Реферат: Электромагнитная совместимость сотовых сетей связи
Реферат: Электромагнитная совместимость сотовых сетей связи
Введение
Сеть GSM.
История появления
сети.
На заре развития мобильной связи (а
было это не так давно - в начале восьмидесятых) Европа покрывалась аналоговыми
сетями самых разных стандартов - Скандинавия развивала свои системы,
Великобритания свои. Сейчас уже сложно сказать, кто был инициатором
последовавшей очень скоро революции - "верхи" в виде производителей
оборудования, вынужденные разрабатывать для каждой сети собственные устройства,
или "низы" в качестве пользователей, недовольные ограниченной зоной
действия своего телефона. Так или иначе, в 1982 году Европейской Комиссией по
Телекоммуникациям (CEPT) была создана специальная группа для разработки
принципиально новой, общеевропейской системы мобильной связи. Основными
требованиями, предъявляемыми к новому стандарту, были: эффективное
использование частотного спектра, возможность автоматического роуминга,
повышенное качество речи и защиты от несанкционированного доступа по сравнению
с предшествующими технологиями, а также, очевидно, совместимость с другими
существующими системами связи (в том числе проводными) и тому подобное.
Плодом упорного труда
многих людей из разных стран стала представленная в 1990 году спецификация
общеевропейской сети мобильной связи, названная Global System for
Mobile Communications или просто GSM. А дальше все замелькало, как в
калейдоскопе - первый оператор GSM принял абонентов в 1991 году, к началу 1994
года сети, основанные на рассматриваемом стандарте, имели уже 1.3 миллиона
подписчиков, а к концу 1995 их число увеличилось до 10 миллионов! Воистину,
"GSM шагает по планете" - в настоящее время телефоны этого стандарта
имеют около 200 миллионов человек, а GSM-сети можно найти по всему миру.
За рамками рассмотрения
останутся два очень важных вопроса: во-первых, частотно-временное разделение
каналов и, во-вторых, системы шифрования и защиты передаваемой речи.
Основные части системы
GSM, их назначение и взаимодействие друг с другом.
Начнем с самого сложного
- рассмотрения скелета сети. При описании будем придерживаться принятых во всем
мире англоязычных сокращений, конечно, давая при этом их русскую трактовку.
Взгляните на рис. 1:
Рис.1 Упрощенная архитектура сети
GSM.
Самая простая часть
структурной схемы - переносной телефон, состоит из двух частей: собственно
"трубки" - МЕ (Mobile Equipment - мобильное
устройство) и смарт-карты SIM (Subscriber Identity Module -
модуль идентификации абонента), получаемой при заключении контракта с
оператором. Как любой автомобиль снабжен уникальным номером кузова, так и
сотовый телефон имеет собственный номер - IMEI (International
Mobile Equipment Identity - международный идентификатор мобильного устройства),
который может передаваться сети по ее запросу, SIM, в свою
очередь, содержит так называемый IMSI (International Mobile
Subscriber Identity - международный идентификационный номер подписчика). Думаю,
разница между IMEI и IMSI ясна - IMEI
соответствует конкретному телефону, а IMSI - определенному
абоненту.
"Центральной нервной
системой" сети является NSS (Network and Switching
Subsystem - подсистема сети и коммутации), а компонент, выполняющей функции
"мозга" называется MSC (Mobile services Switching
Center - центр коммутации). Именно последний называют "коммутатор", а
также, при проблемах со связью, винят во всех смертных грехах. MSC
в сети может быть и не один (в данном случае очень уместна аналогия с
многопроцессорными компьютерными системами) - например, на момент написания
статьи московский оператор Билайн внедрял второй коммутатор (производства
Alcatel). MSC занимается маршрутизацией вызовов, формированием
данных для биллинговой системы, управляет многими процедурами - проще сказать,
что НЕ входит в обязанности коммутатора, чем перечислять все его функции.
Следующими по важности
компонентами сети, также входящими в NSS, я бы назвал HLR
(Home Location Register - реестр собственных абонентов) и VLR
(Visitor Location Register - реестр перемещений). Обратите внимание на эти
части, в дальнейшем мы будем часто упоминать их. HLR, грубо
говоря, представляет собой базу данных обо всех абонентах, заключивших с
рассматриваемой сетью контракт. В ней хранится информация о номерах
пользователей (под номерами подразумеваются, во-первых, упоминавшийся выше IMSI,
а во-вторых, так называемый MSISDN-Mobile Subscriber ISDN,
т.е. телефонный номер в его обычном понимании), перечень доступных услуг и
многое другое - далее по тексту часто будут описываться параметры, находящиеся
в HLR.
В отличие от HLR,
который в системе один, VLR`ов может быть и несколько - каждый
из них контролирует свою часть сети. В VLR содержатся данные
об абонентах, которые находятся на его и только его территории (причем
обслуживаются не только свои подписчики, но и зарегистрированные в сети
роумеры). Как только пользователь покидает зону действия какого-то VLR,
информация о нем копируется в новый VLR, а из старого
удаляется. Фактически, между тем, что есть об абоненте в VLR и
в HLR, очень много общего - посмотрите таблицы, где приведен
перечень долгосрочных (табл.1) и временных (табл.2 и 3) данных об абонентах,
хранящихся в этих реестрах. Еще раз обращаю внимание читателя на принципиальное
отличие HLR от VLR: в первом расположена
информация обо всех подписчиках сети, независимо от их местоположения, а во
втором - данные только о тех, кто находится на подведомственной этому VLR
территории. В HLR для каждого абонента постоянно присутствует
ссылка на тот VLR, который с ним (абонентом) сейчас работает
(при этом сам VLR может принадлежать чужой сети,
расположенной, например, на другом конце Земли).
1. |
Международный идентификационный
номер подписчика (IMSI)
|
2. |
Телефонный номер абонента в обычном
смысле (MSISDN)
|
3. |
Категория подвижной станции |
4. |
Ключ идентификации абонента (Ki)
|
5. |
Виды обеспечения дополнительными
услугами |
6. |
Индекс закрытой группы
пользователей |
7. |
Код блокировки закрытой группы
пользователей |
8. |
Состав основных вызовов, которые
могут быть переданы |
9. |
Оповещение вызывающего абонента |
10. |
Идентификация номера вызываемого
абонента |
11. |
График работы |
12. |
Оповещение вызываемого абонента |
13. |
Контроль сигнализации при
соединении абонентов |
14. |
Характеристики закрытой группы
пользователей |
15. |
Льготы закрытой группы
пользователей |
16. |
Запрещенные исходящие вызовы в
закрытой группе пользователей |
17. |
Максимальное количество абонентов |
18. |
Используемые пароли |
19. |
Класс
приоритетного доступа
|
Таблица 1. Полный состав долгосрочных
данных, хранимых в HLR и VLR.
1. |
Параметры идентификации и
шифрования |
2. |
Временный номер мобильного абонента
(TMSI)
|
3. |
Адрес реестра перемещения, в
котором находится абонент (VLR)
|
4. |
Зоны перемещения подвижной станции |
5. |
Номер соты при эстафетной передаче |
6. |
Регистрационный статус |
7. |
Таймер отсутствия ответа |
8. |
Состав используемых в данный момент
паролей |
9. |
Активность связи |
Таблица 2. Полный состав временных
данных, хранимых в HLR.
1. |
Временный номер мобильного абонента
(TMSI)
|
2. |
Идентификаторы области расположения
абонента (LAI)
|
3. |
Указания по использованию основных
служб |
4. |
Номер соты при эстафетной передаче |
5. |
Параметры идентификации и
шифрования |
Таблица 3. Полный состав временных
данных, хранимых в VLR.
NSS содержит еще два компонента - AuC
(Authentication Center - центр авторизации) и EIR (Equipment
Identity Register - реестр идентификации оборудования). Первый блок
используется для процедур установления подлинности абонента, а второй, как
следует из названия, отвечает за допуск к эксплуатации в сети только
разрешенных сотовых телефонов. Подробно работа этих систем будет рассмотрена в
следующем разделе, посвященном регистрации абонента в сети.
Исполнительной, если так
можно выразиться, частью сотовой сети, является BSS (Base
Station Subsystem - подсистема базовых станций). Если продолжать аналогию с
человеческим организмом, то эту подсистему можно назвать конечностями тела. BSS
состоит из нескольких "рук" и "ног" - BSC
(Base Station Controller - контроллер базовых станций), а также множества
"пальцев" - BTS (Base Transceiver Station - базовая
станция). Базовые станции можно наблюдать повсюду, фактически это просто
приемно-передающие устройства, содержащие от одного до шестнадцати излучателей.
Каждый BSC контролирует целую группу BTS и
отвечает за управление и распределение каналов, уровень мощности базовых
станций и тому подобное. Обычно BSC в сети не один, а целое
множество (базовых станций же вообще сотни).
Управляется и
координируется работа сети с помощью OSS (Operating and Support Subsystem - подсистема управления и поддержки). OSS
состоит из всякого рода служб и систем, контролирующих работу и трафик.
Регистрация в сети.
При каждом включении телефона после выбора сети начинается
процедура регистрации. Рассмотрим наиболее общий случай - регистрацию не в
домашней, а в чужой, так называемой гостевой, сети (будем предполагать, что
услуга роуминга абоненту разрешена).
Пусть сеть найдена. По
запросу сети телефон передает IMSI абонента. IMSI
начинается с кода страны "приписки" его владельца, далее следуют
цифры, определяющие домашнюю сеть, а уже потом - уникальный номер конкретного
подписчика. Например, начало IMSI 25099… соответствует
российскому оператору Билайн. (250-Россия, 99 - Билайн). По номеру IMSI
VLR гостевой сети определяет домашнюю сеть и связывается с ее HLR.
Последний передает всю необходимую информацию об абоненте в VLR,
который сделал запрос, а у себя размещает ссылку на этот VLR,
чтобы в случае необходимости знать, "где искать" абонента.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13
|