În comentariile la postările despre rețeaua WiMAX (, ) și despre GPRS, a fost exprimat interes pentru rețelele celulare, așa că am decis să implementez ideea mea de lungă durată și să descriu comunității habra cum funcționează rețelele celulare moderne.

Imaginea de mai jos arată structura generală a rețelelor celulare. Inițial, rețeaua este împărțită în 2 subrețele mari - rețeaua de acces radio (RAN - Radio Access Network) și rețeaua de comutare sau rețea de bază (CN - Core Network).

Vreau să subliniez că voi descrie exact rețelele celulare existente pentru CSI, deoarece în Europa, America și Asia rețelele sunt mai dezvoltate și structura lor este oarecum diferită de rețelele noastre, despre asta voi scrie cândva mai târziu dacă există interes. .

În primul rând, aș dori să vorbesc în termeni generali despre rețea, apoi vă voi spune mai detaliat despre funcțiile fiecăruia dintre elementele rețelei.

Rețea de acces radio

Rețelele de acces radio existente ale operatorilor noștri sunt produsul unei evoluții îndelungate, deci constau dintr-o rețea de acces radio GSM (GERAN - GSM EDGE Radio Access Network) și o rețea de acces radio UMTS (UTRAN - UMTS Terrestrial Radio Access Network). În stânga sus a imaginii vezi GERAN, în stânga jos, respectiv, UTRAN. Cele mai mari schimbări în timpul tranziției de la GSM la UMTS au loc tocmai în rețeaua de acces radio - operatorul trebuie să construiască o a doua rețea și să recupereze teritoriile existente.

Rețeaua de acces radio este web-ul care acoperă zone vaste de orașe și zone deschise și tocmai prin intermediul acesteia este asigurată acoperirea enormă pe care o oferă rețelele celulare.

Rețea principală

Rețeaua de bază este nucleul rețelelor celulare. Suportul numelui este traducerea mea gratuită în GSM, această parte a rețelei se numește rețea de comutare, în UMTS - Core Network, care în esență poate fi tradus ca nucleul rețelei. La acest nucleu pot fi conectate diverse rețele de acces radio, cum ar fi dispozitivele periferice la o unitate de sistem. Rețeaua de bază evoluează puțin în legătură cu evoluția de la GSM la UMTS, această evoluție puternică are loc puțin mai târziu - operatorii occidentali și asiatici au trecut deja prin ea, dar aici este abia la început.

Rețeaua centrală din imaginea de mai sus este împărțită în 2 părți - partea din dreapta sus este responsabilă pentru conexiunile vocale sau conexiunile CS (Circuit Switch), partea din dreapta jos este responsabilă pentru conexiunile de pachete sau conexiunile PS (Packet Switch).

Rețeaua de coloană vertebrală este concentrată într-una sau mai multe clădiri deținute de operatorul celular, în săli de calculatoare mari - cu alte cuvinte, o cameră uriașă de servere, unde există un număr mare de dulapuri de echipamente, acestea sunt uneori numite frigidere pentru că arată foarte asemănător :)

HLR - Registrul locației acasă, Registrul locației acasă.
În esență, aceasta este o bază de date mare care stochează totul despre abonatul unei anumite rețele. În rețelele mari, cum ar fi cele ale celor trei operatori mari, există mai multe astfel de noduri - sunt împrăștiate în regiuni. Cantitatea lor se măsoară în unități de bucăți. Pentru a înțelege regulile - există un astfel de nod la Sankt Petersburg, altul la Moscova, altul în Urali, altul în Caucaz, în Siberia - 3-4 lucruri... În practică, aceasta ar putea fi o bază de date distribuită , deoarece capacitatea unui HLR poate să nu fie suficientă pentru a stoca date despre toți abonații. Apoi operatorul achiziționează un alt HLR (dispozitiv fizic) și organizează o bază de date distribuită.

Ce informații sunt stocate acolo? În cea mai mare parte, acestea sunt informații despre serviciile conectate la abonat:
- poate abonatul să efectueze apeluri?
- abonatul poate trimite/primi SMS-uri
- este permis serviciul de teleconferință?
- și toate celelalte servicii posibile
De asemenea, aici sunt stocate informații importante, cum ar fi identificatorul MSC-ului în a cărui zonă de acoperire se află în prezent abonatul. Mai târziu vom vedea de ce poate fi nevoie de acest lucru.

MSC/VLR

MSC - Mobile Switching Center, centru de comutare pentru abonații de telefonie mobilă;
VLR - Visitor Location Register, registru al locației abonaților oaspeți.
În mod logic, acestea sunt 2 noduri separate, dar în practică, acest lucru este implementat în același dispozitiv.
VLR stochează o copie a datelor care sunt înregistrate în HLR cu singura diferență că nu există informații despre MSC în a cărui zonă de acoperire se află abonatul. Aici sunt stocate informații despre ce BSC se află abonatul. Ei bine, aici, desigur, datele sunt stocate numai despre acei abonați care se află în prezent în aria de acoperire a MSC-ului la care este conectat acest VLR.

MSC este un comutator clasic (desigur, nu cel clasic care poate fi văzut în muzeele unde stăteau bunicile și reconectau fire). Funcțiile sale principale sunt pentru un apel de ieșire - pentru a determina unde să comutați apelul, pentru o conexiune de intrare - pentru a determina către ce BSC să trimiteți apelul. Pentru a îndeplini aceste funcții, el apelează la VLR pentru informațiile stocate acolo. Merită remarcat aici că acesta este un plus al separării HLR și VLR - MSC nu va bate pe HLR de fiecare dată când abonatul are nevoie de ceva, ci va face totul de la sine. MSC colectează și date pentru facturare, iar apoi aceste date sunt transmise sistemelor corespunzătoare.

AUC - AUthentication Center, centru de autentificare a abonaților. Acest nod este responsabil pentru a împiedica un atacator să obțină acces la rețea în numele tău. Acest nod generează și chei de criptare, care criptează conexiunea la rețea în cel mai vulnerabil punct - pe interfața radio.

GMSC - Gateway MSC, comutator gateway. Această gazdă este folosită numai pentru apelurile primite. Operatorii au o anumită capacitate de număr; Când formați numărul unui prieten, apelul dvs. ajunge la comutatorul (MSC) din rețeaua dvs. și determină unde să trimiteți apelul în continuare pe baza corespondenței pe care o are între numere și gateway-uri de rețea. Apelul este trimis către GMSC al operatorului de telefonie mobilă pe care îl folosește prietenul tău. Apoi, GMSC face o solicitare către HLR și află în zona de acoperire a cărui MSC se află în prezent abonatul apelat. Apelul este redirecționat acolo mai departe.

SGSN - Servire nod de suport GPRS, care servește nod de suport GPRS. Acest nod este responsabil pentru determinarea modului de furnizare a serviciilor pe baza APN-ului solicitat (Numele punctului de acces, punctul de acces, de exemplu, mms.beeline.ru). La acest nod se efectuează și contorizarea traficului.

GGSN - Gateway GPRS Support Node, nod de suport gateway GPRS. Ei bine, acesta este un gateway, responsabil pentru livrarea corectă a pachetelor către utilizator.

BSC - Base Station Controller, controler stație de bază. Nodul la care sunt conectate stațiile de bază, apoi controlează stațiile de bază - atribuie ce abonat să aloce câte resurse, determină modul în care sunt efectuate transferurile. Când un semnal despre o conexiune de intrare pentru un abonat sosește de la MSC, controlerul efectuează o procedură de paginare - prin toate stațiile de bază subordonate acestuia, trimite un apel către acest abonat, care trebuie să răspundă printr-una dintre stațiile de bază.

TRC - TRansCoder, transcoder. Un dispozitiv responsabil cu transcodarea vorbirii din formatul GSM în formatul standard de telefonie utilizat în rețelele de comunicații fixe și invers. Astfel, reiese că vorbirea este transmisă în formatul rețelelor de linie fixă ​​în rețeaua GSM în secțiunea de la GMSC la TRC.

BTS - Base Transceiver Station, stație de bază transceiver. Acesta este ceea ce este direct aproape de utilizatorul însuși. Stațiile de bază sunt cele care formează chiar web-ul pe care operatorii de telefonie mobilă o acoperă teritoriul în care operatorii de telefonie mobilă oferă servicii depinde de numărul acestora. De fapt, este un dispozitiv destul de stupid, care oferă utilizatorilor canale de comunicare separate, transformă semnalul într-un semnal de înaltă frecvență, care va fi transmis în aer și apoi transmite acest semnal de foarte înaltă frecvență către antene. Dar putem observa antene în fiecare zi.

Aș dori să remarc că antenele nu sunt o stație de bază :) O stație de bază este similară cu un frigider - un dulap cu module care stă într-un loc special. Acesta este un loc special - de exemplu, mici remorci albastre care sunt plasate sub turnuri roșii și albe undeva în suburbii.

„În orice domeniu al științei, profesorii le preferă pe ale lor
teorii la adevăr, pentru că teoriile lor sunt proprietatea lor personală, iar adevărul este domeniul public”.
Charles Colton

Principiul construcției rețelei și elementele de bază ale rețelei

Studiul oricărui subiect începe cu elementele de bază, care sunt baza pe care se construiește ierarhia arborelui cunoașterii. Fără aceasta, orice, chiar și cea mai vicleană structură se va prăbuși ca un castel de cărți. Doar proștii încep să construiască o casă de pe acoperiș... Deși dacă vorbim de constructori de metrou sau mineri, atunci această regulă nu se aplică. Dar munca lor nu se limitează la a transfera fără gânduri măruntaiele pământului pe cărucioare de fier. Unul dintre cunoscuții noștri s-a familiarizat independent cu fiecare eveniment sau formă, pornind de la elementele de bază. Orice conversație cu el, pe cel mai banal subiect, ar putea dura câteva ore. Și-a procesat cu atenție victima, pompându-i metodic creierul cu informații maxime despre subiectul conversației. Cu alte cuvinte, dacă l-ai întreba despre principiul de funcționare al unui adept emițător, inițial ar trebui să asculți o prelegere de o oră despre crearea și evoluția semiconductorilor. Plictisitor? Poate părea așa pentru majoritatea dintre noi. Cu toate acestea, adevărata abordare fundamentală a cunoașterii constă tocmai în aceasta. Poți vorbi lung și abstru despre lucruri complexe, dar dacă nu ai cunoștințe de bază, atunci tot ceea ce se spune este la fel de frumos și trecător ca stropii de șampanie. Astăzi vom construi o anumită bază de cunoștințe despre comunicațiile celulare. Vom vorbi despre elementele de bază ale construirii unei rețele moderne de telefonie mobilă.

Rețelele celulare

Comunicarea telefonică a pătruns atât de adânc în mediul nostru, încât nu ne putem imagina viața fără ea. Ridicați telefonul, formați numărul și auziți vocea unui prieten sau a unei persoane dragi? Ce poate fi mai simplu? Dar în spatele acestui lucru se află munca enormă a fizicienilor, tehnologilor, electricienilor și oamenilor de alte specialități. În 1947, a avut loc un eveniment care a servit drept punct de plecare pentru crearea comunicațiilor celulare. Un angajat al Bell Laboratories, D. Ring, a prezentat într-un memorandum intern ideea unui principiu celular pentru organizarea rețelelor de comunicații mobile. Inginerul a propus ideile de bază care încă stau la baza rețelelor celulare moderne. Pe de o parte, comunicarea celulară este simplă și clară, ca mișcarea unei roți, dar de îndată ce începem să o privim mai atent, se dezvăluie tot felul de subtilități tehnice, susținute de zeci de brevete și certificate de drepturi de autor. La distanță, aceste detalii se pierd și se deschide din nou vederea unui întreg indivizibil - un complex de comunicații celulare. Deci, să discutăm despre construirea unui sistem de comunicații celulare. Ar trebui să subliniem principalele probleme pe care le vom întâmpina atunci când îl creăm. Pentru a crea o rețea celulară, trebuie să obțineți un set de frecvențe sau o gamă de frecvențe. Aici stația de bază va comunica cu terminalul mobil. Principiul principal de funcționare al rețelelor celulare este principiul reutilizarii frecvenței. Acesta este ceea ce vă permite să creșteți semnificativ capacitatea sa și să acoperiți un spațiu aproape nelimitat, folosind în același timp un set finit de frecvențe. Să fim atenți la desen.

Avem la dispoziție trei frecvențe (f1, f2, f3). În prima celulă (celulă) folosim frecvența f1. În a doua celulă (celulă), nu putem folosi aceeași frecvență, adică f1, din cauza fenomenului de interferență. Interferența este un fenomen fizic care apare atunci când două (sau mai multe) unde din surse identice sunt suprapuse și duce la creșterea sau scăderea amplitudinii undei. Prin urmare, combaterea interferențelor este una dintre sarcinile principale în planificarea frecvenței, adică distribuția frecvențelor între celule (celule). Deci, deoarece în a doua celulă (celula) nu putem folosi frecvența f1, folosim frecvența f2. În a treia celulă folosim frecvența f3, iar în a patra celulă putem folosi din nou frecvența f1. Spațierea duplexului este de 95 MHz. Banda de frecvență de 75 MHz găzduiește 374 de canale de comunicație. Utilizarea GSM-1800 este recomandată în medii urbane. Densitatea de abonați aici este mai mare și, prin urmare, canalul suplimentar este foarte util. În plus, undele electromagnetice de înaltă frecvență au o capacitate de penetrare mai bună prin tot felul de clădiri tehnice, dintre care există foarte multe în orașe. Care este frumusețea GSM-900? Deoarece această gamă trăiește, are avantajele sale. Principalul său atu poate fi considerat suficientă puritate și accesibilitate datorită originalității sale. Se poate argumenta cu asta. Cu toate acestea, credem că acest lucru este adevărat. Bineînțeles, în el stau atât cele militare, cât și cele speciale, dar toată lumea știe că GSM se grăbește acolo, ca o locomotivă. Aceasta este o mașinărie uriașă care practic a fuzionat cu statul și îi dă mulți bani. În plus, GSM-900 funcționează mai bine pe distanțe lungi. Vom reveni la această problemă puțin mai târziu.

Elementele de bază ale unei rețele GSM

Structura si nomenclatura - doua concepte ne conduc la intelegerea oricarei entitati. Imaginează-ți că ai în mâini una dintre cele mai importante criptări care dezvăluie moartea președintelui John F. Kennedy. Valoarea acestei expedieri este direct proporțională cu dacă dețineți codul pentru acesta. Sau să presupunem că stai într-un restaurant, iar chelnerul care vine la tine vorbește doar un dialect african rar. În ambele cazuri, este important să înțelegeți despre ce vă vorbesc. Prin urmare, începem să vorbim despre elementele principale ale rețelei GSM.

• Structura rețelei GSM include: BSS (subsistemul stației de bază)
• - subsistemul stației de bază. SSS (subsistem de comutare)
• - subsistem de comutare OSS (subsistem de operare)

Deci, diagrama este împărțită logic în trei pătrate. Fiecare dintre ele este un sistem închis care îndeplinește un rol specific care îi este atribuit. Experiența a arătat că o astfel de separare este recomandabilă din punct de vedere al controlului, urmăririi erorilor și defecțiunilor și construcției rețelei. Trebuie să analizăm toate elementele acestei scheme. În primul rând, să luăm în considerare subsistemul stației de bază BSS(Subsistemul stației de bază)

• . Se compune din:
• - stații de recepție și emițătoare de bază;
• - controler stație de bază;

- transcoder. Aceasta este practic interfața cu care vorbește telefonul tău mobil. Vă ajută să vă „ghidați” dispozitivul mobil pe teritoriul fiecărei stații de bază. Fiecare

• BTS (stație de bază transceiver)
• – (stația transceiver de bază) oferă următoarele funcții pentru rețea:
• acoperire radio;
• primirea și transmiterea de date și informații de serviciu de la/la stația mobilă;

controlul puterii stației mobile;

După cum am scris mai sus, baza unei stații de bază GSM sunt transceiver-urile. Acestea permit operatorului să utilizeze până la opt canale. Standardul GSM spune că sunt necesare două canale pentru controlul și schimbul de informații. Numărul de transmițători la fiecare stație de bază poate ajunge la 24 de bucăți. Depinde de tipul stației de bază și de scopul acesteia. Rețineți că o stație de bază poate configura până la patru celule. Experimentele privind interferența undelor și crearea de celule la distanță au eșuat complet. Despre configurarea stațiilor celulare vom vorbi în materialul următor, când vom lua în considerare interfețele și principiile comunicațiilor GSM.

• Instalarea stațiilor de bază și calcularea numărului de transmițători pe acestea este un art separat. În primul rând, este necesar să se efectueze recunoașterea radio a teritoriului. De exemplu, este inacceptabil că ați ridicat una dintre stațiile de bază la înălțime și ați asigurat o bună comunicare de la aceasta pe distanțe lungi, unde alte celule funcționează deja. Telefoanele mobile vor închide pe o celulă cu un semnal bun și vor „strica” funcționarea normală a acesteia.
• Numărul de transmițători pe o BS ar trebui considerat foarte important. Dacă raportul BS/transmițător este mai mic de 1:5, atunci de foarte multe ori rețeaua va emite un semnal de „supraîncărcare”.

Orice stație de bază este echipată cu transmisie suplimentară prin releu radio. Acest lucru se face pentru aplicarea unor punți de comunicație suplimentare în cadrul rețelei. Gama de frecvență pentru această comunicare este de 3-40 GHz. Puterea emițătorilor poate fi de zeci de wați și este reglementată prin documente speciale. Pentru a comunica cu un telefon mobil, transmițătorul stației de bază emite putere de la cinci până la zece wați. Probabil că toți ați acordat atenție antenelor emițătoarelor stației de bază. Ele sunt clar vizibile pe turnuri. La noi am întâlnit doar două tipuri de antene:- controler stație de bază. Acesta este un computer puternic care oferă control asupra funcționării stațiilor de bază (BTS) și monitorizează performanța tuturor blocurilor de stații de bază (BTS) și este, de asemenea, responsabil pentru procedura de transfer (transferul serviciului către o stație mobilă de la o stație de bază). la altul în modul conversație). Controlerul stației de bază gestionează mai multe stații de bază (BTS) simultan. Numărul lor este determinat în principal de volumul fluxurilor de apeluri, adică de încărcarea telefonului. De exemplu, o zonă dens populată poate avea un număr mare de BTS-uri conectate la mai multe BSC-uri. Ultimul element al primului subsistem este TRAU (Unitate de adaptor pentru rata de transcodare) - subsistemul stației de bază.- transcoder. Este responsabil pentru conversia ratei de date între BSS și SSS. Rata de transmitere a informațiilor în subsistemul stației de bază (BSS) este de 16 kbit/s, iar în subsistemul de comutare – 64 kbit/s. Astfel, sarcina principală a transcoderului este de a converti viteza de la 16 kbit/s la 64 kbit/s și invers. Dacă tragem analogii între o rețea celulară și corpul uman, atunci, desigur, subsistemul de comutare (SSS) servește drept corp. Semnalele de la „cap”, „picioare” și „mâini” curg aici. Există o concepție greșită că subsistemul de comunicații trebuie să fie situat în mijlocul zonei de acoperire. Acest lucru este la fel de adevărat ca și faptul că cantina muncitorilor ar trebui să fie în inima fabricii. Să ne uităm la structură

• - subsisteme de comutare. Se compune din:
• – centru de comutare; HLR (Registrul locației de acasă)
• – registru locație domiciliu;
• – registru locație oaspeți; AuC (Centrul de autentificare)

– centru de autentificare. MSC (Mobile Switching Center)

• - centru de comutare. Acesta este centrul creierului și, în același timp, centrul de control al sistemului de comunicații celulare, unde fluxul de informații despre apelurile abonaților este închis, unde se face accesul la alte rețele. Principalele scopuri ale MSC:
• rutarea (direcția) semnalului, adică analiza numărului pentru apelurile de ieșire și de intrare;

stabilirea, monitorizarea și eliberarea conexiunilor. – centru de comutare; De asemenea, fișierele CDR (Call Data Recorder) sunt generate la centrul de comutare pentru a fi transmise la sistemul de facturare. Acestea conțin informații despre locul și ora începerii și sfârșitului apelului. De regulă, atunci când se organizează o rețea GSM, unul sau două MSC-uri sunt utilizate într-o zonă în care trăiesc până la un milion de utilizatori (inclusiv potențiali). MSC efectuează „monitorizarea” stațiilor mobile (telefoane mobile) folosind registre:
VLR (Registrul locației vizitatorilor)- registrul locației oaspeților. – centru de comutare;- un registru de locație de domiciliu este o bază de date computerizată a abonaților de acasă - utilizatori de telefoane mobile, indiferent de starea telefonului mobil (pornit sau oprit). Conține numere și adrese de identificare, precum și parametrii de autenticitate a abonaților și o listă de servicii de comunicații. Datele înregistrate permit abonatului să utilizeze anumite servicii de bază și suplimentare furnizate de sistem. HLR stochează, de asemenea, acea parte a informațiilor despre locația stației mobile care permite centrului de comutare (MSC) să livreze un apel către acea stație. Registrul locației de acasă (HLR) conține identitatea internațională a abonatului mobil (IMSI). Este folosit pentru a identifica stația mobilă la centrul de autentificare (AuC). Datele conținute în HLR pot fi accesate de la distanță de către toate MSC-urile și VLR-urile. Dacă există mai multe HLR într-o rețea, atunci fiecare HLR reprezintă o anumită parte a bazei de date de abonați a rețelei. VLR (Registrul locației vizitatorilor)- registrul locației oaspeților conține aproximativ aceleași date ca și HLR, dar numai despre abonații activi, adică despre cei care se află în prezent în aria de acoperire a comutatorului (MSC) căruia îi aparține VLR. Numărul de registre de locație a oaspeților (VLR) este egal cu numărul de comutatoare (MSC). Fiecare registru de locație al oaspeților este alocat unui anumit comutator. VLR conține o bază de date de roaming (roamerii sunt abonați ai unui alt sistem GSM care utilizează temporar serviciile acestui sistem ca parte a procedurii de „roaming”) situate în zona VLR. Deci, subsistemul de comunicare preia o mulțime de funcții. Centrul de comutare GSM deservește direct un grup de celule și oferă toate tipurile de conexiuni (voce, mesagerie și date). În teorie, MSC reproduce funcționarea unui birou de comutare ISDN. Reprezintă interfața dintre rețelele fixe și rețeaua mobilă. Desigur, nu veți putea lucra conform principiului „Tânără domnișoară? Conectați..." Cu toate acestea, din punct de vedere tehnic, acest gateway nu este mult mai complicat decât comutatoarele moderne care sunt instalate pentru rețelele fixe. Oferă funcții de rutare a apelurilor și de control al apelurilor. Cu toate acestea, diferența importantă este că trebuie să rezolve problemele comutării canalelor radio. Din această cauză, continuitatea comunicării este realizată pe măsură ce stația mobilă se deplasează de la celulă la celulă. În plus, centrul de comunicații decide să schimbe canalele de operare în celulă atunci când apar interferențe sau defecțiuni. Mulți uriașe de informații oficiale curg de la acesta într-un flux continuu către centrul de control și întreținere. Acestea sunt date statistice necesare pentru monitorizarea și optimizarea rețelei. În plus, MSC menține procedurile de securitate utilizate pentru a controla accesul la canalele radio. Ați auzit despre roaming? Noi credem că da. Când doi operatori sunt de acord cu privire la roaming pentru abonații lor, aceasta înseamnă că aceștia pot utiliza – centru de comutare;Şi VLR (Registrul locației vizitatorilor)împreună. Sau, mai degrabă, fiecare dintre ei are acces unul la registrul de oaspeți al celuilalt. Cu registrul de acasă, lucrurile sunt puțin mai complicate. Vom vorbi despre asta mai detaliat în capitolele următoare. Un centru de autentificare (AuC) este situat într-un pătrat mic din diagramă de lângă registrul locației de acasă. – registru locație oaspeți;- centrul de autentificare generează parametri pentru procedura de autentificare și determină cheile de criptare pentru stațiile mobile abonate. Procedura de autentificare – o procedură de confirmare a autenticității unui abonat (validitatea, legalitatea, disponibilitatea drepturilor de utilizare a serviciilor celulare) al rețelei GSM. Finalizarea acestei proceduri elimină prezența utilizatorilor neautorizați („duble celulare”) ai serviciilor GSM. În acest moment, funcționarea acestei unități în rețele GSM a fost adusă la un nivel fantastic. Desigur, aceasta este doar o mașină controlată de un program scris de o persoană. Cu toate acestea, anii de muncă nu au trecut fără urmă. Este aproape imposibil să înșeli centrul de autentificare din afara sistemului. Încercările de a clona dispozitive GSM au eșuat aproape universal. Posibilitatea teoretică rămâne. Cu toate acestea, o astfel de dublă nu este absolut justificată din punct de vedere economic. Trebuie doar să ne familiarizăm cu ultimul subsistem - operare și întreținere (OSS). - subsistem de comutare- subsistemul operare și întreținere asigură controlul calității rețelei și gestionarea componentelor acesteia. O.S.S. poate rezolva defecțiunile rețelei automat sau cu intervenția activă a personalului; vă permite să controlați încărcarea rețelei și să verificați starea echipamentului. OSS este format din două componente:

• - centru de operare si intretinere;
• - centru de control al rețelei.

Câteva cuvinte despre funcțiile lor: OMC (Centrul de operare și întreținere)- un centru de operare și întreținere care îndeplinește funcțiile de gestionare continuă a funcționării rețelei, întreținerea acesteia, actualizări de sistem și efectuarea de operațiuni de încărcare a comenzilor și software-ului pe BSS, MSC, HLR, VLR și AuC. NMC (Centrul de management al rețelei)- centru de control al rețelei. Acesta este punctul central pentru monitorizarea rețelei GSM și analiza funcționării acesteia.

Ultimul cuvânt

Aceasta încheie introducerea noastră în comunicațiile mobile GSM. Ne exprimăm recunoștința față de companie

La efectuarea sau primirea unui apel, telefonul abonatului stabilește o conexiune radio cu una dintre antenele unei stații de bază din apropiere ( B.S.- Stația de bază). La sistemul de comunicații celulare GSM include un set de stații de bază, fiecare dintre acestea putând include 1-12 antene transceiver. Pentru a asigura o comunicare de înaltă calitate în raza lor de acțiune, antenele au direcții diversificate. Antenele sunt structuri dreptunghiulare care pot fi văzute pe catarge speciale sau pe acoperișul clădirilor înalte. Astfel de antene generează semnale și le transmit printr-un cablu special către unitatea de control BS. Stația de bază este o combinație de antene și o unitate de control. Există teritorii care pot fi deservite de mai multe stații de bază conectate controler de zonă local (L.A.C.- Controler de zonă locală). Un controler poate combina până la 15 stații de bază într-o anumită zonă. Controlerele de zonă locale comunică cu Centru de control al serviciului mobil (M.S.C.- Centrul de comutare a serviciilor mobile, sau mai simplu „comutator”), care, la rândul său, are conexiuni de intrare și ieșire cu orice tipuri existente de comunicații celulare și prin cablu. Rețelele celulare regionale GSM pot utiliza un singur centru de control al serviciilor mobile. În același timp, marii operatori de telefonie mobilă (de exemplu, MTS, Beeline sau Megafon), cu câteva milioane de abonați, folosesc mai multe centre MSC interconectate.

Pentru a înțelege ierarhia unui astfel de sistem complex, este necesar să folosim sensul termenului tehnic predare(handover), care denotă funcția de a preda serviciul unui abonat în rețelele celulare pe bază de releu. Aceasta înseamnă că, dacă un client se deplasează pe stradă și vorbește simultan la telefon, atunci pentru a menține continuitatea conversației este necesară comutarea în timp util a telefonului abonatului de la un sector (celulă) al stației de bază la altul, de asemenea ca din zona de control a unei BS sau LAC la alta, etc. .d. Prin urmare, dacă s-ar folosi o conexiune directă a sectoarelor stației de bază la comutator, atunci, în ciuda abundenței altor sarcini, acesta din urmă ar trebui să efectueze independent procedura de predare pentru toți abonații existenți. Pentru a asigura încărcarea uniformă a echipamentelor și pentru a reduce probabilitatea defecțiunilor echipamentelor din cauza supraîncărcărilor, schema de organizare a rețelelor mobile GSM este construită pe un principiu cu mai multe niveluri. Cu alte cuvinte, atunci când un abonat se mută din zona de acoperire a unui sector al stației de bază în zona de acoperire a altuia, comutarea este efectuată de unitatea de control a acestei BS, în timp ce LAC „mai mare” sau Dispozitivele MSC din ierarhie nu sunt implicate. În mod similar, cu transferul între diferite stații de bază, LAC funcționează deja etc.

Comutatorul îndeplinește aceleași funcții ca și PBX-urile din rețelele cu fir și este principalul dispozitiv de control al rețelelor GSM. Centrul de servicii de comunicații mobile determină destinatarii apelului, reglementează funcționarea serviciilor suplimentare și decide direct dacă abonatul are dreptul de a efectua un apel la un moment dat. Deci, ați apăsat „butonul magic” și telefonul s-a pornit. Cartela SIM, care se află în telefonul abonatului, conține un număr special IMSI(Număr internațional de identificare a abonatului), care înseamnă „Număr internațional de identificare a abonatului”. IMSI este un număr unic pentru toate rețelele mobile existente din întreaga lume, prin care operatorii de telefonie mobilă identifică în mod unic abonații. În momentul în care apăsați butonul de pornire al telefonului, acesta trimite codul IMSI la stația de bază, care la rândul său îl transmite mai întâi la LAC, care apoi mai jos în ierarhie către comutator. În acest caz, două dispozitive suplimentare iau parte la proces - HLR(Registrul locației de acasă) și VLR(Registrul locației vizitatorilor), care sunt conectate direct la comutator. HLR înseamnă Home Subscriber Register și stochează codurile IMSI ale tuturor abonaților pe propria sa rețea, în timp ce VLR (Visitor Subscriber Register) conține informații despre toți abonații care folosesc rețeaua acelui operator de telefonie mobilă la un moment dat.

La transmiterea codului IMSI către HLR, se utilizează un sistem de criptare, care este furnizat de AuC(Centrul de autentificare). Inițial, HLR verifică prezența unui abonat cu un anumit număr în baza sa de date și, dacă da, dacă abonatul are în momentul de față dreptul de a utiliza serviciile de rețea sau, de exemplu, are în prezent un bloc financiar. Dacă verificarea se încheie pozitiv pentru abonat, numărul acestuia este redirecționat către VLR, după care clientul poate efectua apeluri sau poate folosi alte servicii celulare.

Astfel, am examinat superficial principiul de bază al funcționării rețelelor celulare GSM, deoarece o descriere mai aprofundată a detaliilor tehnice este de multe ori mai lungă și, în același timp, mai puțin de înțeles pentru majoritatea cititorilor.

Principiul de funcționare al comunicațiilor radio

Radio (lat.radio - radiate, emit rays radius - ray) este un tip de comunicație fără fir în care undele radio, care se propagă liber în spațiu, sunt folosite ca purtător de semnal.

Principiul de funcționare
Transmisia are loc astfel: pe partea de transmisie este generat un semnal cu caracteristicile cerute (frecventa si amplitudinea semnalului). Apoi, semnalul transmis modulează o oscilație de frecvență mai mare (purtător). Semnalul modulat rezultat este radiat în spațiu de către antenă. Pe partea de recepție a undei radio, un semnal modulat este indus în antenă, după care este demodulat (detectat) și filtrat de un filtru trece-jos (scăpând astfel componenta de înaltă frecvență - purtătorul). semnalul modulat rezultat este radiat de antenă în spațiu.
Pe partea de recepție a undei radio, în antenă este indus un semnal modulat, după care este demodulat (detectat) și filtrat de un filtru trece-jos (scăpând astfel componenta de înaltă frecvență, purtătoarea). Astfel, se extrage semnalul util. Semnalul primit poate diferi ușor de cel transmis de emițător (distorsiune datorată interferențelor și interferențelor).

Intervalele de frecvență
Grila de frecvențe utilizată în comunicațiile radio este împărțită în mod convențional în domenii:

• Unde lungi (LW) - f = 150-450 kHz (l = 2000-670 m)
• Unde medii (SW) - f = 500-1600 kHz (l = 600-190 m)
• Unde scurte (HF) - f = 3-30 MHz (l = 100-10 m)
• Unde ultrascurte (VHF) - f = 30 MHz - 300 MHz (l = 10-1 m)
• Frecvențe înalte (gamă HF-centimetru) - f = 300 MHz - 3 GHz (l = 1-0,1 m)
• Frecvențe extrem de înalte (EHF - gama milimetrică) - f = 3 GHz - 30 GHz (l = 0,1-0,01 m)
• Frecvențe hiperînalte (HHF - interval micrometru) - f = 30 GHz - 300 GHz (l = 0,01-0,001 m)

În funcție de gamă, undele radio au propriile caracteristici și legi de propagare:

• LW-urile sunt puternic absorbite de ionosferă, principala importanță este undele de sol care se propagă în jurul pământului. Intensitatea lor scade relativ rapid pe măsură ce se îndepărtează de transmițător.
• SW sunt puternic absorbite de ionosferă în timpul zilei, iar zona de acțiune este determinată de unda solului seara, sunt bine reflectate de ionosferă, iar zona de acțiune este determinată de unda reflectată;
• HF se propagă exclusiv prin reflexie de către ionosferă, deci există o așa-numită zonă de tăcere radio în jurul emițătorului. În timpul zilei, undele mai scurte (30 MHz) călătoresc mai bine, iar noaptea, undele mai lungi (3 MHz). Undele scurte pot călători pe distanțe lungi cu o putere scăzută a emițătorului.
• VHF se propagă în linie dreaptă și, de regulă, nu este reflectată de ionosferă. Se îndoaie cu ușurință în jurul obstacolelor și au o capacitate mare de penetrare.
• HF nu se îndoaie în jurul obstacolelor și se propagă în linia de vedere. Folosit în WiFi, comunicații celulare etc.
• EHF-urile nu se îndoaie în jurul obstacolelor, sunt reflectate de majoritatea obstacolelor și se propagă în linia de vedere. Folosit pentru comunicații prin satelit.
• Frecvențele hiper-înalte nu se îndoaie în jurul obstacolelor, sunt reflectate ca lumina și se răspândesc în linia vizuală. Utilizarea este limitată.

Propagarea radio
Undele radio se propagă în vid și în atmosferă; suprafața pământului și apa sunt opace pentru ele. Cu toate acestea, datorită efectelor difracției și reflexiei, comunicarea este posibilă între punctele de pe suprafața pământului care nu au o linie directă de vedere (în special cele situate la mare distanță).
Propagarea undelor radio de la o sursă la un receptor poate avea loc în mai multe moduri simultan. Această propagare se numește multipath. Datorită căilor multiple și modificărilor parametrilor de mediu, are loc decolorarea - o schimbare a nivelului semnalului primit în timp. Cu calea multiplă, se produce o modificare a nivelului semnalului din cauza interferenței, adică la punctul de recepție, câmpul electromagnetic este suma undelor radio deplasate în timp ale intervalului.

Radar

Radar- un domeniu al științei și tehnologiei care combină metode și mijloace de detectare, măsurare a coordonatelor, precum și determinarea proprietăților și caracteristicilor diferitelor obiecte pe baza utilizării undelor radio. Un termen înrudit și parțial suprapus este navigația radio, cu toate acestea, în navigația radio, un rol mai activ îl joacă obiectul ale cărui coordonate sunt măsurate, cel mai adesea aceasta este determinarea propriilor coordonate. Principalul dispozitiv tehnic al radarului este o stație radar.

Există active, semi-active, active cu răspuns pasiv și RL pasive. Acestea sunt împărțite în funcție de domeniul undelor radio utilizate, tipul de semnal de sondare, numărul de canale utilizate, numărul și tipul de coordonate care se măsoară și locația instalației radar.

Principiul de funcționare

Radarul se bazează pe următoarele fenomene fizice:

• Undele radio sunt împrăștiate de neomogenitățile electrice întâlnite de-a lungul căii de propagare a acestora (obiecte cu alte proprietăți electrice care diferă de proprietățile mediului de propagare). În acest caz, unda reflectată, precum și radiația țintă în sine, fac posibilă detectarea țintei.
• La distanțe mari de sursa de radiație, se poate presupune că undele radio se propagă rectiliniu și cu o viteză constantă, datorită căreia este posibil să se măsoare intervalul și coordonatele unghiulare ale țintei (Abateri de la aceste reguli, care sunt valabile doar ca o primă aproximare, sunt studiate de o ramură specială a ingineriei radio - Propagarea undelor radio în radar aceste abateri conduc la erori de măsurare).
• Frecvența semnalului recepționat diferă de frecvența oscilațiilor emise atunci când punctele de recepție și de emisie se mișcă reciproc (efect Doppler), ceea ce face posibilă măsurarea vitezelor radiale ale țintei în raport cu radarul.
• Radarul pasiv folosește emisia de unde electromagnetice de la obiectele observate; aceasta poate fi radiația termică, care este caracteristică tuturor obiectelor, radiația activă creată de mijloacele tehnice ale obiectului sau radiația laterală creată de orice obiecte cu dispozitive electrice în funcțiune.

Conexiune celulară

Conexiune celulară, rețeaua mobilă- unul dintre tipurile de comunicații radio mobile, care se bazează pe retea celulara. Caracteristica cheie este că aria de acoperire totală este împărțită în celule (celule), determinate de zonele de acoperire ale stațiilor de bază individuale (BS). Celulele se suprapun parțial și formează împreună o rețea. Pe o suprafață ideală (plană și nedezvoltată), aria de acoperire a unui BS este un cerc, astfel încât rețeaua formată din ele arată ca un fagure cu celule hexagonale (faguri).

Rețeaua constă din transceiver-uri dispersate spațial care funcționează în același interval de frecvență și echipamente de comutare care fac posibilă determinarea locației curente a abonaților de telefonie mobilă și asigurarea continuității comunicării atunci când un abonat trece din aria de acoperire a unui transceiver la acoperire. zona altuia.

Principiul de funcționare al comunicației celulare

Componentele principale ale unei rețele celulare sunt telefoanele mobile și stațiile de bază, care sunt de obicei situate pe acoperișuri și turnuri. Când este pornit, telefonul mobil ascultă undele, găsind un semnal de la stația de bază. Telefonul trimite apoi codul său unic de identificare către stație. Telefonul și postul mențin contact radio constant, schimbând periodic pachete. Comunicarea intre telefon si statie se poate face printr-un protocol analog (AMPS, NAMPS, NMT-450) sau digital (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Dacă telefonul părăsește raza de acțiune a stației de bază (sau calitatea semnalului radio de la celula de serviciu se deteriorează), stabilește comunicarea cu alta. predare).

Rețelele celulare pot consta din stații de bază de diferite standarde, ceea ce permite optimizarea funcționării rețelei și îmbunătățirea acoperirii acesteia.

Rețelele celulare ale diferiților operatori sunt conectate între ele, precum și la rețeaua de telefonie fixă. Acest lucru permite abonaților unui operator să efectueze apeluri către abonații altui operator, de la telefoane mobile la linii fixe și de la linii fixe la telefoane mobile.

Operatorii pot încheia acorduri de roaming între ei. Datorită unor astfel de acorduri, un abonat, aflat în afara zonei de acoperire a rețelei sale, poate efectua și primi apeluri prin rețeaua altui operator. De regulă, acest lucru se realizează la rate crescute. Posibilitatea de roaming a apărut doar în standardele 2G și este una dintre principalele diferențe față de rețelele 1G.

Operatorii pot partaja infrastructura de rețea, reducând implementarea rețelei și costurile de operare.

Servicii celulare

Operatorii de telefonie mobilă oferă următoarele servicii:

• Apel vocal;
• Autoresponder în comunicații celulare (serviciu);
• Roaming;
• Caller ID (Automatic Caller ID) și Anti-Caller ID;
• Recepția și transmiterea de mesaje text scurte (SMS);
• Recepție și transmitere de mesaje multimedia - imagini, melodii, videoclipuri (serviciu MMS);
• Servicii bancare mobile (serviciu);
• acces la internet;
• Apel video și videoconferință

televizor

televizor(greacă τήλε - departe și lat. video- Înțeleg; din noua latină televiziune- viziune de departe) - un set de dispozitive pentru transmiterea imaginilor în mișcare și a sunetului la distanță. În viața de zi cu zi este folosit și pentru a se referi la organizațiile implicate în producția și distribuția de programe de televiziune.

Principii de bază

Televiziunea se bazează pe principiul transmiterii secvențiale a elementelor de imagine folosind un semnal radio sau fire. Imaginea este descompusă în elemente folosind un disc Nipkow, un tub catodic sau o matrice semiconductoare. Numărul de elemente de imagine este selectat în conformitate cu lățimea de bandă a canalului radio și cu criteriile fiziologice. Pentru a restrânge lățimea de bandă a frecvențelor transmise și pentru a reduce vizibilitatea pâlpâirii pe ecranul televizorului, se utilizează scanarea întrețesată. De asemenea, vă permite să creșteți fluiditatea transmisiei mișcării.

Canalul de televiziune în general include următoarele dispozitive:

1. Cameră de transmisie de televiziune. Servește pentru a converti imaginea obținută folosind o lentilă pe ținta tubului de transmisie sau a matricei semiconductoare într-un semnal video de televiziune.
2. VCR. Înregistrează și redă un semnal video la momentul potrivit.
3. Mixer video. Vă permite să comutați între mai multe surse de imagine: camere video, VCR și altele.
4. Transmiţător. Semnalul de radiofrecvență este modulat de semnalul video de televiziune și transmis prin radio sau fir.
5. Receptor - TV. Cu ajutorul impulsurilor de sincronizare conținute în semnalul video, imaginea televiziunii este reprodusă pe ecranul receptorului (kinescop, display LCD, panou cu plasmă).

În plus, pentru a crea o transmisie de televiziune, este utilizată o cale audio similară cu calea de transmisie radio. Sunetul este transmis la o frecvență separată, de obicei folosind modularea în frecvență, folosind o tehnologie similară posturilor de radio FM. În televiziunea digitală, audio, adesea multicanal, este transmis într-un flux de date comun cu imaginea.

rețele GSM. O privire din interior.

Puțină istorie

În zorii dezvoltării comunicațiilor mobile (și nu cu mult timp în urmă - la începutul anilor optzeci), Europa era acoperită cu rețele analogice de diferite standarde - Scandinavia și-a dezvoltat sistemele, Marea Britanie... Acum este dificil să spune cine a fost inițiatorul revoluției care a urmat foarte curând - „topurile” sub forma producătorilor de echipamente care sunt nevoiți să-și dezvolte propriile dispozitive pentru fiecare rețea, sau „clasele inferioare” ca utilizatori nemulțumiți de limita limitată. zona de acoperire a telefonului lor. Într-un fel sau altul, în 1982, Comisia Europeană pentru Telecomunicații (CEPT) a creat un grup special pentru a dezvolta un sistem de comunicații mobile fundamental nou, paneuropean. Principalele cerințe pentru noul standard au fost: utilizarea eficientă a spectrului de frecvențe, posibilitatea de roaming automat, calitatea vorbirii îmbunătățită și protecția împotriva accesului neautorizat față de tehnologiile anterioare și, evident, compatibilitatea cu alte sisteme de comunicații existente (inclusiv prin cablu) și asemenea.

Fructul muncii asidue a multor oameni din diferite țări (ca să fiu sincer, nici nu-mi imaginez cât de muncă au făcut-o!) a fost specificația unei rețele paneuropene de comunicații mobile prezentate în 1990, numită Sistem global pentru comunicații mobile sau doar GSM. Și apoi totul a fulgerat ca un caleidoscop - primul operator GSM a acceptat abonați în 1991, la începutul anului 1994, rețelele bazate pe standardul în cauză aveau deja 1,3 milioane de abonați, iar la sfârșitul anului 1995 numărul lor a crescut la 10 milioane! Într-adevăr, „GSM mătură planeta” - în prezent, aproximativ 200 de milioane de oameni au telefoane de acest standard, iar rețelele GSM pot fi găsite în toată lumea.

Să încercăm să ne dăm seama cum sunt organizate rețelele GSM și pe ce principii funcționează. Voi spune imediat că sarcina care urmează nu este una ușoară, totuși, credeți-mă, ca urmare ne vom bucura de frumusețea soluțiilor tehnice utilizate în acest sistem de comunicare.

Două aspecte foarte importante vor rămâne în afara domeniului de examinare: în primul rând, diviziunea timp-frecvență a canalelor (vă puteți familiariza cu aceasta) și, în al doilea rând, sistemele de criptare și protejare a vorbirii transmise (acesta este un subiect atât de specific și extins încât, poate în viitor, un articol separat îi va fi dedicat).

Principalele părți ale sistemului GSM, scopul și interacțiunea lor între ele.

Să începem cu cea mai dificilă și, poate, plictisitoare - luarea în considerare a scheletului (sau, după cum se spune la departamentul militar al Alma Mater, o diagramă bloc) a rețelei. Când descriu, voi respecta abrevierile în limba engleză acceptate în întreaga lume, desigur, oferindu-le interpretarea în limba rusă.

Aruncă o privire la fig. 1:

Fig.1 Arhitectura de rețea GSM simplificată.

Cea mai simplă parte a diagramei bloc - un telefon portabil, constă din două părți: „receptorul” însuși - EU(Echipament mobil - dispozitiv mobil) și carduri inteligente SIM (Subscriber Identity Module - modul de identificare abonat), obținut la încheierea unui contract cu operatorul. La fel cum orice mașină este echipată cu un număr unic de caroserie, un telefon mobil are propriul său număr - IMEI(International Mobile Equipment Identity - identificator international de dispozitiv mobil), care poate fi transmis in retea la cererea acesteia (mai multe detalii despre IMEI poți afla). SIM , la rândul său, conține așa-numitul IMSI(International Mobile Subscriber Identity - numărul internațional de identificare a abonatului). Cred că diferența dintre IMEIŞi IMSI clar - IMEI corespunde unui anumit telefon și IMSI- unui anumit abonat.

„Sistemul nervos central” al rețelei este N.S.S.(Subsistem de rețea și comutare - subsistem de rețea și de comutare), iar componenta care îndeplinește funcțiile „creierului” se numește M.S.C.(Servicii mobile Centru de comutare - centru de comutare). Acesta din urmă este numit în zadar (uneori cu aspirație) „tablou de distribuție”, și, de asemenea, în cazul problemelor de comunicare, este învinuit pentru toate păcatele de moarte. M.S.C. poate fi mai mult de unul în rețea (în acest caz, analogia cu sistemele informatice multiprocesor este foarte potrivită) - de exemplu, la momentul scrierii, operatorul din Moscova Beeline introducea un al doilea comutator (produs de Alcatel). M.S.C. se ocupă de rutarea apelurilor, generarea de date pentru sistemul de facturare, gestionează multe proceduri - este mai ușor să spui ce NU este responsabilitatea comutatorului decât să enumerați toate funcțiile acestuia.

Următoarele componente de rețea cele mai importante, incluse și în N.S.S., as suna HLR(Registrul locației de acasă - registrul abonaților proprii) și VLR(Registrul locației vizitatorilor - registrul mișcărilor). Fiți atenți la aceste părți, le vom aminti des în viitor. HLR, în linii mari, este o bază de date a tuturor abonaților care au încheiat un contract cu rețeaua în cauză. Stochează informații despre numerele de utilizator (numerele înseamnă, în primul rând, cele menționate mai sus IMSI, iar în al doilea rând, așa-numitul MSISDN- ISDN abonat mobil, de ex. numărul de telefon în sensul său obișnuit), o listă de servicii disponibile și multe altele - mai departe în text parametrii aflați în HLR.

Spre deosebire de HLR, care este singurul din sistem, VLR Pot fi mai multe dintre ele - fiecare dintre ele controlează propria parte a rețelei. VLRÎN VLR conține date despre abonații care se află pe teritoriul său (și numai al său!) (și nu sunt deserviți doar abonații proprii, ci și roamerii înregistrați în rețea). De îndată ce utilizatorul părăsește zona de acoperire a unora VLR, informațiile despre acesta sunt copiate în noul VLR, și este eliminat din cel vechi. De fapt, între ceea ce este disponibil despre abonat în HLR si in HLR, există multe în comun - uitați-vă la tabelele, care arată o listă de date pe termen lung (Tabelul 1) și temporare (Tabelele 2 și 3) despre abonații stocate în aceste registre. Încă o dată atrag atenția cititorului asupra diferenței fundamentale VLR din VLR: primul conține informații despre toți abonații rețelei, indiferent de locația acestora, iar al doilea conține date numai despre cei care se află în jurisdicția sa HLR teritorii. ÎN VLR Pentru fiecare abonat există întotdeauna un link către acesta VLR, care lucrează în prezent cu el (abonatul) (în același timp

1.	poate aparține rețelei altcuiva, situată, de exemplu, de cealaltă parte a Pământului). IMSI)
2.	Numărul internațional de identificare a abonatului ( MSISDN)
3.	Numărul de telefon al abonatului în sensul obișnuit (
4.	Categoria stației mobile Cheia de identificare a abonatului ()
5.	Ki
6.	Tipuri de prestare a serviciilor suplimentare
7.	Indexul grupului de utilizatori închis
8.	Cod de blocare pentru un grup închis de utilizatori
9.	Compoziția principalelor apeluri care pot fi transferate
10.	Alerta apelantului
11.	Identificarea numărului apelat
12.	Program de lucru
13.	Notificare pentru partea apelată
14.	Controlul semnalizării la conectarea abonaților
15.	Caracteristicile unui grup închis de utilizatori
16.	Beneficiile unui grup închis de utilizatori
17.	Apeluri efectuate restricționate într-un grup închis de utilizatori
18.	Numărul maxim de abonați
19.	Parolele folosite

Clasa de acces prioritar HLR Tabelul 1. Compoziția completă a datelor pe termen lung stocate în VLR.

1.	Şi
2.	Opțiuni de autentificare și criptare Număr de mobil temporar ()
3.	TMSI VLR)
4.	Adresa registrului de circulație în care se află abonatul (
5.	Zonele de mișcare a stației mobile
6.	Predarea numărului de celulă
7.	Starea de înregistrare
8.	Fără temporizator de răspuns
9.	Compoziția parolelor utilizate în prezent

Activitate de comunicare HLR.

Tabelul 2. Compoziția completă a datelor temporare stocate în VLR.

N.S.S. mai conține două componente - AuC(Centrul de autentificare - centru de autorizare) și EIR(Registrul de identitate a echipamentului - registrul de identificare a echipamentelor).

Primul bloc este utilizat pentru procedurile de autentificare a abonaților, iar al doilea, după cum sugerează și numele, este responsabil pentru a permite doar telefoanelor mobile autorizate să funcționeze în rețea. Funcționarea acestor sisteme va fi discutată în detaliu în următoarea secțiune dedicată înregistrării abonaților în rețea. Executivul, ca să spunem așa, o parte a rețelei celulare este BSS Executivul, ca să spunem așa, o parte a rețelei celulare este(Base Station Subsystem - subsistemul stației de bază). Dacă continuăm analogia cu corpul uman, atunci acest subsistem poate fi numit membre ale corpului. este format din mai multe „brațe” și „picioare” - BSC (Base Station Controller - controler pentru stația de bază), precum și multe „degete” - BTS este format din mai multe „brațe” și „picioare” -(Base Transceiver Station - stație de bază). Stațiile de bază pot fi observate peste tot - în orașe, câmpuri (aproape că am spus „și râuri”) - de fapt, ele pur și simplu primesc și transmit dispozitive care conțin de la unul la șaisprezece emițători. Fiecare (Base Station Controller - controler pentru stația de bază), precum și multe „degete” - controlează întregul grup este format din mai multe „brațe” și „picioare” -și este responsabil pentru gestionarea și distribuția canalelor, nivelul de putere al stațiilor de bază și altele asemenea. De obicei

nu există doar unul în rețea, ci un întreg set (există sute de stații de bază).

Operarea rețelei este gestionată și coordonată folosind OSS (Operating and Support Subsystem). OSS este format din tot felul de servicii și sisteme care controlează funcționarea și traficul - pentru a nu supraîncărca cititorul cu informații, munca OSS nu va fi discutată mai jos.

Înregistrare online.

De fiecare dată când porniți telefonul după selectarea unei rețele, începe procedura de înregistrare. Să luăm în considerare cel mai general caz - înregistrarea nu în rețeaua de domiciliu, ci în rețeaua altcuiva, așa-numitul invitat (vom presupune că serviciul de roaming este permis abonatului). IMSI Lasă rețeaua să fie găsită. La cererea rețelei, telefonul transmite IMSI abonat IMSIîncepe cu codul țării de „înregistrare” a proprietarului său, urmat de numere care definesc rețeaua de domiciliu și numai apoi - numărul unic al unui anumit abonat. De exemplu, începutul IMSI VLR 25099... corespunde operatorului rus Beeline. HLR(250-Rusia, 99 - Beeline). După număr VLR rețeaua de oaspeți identifică rețeaua de domiciliu și se asociază cu aceasta VLR.

Acesta din urmă transmite toate informațiile necesare despre abonat către AuC rețeaua de domiciliu generează un număr aleator de 128 de biți - RAND, trimis către telefon. Interior SIM folosind cheia Cheia de identificare a abonatului ((cheia de identificare - la fel ca IMSI, este cuprins în SIM) și algoritmul de identificare A3, se calculează un răspuns de 32 de biți - SRES(REZULTAT semnat) folosind formula SRES = Ki * RAND. Exact aceleași calcule sunt efectuate simultan în AuC(conform alegerii din HLR Cheia de identificare a abonatului ( utilizator). Dacă SRES, calculată în telefon, va coincide cu SRES, calculat AuC, atunci procesul de autorizare este considerat reușit și abonatul este atribuit Număr de mobil temporar ((Temporary Mobile Subscriber Identity - numărul temporar de abonat mobil). Număr de mobil temporar ( servește exclusiv pentru a crește securitatea interacțiunii abonatului cu rețeaua și se poate modifica periodic (inclusiv atunci când se schimbă VLR).

Teoretic, la înregistrare ar trebui transmis și numărul IMEI, dar am mari îndoieli cu privire la ceea ce urmăresc operatorii de la Moscova IMEI telefoane folosite de abonați. IMEI Să luăm în considerare o anumită rețea „ideală” care funcționează așa cum au intenționat creatorii GSM. Deci, la primire EIR rețea, el este trimis la IMEI, unde este comparat cu așa-numitele „liste” de numere. Lista albă conține numere de telefon autorizate pentru utilizare, lista neagră este formată din

telefoane, furate sau din orice alt motiv neaprobat pentru utilizare și, în sfârșit, lista gri - „refoane” cu probleme, a căror funcționare este rezolvată de sistem, dar care sunt monitorizate în mod constant. VLR După procedura de identificare și interacțiune a invitaților HLR cu casa

Toți utilizatorii sunt împărțiți aleatoriu în 10 clase de acces egal (numerotate de la 0 la 9). În plus, există mai multe clase speciale cu numere de la 11 la 15 (diverse tipuri de servicii de urgență și de urgență, personal de servicii de rețea). Informațiile despre clasa de acces sunt stocate în SIM. Acces special, clasa 10, vă permite să efectuați apeluri de urgență (la 112) dacă utilizatorul nu aparține vreunei clase permise sau nu are niciun IMSI (SIM). În caz de urgență sau supraîncărcare a rețelei, unor clase li se poate refuza temporar accesul la rețea.

Împărțirea teritorială a rețelei și predare.

După cum am menționat deja, rețeaua este formată din multe (Base Station Controller - controler pentru stația de bază), precum și multe „degete” -- stații de bază (una (Base Station Controller - controler pentru stația de bază), precum și multe „degete” -- o „celulă”, celulă). Pentru a simplifica funcționarea sistemului și a reduce traficul de servicii, (Base Station Controller - controler pentru stația de bază), precum și multe „degete” - grupate în grupuri – domenii numite LA.(Location Area - zone de locație). LA. Fiecare se potrivește cu codul dvs LAI VLR(Identitatea zonei de locație). Unul LA. poate controla mai multe se potrivește cu codul dvs. Și exact VLR se potrivește LA. pentru a seta locația abonatului mobil. Dacă este necesar, în mod corespunzător LA.(și nu într-o celulă separată, notă) abonatul va fi căutat. Când un abonat se mută de la o celulă la alta în cadrul aceleiași VLR/HLR reînregistrarea și schimbarea înregistrărilor în LA. nu se efectuează, ci de îndată ce el (abonatul) intră pe teritoriul altuia LA. cum începe interacțiunea telefonului cu rețeaua. LA. Probabil că fiecare utilizator a auzit interferențe periodice de mai multe ori (cum ar fi grunt-grunt---grunt-grunt---grunt-grunt :-)) în sistemul muzical al mașinii sale de la un telefon în modul de așteptare - adesea acesta este un consecință a reînregistrării la trecerea frontierelor VLR. La schimbare se potrivește cu codul dvs vechiul prefix este șters din LA.și este înlocuit cu unul nou VLR, dacă următorul VLR controlat de altul HLR.

, atunci va fi o schimbare LA.și actualizarea intrării în LA.În general, împărțirea unei rețele în LA. o problemă de inginerie destul de dificilă care se rezolvă la construirea fiecărei rețele în mod individual. LA. Prea mic

va duce la reînregistrarea frecventă a telefoanelor și, ca urmare, la o creștere a traficului de diferite tipuri de semnale de serviciu și la descărcarea mai rapidă a bateriilor de telefoane mobile. Dacă o faci predare`ra (acesta este numele dat schimbării canalului folosit în timpul procesului de conectare). (Base Station Controller - controler pentru stația de bază), precum și multe „degete” -În timpul unei conversații pe un telefon mobil, din mai multe motive (scoaterea receptorului de la stația de bază, interferența cu mai multe căi, deplasarea abonatului în așa-numita zonă umbră etc.), puterea (și calitatea) semnalul se poate deteriora. În acest caz, va comuta pe un canal (poate pe altul predare) cu o calitate mai bună a semnalului, fără a întrerupe conexiunea curentă (voi adăuga - nici abonatul însuși, nici interlocutorul său, de regulă, nu observă ce s-a întâmplat

• `a).
• Predările sunt de obicei împărțite în patru tipuri: este format din mai multe „brațe” și „picioare” -.
• schimbarea canalelor într-o stație de bază este format din mai multe „brațe” și „picioare” - schimbarea canalului unei stații de bază cu canalul altei stații, dar sub patronajul acesteia M.S.C.
• comutarea canalelor între stațiile de bază controlate de diferite este format din mai multe „brațe” și „picioare” -, dar unul M.S.C..

comutarea canalelor între stațiile de bază, pentru care nu numai diferite predare, dar de asemenea M.S.C.În general, efectuarea predare`a - sarcină este format din mai multe „brațe” și „picioare” -. Dar în primele două cazuri, numite interne M.S.C.`s, pentru a reduce sarcina pe comutatorul și liniile de serviciu, procesul de schimbare a canalelor este controlat

, A (Base Station Controller - controler pentru stația de bază), precum și multe „degete” - informează doar despre ceea ce s-a întâmplat. este format din mai multe „brațe” și „picioare” - Tabelul 1. Compoziția completă a datelor pe termen lung stocate în M.S.C.În timpul unei conversații, telefonul mobil monitorizează constant nivelul semnalului din vecinătate predare(lista de canale (până la 16) care trebuie monitorizate este setată de stația de bază).

• Pe baza acestor măsurători, sunt selectați cei mai buni șase candidați, date despre care sunt transmise în mod constant (cel puțin o dată pe secundă). predare.
• pentru a organiza o eventuală trecere. Există două scheme principale predare).

`a: M.S.C.„Modul de comutare cel mai scăzut” (performanță minimă acceptabilă). În acest caz, atunci când calitatea comunicării se deteriorează, telefonul mobil crește puterea emițătorului său cât mai mult posibil. Dacă, în ciuda creșterii nivelului semnalului, conexiunea nu se îmbunătățește (sau puterea a atins maximul), atunci

„Mod de economisire a energiei” (buget de putere). În același timp, puterea de transmisie a telefonului mobil rămâne neschimbată, iar dacă calitatea se deteriorează, canalul de comunicare se schimbă (

Interesant este că nu numai un telefon mobil poate iniția o schimbare de canal, ci și

Când se primește o solicitare (Fig. 2) pentru o conexiune de la un sistem telefonic cu fir (sau alt sistem celular) la M.S.C. rețeaua de domiciliu (apelul „găsește” comutatorul dorit folosind numărul de abonat mobil format MSISDN, care conține țara și codul de rețea).

Fig.2 Interacțiunea blocurilor principale ale rețelei la sosirea unui apel.

M.S.C.înaintează către HLR număr ( MSISDN) abonat. HLR, la rândul său, face o cerere către VLR rețeaua de oaspeți în care se află abonatul. VLR selectează unul dintre cei pe care îi are la dispoziție MSRN(Mobile Station Roaming Number - numărul stației mobile „în roaming”). Ideologia destinației MSRN este foarte asemănătoare cu atribuirea dinamică a adreselor IP în accesul dial-up la Internet prin modem. HLR rețeaua de domiciliu primește de la VLR atribuite abonatului MSRNși, însoțindu-l IMSI utilizator, transmite către comutatorul rețelei de domiciliu. Etapa finală a stabilirii unei conexiuni este direcționarea apelului, urmată de IMSIŞi MSRN, comutatorul de rețea pentru oaspeți, care generează un semnal special transmis PAGCH(Canal PAGer - canal de apel) pe tot parcursul LA., unde se află abonatul.

Dirijarea apelurilor de ieșire nu reprezintă nimic nou sau interesant din punct de vedere ideologic. Voi da doar câteva dintre semnalele de diagnosticare (Tabelul 4) care indică imposibilitatea stabilirii unei conexiuni și pe care utilizatorul le poate primi ca răspuns la o încercare de a stabili o conexiune.

Tabelul 4. Principalele semnale de diagnosticare despre o eroare la stabilirea unei conexiuni.

Concluzie

Desigur, nimic nu este perfect pe lume. Sistemele celulare GSM discutate mai sus nu fac excepție. Numărul limitat de canale creează probleme în centrele de afaceri ale megalopolelor (și recent, marcate de creșterea rapidă a bazei de abonați și la periferia acestora) - pentru a efectua un apel, de multe ori trebuie să așteptați ca sistemul să fie încărcat. scădere. Viteza redusă, conform standardelor moderne, de transfer de date (9600 bps) nu permite trimiterea de fișiere mari, ca să nu mai vorbim de materiale video. Iar posibilitățile de roaming nu sunt atât de nelimitate - America și Japonia își dezvoltă propriile sisteme de comunicații digitale fără fir, incompatibile cu GSM.

Desigur, este prea devreme să spunem că zilele GSM sunt numărate, dar nu se poate să nu remarci apariția așa-numitelor 3G-sisteme care reprezintă începutul unei noi ere în dezvoltarea telefoniei celulare și sunt lipsite de dezavantajele enumerate. Cum mi-ar plăcea să privesc câțiva ani înainte și să văd ce oportunități vom primi cu toții din noile tehnologii! Totuși, așteptarea nu este atât de lungă - începerea funcționării comerciale a primei rețele de a treia generație este programată pentru începutul anului 2001... Dar ce soartă îi rezervă noilor sisteme - creștere explozivă, precum GSM, sau ruină și distrugerea, ca Iridium, timpul va spune...