mají navíc lepší schopnost pronikat všemi druhy technických budov, kterých je ve městech velké množství. Jaká je krása GSM-900? Vzhledem k tomu, že tato řada žije, má své výhody. Za jeho hlavní přednost lze považovat jeho dostatečnou čistotu a dostupnost díky originalitě. S tím se dá polemizovat. Věříme však, že je to pravda. Samozřejmě v něm sedí armáda i speciální služby, ale každý ví, že se tam řítí GSM, jako lokomotiva. To je obrovský stroj, který prakticky splynul se státem a dává mu spoustu peněz. Kromě toho GSM-900 funguje lépe na dlouhé vzdálenosti. K této problematice se vrátíme o něco později.
Základní prvky sítě GSM
Struktura a názvosloví – k pochopení jakékoli entity nás vedou dva pojmy. Představte si, že máte v rukou jedno z nejdůležitějších šifrování, které odhaluje smrt prezidenta Johna F. Kennedyho. Hodnota tohoto odeslání je přímo úměrná tomu, zda k němu vlastníte kód. Nebo si představte, že sedíte v restauraci a číšník, který k vám přijde, mluví jen vzácným africkým dialektem. V obou případech je důležité pochopit, o čem s vámi mluví. Proto začneme mluvit o hlavních prvcích sítě GSM.- Struktura sítě GSM zahrnuje: BSS (subsystém základnové stanice)
- - subsystém základnové stanice. SSS (Switching Subsystem)
- - spínací subsystém OSS (Operation Subsystem)
Diagram je tedy logicky rozdělen do tří čtverců. Každý z nich je uzavřeným systémem, který plní určitou roli, která mu byla přidělena. Zkušenosti ukazují, že takové oddělení je vhodné z hlediska řízení, sledování chyb a poruch a výstavby sítě. Musíme analyzovat všechny prvky tohoto schématu. Nejprve vezměme v úvahu subsystém základnové stanice BSS(Subsystém základnové stanice)
- . Skládá se z:
- - základnové přijímací a vysílací stanice;
- - ovladač základnové stanice;
- BTS (základní vysílač a přijímač)
- – (základní vysílač/přijímač) poskytuje pro síť následující funkce:
- rádiové pokrytí;
- přijímání a vysílání dat a servisních informací z/do mobilní stanice;
Jak jsme psali výše, základem GSM základnové stanice jsou transceivery. Umožňují operátorovi využívat až osm kanálů. Standard GSM říká, že pro řízení a výměnu informací jsou potřeba dva kanály. Počet vysílačů na každé základnové stanici může dosáhnout 24 kusů. Záleží na typu základnové stanice a jejím účelu. Pamatujte, že jedna základnová stanice může konfigurovat až čtyři buňky. Experimenty na vlnové interferenci a vytváření vzdálených buněk zcela selhaly. O konfiguraci celulárních stanic budeme hovořit v dalším materiálu, když zvážíme rozhraní a principy GSM komunikace.
- Instalace základnových stanic a výpočet počtu vysílačů na nich je samostatným uměním. V první řadě je nutné provést radiový průzkum území. Je například nepřijatelné, že jste jednu ze základnových stanic zvedli vysoko a zajistili z ní dobrou komunikaci na velké vzdálenosti, kde již fungují jiné buňky. Mobilní telefony zavěsí na buňku s dobrým signálem a „zničí“ její běžný provoz.
- Počet vysílačů na jedné BS by měl být považován za velmi důležitý. Pokud je poměr BS/vysílač menší než 1:5, pak síť velmi často vydá signál „přetížení“.
- - spínací podsystémy. Skládá se z:
- – spínací centrum; HLR (Hlavní registr polohy)
- – registr umístění domova;
- – registr umístění hostů; AuC (Authentication Center)
- - spínací centrum. Jedná se o mozkové centrum a zároveň řídící centrum celulárního komunikačního systému, kde je uzavřen tok informací o hovorech účastníků, odkud je umožněn přístup do dalších sítí. Hlavní účely MSC:
- směrování (směrování) signálu, tj. analýza čísel pro odchozí a příchozí hovory;
VLR (Registr umístění návštěvníků)- registr umístění hostů. – spínací centrum;- domácí registr je počítačová databáze domácích účastníků - uživatelů mobilních telefonů, bez ohledu na stav mobilního telefonu (zapnuto nebo vypnuto). Obsahuje identifikační čísla a adresy, dále parametry autenticity účastníka a seznam komunikačních služeb. Zaznamenaná data umožňují účastníkovi využívat některé základní a doplňkové služby poskytované systémem. HLR také ukládá tu část informací o poloze mobilní stanice, která umožňuje ústředně (MSC) doručit hovor této stanici. Home Location Register (HLR) obsahuje International Mobile Subscriber Identity (IMSI). Slouží k identifikaci mobilní stanice autentizačnímu centru (AuC). K datům obsaženým v HLR mohou vzdáleně přistupovat všechny MSC a VLR. Pokud je v síti několik HLR, pak každý HLR představuje určitou část celkové databáze předplatitelů sítě. VLR (Registr umístění návštěvníků)- registr polohy hosta obsahuje přibližně stejná data jako HLR, ale pouze o aktivních účastnících, to znamená o těch, kteří se aktuálně nacházejí v oblasti pokrytí přepínače (MSC), ke kterému VLR patří. Počet registrů umístění hosta (VLR) se rovná počtu přepínačů (MSC). Každý registr umístění hosta je přiřazen ke konkrétnímu přepínači. VLR obsahuje databázi roamingových uživatelů (roamery jsou účastníci jiného GSM systému, kteří dočasně využívají služeb tohoto systému v rámci procedury „roaming“) umístěných v zóně VLR. Komunikační subsystém tedy přebírá mnoho funkcí. Ústředna GSM přímo obsluhuje skupinu buněk a poskytuje všechny typy spojení (hlasové, zasílání zpráv a data). Teoreticky MSC replikuje provoz ISDN ústředny. Představuje rozhraní mezi pevnou sítí a mobilní sítí. Samozřejmě nebudete moci pracovat podle zásady „Mladá dámo? Připojit..." Technicky však tato brána není o mnoho složitější než moderní přepínače, které se instalují pro pevné sítě. Poskytuje funkce směrování hovorů a ovládání hovorů. Jeho důležitý rozdíl je však v tom, že musí řešit problémy s přepínáním rádiových kanálů. Díky tomu je dosaženo kontinuity komunikace, když se mobilní stanice pohybuje od buňky k buňce. Kromě toho se komunikační centrum rozhodne přepnout provozní kanály v buňce, když dojde k rušení nebo poruchám. Obrovské hromady oficiálních informací z něj proudí nepřetržitým proudem do řídícího a servisního střediska. Jedná se o statistická data nezbytná pro monitorování a optimalizaci sítě. Kromě toho MSC udržuje bezpečnostní postupy používané pro řízení přístupu k rádiovým kanálům. Slyšeli jste o roamingu? Myslíme si, že ano. Když se dva operátoři dohodnou na roamingu pro své účastníky, znamená to, že mohou využívat – spínací centrum; A VLR (Registr umístění návštěvníků) spolu. Nebo spíše každý z nich získá přístup do registru hostů toho druhého. S domovským registrem je to trochu složitější. O tom si povíme podrobněji v následujících kapitolách. Autentizační centrum (AuC) je umístěno na malém čtverci v diagramu vedle registru domovských umístění. – registr umístění hostů;- autentizační centrum generuje parametry pro autentizační proceduru a určuje šifrovací klíče pro účastnické mobilní stanice. Autentizační procedura – procedura pro potvrzení pravosti účastníka (platnost, legalita, dostupnost práv k využívání služeb celulární komunikace) sítě GSM. Dokončením tohoto postupu se eliminuje přítomnost neoprávněných uživatelů („dvojčata“) služeb GSM. V současné době je provoz této jednotky v sítích GSM doveden na fantastickou úroveň. Samozřejmě se jedná pouze o stroj ovládaný programem napsaným člověkem. Roky práce však neprošly beze zbytku. Oklamat autentizační centrum zvenčí systému je téměř nemožné. Pokusy o klonování GSM zařízení téměř všeobecně selhaly. Teoretická možnost zůstává. Takový dvojnásobek však není ekonomicky absolutně opodstatněný. Musíme se jen seznámit s posledním subsystémem – provozem a údržbou (OSS). - spínací subsystém- subsystém provoz a údržba zajišťuje kontrolu kvality sítě a řízení jejích součástí. O.S.S. dokáže vyřešit poruchy sítě automaticky nebo s aktivním zásahem personálu; umožňuje kontrolovat zatížení sítě a kontrolovat stav zařízení. OSS se skládá ze dvou částí:
- - středisko provozu a údržby;
- - řídicí centrum sítě.
Závěrečné slovo
Tímto končíme náš úvod do mobilních komunikací GSM. Společnosti vyjadřujeme poděkováníPři volání nebo příjmu hovoru telefon účastníka naváže rádiové spojení s jednou z antén nedaleké základnové stanice ( B.S.- Základna). Do celulárního komunikačního systému GSM zahrnuje sadu základnových stanic, z nichž každá může obsahovat 1-12 antén transceiveru. Pro zajištění kvalitní komunikace v jejich dosahu mají antény diverzifikované směry. Antény jsou pravoúhlé konstrukce, které lze vidět na speciálních stožárech nebo na střeše výškových budov. Takové antény generují signály a přenášejí je přes speciální kabel do řídicí jednotky BS. Základna je kombinací antén a řídící jednotky. Existují území, která mohou obsluhovat několik připojených základnových stanic místní zónový ovladač (L.A.C.- Místní ovladač). Jeden ovladač může kombinovat až 15 základnových stanic v určité oblasti. Místní zónové regulátory komunikují s Ovládací centrum mobilních služeb (M.S.C.- Přepínací centrum mobilních služeb, nebo jednodušeji „přepínač“), které má zase vstupní a výstupní spojení s jakýmkoli existujícím typem celulární a pevné komunikace. Regionální mobilní sítě GSM mohou využívat pouze jedno řídicí centrum mobilních služeb. Velcí mobilní operátoři (například MTS, Beeline nebo Megafon) s několika miliony předplatitelů přitom využívají několik vzájemně propojených center MSC.
Pro pochopení hierarchie takto složitého systému je nutné použít význam odborného termínu předat(handover), což označuje funkci předání služby účastníkovi v celulárních sítích na reléové bázi. To znamená, že pokud se klient pohybuje po ulici a zároveň telefonuje, je pro zachování kontinuity hovoru nutné včas přepnout telefon účastníka z jednoho sektoru (buňky) základnové stanice do další, stejně jako z řídicí oblasti jedné BS nebo LAC do druhé atd. .d. Pokud by se tedy použilo přímé připojení sektorů základnových stanic k přepínači, pak by i přes množství jiných úkolů musel tento přepínač samostatně provádět předávací proceduru pro všechny stávající účastníky. Pro zajištění rovnoměrného zatížení zařízení a snížení pravděpodobnosti selhání zařízení v důsledku přetížení je organizační schéma mobilních sítí GSM postaveno na víceúrovňovém principu. Jinými slovy, když se účastník přesune z oblasti pokrytí jednoho sektoru základnové stanice do oblasti pokrytí jiného, přepínání provádí řídicí jednotka této BS, zatímco „vyšší“ LAC resp. Zařízení MSC v hierarchii nejsou zapojena. Podobně při předávání mezi různými základnovými stanicemi již funguje LAC atd.
Switch plní stejné funkce jako PBX v drátových sítích a je hlavním ovládacím zařízením sítí GSM. Centrum služeb mobilních komunikací určuje příjemce hovoru, reguluje fungování doplňkových služeb a přímo rozhoduje o tom, zda má účastník v danou chvíli právo volat. Takže jste stiskli „magické tlačítko“ a váš telefon se zapnul. SIM karta, která se nachází v telefonu účastníka, obsahuje speciální číslo IMSI(International Subscriber Identification Number), což znamená „mezinárodní identifikační číslo účastníka“. IMSI je jedinečné číslo pro všechny existující mobilní sítě po celém světě, podle kterého mobilní operátoři jednoznačně identifikují předplatitele. V okamžiku, kdy stisknete tlačítko napájení telefonu, odešle kód IMSI do základnové stanice, která jej následně přenese nejprve do LAC, který pak dále v hierarchii k přepínači. V tomto případě se procesu účastní dvě další zařízení - HLR(Registrace domovské lokality) a VLR(Visitor Location Register), které jsou připojeny přímo k přepínači. HLR je zkratka pro Home Subscriber Register a ukládá IMSI kódy všech předplatitelů ve své vlastní síti, zatímco VLR (Visitor Subscriber Register) obsahuje informace o všech předplatitelích, kteří používají síť daného mobilního operátora v určitém okamžiku.
Při přenosu IMSI kódu do HLR se používá šifrovací systém, který zajišťuje AuC(Autentizační centrum). Zpočátku HLR zkontroluje přítomnost účastníka s daným číslem ve své databázi, a pokud ano, zda má účastník aktuálně právo využívat síťové služby, nebo má například aktuálně finanční blok. Pokud kontrola skončí pro účastníka kladně, je jeho číslo přesměrováno na VLR, po kterém může klient volat nebo používat jiné mobilní služby.
Tak jsme povrchně prozkoumali základní princip fungování celulárních sítí GSM, protože hlubší popis technických detailů je mnohonásobně delší a zároveň pro většinu čtenářů hůře srozumitelný.
Princip činnosti rádiové komunikace
Rádio (lat.radio - radiate, emit rays radius - ray) je druh bezdrátové komunikace, ve které se jako nosič signálu používají rádiové vlny, volně se šířící prostorem.
Princip činnosti
Přenos probíhá následovně: na vysílací straně je generován signál s požadovanou charakteristikou (frekvence a amplituda signálu). Dále vysílaný signál moduluje oscilaci vyšší frekvence (nosnou). Výsledný modulovaný signál je anténou vyzařován do prostoru. Na přijímací straně rádiové vlny je v anténě indukován modulovaný signál, načež je demodulován (detekován) a filtrován dolnopropustným filtrem (tím se zbavuje vysokofrekvenční složky - nosné The). výsledný modulovaný signál je vyzařován anténou do prostoru.
Na přijímací straně rádiové vlny je v anténě indukován modulovaný signál, načež je demodulován (detekován) a filtrován dolní propustí (tím se zbaví vysokofrekvenční složky, nosné). Tím je extrahován užitečný signál. Přijímaný signál se může mírně lišit od signálu vysílaného vysílačem (zkreslení vlivem rušení a rušení).
Frekvenční rozsahy
Frekvenční mřížka používaná v rádiové komunikaci je konvenčně rozdělena do rozsahů:
- Dlouhé vlny (LW) - f = 150-450 kHz (l = 2000-670 m)
- Střední vlny (JZ) - f = 500-1600 kHz (l = 600-190 m)
- Krátké vlny (HF) - f = 3-30 MHz (l = 100-10 m)
- Ultrakrátké vlny (VHF) - f = 30 MHz - 300 MHz (l = 10-1 m)
- Vysoké frekvence (HF-centimetrový rozsah) - f = 300 MHz - 3 GHz (l = 1-0,1 m)
- Extrémně vysoké frekvence (EHF - milimetrový rozsah) - f = 3 GHz - 30 GHz (l = 0,1-0,01 m)
- Hyper-vysoké frekvence (HHF - rozsah mikrometrů) - f = 30 GHz - 300 GHz (l = 0,01-0,001 m)
V závislosti na dosahu mají rádiové vlny své vlastní charakteristiky a zákony šíření:
- LW jsou silně absorbovány ionosférou, hlavní význam mají přízemní vlny, které se šíří kolem Země. Jejich intenzita poměrně rychle klesá, jak se vzdalují od vysílače.
- SW jsou během dne silně absorbovány ionosférou a oblast působení je určena přízemní vlnou ve večerních hodinách, dobře se odrážejí od ionosféry a oblast působení je určena odraženou vlnou;
- HF se šíří výhradně odrazem od ionosféry, takže kolem vysílače je tzv. zóna rádiového ticha. Přes den se lépe šíří kratší vlny (30 MHz) a v noci delší vlny (3 MHz). Krátké vlny mohou cestovat na velké vzdálenosti s nízkým výkonem vysílače.
- VKV se šíří přímočaře a zpravidla se neodráží ionosférou. Snadno se ohýbají kolem překážek a mají vysokou penetrační schopnost.
- HF se neohýbá kolem překážek a šíří se uvnitř zorného pole. Používá se ve WiFi, mobilní komunikaci atd.
- EHF se neohýbají kolem překážek, odrážejí se od většiny překážek a šíří se v rámci viditelnosti. Používá se pro satelitní komunikaci.
- Hyper-vysoké frekvence se neohýbají kolem překážek, odrážejí se jako světlo a šíří se v zorném poli. Použití je omezené.
Rádiové šíření
Rádiové vlny se šíří ve vakuu a v atmosféře; zemský povrch a voda jsou pro ně neprůhledné. Vlivem difrakce a odrazu je však možná komunikace mezi body na zemském povrchu, které nejsou přímo viditelné (zejména těmi, které se nacházejí na velkou vzdálenost).
K šíření rádiových vln od zdroje k přijímači může docházet několika způsoby současně. Toto šíření se nazývá vícecestné. Vlivem multipath a změn parametrů prostředí dochází k fadingu – změně úrovně přijímaného signálu v čase. U vícecestného dochází ke změně úrovně signálu v důsledku rušení, to znamená, že v místě příjmu je elektromagnetické pole součtem časově posunutých rádiových vln dosahu.
Radar
Radar- obor vědy a techniky, který kombinuje metody a prostředky detekce, měření souřadnic, ale i určování vlastností a charakteristik různých objektů na základě využití rádiových vln. Souvisejícím a částečně se překrývajícím pojmem je radionavigace, v radionavigaci však hraje aktivnější roli objekt, jehož souřadnice jsou měřeny, nejčastěji se jedná o určení jeho vlastních souřadnic. Hlavním technickým zařízením radaru je radarová stanice.
Existují aktivní, semiaktivní, aktivní s pasivní odezvou a pasivní RL. Jsou rozděleny podle použitého dosahu rádiových vln, typu snímacího signálu, počtu použitých kanálů, počtu a typu měřených souřadnic a umístění radarové instalace.
Princip fungování
Radar je založen na následujících fyzikálních jevech:
- Rádiové vlny jsou rozptylovány elektrickými nehomogenitami, se kterými se setkáváme na dráze jejich šíření (předměty s jinými elektrickými vlastnostmi, které se liší od vlastností prostředí šíření). V tomto případě odražená vlna, stejně jako samotné záření cíle, umožňuje detekovat cíl.
- Ve velkých vzdálenostech od zdroje záření můžeme předpokládat, že se rádiové vlny šíří přímočaře a konstantní rychlostí, díky čemuž je možné měřit dosah a úhlové souřadnice cíle (Odchylky od těchto pravidel, které platí pouze jako první aproximace, jsou studovány speciálním oborem radiotechniky - Šíření rádiových vln v radaru tyto odchylky vedou k chybám měření).
- Frekvence přijímaného signálu se liší od frekvence emitovaných kmitů při vzájemném pohybu přijímacího a vyzařovacího bodu (Dopplerův jev), což umožňuje měřit radiální rychlosti cíle vůči radaru.
- Pasivní radar využívá vyzařování elektromagnetických vln z pozorovaných objektů, může se jednat o tepelné záření, které je charakteristické pro všechny objekty, aktivní záření vytvářené technickými prostředky objektu nebo boční záření vytvářené libovolnými objekty s provozovanými elektrickými zařízeními.
buněčný
buněčný, mobilní síť- jeden z typů mobilních rádiových komunikací, který je založen na mobilní síť. Klíčovou vlastností je, že celková oblast pokrytí je rozdělena na buňky (buňky), určené oblastmi pokrytí jednotlivých základnových stanic (BS). Buňky se částečně překrývají a dohromady tvoří síť. Na ideálním (rovném a nevyvinutém) povrchu je oblast pokrytí jednoho BS kruhem, takže síť z nich vytvořená vypadá jako plástev s šestihrannými buňkami (voštinové).
Síť se skládá z prostorově rozptýlených transceiverů pracujících ve stejném frekvenčním rozsahu a spínacího zařízení, které umožňuje určit aktuální polohu mobilních účastníků a zajistit kontinuitu komunikace, když se účastník přesune z oblasti pokrytí jednoho transceiveru do pokrytí. oblast jiného.
Princip fungování mobilní komunikace
Hlavními součástmi celulární sítě jsou mobilní telefony a základnové stanice, které jsou obvykle umístěny na střechách budov a věží. Když je mobilní telefon zapnutý, poslouchá éter a nachází signál ze základnové stanice. Telefon pak stanici odešle svůj jedinečný identifikační kód. Telefon a stanice udržují neustálý rádiový kontakt a pravidelně si vyměňují pakety. Komunikace mezi telefonem a stanicí může probíhat přes analogový protokol (AMPS, NAMPS, NMT-450) nebo digitální (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Pokud telefon opustí dosah základnové stanice (nebo se zhorší kvalita rádiového signálu ze servisní buňky), naváže komunikaci s jinou. předat).
Mobilní sítě se mohou skládat ze základnových stanic různých standardů, což umožňuje optimalizovat provoz sítě a zlepšit její pokrytí.
Mobilní sítě různých operátorů jsou propojeny navzájem, stejně jako s pevnou telefonní sítí. To umožňuje účastníkům jednoho operátora volat účastníkům jiného operátora, z mobilních telefonů na pevné linky a z pevných linek na mobilní.
Operátoři mohou mezi sebou uzavírat roamingové smlouvy. Díky těmto dohodám může účastník, který se nachází mimo oblast pokrytí své sítě, volat a přijímat hovory prostřednictvím sítě jiného operátora. Zpravidla se to provádí za zvýšené sazby. Možnost roamingu se objevila pouze v 2G standardech a je jedním z hlavních rozdílů od 1G sítí.
Operátoři mohou sdílet síťovou infrastrukturu, čímž se snižují náklady na nasazení sítě a provozní náklady.
Mobilní služby
Mobilní operátoři poskytují tyto služby:
- Hlasový hovor;
- Automatická odpověď v celulární komunikaci (služba);
- Roaming;
- ID volajícího (Automatic Caller ID) a Anti-Caller ID;
- Příjem a přenos krátkých textových zpráv (SMS);
- Příjem a přenos multimediálních zpráv - obrázky, melodie, videa (služba MMS);
- Mobilní bankovnictví (služby);
- Přístup k internetu;
- Videohovor a videokonference
Televize
Televize(Řecky τήλε - daleko a lat. video- Chápu; z nové latiny televize- vidění na dálku) - sada zařízení pro přenos pohyblivého obrazu a zvuku na dálku. V každodenním životě se také používá k označení organizací zapojených do výroby a distribuce televizních programů.
Základní principy
Televize je založena na principu sekvenčního přenosu obrazových prvků pomocí rádiového signálu nebo drátů. Obraz je rozložen na prvky pomocí Nipkowova disku, katodové trubice nebo polovodičové matrice. Počet obrazových prvků se volí podle šířky pásma rádiového kanálu a fyziologických kritérií. Pro zúžení šířky pásma přenášených frekvencí a snížení znatelnosti blikání na televizní obrazovce se používá prokládané skenování. Umožňuje také zvýšit plynulost přenosu pohybu.
Televizní kanál obecně zahrnuje následující zařízení:
- Televizní přenosová kamera. Slouží k převodu obrazu získaného pomocí čočky na terči vysílací trubice nebo polovodičové matrice na televizní video signál.
- Videorekordér. Nahrává a přehrává video signál ve správný čas.
- Video směšovač. Umožňuje přepínat mezi několika zdroji obrazu: videokamerami, videorekordéry a dalšími.
- Vysílač. Radiofrekvenční signál je modulován televizním videosignálem a vysílán rádiem nebo drátem.
- Přijímač - TV. Pomocí synchronizačních impulsů obsažených ve videosignálu je televizní obraz reprodukován na obrazovce přijímače (kinoskop, LCD displej, plazmový panel).
Pro vytvoření televizního vysílání se navíc používá zvuková cesta podobná cestě rádiového přenosu. Zvuk je přenášen na samostatné frekvenci, obvykle pomocí frekvenční modulace, pomocí technologie podobné FM rozhlasovým stanicím. V digitální televizi se zvuk, často vícekanálový, přenáší ve společném datovém toku s obrazem.
GSM sítě. Pohled zevnitř.
Trochu historie
Na úsvitu rozvoje mobilních komunikací (a nebylo to tak dávno - na počátku osmdesátých let) byla Evropa pokryta analogovými sítěmi různých standardů - Skandinávie vyvinula své systémy, Velká Británie své... Nyní je obtížné řekněme, kdo byl iniciátorem revoluce, která velmi brzy následovala – „top“ v podobě výrobců zařízení, kteří jsou nuceni vyvíjet vlastní zařízení pro každou síť, nebo „nižší třídy“ jako uživatelé, kteří jsou nespokojeni s omezeným oblast pokrytí jejich telefonu. Tak či onak v roce 1982 Evropská komise pro telekomunikace (CEPT) vytvořila speciální skupinu, která měla vyvinout zásadně nový celoevropský systém mobilních komunikací. Hlavními požadavky na nový standard byly: efektivní využití frekvenčního spektra, možnost automatického roamingu, zlepšená kvalita řeči a ochrana proti neoprávněnému přístupu ve srovnání s předchozími technologiemi a samozřejmě kompatibilita s jinými stávajícími komunikačními systémy (včetně kabelových) atd. .
Plodem tvrdé práce mnoha lidí z různých zemí (abych byl upřímný, nedokážu si ani představit, kolik práce odvedli!) byla specifikace celoevropské mobilní komunikační sítě představená v roce 1990, tzv. Globální systém pro mobilní komunikaci nebo jen GSM. A pak se vše zablesklo jako kaleidoskop - první GSM operátor přijímal účastníky v roce 1991, začátkem roku 1994 měly sítě založené na dotyčném standardu již 1,3 milionu účastníků a do konce roku 1995 se jejich počet zvýšil na 10 milionů! Skutečně, „GSM zametá planetu“ – v současnosti má telefony tohoto standardu asi 200 milionů lidí a sítě GSM lze nalézt po celém světě.
Pokusme se přijít na to, jak jsou GSM sítě organizovány a na jakých principech fungují. Okamžitě řeknu, že úkol před námi není snadný, ale věřte mi, že ve výsledku získáme opravdové potěšení z krásy technických řešení používaných v tomto komunikačním systému.
Dvě velmi důležité otázky zůstanou mimo rámec úvahy: za prvé, časově-frekvenční rozdělení kanálů (s tím se můžete seznámit) a za druhé systémy pro šifrování a ochranu přenášené řeči (toto je natolik specifické a rozsáhlé téma, že snad v budoucnu tomu bude věnován samostatný článek).
Hlavní části systému GSM, jejich účel a vzájemná interakce.
Začněme nejtěžší a možná i nudnou úvahou o kostře (nebo, jak říkají na vojenském oddělení mé Alma Mater, blokovém schématu) sítě. Při popisu se budu držet celosvětově uznávaných anglických zkratek, samozřejmě s jejich ruským výkladem.
Podívejte se na obr. 1:
Obr.1 Zjednodušená architektura sítě GSM.
Nejjednodušší část blokového schématu - přenosný telefon, se skládá ze dvou částí: samotného „telefonu“ - MĚ(Mobile Equipment - mobilní zařízení) a čipové karty SIM (Subscriber Identity Module - modul identifikace účastníka), získaný při uzavření smlouvy s operátorem. Stejně jako každé auto je vybaveno jedinečným číslem karoserie, mobilní telefon má své vlastní číslo - IMEI(International Mobile Equipment Identity - mezinárodní identifikátor mobilního zařízení), který lze přenést do sítě na její žádost (další podrobnosti o IMEI můžete zjistit). SIM , zase obsahuje tzv IMSI(International Mobile Subscriber Identity - mezinárodní identifikační číslo účastníka). Myslím, že rozdíl mezi IMEI A IMSI Průhledná - IMEI odpovídá konkrétnímu telefonu a IMSI- konkrétnímu předplatiteli.
„Centrální nervový systém“ sítě je N.S.S.(Síťový a přepínací subsystém - síťový a přepínací subsystém) a komponenta, která plní funkce „mozku“, se nazývá M.S.C.(Mobilní služby Switching Center - Switching Center). Právě posledně jmenovanému se marně (někdy aspiračně) říká „ústředna“ a také je v případě problémů s komunikací obviňován ze všech smrtelných hříchů. M.S.C. v síti jich může být více (v tomto případě je analogie s víceprocesorovými počítačovými systémy velmi vhodná) - například v době psaní tohoto článku moskevský operátor Beeline zaváděl druhý přepínač (výrobce Alcatel). M.S.C. zabývá se směrováním hovorů, generováním dat pro fakturační systém, řídí mnoho procedur - je jednodušší říci, co NENÍ v kompetenci switche, než vypsat všechny jeho funkce.
Další nejdůležitější síťové komponenty, které jsou také součástí N.S.S., zavolal bych HLR(Home Location Register - registr vlastních účastníků) a VLR(Visitor Location Register - registr pohybů). Věnujte těmto částem pozornost, v budoucnu se o nich budeme často zmiňovat. HLR, zhruba řečeno, je databáze všech účastníků, kteří uzavřeli smlouvu s danou sítí. Ukládá informace o uživatelských číslech (čísla znamenají za prvé výše uvedené IMSI a za druhé tzv MSISDN-Mobile Subscriber ISDN, tzn. telefonní číslo v jeho obvyklém smyslu), seznam dostupných služeb a mnoho dalšího - dále v textu parametry umístěné v HLR.
Na rozdíl od HLR, který je jediný v systému, VLR Může jich být několik – každý z nich ovládá svou vlastní část sítě. VLR V VLR obsahuje údaje o předplatitelích, kteří se nacházejí na jejím (a pouze jejím!) území (a jsou obsluhováni nejen vlastní účastníci, ale i uživatelé roamingu registrovaní v síti). Jakmile uživatel opustí oblast pokrytí některých VLR, informace o něm jsou zkopírovány do nového VLR a je odstraněn ze starého. Ve skutečnosti mezi tím, co je k dispozici o předplatiteli v HLR a dovnitř HLR, je toho hodně společného - podívejte se do tabulek, kde je uveden seznam dlouhodobých (tab. 1) a dočasných (tab. 2 a 3) údajů o předplatitelích uložených v těchto registrech. Ještě jednou upozorňuji čtenáře na zásadní rozdíl VLR z VLR: první obsahuje informace o všech předplatitelích sítě bez ohledu na jejich umístění a druhý obsahuje údaje pouze o těch, kteří jsou v její jurisdikci HLRúzemí. V VLR U každého předplatitele je na to vždy odkaz VLR, který s ním (předplatitelem) aktuálně spolupracuje (zároveň
| 1. | může patřit do sítě někoho jiného, která se nachází například na druhé straně Země). IMSI) |
| 2. | Mezinárodní identifikační číslo účastníka ( MSISDN) |
| 3. | Telefonní číslo účastníka v obvyklém smyslu ( |
| 4. | Kategorie mobilní stanice Identifikační klíč předplatitele () |
| 5. | Ki |
| 6. | Typy poskytování doplňkových služeb |
| 7. | Uzavřený index uživatelské skupiny |
| 8. | Zamykací kód pro uzavřenou uživatelskou skupinu |
| 9. | Složení hlavních hovorů, které lze přepojit |
| 10. | Upozornění na volajícího |
| 11. | Identifikace volaného čísla |
| 12. | Plán |
| 13. | Oznámení volané strany |
| 14. | Ovládání signalizace při připojování účastníků |
| 15. | Charakteristika uzavřené skupiny uživatelů |
| 16. | Výhody uzavřené skupiny uživatelů |
| 17. | Omezené odchozí hovory v uzavřené skupině uživatelů |
| 18. | Maximální počet předplatitelů |
| 19. | Používaná hesla |
Třída prioritního přístupu HLR Tabulka 1. Kompletní složení dlouhodobých dat uložených v VLR.
| 1. | A |
| 2. | Možnosti autentizace a šifrování Dočasné mobilní číslo () |
| 3. | TMSI VLR) |
| 4. | Adresa registru pohybu, ve kterém se účastník nachází ( |
| 5. | Pohybové zóny mobilních stanic |
| 6. | Číslo předávací buňky |
| 7. | Stav registrace |
| 8. | Žádný časovač odpovědi |
| 9. | Složení aktuálně používaných hesel |
Komunikační činnost HLR.
Tabulka 2. Kompletní složení dočasných dat uložených v VLR.
N.S.S. obsahuje další dvě složky - AuC(Autentizační centrum - autorizační centrum) a EIR(Equipment Identity Register - registr identifikace zařízení).
První blok se používá pro procedury autentizace předplatitele a druhý, jak název napovídá, je zodpovědný za umožnění provozu v síti pouze autorizovaným mobilním telefonům. Provoz těchto systémů bude podrobně popsán v další části věnované registraci předplatitelů v síti. Výkonná, abych tak řekl, část mobilní sítě je BSS Výkonná, abych tak řekl, část mobilní sítě je(Podsystém základnové stanice - podsystém základnové stanice). Pokud budeme pokračovat v analogii s lidským tělem, pak tento subsystém můžeme nazvat končetinami těla. sestává z několika „paží“ a „noh“ - BSC (Ovladač základnové stanice - ovladač základnové stanice), stejně jako mnoho „prstů“ - BTS sestává z několika „paží“ a „noh“ -(Base Transceiver Station - základnová stanice). Základnové stanice lze pozorovat všude – ve městech, na polích (skoro jsem řekl „a řeky“) – ve skutečnosti jsou to prostě přijímací a vysílací zařízení obsahující od jednoho do šestnácti zářičů. Každý (Ovladač základnové stanice - ovladač základnové stanice), stejně jako mnoho „prstů“ - ovládá celou skupinu sestává z několika „paží“ a „noh“ - a je odpovědný za správu a distribuci kanálů, úroveň výkonu základnových stanic a podobně. Obvykle
v síti není jen jedna, ale celá sada (základnových stanic jsou stovky).
Provoz sítě je řízen a koordinován pomocí OSS (Operating and Support Subsystem). OSS se skládá ze všech druhů služeb a systémů, které řídí provoz a provoz - aby nedošlo k přetížení čtenáře informacemi, práce OSS nebude dále rozebírána.
Online registrace.
Pokaždé, když po výběru sítě zapnete telefon, začne proces registrace. Uvažujme nejobecnější případ - registraci nikoli v domácí síti, ale v síti někoho jiného, tzv. hostovi (budeme předpokládat, že roamingová služba je účastníkovi povolena). IMSI Nechte síť najít. Na žádost sítě telefon vysílá IMSI odběratel IMSI začíná kódem země „registrace“ jeho vlastníka, následují čísla, která definují domácí síť, a teprve potom - jedinečné číslo konkrétního účastníka. Například začátek IMSI VLR 25099... odpovídá ruskému operátorovi Beeline. HLR(250-Rusko, 99 - Beeline). Podle čísla VLR síť pro hosty identifikuje domácí síť a přidruží se k ní VLR.
Ten přenáší všechny potřebné informace o účastníkovi AuC domácí síť generuje 128bitové náhodné číslo - RAND, odeslané do telefonu. Uvnitř SIM pomocí klíče Identifikační klíč předplatitele ((identifikační klíč - stejný jako IMSI, je obsažen v SIM) a identifikačním algoritmem A3 se vypočítá 32bitová odezva - SRES(Výsledek se znaménkem) pomocí vzorce SRES = Ki * RAND. Přesně stejné výpočty se provádějí současně AuC(podle vybraného z HLR Identifikační klíč předplatitele ( uživatel). Li SRES, vypočítané v telefonu, se budou shodovat s SRES, vypočítané AuC, pak je proces autorizace považován za úspěšný a je přiřazen účastník Dočasné mobilní číslo ((Temporary Mobile Subscriber Identity – dočasné číslo mobilního účastníka). Dočasné mobilní číslo ( slouží výhradně ke zvýšení bezpečnosti interakce účastníka se sítí a může se pravidelně měnit (včetně změn VLR).
Teoreticky by se při registraci mělo přenášet i číslo IMEI, ale mám velké pochybnosti o tom, co moskevští operátoři sledují IMEI telefony používané předplatiteli. IMEI Uvažujme určitou „ideální“ síť, která funguje tak, jak zamýšleli tvůrci GSM. Takže po obdržení EIR sítě, do které je poslán IMEI, kde se porovnává s tzv. „seznamy“ čísel. Bílá listina obsahuje telefonní čísla oprávněná k použití, černá listina se skládá z
telefony, odcizené nebo z jakéhokoli jiného důvodu neschválené k použití, a nakonec šedý seznam - „telefony“ s problémy, jejichž provoz je řešen systémem, ale jsou neustále monitorovány. VLR Po postupu identifikace a interakce hosta HLR s domovem
Všichni uživatelé jsou náhodně rozděleni do 10 stejných přístupových tříd (číslovaných od 0 do 9). Kromě toho existuje několik speciálních tříd s čísly od 11 do 15 (různé typy tísňových a tísňových služeb, personál síťové služby). Informace o přístupové třídě jsou uloženy v SIM. Speciální přístup třídy 10 vám umožňuje volat na tísňová volání (na číslo 112), pokud uživatel nepatří do žádné povolené třídy nebo nemá žádnou IMSI (SIM). V případě nouze nebo přetížení sítě může být některým třídám dočasně odepřen přístup k síti.
Územní členění sítě a předat.
Jak již bylo zmíněno, síť se skládá z mnoha (Ovladač základnové stanice - ovladač základnové stanice), stejně jako mnoho „prstů“ -- základnové stanice (jedna (Ovladač základnové stanice - ovladač základnové stanice), stejně jako mnoho „prstů“ -- jedna "buňka", buňka). Chcete-li zjednodušit fungování systému a snížit provoz služeb, (Ovladač základnové stanice - ovladač základnové stanice), stejně jako mnoho „prstů“ - seskupeny do skupin - domén tzv LOS ANGELES.(Location Area - oblasti umístění). LOS ANGELES. Každý odpovídá vašemu kódu LAI VLR(Identita oblasti umístění). Jeden LOS ANGELES. může ovládat několik odpovídá vašemu kódu. A přesně tak VLR zapadá LOS ANGELES. pro nastavení polohy mobilního účastníka. V případě potřeby v příslušném LOS ANGELES.(a ne v samostatné buňce, pozn.) bude vyhledán účastník. Když se účastník přesune z jedné buňky do druhé v rámci stejné buňky VLR/HLR přeregistrace a změna záznamů v LOS ANGELES. se neprovádí, ale jakmile on (účastník) vstoupí na území jiného LOS ANGELES. jak začíná interakce telefonu se sítí. LOS ANGELES. Pravděpodobně každý uživatel slyšel periodické rušení více než jednou (např. grunt-grunt---grunt-grunt---grunt-grunt :-)) v hudebním systému svého auta z telefonu v pohotovostním režimu - často se jedná o v důsledku opětovné registrace při překračování hranic VLR. Při změně odpovídá vašemu kódu staré předčíslí bude vymazáno LOS ANGELES. a je nahrazen novým VLR, pokud další VLR ovládaný jiným HLR.
, pak dojde ke změně LOS ANGELES. a aktualizaci záznamu v LOS ANGELES. Obecně řečeno, rozdělení sítě na LOS ANGELES. poměrně obtížný inženýrský problém, který se řeší při budování každé sítě samostatně. LOS ANGELES. Příliš malá
povede k častému přeregistrování telefonů a v důsledku toho ke zvýšení provozu různých druhů servisních signálů a rychlejšímu vybíjení baterií mobilních telefonů. Pokud udelas předat`ra (toto je název pro změnu kanálu použitého během procesu připojení). (Ovladač základnové stanice - ovladač základnové stanice), stejně jako mnoho „prstů“ - Během hovoru na mobilním telefonu je z mnoha důvodů (odstranění sluchátka ze základnové stanice, vícecestné rušení, pohyb účastníka do tzv. stínové zóny atd.) výkon (a kvalita) signál se může zhoršit. V tomto případě se přepne na kanál (možná jiný předat) s lepší kvalitou signálu bez přerušení aktuálního připojení (dodávám - ani samotný účastník, ani jeho partner si zpravidla nevšimnou, co se stalo
- `a).
- Předání se obvykle dělí do čtyř typů: sestává z několika „paží“ a „noh“ -.
- přepínání kanálů v rámci jedné základnové stanice sestává z několika „paží“ a „noh“ - změna kanálu jedné základnové stanice na kanál jiné stanice, ale pod její patronací M.S.C.
- přepínání kanálů mezi základnovými stanicemi ovládanými různými sestává z několika „paží“ a „noh“ -, ale jeden M.S.C..
přepínání kanálů mezi základnovými stanicemi, pro které se nejen liší předat, ale také M.S.C. Obecně, provádění předat`a – úkol sestává z několika „paží“ a „noh“ -. Ale v prvních dvou případech se nazývá interní M.S.C.`s, aby se snížilo zatížení přepínačů a servisních linek, je řízen proces změny kanálů
, A (Ovladač základnové stanice - ovladač základnové stanice), stejně jako mnoho „prstů“ - pouze informuje o tom, co se stalo. sestává z několika „paží“ a „noh“ - Tabulka 1. Kompletní složení dlouhodobých dat uložených v M.S.C. Během hovoru mobilní telefon neustále sleduje úroveň signálu od sousedů předat(seznam kanálů (až 16), které je třeba monitorovat, nastavuje základnová stanice).
- Na základě těchto měření je vybráno šest nejlepších kandidátů, o kterých jsou neustále (alespoň jednou za sekundu) přenášena data předat.
- zorganizovat případný přechod. Existují dvě hlavní schémata předat).
`a: M.S.C."Nejnižší spínací režim" (Minimální přijatelný výkon). V tomto případě, když se kvalita komunikace zhorší, mobilní telefon zvyšuje výkon svého vysílače, dokud je to možné. Pokud se i přes zvýšení úrovně signálu spojení nezlepší (nebo výkon dosáhl maxima), pak
"Režim úspory energie" (Power budget). Výkon vysílače mobilního telefonu přitom zůstává nezměněn a pokud se kvalita zhorší, změní se komunikační kanál (
Je zajímavé, že změnu kanálu může iniciovat nejen mobilní telefon, ale také
Když je přijat požadavek (obr. 2) na spojení z drátového telefonního (nebo jiného mobilního) systému k M.S.C. domácí síť (volání „najde“ požadovaný přepínač pomocí vytočeného mobilního účastnického čísla MSISDN, který obsahuje kód země a sítě).
Obr.2 Interakce hlavních síťových bloků při příchozím hovoru.
M.S.C. přeposílá na HLRčíslo ( MSISDN) předplatitel. HLR, podle pořadí, žádá o VLR hostující síť, ve které se účastník nachází. VLR vybere jednu z těch, které má k dispozici MSRN(Roamingové číslo mobilní stanice - číslo „roamingové“ mobilní stanice). Ideologie destinace MSRN je velmi podobný dynamickému přidělování IP adres v dial-up přístupu k internetu přes modem. HLR domácí síť přijímá z VLR přidělené předplatiteli MSRN a doprovázet ho IMSI uživatele, přenáší do přepínače domácí sítě. Poslední fází navázání spojení je směrování hovoru a následně IMSI A MSRN, síťový přepínač pro hosty, který generuje speciální signál přenášený přes PAGCH(PAGer CHannel - call channel) v celém rozsahu LOS ANGELES., kde se účastník nachází.
Směrování odchozích hovorů nepředstavuje z ideologického hlediska nic nového ani zajímavého. Uvedu jen některé z diagnostických signálů (tabulka 4), které indikují nemožnost navázání spojení a které uživatel může obdržet v reakci na pokus o navázání spojení.
Tabulka 4. Hlavní diagnostické chybové signály při navazování spojení.
Závěr
Samozřejmě, nic na světě není dokonalé. Výše uvedené celulární systémy GSM nejsou výjimkou. Omezený počet kanálů vytváří problémy v obchodních centrech megalopolis (a v poslední době, poznamenaných rychlým růstem základny předplatitelů, a na jejich okrajích) - abyste mohli volat, musíte často čekat, až se zatížení systému pokles. Nízká, podle moderních standardů, rychlost přenosu dat (9600 bps) neumožňuje odesílání velkých souborů, nemluvě o videomateriálech. A možnosti roamingu nejsou tak neomezené – Amerika a Japonsko vyvíjejí vlastní digitální bezdrátové komunikační systémy, nekompatibilní s GSM.
Samozřejmě je příliš brzy říkat, že dny GSM jsou sečteny, ale nelze si nevšimnout, že se objevují tzv. 3G-systémy, které představují začátek nové éry ve vývoji mobilní telefonie a postrádají uvedené nevýhody. Jak rád bych se podíval na pár let dopředu a viděl, jaké příležitosti díky novým technologiím všichni dostaneme! Čekání však není tak dlouhé - zahájení komerčního provozu sítě první třetí generace je naplánováno na začátek roku 2001... Ale jaký osud čeká nové systémy - explozivní růst, jako je GSM, nebo krach a destrukce, jako Iridium, čas ukáže...