WCDMA dhe GSM janë standarde të komunikimit të rrjetit celular. Sot në Rusi, më i popullarizuari është GSM, në mjedisin e të cilit punojnë shumica e operatorëve rusë. Dhe shumë rrallë, përdoruesit mund të dëgjojnë për WCDMA, për shembull, kur vunë re aksidentalisht tarifat e operatorëve WCDMA ose dëshironin të blinin një telefon që mbështet vetëm këtë standard komunikimi. Deri më tani, GSM nuk do të kalojë në tregun rus, por disa nga avantazhet e rrjetit WCDMA i bëjnë përdoruesit të mendojnë se cili është më i mirë - WCMDA ose GSM. Cili është ndryshimi midis këtyre standardeve të komunikimit dhe cili është më mirë të zgjidhni? Le të përpiqemi ta kuptojmë.

Çfarë është WCDMA dhe GSM në një telefon?

Është e pamundur të shpjegohet ndryshimi pa folur për vetë thelbin e këtyre standardeve. Prandaj, para se të kuptojmë se cili është ndryshimi, ne do të shqyrtojmë më në detaje standardet WCDMA ose GSM.

Le të fillojmë me GSM. Ky akronim qëndron për Sistemin Global për Komunikimet Mobile. Dhe ky është standardi i parë global për komunikimin celular dixhital, i cili është disi një model.

Ai u zhvillua nga ETSI (Evropë) në vitet '90 dhe bazohej në parimet e ndarjes së kanaleve TDMA, sigurisë, enkriptimit dhe transmetimit të të dhënave. GMS ju lejon të dërgoni:

1. të folurit.
2. mesazhe me tekst.
3. Faks.
4. Paketat e të dhënave (GPRS).

Gjithashtu, falë këtij standardi, për herë të parë u bë i mundur përcaktimi i numrit të celularit nga i cili merret një telefonatë, duke e përcjellë në një numër tjetër. Nuk duhet të harrojmë mundësinë e krijimit të një telefonate konferencë, në të cilën mund të kombinoni disa telefona celularë në të njëjtën kohë dhe ta mbani thirrjen në modalitetin e gatishmërisë. Në një kohë, GSM krijoi një revolucion në fushën e komunikimeve celulare.

Çfarë është WCMDA?

Duke folur për WCDMA ose GSM dhe cili është ndryshimi midis tyre, është gjithmonë e përshtatshme të përmendet se WCMDA është në një farë mase një shtesë që përmirëson standardin GSM. Përkundrazi, kështu u konceptua fillimisht gjithçka, por sot WCDMA është një standard komunikimi i gjeneratës së tretë, i cili bazohet në shtatë projekte ndërkombëtare. Por GSM ka mbetur standardi i komunikimit të gjeneratës së dytë (lexo 2G).

WCDMA bazohet në teknologjinë DS-CDMA, e cila, në krahasim me TDMA, është më rezistente ndaj ndërhyrjeve dhe ka një gjerësi bande më të lartë. Telefonat që funksionojnë në mjedisin WCMDA mund të kryejnë të njëjtat funksione si në standardin GSM (transmetimi i zërit ose informacioni dixhital), por cilësia dhe shpejtësia do të jenë shumë më të larta. Prandaj, operatorët që mbështesin WCMDA ofrojnë shërbime të aksesit në internet me një shpejtësi më të lartë.

WCDMA ose GSM - cili është ndryshimi?

Dallimi më i rëndësishëm dhe kryesor është në teknologjitë e përdorura (TDMA dhe DS-CDMA), domethënë metodat e ndarjes së kanaleve. Në GSM, ndarja e kanalit është e përkohshme, dhe për shkak të kësaj, një brez i vogël frekuencash i ndahet pajtimtarit për një periudhë të caktuar kohore.

Në WCMDA, gjithçka është e ndryshme: përdor ndarjen e kodit të rrymës, për shkak të së cilës informacioni transmetohet midis pajisjeve në një brez të gjerë frekuence. Si rezultat, shpejtësia e transferimit të të dhënave rritet ndjeshëm. Prandaj emri Wideband Code Division Multiple Access.

Ky është ndryshimi kryesor midis standardeve GSM, WCDMA LTE. Cili është ndryshimi për përdoruesin? Do të ketë një shpejtësi më të lartë interneti dhe shumë më pak ndërhyrje gjatë një bisede. Pavarësisht të gjitha këtyre avantazheve, GSM mbetet standardi më i popullarizuar i komunikimit celular. Por vërejmë se çdo vit ka më shumë abonentë WCDMA dhe shumë operatorë të telekomit po kalojnë gradualisht në këtë standard për të siguruar një shkallë më të lartë të transferimit të të dhënave. Sot, zonat dhe fshatrat e pabanuara nuk mbulohen nga rrjeti WCMDA, ndaj banorët e zonave të tilla nuk kanë ende një alternativë ndaj GSM.

Cilin të zgjidhni?

Gjithçka bëhet e qartë tani që ju e dini se cili është ndryshimi. Të dy modemet WCDMA dhe GSM do të ofrojnë akses në internet, por me shpejtësi të ndryshme. Duke jetuar në një qytet të madh, ka më shumë kuptim të preferoni standardin e komunikimit WCDMA për shkak të shkallës më të lartë të transferimit të të dhënave. Në të njëjtën kohë, duhet të kuptohet se kur udhëtoni, telefoni nuk do të kapë rrjetin në shumë rajone të vendit, pasi mbulimi WCMDA është i dobët sot.

Është e nevojshme të bëhet një zgjedhje midis këtyre standardeve në varësi të nevojave. Duke folur me kusht, atëherë GSM është një lidhje e llojit "të lirë dhe të gëzuar". Ajo do të jetë e garantuar kudo, edhe në rajone të largëta. Si bonus, mund të nënvizoni mundësinë e shfletimit në internet. Në rast se Interneti i shpejtë është gjithmonë pranë dhe udhëtimet e gjata nuk janë planifikuar, atëherë mund t'i jepni përparësi standardit WCMDA me siguri. Vërtetë, së pari duhet të sqaroni nëse telefoni juaj dhe operatori celular e mbështesin atë.

Si rezultat, kanali fizik midis marrësit dhe transmetuesit përcaktohet nga frekuenca, kornizat e alokuara dhe numri i hapësirave kohore në to. Stacionet bazë zakonisht përdorin një ose më shumë kanale ARFCN, njëri prej të cilëve përdoret për të identifikuar praninë e BTS në ajër. Sloti i parë i kohës (indeksi 0) i kornizave të këtij kanali përdoret si kanali i kontrollit bazë ose kanali i fenerit. Pjesa e mbetur e ARFCN shpërndahet nga operatori për kanalet CCH dhe TCH sipas gjykimit të tij.

2.3 Kanalet logjike

Kanalet logjike formohen në bazë të kanaleve fizike. Um-interface nënkupton shkëmbimin e informacionit të përdoruesit dhe informacionit të shërbimit. Sipas specifikimeve GSM, çdo lloj informacioni korrespondon me një lloj të veçantë kanalesh logjike të zbatuara përmes atyre fizike:

• kanalet e trafikut (TCH - Traffic Channel),
• kanalet e informacionit të shërbimit (CCH - Channel Control).

Kanalet e trafikut ndahen në dy lloje kryesore: TCH/F- Kanal me shpejtësi të plotë me shpejtësi maksimale deri në 22.8 Kbps dhe TCH/H- Kanal gjysmë norme me shpejtësi maksimale deri në 11.4 Kbps. Këto lloj kanalesh mund të përdoren për zërin (TCH/FS, TCH/HS) dhe të dhënat e përdoruesit (TCH/F9.6, TCH/F4.8, TCH/H4.8, TCH/F2.4, TCH/H2. 4), për shembull, SMS.

Kanalet e informacionit të shërbimit ndahen në:

• Transmetim (BCH - Kanalet e Transmetimit).
  • FCCH - Kanali i korrigjimit të frekuencës (kanali i korrigjimit të frekuencës). Ofron informacionin e nevojshëm nga celulari për të korrigjuar frekuencën.
  • SCH - Kanali i sinkronizimit (kanali i sinkronizimit). I jep celularit informacionin e nevojshëm për sinkronizimin TDMA me stacionin bazë (BTS) si dhe identitetin e tij BSIC.
  • BCCH - Kanali i Kontrollit të Transmetimit (informacioni i shërbimit të kanalit të transmetimit). Ai transmeton informacionin bazë për stacionin bazë, të tilla si mënyra e organizimit të kanaleve të shërbimit, numri i blloqeve të rezervuara për mesazhet e grantit të aksesit dhe numri i multikornizave (51 korniza TDMA në madhësi) ndërmjet kërkesave Paging.
• Kanale për qëllime të përgjithshme (CCCH - Kanalet e zakonshme të kontrollit)
  • PCH - Kanali Paging. Duke parë përpara, do t'ju them se Paging është një lloj ping i një telefoni celular që ju lejon të përcaktoni disponueshmërinë e tij në një zonë të caktuar mbulimi. Ky kanal është për këtë.
  • RACH - Kanali me akses të rastësishëm (kanali me akses të rastësishëm). Përdoret nga telefonat celularë për të kërkuar kanalin e tyre të shërbimit SDCCH. Ekskluzivisht uplink kanal.
  • AGCH - Qasja në Grant Channel (kanali i njoftimit të hyrjes). Në këtë kanal, stacionet bazë u përgjigjen kërkesave RACH nga telefonat celularë duke ndarë SDCCH, ose menjëherë TCH.
• Kanalet e veta (DCCH - Kanalet e Dedikuara të Kontrollit)
  Kanalet e veta, si TCH, u ndahen telefonave celularë të caktuar. Ka disa nënspecie:
  • SDCCH - Kanal kontrolli i përkushtuar i pavarur. Ky kanal përdoret për vërtetimin e telefonit celular, shkëmbimin e çelësave të enkriptimit, procedurën e përditësimit të vendndodhjes, si dhe për thirrjet zanore dhe mesazhet SMS.
  • SACCH - Kanali i kontrollit i ngadalshëm i lidhur. Përdoret gjatë një telefonate ose kur SDCCH është tashmë në përdorim. Me të, BTS dërgon udhëzime periodike në telefon për të ndryshuar kohën dhe fuqinë e sinjalit. Në drejtim të kundërt, ka të dhëna për nivelin e sinjalit të marrë (RSSI), cilësinë TCH, si dhe nivelin e sinjalit të stacioneve bazë më të afërt (BTS Measurements).
  • FACCH - Fast Associated Control Channel. Ky kanal ofrohet së bashku me TCH dhe lejon transmetimin e mesazheve urgjente, për shembull, gjatë kalimit nga një stacion bazë në tjetrin (Dorëzim).

2.4 Çfarë është shpërthim?

Të dhënat në ajër transmetohen si një sekuencë bitash, më së shpeshti të referuara si "shpërthim", brenda hapësirave kohore. Termi "shpërthim", analogi më i përshtatshëm i të cilit është fjala "spërkatje", duhet të jetë i njohur për shumë amatorë radio, dhe ka shumë të ngjarë të shfaqet kur përpilohen modele grafike për analizën e ajrit të radios, ku çdo aktivitet duket si ujëvara dhe ujë. spërkatjet. Mund të lexoni më shumë rreth tyre në këtë artikull të mrekullueshëm (burimi i imazhit), ne do të përqendrohemi në më të rëndësishmit. Një paraqitje skematike e një shpërthimi mund të duket kështu:

Periudha e Gardës
Për të shmangur interferencën (d.m.th. mbivendosjen e dy shkarjeve), kohëzgjatja e shpërthimit është gjithmonë më e vogël se kohëzgjatja e hapësirës kohore me një vlerë të caktuar (0,577 - 0,546 = 0,031 ms), e quajtur "Periudha e Gardës". Kjo periudhë është një lloj rezerve kohore për të kompensuar vonesat e mundshme kohore në transmetimin e sinjalit.

copa bishti
Këta shënues përcaktojnë fillimin dhe fundin e shpërthimit.

informacion
Shpërthimi i ngarkesës, për shembull, të dhënat e pajtimtarëve ose trafiku i shërbimit. Përbëhet nga dy pjesë.

Vjedhja e flamujve
Këto dy bit vendosen kur të dyja pjesët e shpërthimit të TCH transmetohen në FACCH. Një bit i transmetuar në vend të dy do të thotë që vetëm një pjesë e shpërthimit transmetohet në FACCH.

Sekuenca e trajnimit
Kjo pjesë e shpërthimit përdoret nga marrësi për të përcaktuar karakteristikat fizike të lidhjes midis telefonit dhe stacionit bazë.

2.5 Llojet e shpërthimit

Çdo kanal logjik korrespondon me lloje të caktuara të shpërthimit:

shpërthim normal
Sekuencat e këtij lloji zbatojnë kanalet e trafikut (TCH) midis rrjetit dhe abonentëve, si dhe të gjitha llojet e kanaleve të kontrollit (CCH): CCCH, BCCH dhe DCCH.

Shpërthimi i korrigjimit të frekuencës
Emri flet vetë. Zbaton një kanal të njëanshëm FCCH downlink, duke i lejuar telefonat celularë të sintonizohen më saktë me frekuencën BTS.

Shpërthimi i sinkronizimit
Burst i këtij lloji, si dhe Frequency Correction Burst, zbaton një kanal downlink, vetëm SCH, i cili është krijuar për të identifikuar praninë e stacioneve bazë në ajër. Për analogji me paketat e beacon në rrjetet WiFi, çdo shpërthim i tillë transmetohet me fuqi të plotë, dhe gjithashtu përmban informacione në lidhje me BTS të nevojshme për t'u sinkronizuar me të: shpejtësia e kornizës, të dhënat e identifikimit (BSIC) dhe të tjera.

Shpërthimi i bedel
Një plasje bedel e dërguar nga stacioni bazë për të mbushur hapësirat kohore të papërdorura. Fakti është se nëse nuk ka aktivitet në kanal, fuqia e sinjalit të ARFCN-së aktuale do të jetë dukshëm më e vogël. Në këtë rast, telefoni celular mund të duket se është larg stacionit bazë. Për të shmangur këtë, BTS mbush hapësirat kohore të papërdorura me trafik të pakuptimtë.

Qasja Burst
Kur krijon një lidhje me BTS, telefoni celular dërgon një kërkesë të dedikuar SDCCH në RACH. Stacioni bazë, pasi ka marrë një shpërthim të tillë, i cakton pajtimtarit kohën e tij të sistemit FDMA dhe përgjigjet në kanalin AGCH, pas së cilës telefoni celular mund të marrë dhe dërgojë Shpërthime Normale. Vlen të përmendet kohëzgjatja e shtuar e kohës së Gardës, pasi fillimisht as telefoni dhe as stacioni bazë nuk dinë informacione për vonesat kohore. Nëse kërkesa RACH nuk bie në hapësirën kohore, telefoni celular e dërgon atë përsëri pas një periudhe kohe pseudo të rastësishme.

2.6 Kërcimi i frekuencës

Citim nga Wikipedia:

Zhvendosja pseudo-rastësore e frekuencës së funksionimit (FHSS - spektri i përhapjes së frekuencës në anglisht) është një metodë e transmetimit të informacionit me radio, e veçanta e së cilës është ndryshimi i shpeshtë i frekuencës së bartësit. Frekuenca ndryshon sipas një sekuence pseudo të rastësishme numrash të njohur si për dërguesin ashtu edhe për marrësin. Metoda rrit imunitetin ndaj zhurmës së kanalit të komunikimit.

3.1 Vektorët kryesorë të sulmit

Meqenëse ndërfaqja Um është një ndërfaqe radio, i gjithë trafiku i saj është "i dukshëm" për këdo që është brenda rrezes së BTS. Për më tepër, ju mund të analizoni të dhënat e transmetuara në ajër, edhe pa dalë nga shtëpia, duke përdorur pajisje speciale (për shembull, një celular të vjetër të mbështetur nga projekti OsmocomBB, ose një dongle i vogël RTL-SDR) dhe duart e drejtpërdrejta të kompjuterit më të zakonshëm. .

Ekzistojnë dy lloje të sulmit: pasiv dhe aktiv. Në rastin e parë, sulmuesi nuk ndërvepron në asnjë mënyrë me rrjetin ose me pajtimtarin e sulmuar - vetëm me marrjen dhe përpunimin e informacionit. Nuk është e vështirë të merret me mend se është pothuajse e pamundur të zbulohet një sulm i tillë, por nuk ka aq shumë perspektiva sa një aktiv. Një sulm aktiv nënkupton ndërveprimin e sulmuesit me pajtimtarin e sulmuar dhe/ose rrjetin celular.

Mund të veçojmë llojet më të rrezikshme të sulmeve ndaj të cilave janë të ekspozuar pajtimtarët e rrjeteve celulare:

• Duke nuhatur
• Rrjedhje e të dhënave personale, SMS dhe thirrjeve zanore
• Rrjedhje e të dhënave të vendndodhjes
• Mashtrimi (FakeBTS ose IMSI Catcher)
• Kapja në distancë e kartës SIM, Ekzekutimi arbitrar i kodit (RCE)
• Refuzimi i shërbimit (DoS)

3.2 Identifikimi i pajtimtarit

Siç u përmend në fillim të artikullit, identifikimi i abonentit kryhet nga IMSI, i cili regjistrohet në kartën SIM të pajtimtarit dhe në HLR të operatorit. Telefonat celularë identifikohen me numrin serial - IMEI. Sidoqoftë, pas vërtetimit, as IMSI dhe as IMEI nuk fluturojnë në ajër të pastër. Pas procedurës së përditësimit të vendndodhjes, pajtimtarit i caktohet një identifikues i përkohshëm - TMSI (Identiteti i përkohshëm i pajtimtarit celular), dhe ndërveprimi i mëtejshëm kryhet me ndihmën e tij.

Metodat e sulmit
Idealisht, TMSI e pajtimtarit njihet vetëm për telefonin celular dhe rrjetin celular. Megjithatë, ka mënyra për të anashkaluar këtë mbrojtje. Nëse bëni një telefonatë ciklike me pajtimtarin ose dërgoni mesazhe SMS (ose më mirë SMS të heshtur), duke monitoruar kanalin PCH dhe duke kryer korrelacion, mund të zgjidhni TMSI-në e pajtimtarit të sulmuar me një saktësi të caktuar.

Për më tepër, duke pasur akses në rrjetin ndëroperator SS7, mund të zbuloni IMSI dhe LAC të pronarit të tij me numrin e telefonit. Problemi është se në rrjetin SS7, të gjithë operatorët "i besojnë" njëri-tjetrit, duke ulur kështu nivelin e konfidencialitetit të të dhënave të abonentëve të tyre.

3.3 Autentifikimi

Për të mbrojtur kundër mashtrimit, rrjeti vërteton pajtimtarin përpara se të nisë shërbimin e tij. Përveç IMSI, karta SIM ruan një sekuencë të krijuar rastësisht të quajtur Ki, të cilën e kthen vetëm në formë hash. Ki ruhet gjithashtu në HLR të operatorit dhe nuk transmetohet kurrë në të pastër. Në përgjithësi, procesi i vërtetimit bazohet në parimin e një shtrëngimi duarsh me katër drejtime:

1. Abonenti kryen një Kërkesë për përditësimin e vendndodhjes dhe më pas siguron IMSI.
2. Rrjeti dërgon një vlerë RAND pseudo të rastësishme.
3. Karta SIM e telefonit has Ki dhe RAND duke përdorur algoritmin A3. A3(RAND, Ki) = SRAND.
4. Rrjeti gjithashtu has Ki dhe RAND duke përdorur algoritmin A3.
5. Nëse vlera SRAND në anën e pajtimtarit përkon me atë të llogaritur në anën e rrjetit, atëherë pajtimtari është vërtetuar.

Metodat e sulmit
Përsëritja mbi Ki me vlerat RAND dhe SRAND mund të marrë shumë kohë. Përveç kësaj, operatorët mund të përdorin algoritmet e tyre të hashimit. Ka mjaft informacion në ueb rreth përpjekjeve për forcë brutale. Megjithatë, jo të gjitha kartat SIM janë të mbrojtura në mënyrë perfekte. Disa studiues ishin në gjendje të hynin drejtpërdrejt në sistemin e skedarëve të kartës SIM dhe më pas të nxirrnin Ki.

3.4 Kriptimi i trafikut

Sipas specifikimeve, ekzistojnë tre algoritme për enkriptimin e trafikut të përdoruesve:

• A5/0- një përcaktim zyrtar për mungesën e kriptimit, ashtu si OPEN në rrjetet WiFi. Unë vetë nuk kam parë kurrë rrjete pa kriptim, megjithatë, sipas gsmmap.org, A5 / 0 përdoret në Siri dhe Korenë e Jugut.
• A5/1është algoritmi më i përdorur i enkriptimit. Përkundër faktit se hakimi i tij tashmë është demonstruar vazhdimisht në konferenca të ndryshme, ai përdoret kudo dhe kudo. Për të deshifruar trafikun, mjafton të keni 2 TB hapësirë ​​të lirë në disk, një kompjuter personal të rregullt me ​​Linux dhe programin Kraken në bord.
• A5/2- një algoritëm kriptimi me mbrojtje të dobësuar qëllimisht. Nëse ku dhe përdoret, atëherë vetëm për bukuri.
• A5/3- për momentin algoritmi më i fortë i kriptimit, i zhvilluar në 2002. Në internet, mund të gjeni informacione për disa dobësi teorikisht të mundshme, por në praktikë askush nuk ka treguar ende se si ta godasë atë. Nuk e di pse operatorët tanë nuk duan ta përdorin atë në rrjetet e tyre 2G. Në fund të fundit, kjo është larg nga një pengesë, sepse. çelësat e enkriptimit janë të njohur për operatorin dhe trafiku mund të deshifrohet lehtësisht nga ana e tij. Dhe të gjithë telefonat modernë e mbështesin atë në mënyrë të përsosur. Për fat të mirë, rrjetet moderne 3GPP e përdorin atë.

Metodat e sulmit
Siç u përmend tashmë, duke pasur pajisje nuhatëse dhe një kompjuter me 2 TB memorie dhe programin Kraken, mund të gjeni mjaft shpejt (disa sekonda) çelësat e enkriptimit të sesionit A5 / 1 dhe më pas të deshifroni trafikun e kujtdo. Kriptologu gjerman Karsten Nohl demonstroi në vitin 2009 se si të thyhet A5/1. Disa vite më vonë Karsten dhe Sylvian Muno demonstruan përgjimin dhe metodën e deshifrimit të një bisede telefonike duke përdorur disa telefona të vjetër Motorola (projekti OsmocomBB).

konkluzioni

Historia ime e gjatë ka marrë fund. Me parimet e funksionimit të rrjeteve celulare mund të njiheni më në detaje dhe nga pikëpamja praktike në një seri artikujsh Njohja me OsmocomBB, sapo të mbaroj pjesët e mbetura. Shpresoj se kam arritur t'ju tregoj diçka të re dhe interesante. Mezi pres komentet dhe komentet tuaja! Shto etiketa

Kapitulli 1. SISTEMI DIGJITAL SHELËZOR I RADIO KOMUNIKIMIT TË STANDARDIT GSM

1.1. Karakteristikat e përgjithshme të standardit GSM

Në përputhje me rekomandimin e CERT të vitit 1980 në lidhje me përdorimin e spektrit celular në diapazonin e frekuencave 862-960 MHz, standardi GSM për një sistem celular dixhital të lëvizshëm tokësor pan-evropian (global) parashikon funksionimin e transmetuesve në dy diapazon frekuencash: 890-915 MHz (për transmetuesit e stacionit celular - MS), 935-960 MHz (për transmetuesit e stacionit bazë - BTS).

Standardi GSM përdor aksesin e shumëfishtë të ndarjes me brez të ngushtë (NB TDMA). Struktura e kornizës TDMA përmban 8 pozicione kohore në secilin prej 124 transportuesve.

Për të mbrojtur kundër gabimeve në kanalet e radios gjatë transmetimit të mesazheve të informacionit, përdoret kodimi bllok dhe konvolucional me ndërthurje. Përmirësimi në efikasitetin e kodimit dhe ndërthurjes me shpejtësi të ulëta të udhëtimit të stacioneve celulare arrihet me ndërrimin e ngadaltë të frekuencave të funksionimit (SFH) gjatë një sesioni komunikimi me një shpejtësi prej 217 kërcime në sekondë.

Për të luftuar zbehjen e ndërhyrjeve të sinjaleve të marra të shkaktuara nga përhapja me shumë rrugë e valëve të radios në kushte urbane, barazuesit përdoren në pajisjet e komunikimit për të barazuar sinjalet e impulsit me një devijim standard të kohës së vonesës deri në 16 μs.

Sistemi i sinkronizimit është projektuar për të kompensuar kohën absolute të vonesës së sinjalit deri në 233 µs, që korrespondon me diapazonin maksimal të komunikimit ose rrezen maksimale të qelizës (celulës) prej 35 km.

Në standardin GSM, është zgjedhur tastimi i zhvendosjes së frekuencës Gaussian (GMSK). Përpunimi i të folurit kryhet brenda kornizës së sistemit të miratuar të transmetimit të ndërprerë të të folurit (DTX), i cili siguron që transmetuesi të ndizet vetëm kur ka një sinjal të folur dhe që transmetuesi të fiket gjatë pauzave dhe në fund të një bisede. . Një kodek i të folurit me ngacmim të rregullt të pulsit/parashikim afatgjatë dhe kodim linear parashikues parashikues (kodik RPE/LTR-LTP) u zgjodh si një pajisje për transformimin e të folurit. Shpejtësia totale e të folurit dhe e konvertimit të sinjalit është 13 kbit/s.

Standardi GSM arrin një shkallë të lartë të sigurisë së transmetimit të mesazheve; mesazhet janë të koduara duke përdorur një algoritëm të enkriptimit të çelësit publik (RSA).

Në përgjithësi, sistemi i komunikimit që funksionon në standardin GSM është krijuar për përdorimin e tij në fusha të ndryshme. Ai u ofron përdoruesve një gamë të gjerë shërbimesh dhe aftësinë për të përdorur një sërë pajisjesh për komunikime zanore dhe të dhënash, zile dhe alarme; lidheni me rrjetet telefonike me komutim publik (PSTN), rrjetet e të dhënave (PDN) dhe rrjetet dixhitale të shërbimeve të integruara (ISDN).

Karakteristikat kryesore të standardit GSM

Frekuencat e transmetimit të stacionit celular dhe stacioni bazë pranojnë frekuencat, MHz	890-915
Frekuencat e marrjes së stacionit celular dhe transmetimit të stacionit bazë, MHz	935-960
Hapësira dyfishe e frekuencave marrëse dhe transmetuese, MHz	45
Shpejtësia e transferimit të mesazheve në kanalin e radios, kbps	270, 833
Shkalla e konvertimit të kodekut të të folurit, kbps	13
Gjerësia e brezit të kanalit të komunikimit, kHz	200
Numri maksimal i kanaleve të komunikimit	124
Numri maksimal i kanaleve të organizuara në stacionin bazë	16-20
Lloji i modulimit	GMSK
Indeksi i modulimit	W 0.3
Gjerësia e brezit të filtrit Gaussian premodulues, kHz	81,2
Numri i kërcimeve të frekuencës për sekondë	217
Diversiteti kohor në intervalet e kornizave TDMA (transmetim/marrje) për stacionin celular	2
Lloji i kodikut të të folurit	RPE/LTP
Rrezja maksimale e qelizave, km	deri në 35
Skema e organizimit të kanalit e kombinuar TDMA/FDMA

1.2. Diagrami strukturor dhe përbërja e pajisjeve të rrjetit të komunikimit

Ndërtimi funksional dhe ndërfaqet e miratuara në standardin GSM janë ilustruar në bllok diagramin e Fig. 1.1, në të cilën MSC (Qendra e Ndërrimit celular) është një qendër komutuese celulare; BSS (Base Station System) - pajisjet e stacionit bazë; OMS (Operations and Maintenance Center) - qendra e kontrollit dhe mirëmbajtjes; MS (Stacione celulare) - stacione celulare.

Çiftimi funksional i elementeve të sistemit kryhet nga një numër ndërfaqesh. Të gjithë komponentët funksionalë të rrjetit në standardin GSM ndërveprojnë në përputhje me sistemin e sinjalizimit CCITT SS N 7 (CCITT SS. N 7).

Qendra e komutimit celular i shërben një grupi qelizash dhe ofron të gjitha llojet e lidhjeve që i nevojiten një stacioni celular në procesin e funksionimit. MSC është i ngjashëm me shkëmbimin ISDN dhe është ndërfaqja ndërmjet rrjeteve fikse (PSTN, PDN, ISDN, etj.) dhe rrjetit celular. Ai ofron funksione të drejtimit dhe kontrollit të thirrjeve. Përveç kryerjes së funksioneve të një stacioni komutues konvencional ISDN, funksionet e ndërrimit të kanaleve të radios i caktohen MSC. Këto përfshijnë "dorëzimin", në të cilin arrihet vazhdimësia e komunikimit kur stacioni celular lëviz nga qeliza në qelizë dhe ndërrimi i kanaleve të punës në qelizë kur ndodhin ndërhyrje ose keqfunksionime.

Çdo MSC ofron shërbime për abonentët celularë të vendosur brenda një zone të caktuar gjeografike (për shembull, Moska dhe rajoni). MSC menaxhon konfigurimin e thirrjeve dhe procedurat e rrugëtimit. Për rrjetin telefonik me komutim publik (PSTN), MSC ofron sinjalizimin SS N 7, transferimin e thirrjeve ose ndërfaqe të tjera siç kërkohet nga projekti.

MSC gjeneron të dhënat e nevojshme për lëshimin e faturave për shërbimet e komunikimit të ofruara nga rrjeti, grumbullon të dhëna për bisedat që janë zhvilluar dhe i transferon ato në qendrën e shlyerjes (qendrën e faturimit). MSC gjithashtu përpilon statistikat e nevojshme për të monitoruar dhe optimizuar rrjetin.

MSC gjithashtu ruan procedurat e sigurisë të përdorura për të kontrolluar aksesin në kanalet e radios.

MSC jo vetëm që merr pjesë në kontrollin e thirrjeve, por gjithashtu menaxhon regjistrimin e vendndodhjes dhe procedurat e dorëzimit, përveç dorëzimit në Nënsistemin e Stacionit Bazë (BSS). Regjistrimi i vendndodhjes së stacioneve celulare është i nevojshëm për të siguruar dërgimin e një thirrjeje për abonentët celularë në lëvizje nga abonentët PSTN ose abonentë të tjerë celularë. Procedura e dorëzimit të telefonatave ju lejon të mbani lidhjet dhe të vazhdoni bisedën kur stacioni celular lëviz nga një zonë shërbimi në tjetrën. Thirrjet në qelizat e kontrolluara nga një kontrollues i stacionit bazë (BSC) trajtohen nga ai BSC. Kur telefonatat transferohen midis dy rrjeteve të menaxhuara nga BSC të ndryshme, kontrolli primar është në MSC. Standardi GSM ofron gjithashtu procedura të transferimit të thirrjeve ndërmjet rrjeteve (kontrolluesve) që u përkasin MSC-ve të ndryshme. Qendra komutuese monitoron vazhdimisht stacionet celulare duke përdorur regjistrat e pozicionit (HLR) dhe regjistrat e lëvizjes (VLR). HLR ruan atë pjesë të informacionit për vendndodhjen e çdo stacioni celular që lejon qendrën komutuese të dërgojë thirrjen në stacion. HLR përmban Identitetin Ndërkombëtar të Pajtimtarit Mobile (IMSI). Përdoret për të identifikuar stacionin celular në Qendrën e Autentifikimit (AUC) (Fig. 1.2, 1.3).

Përbërja e të dhënave të përkohshme të ruajtura në HLR dhe VLR

Në praktikë, HLR është një bazë të dhënash referencë e abonentëve të regjistruar përgjithmonë në rrjet. Ai përmban numrat dhe adresat e identifikimit, si dhe parametrat e vërtetimit të abonentëve, përbërjen e shërbimeve të komunikimit dhe informacione speciale të rrugës. Të dhënat e roaming-ut të pajtimtarëve regjistrohen, duke përfshirë Identitetin e Përkohshëm të Abonentit Mobile (TMSI) dhe VLR-në e lidhur.

Të dhënat e përfshira në HLR aksesohen nga distanca nga të gjitha MSC-të dhe VLR-të e rrjetit, dhe nëse ka shumë HLR në rrjet, ka vetëm një hyrje të pajtimtarit në bazën e të dhënave, kështu që çdo HLR përfaqëson një pjesë specifike të totalit të pajtimtarit të rrjetit. bazën e të dhënave. Baza e të dhënave të abonentëve aksesohet nga numri IMSI ose MSISDN (numri i abonentit celular në rrjetin ISDN). Baza e të dhënave mund të aksesohet nga MSC ose VLR që i përkasin rrjeteve të tjera si pjesë e ofrimit të roaming-ut në rrjet të pajtimtarëve.

Pajisja e dytë kryesore që siguron kontroll mbi lëvizjen e një stacioni celular nga zona në zonë është regjistri i lëvizjes VLR. Me ndihmën e tij, funksionimi i stacionit celular arrihet jashtë zonës së kontrolluar nga HLR. Kur, në procesin e lëvizjes, një stacion celular lëviz nga zona e mbulimit të një kontrolluesi të stacionit bazë BSC, i cili bashkon një grup stacionesh bazë, në zonën e mbulimit të një tjetër BSC, ai regjistrohet në BSC të ri. , dhe informacioni për numrin e zonës së komunikimit futet në VLR, i cili do të sigurojë dërgimin e thirrjeve në tjetrin.

stacion i dukshëm. Për të ruajtur të dhënat në HLR dhe VLR, në rast të dështimeve, pajisjet e memories së këtyre regjistrave mbrohen.

VLR përmban të njëjtat të dhëna si HLR, megjithatë, këto të dhëna përmbahen në VLR vetëm për sa kohë që pajtimtari është në zonën e kontrolluar nga VLR.

Në rrjetin celular GSM, qelizat grupohen në zona gjeografike (LA), të cilave u caktohet numri i tyre i identifikimit (LAC). Çdo VLR përmban të dhëna për pajtimtarët në disa LA. Kur një pajtimtar celular lëviz nga një LA në tjetrin, të dhënat e vendndodhjes së tij përditësohen automatikisht në VLR. Nëse LA e vjetër dhe e re menaxhohen nga VLR të ndryshme, atëherë të dhënat në VLR-në e vjetër fshihen pasi të kopjohen në VLR-në e re. Adresa aktuale VLR e pajtimtarit që gjendet në HLR gjithashtu përditësohet.

VLR parashikon gjithashtu caktimin e një numri stacioni celular në roaming (MSRN). Kur stacioni celular merr një telefonatë në hyrje, VLR zgjedh MSRN-në e tij dhe ia kalon atë MSC, i cili e drejton thirrjen në stacionet bazë pranë pajtimtarit celular.

VLR gjithashtu cakton numrat e transferimit të kontrollit kur transferon lidhje nga një MSC në tjetrin. Përveç kësaj, VLR menaxhon shpërndarjen e TMSI-ve të reja dhe i përcjell ato në HLR. Ai gjithashtu menaxhon procedurat e vërtetimit gjatë përpunimit të thirrjeve. Sipas gjykimit të operatorit, TMSI mund të ndryshohet periodikisht për të komplikuar procedurën për identifikimin e pajtimtarëve. Baza e të dhënave VLR mund të aksesohet nëpërmjet IMSI, TMSI ose MSRN. Në përgjithësi, VLR është një bazë e të dhënave lokale të abonentëve celularë për zonën ku ndodhet abonenti, e cila eliminon kërkesat e vazhdueshme ndaj HLR-së dhe redukton kohën e shërbimit të thirrjeve.

Për të përjashtuar përdorimin e paautorizuar të burimeve të sistemit të komunikimit, futen mekanizmat e vërtetimit - vërtetimi i pajtimtarit. Qendra e Autentifikimit përbëhet nga disa blloqe dhe gjeneron çelësa dhe algoritme vërtetimi. Me ndihmën e tij, kontrollohet autoriteti i pajtimtarit dhe kryhet qasja e tij në rrjetin e komunikimit. AUC vendos për parametrat e procesit të vërtetimit dhe përcakton çelësat e enkriptimit të stacioneve të pajtimtarëve bazuar në një bazë të dhënash të vendosur në Regjistrin e Identifikimit të Pajisjeve (EIR).

Çdo abonent celular për periudhën e përdorimit të sistemit të komunikimit merr një modul standard të identitetit të pajtimtarit (SIM), i cili përmban: numrin ndërkombëtar të identifikimit (IMSI), çelësin e tij individual të vërtetimit (Ki), algoritmin e vërtetimit (A3).

Me ndihmën e informacionit të regjistruar në SIM, si rezultat i shkëmbimit të ndërsjellë të të dhënave ndërmjet stacionit celular dhe rrjetit, kryhet një cikël i plotë vërtetimi dhe lejohet aksesi i pajtimtarit në rrjet.

Procedura e vërtetimit të abonentëve nga rrjeti zbatohet si më poshtë. Rrjeti transmeton një numër të rastësishëm (RAND) në stacionin celular. Në të, duke përdorur Ki dhe algoritmin e vërtetimit A3, përcaktohet vlera e përgjigjes (SRES), d.m.th.

SRES = Ki * [RAND]

Stacioni celular dërgon SRES-in e llogaritur në rrjet, i cili kontrollon vlerën e SRES të marrë kundrejt SRES të llogaritur nga rrjeti. Nëse të dyja vlerat përputhen, stacioni celular vazhdon të transmetojë mesazhe. Përndryshe, komunikimi ndërpritet dhe treguesi i stacionit celular tregon se identifikimi nuk është bërë. Për të siguruar privatësinë, llogaritja e SRES ndodh brenda SIM. Informacioni jo sekret (p.sh. Ki) nuk përpunohet nga SIM.

EIR - Regjistri i Identifikimit të Pajisjeve, përmban një bazë të dhënash të centralizuar për vërtetimin e numrit të identitetit të pajisjeve të stacionit celular ndërkombëtar (IME1). Kjo bazë të dhënash i referohet ekskluzivisht pajisjeve të stacionit celular. Baza e të dhënave EIR përbëhet nga lista të numrave ME1 të organizuara si më poshtë:

LISTA E BARDHË - përmban numra 1ME1 që dihet se u caktohen stacioneve të autorizuara celulare.

LISTA E Zezë - përmban numrat 1ME1 të stacioneve celulare të vjedhura ose të refuzuara të shërbimit.

LISTA GRI - përmban 1ME1 numra stacionesh celulare që kanë probleme të identifikuara nga softueri, gjë që nuk është bazë për futjen në listën e zezë.

Baza e të dhënave EIR aksesohet nga distanca nga MSC-të e këtij rrjeti si dhe MSC-të nga rrjetet e tjera celulare.

Ashtu si me HLR, një rrjet mund të ketë më shumë se një EIR, ku çdo EIR menaxhon grupe specifike 1ME1. MSC përfshin një përkthyes që, kur i jepet një numër 1ME1, kthen një adresë EIR që kontrollon pjesën e duhur të bazës së të dhënave të pajisjeve.

IWF - kryqëzimi funksional ndërpunues, është një nga komponentët e MSC. Ai u siguron pajtimtarëve akses në objektet e konvertimit të protokollit dhe shpejtësisë së të dhënave, në mënyrë që ato të mund të transferohen ndërmjet pajisjes terminale të rrjetit GSM (DIE) dhe pajisjeve konvencionale terminale të rrjetit fiks. Ndërfaqja funksionale e portës gjithashtu "alokon" modemin nga banka e tij e pajisjeve për çiftimin me modemin përkatës të rrjetit fiks. IWF ofron gjithashtu ndërfaqe të llojit të lidhjes direkte për pajisjet e furnizuara nga klienti, si p.sh. PAD për paketat e të dhënave X.25.

EC - anulues i jehonës, i përdorur në MSC nga PSTN për të gjitha kanalet telefonike (pavarësisht gjatësisë së tyre) për shkak të vonesave fizike në shtigjet e përhapjes, duke përfshirë kanalin radio, të rrjeteve GSM. Një anulues tipik i jehonës mund të sigurojë 68 milisekonda shtypje midis daljes EC dhe rrjetit telefonik fiks. Vonesa totale e udhëtimit vajtje-ardhje në kanalin GSM, e shkaktuar nga përpunimi i sinjalit, kodimi/dekodimi i të folurit, kodimi i kanalit, etj., është rreth 180 ms. Kjo vonesë do të ishte e padukshme për abonentin celular nëse një transformator hibrid me 2 tela në 4 tela nuk do të përfshihej në qarkun telefonik, gjë që kërkohet në MSC sepse lidhja standarde me PSTN është me 2 tela. Kur lidhni dy abonentë të një rrjeti fiks, nuk ka sinjale jehone. Pa aktivizuar EC, vonesa e përhapjes së sinjalit në shtegun GSM do të bezdisë abonentët, do të ndërpresë fjalimin dhe do të shpërqendrojë vëmendjen.

OMC - qendra e funksionimit dhe mirëmbajtjes, është elementi qendror i rrjetit GSM, i cili siguron kontrollin dhe menaxhimin e komponentëve të tjerë të rrjetit dhe kontrollin e cilësisë së punës së tij. OMS është i lidhur me komponentë të tjerë të rrjetit GSM nëpërmjet kanaleve të paketave X.25. OMC ofron funksione të përpunimit të alarmit për njoftimin e personelit të mirëmbajtjes dhe regjistron informacionin për situatat emergjente në komponentët e tjerë të rrjetit. Në varësi të natyrës së mosfunksionimit, OMS lejon eliminimin e tij automatikisht ose me ndërhyrjen aktive të personelit. OMS mund të sigurojë verifikimin e statusit të pajisjes së rrjetit dhe përparimin e thirrjeve të stacionit celular. OMS ju lejon të menaxhoni ngarkesën në rrjet. Funksioni efikas i menaxhimit përfshin mbledhjen e të dhënave statistikore mbi ngarkesën nga komponentët e rrjetit GSM, shkrimin e tyre në skedarët e diskut dhe shfaqjen e tyre për analiza vizuale. OMS ofron menaxhimin e ndryshimeve të softuerit dhe bazat e të dhënave për konfigurimin e elementeve të rrjetit. Ngarkimi i softuerit në memorie mund të bëhet nga OMC në elementë të tjerë të rrjetit ose prej tyre në OMC.

NMC - qendra e kontrollit të rrjetit, ju lejon të siguroni menaxhim racional hierarkik të rrjetit GSM. Ofron funksionim dhe mirëmbajtje në nivel të të gjithë rrjetit, mbështetur nga qendrat CHI, të cilat janë përgjegjëse për menaxhimin e rrjeteve rajonale. NMC siguron menaxhimin e trafikut për të gjithë rrjetin dhe siguron kontrollin mbikëqyrës të rrjetit në situata komplekse emergjente si dështimi i nyjeve ose mbingarkesa. Përveç kësaj, ai monitoron statusin e pajisjeve të kontrollit automatik të përfshirë në pajisjet e rrjetit dhe shfaq statusin e rrjetit për operatorët NMC. Kjo i lejon operatorët të monitorojnë çështjet rajonale dhe, nëse është e nevojshme, të ofrojnë ndihmë për MLA-në përgjegjëse për një rajon të caktuar. Kështu, stafi i QKM-së e njeh statusin e të gjithë rrjetit dhe mund të udhëzojë stafin e QKM-së të ndryshojë strategjinë për zgjidhjen e problemit rajonal.

NMC fokusohet në rrugët e sinjalizimit dhe lidhjet ndërmjet nyjeve në mënyrë që të mos lejojë që kushtet e mbingarkesës të ndodhin në rrjet. Gjithashtu i kontrolluar

rrugët e lidhjes midis rrjetit GSM dhe PSTN për të shmangur përhapjen e kushteve të mbingarkesës midis rrjeteve. Në të njëjtën kohë, stafi i NMC koordinon çështjet e menaxhimit të rrjetit me stafin e NMC-ve të tjera. NMC siguron gjithashtu aftësinë e kontrollit të trafikut për pajisjet e rrjetit të nënsistemit të stacionit bazë (BSS). Operatorët NMC në situata ekstreme mund të përdorin procedurat e menaxhimit të tilla si "qasja me përparësi" ku vetëm abonentët me prioritet të lartë (shërbimet e urgjencës) mund të hyjnë në sistem.

NMC mund të marrë përgjegjësinë në një rajon kur MNW lokale është jashtë shërbimit, me NMC që vepron si një pikë kalimi midis NMC dhe pajisjes së rrjetit. NMC u ofron operatorëve funksione të ngjashme me ato të MMC.

NMC është gjithashtu një mjet i rëndësishëm për planifikimin e rrjetit, pasi NMC monitoron rrjetin dhe funksionimin e tij në nivel rrjeti, dhe për këtë arsye u siguron planifikuesve të rrjetit të dhënat që përcaktojnë zhvillimin e tij optimal.

BSS - pajisja e stacionit bazë, përbëhet nga një kontrollues i stacionit bazë (BSC) dhe stacionet bazë të transmetuesit (BTS). Kontrolluesi i stacionit bazë mund të menaxhojë njësi të shumta transmetuese. BSS menaxhon shpërndarjen e kanaleve radio, kontrollon lidhjet, rregullon rendin e tyre, siguron funksionimin e kërcimit, modulimin dhe demodulimin e sinjalit, kodimin dhe dekodimin e mesazheve, kodimin e të folurit, përshtatjen e shpejtësisë për zërin, të dhënat dhe thirrjet, përcakton rendin e transmetimit të mesazheve të faqes .

BSS, së bashku me MSC, HLR, VLR, kryen disa funksione, për shembull: lëshimi i kanalit është kryesisht nën kontrollin e MSC, por MSC mund t'i kërkojë stacionit bazë të sigurojë lëshimin e kanalit nëse thirrja bën nuk kalon për shkak të ndërhyrjes në radio. BSS dhe MSC së bashku kryejnë transmetimin prioritar të informacionit për disa kategori stacionesh celulare.

TSE - transkoder, siguron konvertimin e sinjaleve dalëse të kanalit të zërit dhe të dhënave MSC (64 kbps PCM) në formën që korrespondon me rekomandimet GSM në ndërfaqen radio (Rec. GSM 04.08). Në përputhje me këto kërkesa, shpejtësia e transmetimit të të folurit, e përfaqësuar në formë dixhitale, është 13 kbps. Ky kanal zanor dixhital quhet "norma e plotë". Standardi parashikon përdorimin e ardhshëm të një kanali zëri me gjysmë shpejtësi (shkalla e transmetimit 6,5 kbps).

Ulja e shkallës së transmetimit sigurohet nga përdorimi i një pajisjeje speciale për transformimin e të folurit duke përdorur kodimin parashikues linear (LPC), parashikimin afatgjatë (LTP), ngacmimin e impulsit të mbetur (RPE - ndonjëherë i quajtur RELP).

Transkoderi zakonisht ndodhet së bashku me MSC, atëherë transmetimi i mesazheve dixhitale në drejtim të kontrolluesit të stacionit bazë - BSC kryhet me shtimin e biteve shtesë (mbushje) në shpejtësinë e të dhënave prej 16 kbps në rrjedhën në një shpejtësia e transmetimit prej 13 kbps. Më pas shumëzon 4 në një kanal standard 64 kbit/s. Kështu formohet linja PCM me kanal 3D e përcaktuar nga Rekomandimet GSM, e cila siguron transmetimin e 120 kanaleve zanore. Një kanal i gjashtëmbëdhjetë (64 kbit/s), një "dritare kohore", i dedikohet veçmas transmetimit të informacionit të sinjalizimit dhe shpesh përmban trafikun N7 ose LAPD SS. Në kanalin tjetër (64 kbit/s), mund të transmetohen edhe paketat e të dhënave në përputhje me protokollin CCITT X.25.

Kështu, shpejtësia e transmetimit që rezulton në ndërfaqen e specifikuar është 30x64 kbps + 64 kbps + 64 kbps = 2048 kbps.

MS - stacion celular, përbëhet nga pajisje që shërbejnë për të organizuar aksesin e abonentëve të rrjeteve GSM në rrjetet ekzistuese të telekomunikacionit fiks. Në kuadrin e standardit GSM, pesë klasa stacionesh celulare janë adoptuar nga modeli i klasit të parë me fuqi dalëse 20 W të instaluar në një automjet deri në modelin portativ të klasit të 5-të me fuqi maksimale 0,8 W (Tabela 1.1). Gjatë transmetimit të mesazheve, sigurohet një kontroll adaptiv i fuqisë së transmetuesit, i cili siguron cilësinë e kërkuar të komunikimit.

Abonenti celular dhe stacioni janë të pavarur nga njëri-tjetri. Siç u përmend tashmë, çdo pajtimtar ka numrin e tij të identifikimit ndërkombëtar (IMSI) të regjistruar në kartën e tij inteligjente. Kjo qasje lejon instalimin e radio telefonave, për shembull, në taksi dhe makina me qira. Secilit stacion celular i është caktuar gjithashtu numri i tij i identifikimit ndërkombëtar (1ME1). Ky numër përdoret për të parandaluar hyrjen e një stacioni të vjedhur ose të paautorizuar në rrjetet GSM.

Tabela 1.1

Klasa e fuqisë	Niveli maksimal i fuqisë së transmetuesit	Tolerancat
1	20 W	1,5 dB
2	8 W	1,5 dB
3	5 W	1,5 dB
4	2 W	1,5 dB
5	0,8 W	1,5 dB

1.3. Ndërfaqet e rrjetit dhe radios

Gjatë projektimit të sistemeve celulare dixhitale të komunikimit celular të standardit GSM, merren parasysh tre lloje ndërfaqesh: për lidhjen me rrjetet e jashtme; ndërmjet pajisjeve të ndryshme të rrjeteve GSM; ndërmjet rrjetit GSM dhe pajisjeve të jashtme. Të gjitha ndërfaqet e brendshme ekzistuese të rrjeteve GSM janë paraqitur në bllok diagramin e fig. 1.1. Ato përputhen plotësisht me kërkesat e Rekomandimeve ETSI/GSM 03.02.

Ndërfaqet me rrjetet e jashtme

Lidhja me PSTN

Lidhja me rrjetin telefonik publik bëhet nga MSC nëpërmjet një lidhjeje 2 Mbps në përputhje me sistemin e sinjalizimit SS N 7. Karakteristikat elektrike të ndërfaqes 2 Mbps përputhen me Rekomandimet G.732 të CCITT.

Lidhja ISDN

Për t'u lidhur me rrjetet e reja ISDN, ofrohen katër linja komunikimi 2 Mbps, të mbështetura nga sistemi i sinjalizimit SS N 7 dhe duke përmbushur rekomandimet e CCITT Blue Book Q.701-Q.710, Q.711-Q.714, Q.716 , Q.781, 0.782, 0.791, 0.795, 0.761-0.764, 0.766.

Lidhja me një rrjet ekzistues NMT-450

Qendra e ndërrimit celular lidhet me rrjetin NMT-450 nëpërmjet katër lidhjeve standarde 2 Mbps dhe sistemeve të sinjalizimit SS N7. Në të njëjtën kohë, duhet të plotësohen kërkesat e Rekomandimeve të CCITT për nënsistemin e përdoruesit të rrjetit telefonik (TUP - Pjesa e përdoruesit të telefonit) dhe nënsistemin e transferimit të mesazheve (MTP - Pjesa e transferimit të mesazheve) të Librit të Verdhë. Karakteristikat elektrike të linjës 2 Mbit/s janë në përputhje me Rekomandimin G.732 të CCITT.

Lidhjet me rrjetet ndërkombëtare GSM

Aktualisht, po sigurohet lidhja e rrjetit GSM në Moskë me rrjetet pan-evropiane GSM. Këto lidhje bazohen në protokollet e sistemeve të sinjalizimit (SCCP) dhe ndërrimin e portës së lëvizshme (GMSC).

Ndërfaqet e brendshme GSM

Ndërfaqja midis MSC dhe BSS (ndërfaqja A) ofron mesazhe për kontrollin BSS, transferimin e thirrjeve, kontrollin e trafikut. Ndërfaqja A kombinon kanalet e komunikimit dhe linjat e sinjalizimit. Këta të fundit përdorin protokollin CCITT SS N7. Specifikimi i plotë i ndërfaqes A përputhet me serinë 08 të Rekomandimeve ETSI/GSM.

Ndërfaqja midis MSC dhe HLR ndahet me VLR (ndërfaqja B). Kur MSC duhet të gjejë një stacion celular, ai kontakton VLR. Nëse stacioni celular fillon një procedurë vendndodhjeje me MSC, ai informon VLR-në e tij, i cili fut të gjitha informacionet në ndryshim në regjistrat e tij. Kjo procedurë ndodh sa herë që një MS lëviz nga një zonë vendndodhjeje në tjetrën. Në rast se pajtimtari kërkon shërbime të veçanta shtesë ose ndryshon disa nga të dhënat e tij, KMSH-ja informon edhe VLR-në, e cila regjistron ndryshimet dhe njofton HLR-në nëse është e nevojshme.

Ndërfaqja midis MSC dhe HLR (ndërfaqja C) përdoret për të siguruar komunikim midis MSC dhe HLR. MSC mund të dërgojë një tregues (mesazh) në HLR në fund të seancës në mënyrë që pajtimtari të mund të paguajë për thirrjen. Kur rrjeti i telefonisë fikse nuk është në gjendje të ekzekutojë procedurën e konfigurimit të thirrjeve të abonentit celular, MSC mund t'i kërkojë HLR-së të gjejë pajtimtarin në mënyrë që të kryejë thirrjen në MS.

Ndërfaqja midis HLR dhe VLR (ndërfaqja D) përdoret për të përmirësuar shkëmbimin e të dhënave në pozicionin e stacionit celular, për të kontrolluar procesin e komunikimit. Shërbimet kryesore të ofruara për pajtimtarin celular janë aftësia për të dërguar ose marrë mesazhe pavarësisht vendndodhjes. Për ta bërë këtë, HLR duhet të plotësojë të dhënat e saj. VLR informon HLR-në për pozicionin e MS, duke e menaxhuar atë dhe duke i ricaktuar numrat në procesin e bredhjes, dërgon të gjitha të dhënat e nevojshme për të ofruar shërbim në stacionin celular.

Ndërfaqja ndërmjet MSC-ve (E-interface) siguron ndërveprim ndërmjet MSC-ve të ndryshme gjatë zbatimit të procedurës HANDOVER - "transferimi" i një pajtimtari nga zona në zonë kur ai lëviz gjatë një sesioni komunikimi pa e ndërprerë atë.

Ndërfaqja midis BSC dhe BTS (ndërfaqja A-bis) përdoret për të komunikuar BSC me BTS dhe përcaktohet nga Rekomandimet ETSI/GSM për vendosjen e lidhjes dhe proceset e kontrollit të pajisjeve, transmetimi kryhet nga rryma dixhitale me një shpejtësi prej 2.048 Mbps. Është e mundur të përdoret një ndërfaqe fizike prej 64 kbps.

Ndërfaqja midis BSC dhe OMS (ndërfaqja O) është menduar për komunikimin midis BSC dhe OMS dhe përdoret në rrjetet CCITT X.25 me komutim të paketave.

Ndërfaqja e brendshme BSC e kontrolluesit të stacionit bazë siguron komunikim midis pajisjeve të ndryshme BSC dhe pajisjeve transkoduese (TCE); përdor standardin e transmetimit PCM prej 2.048 Mbps dhe ju lejon të organizoni nga katër kanale me një shpejtësi prej 16 kbps një kanal me një shpejtësi prej 64 kbps.

Ndërfaqja ndërmjet MS dhe BTS (ndërfaqja Um-air) është përcaktuar në seritë 04 dhe 05 të Rekomandimeve ETSI/GSM.

Ndërfaqja e rrjetit ndërmjet OMC dhe rrjetit, e ashtuquajtura ndërfaqja e kontrollit ndërmjet elementëve OMC dhe rrjetit, përcaktohet nga Rekomandimi ETSI/GSM 12.01 dhe është analoge me ndërfaqen Q.3, e cila përcaktohet në modelin me shtresa ISO OSI të rrjeteve të hapura.

Lidhja e rrjetit me OMS mund të sigurohet nga sistemi i sinjalizimit CCITT SS N7 ose nga protokolli i rrjetit X.25. Një rrjet X.25 mund të lidhet me internetworks ose PSDN në mënyra të hapura ose të mbyllura.

GSM, një protokoll i menaxhimit të rrjetit dhe shërbimit, duhet gjithashtu të përputhet me kërkesat e ndërfaqes Q.3, të përcaktuara në Rekomandimin ETSI/GSM 12.01.

Ndërfaqet ndërmjet rrjetit GSM dhe pajisjeve të jashtme

Ndërfaqja ndërmjet MSC dhe Qendrës së Shërbimit (SC) kërkohet për të zbatuar shërbimin e mesazheve të shkurtra. Është përcaktuar në Rekomandimin ETSI/GSM 03.40.

Ndërfaqja me OMS të tjera. Çdo qendër e kontrollit dhe mirëmbajtjes së rrjetit duhet të lidhet me rrjete të tjera MNO që operojnë në rajone të tjera ose rrjete të tjera. Këto lidhje sigurohen nga ndërfaqet X në përputhje me Rekomandimet M.30 të CCITT. Ndërfaqja OMS përdoret për të bashkëvepruar me rrjetet e nivelit më të lartë.

1.4. Struktura e shërbimeve dhe transmetimi i të dhënave në standardin GSM

Standardi GSM përmban dy klasa shërbimesh: shërbimet bazë dhe teleshërbimet. Shërbimet kryesore ofrojnë: transmetimin e të dhënave (në mënyrë asinkrone) në modalitetin dupleks me shpejtësi 300, 600, 1200, 2400, 4800 dhe 9600 bps nëpërmjet rrjeteve telefonike publike; transmetimi i të dhënave (në mënyrë sinkronike) në modalitetin e dyfishtë me shpejtësi 1200, 2400, 4800 dhe 9600 bps përmes rrjeteve telefonike publike, rrjeteve publike të komutuara të të dhënave (CSPDN) dhe ISDN; aksesi i përshtatësit në të dhënat standarde të paketave asinkrone 300-9600 bps mbi rrjetet publike të të dhënave me komutim të paketave (PSPDN), si Datex-P; akses sinkron dupleks në një rrjet të dhënash të paketave me shpejtësi standarde 2400-9600 bps.

Kur transmetoni të dhëna me 9,6 kbps, përdoret gjithmonë lidhja me shpejtësi të plotë. Në rastin e transmetimit me shpejtësi nën 9,6 kbit/s, mund të përdoren kanale komunikimi me gjysmë shpejtësi.

Funksionet e listuara të kanaleve të të dhënave ofrohen për pajisjet terminale që përdorin ndërfaqe CCITT me specifikimet e serisë V.24 ose X.21. Këto specifika përcaktojnë transmetimin e të dhënave përmes kanaleve telefonike konvencionale. Teleserviset ofrojnë shërbimet e mëposhtme:

1) komunikimi telefonik (i kombinuar me shërbimin e sinjalizimit: siguria e banesës, sinjalet e fatkeqësisë, etj.);

2) transmetimi i mesazheve të shkurtra;

3) qasje në shërbimet "Videotex", "Teletex";

4) Shërbimi i telefaksit (grupi 3).

Përveç kësaj, është standardizuar një gamë e gjerë shërbimesh speciale (transferimi i thirrjeve, sinjalizimet e tarifave, përfshirja në një grup përdoruesish të mbyllur).

Duke qenë se shumica e abonentëve pritet të përdorin shërbimet GSM për qëllime biznesi, vëmendje e veçantë i kushtohet aspekteve të sigurisë dhe cilësisë së shërbimeve të ofruara.

Blloku i shërbimeve të komunikimit në GSM PLMN është paraqitur në fig. 1.4 (GSM PLMN - Rrjeti Mobile Tokësor Publik GSM - rrjet komunikimi me objekte të lëvizshme tokësore; TE (Terminal Equipment) - pajisje terminale, MT (Mobile Terminal) - terminal celular, IWF (Interworking Function) - kryqëzim funksional ndërveprues). Transmetimi i të dhënave përfshin gjithashtu një lloj të ri shërbimi të përdorur në GSM - transmetimin e mesazheve të shkurtra (transmetimi i mesazheve alfanumerike të shërbimit për grupe të caktuara përdoruesish).

Gjatë transmetimit të mesazheve të shkurtra, përdoret gjerësia e brezit të kanaleve të sinjalizimit. Mesazhet mund të transmetohen dhe merren nga stacioni celular. Kanalet e zakonshme të kontrollit mund të përdoren për të dërguar mesazhe të shkurtra. Mesazhet janë të kufizuara në 160 karaktere, të cilat mund të merren gjatë një telefonate në vazhdim ose në një cikël të papunë. V

menaxhimi i kanaleve të radios, mbrojtja nga gabimet e kanaleve të radios, kodimi-dekodimi i të folurit, monitorimi dhe shpërndarja aktuale e të dhënave dhe thirrjeve të përdoruesit, përshtatja në drejtim të shpejtësisë së transmetimit ndërmjet kanalit të radios dhe të dhënave, sigurimi i funksionimit paralel të ngarkesave (terminaleve), sigurimi i funksionimit të vazhdueshëm në procesi i lëvizjes.

Përdoren tre lloje të pajisjeve terminale të stacionit celular: MTO (Terminimi celular 0) - një stacion celular shumëfunksional, i cili përfshin një terminal të dhënash me aftësinë për të transmetuar dhe marrë të dhëna dhe zë: МТ1 (Terminimi celular 1) - një stacion celular me aftësia për të komunikuar nëpërmjet terminalit me ISDN ; MT2 (Mobile Termination 2) - një stacion celular me aftësinë për të lidhur një terminal për komunikim sipas protokollit të serive CCITT V ose X.

Pajisja terminale mund të përbëhet nga një ose më shumë lloje pajisjesh, të tilla si një aparat telefoni me një telefonues, pajisje për transmetimin e të dhënave (DTE), teleks etj.

Ekzistojnë këto lloje të terminaleve: TE1 (Terminal Equipment 1) - pajisje terminale që ofrojnë komunikim me ISDN; TE2 (Terminal Equipment 2) - pajisje terminale që siguron komunikim me çdo pajisje nëpërmjet protokolleve të serisë CCITT V ose X (nuk siguron komunikim me ISDN). Terminali TE2 mund të lidhet si ngarkesë me MT1 (stacion celular me lidhje ISDN) nëpërmjet përshtatësit TA.

Sistemi i karakteristikave të standardit GSM, diagrami funksional i miratuar i rrjeteve të komunikimit dhe një sërë ndërfaqesh ofrojnë parametra të lartë për mesazhe, përputhshmëri me rrjetet ekzistuese dhe të ardhshme të informacionit dhe u ofrojnë pajtimtarëve një gamë të gjerë shërbimesh të komunikimit dixhital.

1.6. Struktura e kornizës TDMA dhe gjenerimi i sinjalit në standardin GSM

Si rezultat i analizës së opsioneve të ndryshme për ndërtimin e sistemeve celulare dixhitale të komunikimit celular (MCSS), standardi GSM miratoi aksesin e shumëfishtë të ndarjes së kohës (TDMA). Struktura e përgjithshme e kornizave të përkohshme është paraqitur në fig. 1.6. Gjatësia e periudhës së sekuencës në këtë strukturë, e cila quhet hiperkornizë, është e barabartë me Tr = 3 orë 28 min 53 s 760 ms (12533,76 s). Një hiperkornizë ndahet në 2048 superkorniza, secila prej të cilave ka një kohëzgjatje Te = 12533.76 / 2048 = 6.12 s.

Një superkornizë përbëhet nga shumë korniza. Për të organizuar kanale të ndryshme komunikimi dhe kontrolli në standardin GSM, përdoren dy lloje multiframesh:

1) Korniza me shumë korniza TDMA me 26 pozicione;

2) Korniza me shumë korniza TDMA me 51 pozicione.

Një superkornizë mund të përmbajë 51 multikorniza të llojit të parë ose 26 multikorniza të llojit të dytë. Kohëzgjatja e multikornizave, përkatësisht:

1) Tm = 6120/51 = 120 ms;

2) Tm = 6120/26 = 235,385 ms (3060/13 ms). Kohëzgjatja e çdo kornize TDMA

Tk = 120/26 = 235,385/51 = 4,615 ms (60/13 ms).

Në periudhën e sekuencës, çdo kornizë TDMA ka numrin e vet të sekuencës (NF) nga 0 në NFmax, ku NFmax = (26x51x2048) -1 = 2715647.

Kështu, një hiperkornizë përbëhet nga 2715647 korniza TDMA. Nevoja për një periudhë kaq të madhe hiperframe është për shkak të kërkesave të procesit të mbrojtjes kriptografike të aplikuar, në të cilin numri i kornizës NF përdoret si parametër hyrës. Një kornizë TDMA ndahet në tetë pozicione kohore me një pikë

Deri në = 60/13:8 = 576,9 µs (15/26 ms)

Çdo pozicion kohor caktohet TN me një numër nga 0 në 7. Kuptimi fizik i pozicioneve kohore, të cilat quhen ndryshe dritare, është koha gjatë së cilës transportuesi modulohet me një rrymë informacioni dixhital që korrespondon me një mesazh të folur ose të dhëna.

Rrjedha e informacionit dixhital është një sekuencë paketash të vendosura në këto intervale kohore (dritare). Paketat formohen pak më të shkurtra se intervalet, kohëzgjatja e tyre është 0,546 ms, e cila është e nevojshme për të marrë një mesazh në prani të shpërndarjes kohore në kanalin e përhapjes.

Një mesazh informacioni transmetohet përmes një kanali radio me një shpejtësi prej 270.833 kbps.

Kjo do të thotë që një vend i kohës së kornizës TDMA përmban 156,25 bit.

Kohëzgjatja e një biti informacioni është 576,9 µs/156,25 = 3,69 µs.

Çdo interval kohor që korrespondon me kohëzgjatjen e një biti caktohet BN me një numër nga 0 në 155; intervali i fundit 1/4-bit numërohet me 156.

Për të transmetuar informacion mbi kanalet e komunikimit dhe kontrollit, për të rregulluar frekuencat e bartësit, për të siguruar sinkronizimin e kohës dhe aksesin në një kanal komunikimi, pesë lloje intervalesh kohore (dritare) përdoren në strukturën e kornizës TDMA:

NB përdoret për të transmetuar informacion mbi kanalet e komunikimit dhe kontrollit, me përjashtim të kanalit të aksesit RACH. Ai përbëhet nga 114 bit të një mesazhi të koduar dhe përfshin një interval mbrojtës (GP) prej 8,25 bitësh me një kohëzgjatje prej 30,46 µs. Blloku i informacionit 114 bit ndahet në dy blloqe të pavarura prej 57 bitësh secila, të ndara nga një sekuencë trajnimi prej 26 bitësh, e cila përdoret për të vendosur barazuesin në marrës në përputhje me karakteristikat e kanalit të komunikimit në një kohë të caktuar.

Dy bit kontrolli (Steeling Flag) përfshihen në NB, të cilat shërbejnë si tregues nëse grupi i transmetuar përmban informacione të të folurit ose informacion sinjalizues. Në rastin e fundit, Kanali i Trafikut “vidhet” për të dhënë sinjalizim.

Midis dy grupeve të biteve të koduar në NB është një sekuencë trajnimi 26-bitëshe e njohur për marrësin. Kjo sekuencë siguron:

Vlerësimi i shpeshtësisë së shfaqjes së gabimeve në shifra binare bazuar në rezultatet e krahasimit të sekuencave të marra dhe referencës. Gjatë krahasimit, llogaritet parametri RXQUAL, i cili merret për të vlerësuar cilësinë e komunikimit. Natyrisht, ne po flasim vetëm për vlerësimin e lidhjes, dhe jo për matje të sakta, pasi kontrollohet vetëm një pjesë e informacionit të transmetuar. Parametri RXQUAL përdoret kur hyni në një komunikim, kur kryeni procedurën e "dorëzimit" dhe kur vlerësoni zonën e mbulimit të radios;

Vlerësimi i përgjigjes së impulsit të kanalit të radios në intervalin e transmetimit NB për korrigjimin e mëvonshëm të rrugës së marrjes së sinjalit përmes përdorimit të një barazuesi adaptiv në rrugën e marrjes;

Përcaktimi i vonesave të përhapjes së sinjalit midis stacioneve bazë dhe atyre celularë për të vlerësuar diapazonin e komunikimit. Ky informacion është i nevojshëm në mënyrë që paketat e të dhënave nga stacione të ndryshme celulare të mos mbivendosen kur merren në stacionin bazë. Prandaj, stacionet celulare më të largëta duhet të transmetojnë paketat e tyre përpara stacioneve në afërsi të stacionit bazë. FB është menduar për sinkronizimin e frekuencave të stacionit celular. Të gjithë 142 bitët në këtë slot kohor janë zero, që korrespondon me një bartës të pamoduluar me një zhvendosje prej 1625/24 kHz mbi frekuencën nominale të bartësit. Është e nevojshme të kontrollohet puna

transmetuesi dhe marrësi i tij me një hapësirë ​​të vogël kanalesh me frekuencë (200 kHz), që është rreth 0.022% e vlerës nominale të gjerësisë së brezit 900 MHz. FB përmban një interval mbrojtës prej 8.25 bitësh në të njëjtën mënyrë si intervali normal kohor. Kontrolli i frekuencës së lojërave të përsëritura kohore (FB) formojnë një kanal të konfigurimit të frekuencës (FCCH).

SB përdoret për sinkronizimin kohor të stacioneve bazë dhe të lëvizshme. Ai përbëhet nga një sekuencë sinkronizimi 64-bit, mbart informacion në lidhje me numrin VOLUME të kornizës dhe kodin e identifikimit të stacionit bazë. Ky interval transmetohet së bashku me intervalin e vendosjes së frekuencës. Intervalet e përsëritura të sinkronizimit formojnë të ashtuquajturin kanal sinkronizimi (SCH).

DB siguron vendosjen dhe testimin e kanalit të komunikimit. Në strukturën e tij, DB përkon me NB (Fig. 1.6) dhe përmban një sekuencë instalimi 26 bit të gjatë. Nuk ka bit kontrolli në DB dhe asnjë informacion nuk transmetohet. DB vetëm informon se transmetuesi është duke funksionuar.

AB siguron leje për stacionin celular për të hyrë në stacionin e ri bazë. AB transmetohet nga stacioni celular kur kërkon një kanal sinjalizimi. Kjo është paketa e parë e transmetuar nga stacioni celular, kështu që koha e tranzitit ende nuk është matur. Prandaj, paketa ka një strukturë specifike. Modeli i bishtit 8-bit transmetohet i pari, i ndjekur nga sekuenca e sinkronizimit të stacionit bazë (41 bit), e cila lejon stacionin bazë të sigurojë që 36 bitët e mëpasshëm të koduar janë marrë saktë. Intervali përmban një interval të madh mbrojtës (68.25 bit, kohëzgjatje 252 μs), i cili siguron (pavarësisht kohës së transitit të sinjalit) ndarje kohore të mjaftueshme nga paketat e stacioneve të tjera celulare,

Ky interval mbrojtës korrespondon me dyfishin e vonesës maksimale të mundshme të sinjalit brenda një qelize dhe në këtë mënyrë përcakton madhësitë maksimale të lejueshme të qelizave. Një tipar i standardit GSM është aftësia për të ofruar komunikim për abonentët celularë në qeliza me një rreze prej rreth 35 km. Koha e përhapjes së sinjalit të radios në drejtimet e përparme dhe të kundërta është 233,3 µs.

Në strukturën GSM, karakteristikat kohore të mbështjelljes së sinjalit të emetuar nga paketat në intervalin kohor të kanalit të kornizës TDMA dhe karakteristikat spektrale të sinjalit janë të përcaktuara rreptësisht. Maska e mbështjelljes kohore për sinjalet e emetuara në intervalin AB të një kornize të plotë TDMA është paraqitur në Fig. 1.7, dhe maska ​​e zarfit për sinjalet NB, FB, DB dhe SB të kornizës së plotë TDMA - në fig. 1.8. Forma të ndryshme të mbështjellësve të sinjaleve të emetuara korrespondojnë me kohëzgjatje të ndryshme të intervalit AB (88 bit) në raport me intervalet e tjera të specifikuara të kornizës së plotë TDMA (148 bit). Normat për karakteristikën spektrale të sinjalit të emetuar janë paraqitur në fig. 1.9.

Një nga veçoritë e gjenerimit të sinjalit në standardin GSM është përdorimi i kërcimeve me frekuencë të ngadaltë gjatë një seance komunikimi. Qëllimi kryesor i kërcimeve të tilla (SFH - Slow Frequency Hopping) është sigurimi i diversitetit të frekuencës në kanalet e radios që funksionojnë në kushte të përhapjes shumëpalëshe të valëve të radios. SFH përdoret në të gjitha rrjetet celulare, gjë që përmirëson efikasitetin e kodimit dhe ndërthurjes për stacionet e abonentëve me lëvizje të ngadaltë. Parimi i formimit të kërcimeve të ngadalta në frekuencë është që mesazhi i transmetuar në intervalin kohor të kornizës TDMA të alokuar për pajtimtarin (577 μs) transmetohet (merret) në një frekuencë të re fikse në çdo kornizë pasuese. Sipas strukturës së kornizës, koha e kërcimit të frekuencës është rreth 1 ms.

Gjatë kërcimit të frekuencës, një ndarje e dyfishtë prej 45 MHz mbahet vazhdimisht midis kanaleve të marrjes dhe transmetimit. Të gjithë abonentëve aktivë të vendosur në të njëjtën qelizë u caktohen sekuenca të formësimit ortogonal, gjë që eliminon ndërhyrjen e ndërsjellë kur marrin mesazhe nga abonentët në qelizë. Parametrat e sekuencës së kërcimit të frekuencës (matrica kohë-frekuencë dhe frekuenca e fillimit) i caktohen çdo stacioni celular gjatë krijimit të kanalit. Ortogonaliteti i sekuencave të ndërrimit të frekuencës në një qelizë sigurohet nga zhvendosja fillestare e frekuencës së sekuencës së njëjtë (sipas algoritmit të formimit). Qelizat ngjitur përdorin sekuenca të ndryshme formësimi.

Skema e kombinuar e kanalizimit TDMA/FDMA në standardin GSM dhe parimi i përdorimit të kërcimeve me frekuencë të ngadaltë gjatë transmetimit të mesazheve në korniza kohore janë paraqitur në Fig. 1.10,1.11.

Për krahasim, mund të vërehet se sipas rezultateve të studimeve eksperimentale të kryera në rrjetet ekzistuese GSM, diversiteti hapësinor i antenave marrëse në stacionin bazë jep një fitim prej 3-4 dB.

Struktura e miratuar e kornizave TDMA dhe parimet e formimit të sinjalit në standardin GSM, së bashku me metodat e kodimit në rënie, bënë të mundur uljen e raportit sinjal-zhurmë të kërkuar për marrjen në 9 dB, ndërsa në standardet analoge. rrjetet e komunikimit celular është 17-18 dB.

Literatura për kapitullin 1

1.1 M. Mouly, M. B. Pautet. Sistemi GSM për komunikimet celulare. 1992.p.p. 702.

1.2 Yu.A. Gromakov. Sistemet celulare të radio komunikimit celular. Teknologjitë e komunikimeve elektronike. Vëllimi 48. Eko-Trendet. Moska. 1994.

1.3 A. Mehrotra. Radio celulare: Sisteme Analoge dhe Dixhitale. Artech House, Boston-Londër. 1994.p.p. 460.

1.4 Yu.A. Gromakov. Struktura e kornizave TDMA dhe formimi i sinjaleve në standardin GSM. "Elektrokomunikacion". N 10. 1993. fq. 9-12.

Ky artikull është i pari në një seri artikujsh rreth komunikimit celular. Në këtë cikël, unë do të doja të përshkruaj në detaje parimet e funksionimit të rrjeteve celulare të gjeneratës së dytë, të tretë dhe të katërt. Standardi GSM i përket gjeneratës së dytë (2G).

Komunikimi celular i gjeneratës së parë ishte analog dhe nuk përdoret tani, kështu që ne nuk do ta konsiderojmë atë. Gjenerata e dytë është dixhitale dhe kjo veçori ka zëvendësuar plotësisht rrjetet 1G. Sinjali dixhital është më i fortë se sinjali analog, i cili është një avantazh i madh në komunikimet radio celulare. Përveç kësaj, një sinjal dixhital, përveç të folurit, ju lejon të transmetoni të dhëna (SMS, GPRS). Duhet të theksohet se kjo prirje drejt kalimit nga një sinjal analog në një sinjal dixhital është tipik jo vetëm për komunikimet celulare.

GSM (Global System Mobile) është një standard global për komunikimet dixhitale celulare, me ndarje kanalesh bazuar në kohën TDMA dhe frekuencën FDMA. Zhvilluar nën kujdesin e Institutit Evropian të Standardeve të Telekomunikacionit (ETSI) në fund të viteve 1980.

GSM ofron mbështetje për shërbimet e mëposhtme:

• Transmetimi i të dhënave GPRS
• Transmetimi i të folurit
• Dërgimi i mesazheve të shkurtra SMS
• Transmetimi i faksit

Përveç kësaj, ka shërbime shtesë:

• Identifikimi i numrit
• Përcjellja e thirrjes
• Telefononi në pritje dhe mbajeni
• telefonatë konferencë
• Postë zanore

Arkitektura e rrjetit GSM

Le të shqyrtojmë më në detaje nga cilat elementë është ndërtuar rrjeti GSM dhe si ndërveprojnë me njëri-tjetrin.

Rrjeti GSM është i ndarë në dy sisteme: SS (Switching System) - nënsistemi komutues, BSS (Base Station System) - sistemi i stacionit bazë. SS kryen funksionet e trajtimit të thirrjeve dhe vendosjes së lidhjes, si dhe është përgjegjëse për zbatimin e të gjitha shërbimeve të caktuara për pajtimtarin. BSS është përgjegjës për funksionet që lidhen me ndërfaqen e radios.

SS përfshin:

• MSC (Mobile Switching Center) - Nyja e ndërrimit të rrjetit GSM
• GMSC (Gate MSC) - një ndërprerës që trajton thirrjet nga rrjetet e jashtme
• HLR (Regjistri i Vendndodhjes së Shtëpisë) - baza e të dhënave e abonentëve në shtëpi
• VLR (Regjistri i Vendndodhjes së Vizitorëve) - baza e të dhënave të abonentëve të ftuar
• AUC (Authentication Cetner) - qendra e vërtetimit (autentifikimi i pajtimtarëve)

BSS përfshin:

• BSC (Base Station Controller) - kontrollues i stacionit bazë
• BTS (Base Transeiver Station) - stacion transmetues
• MS (Stacioni celular) - stacion celular

Përbërja e nënsistemit komutues SS

MSC kryen funksionet e komutimit për komunikimet celulare. Kjo qendër kontrollon të gjitha thirrjet hyrëse dhe dalëse që vijnë nga rrjete të tjera telefonike dhe të dhënash. Këto rrjete përfshijnë PSTN, ISDN, rrjetet publike të të dhënave, rrjetet e korporatave, si dhe rrjetet celulare të operatorëve të tjerë. Funksionet e vërtetimit të pajtimtarëve kryhen gjithashtu në MSC. MSC ofron funksione të drejtimit dhe kontrollit të thirrjeve. MSC është përgjegjës për ndërrimin e funksioneve. MSC gjeneron të dhënat e nevojshme për tarifimin e shërbimeve të komunikimit të ofruara nga rrjeti, grumbullon të dhëna për bisedat që janë zhvilluar dhe i transferon ato në qendrën e shlyerjes (qendrën e faturimit). MSC gjithashtu përpilon statistikat e nevojshme për të monitoruar dhe optimizuar rrjetin. MSC jo vetëm që merr pjesë në kontrollin e thirrjeve, por gjithashtu menaxhon regjistrimin e vendndodhjes dhe procedurat e dorëzimit.

Në sistemin GSM, çdo operator ka një bazë të dhënash që përmban informacione për të gjithë pajtimtarët që i përkasin PLMN-së së tij. Në rrjetin e një operatori, logjikisht ka një HLR, por fizikisht ka shumë prej tyre, sepse atë
databaza e shpërndarë. Informacioni për pajtimtarin futet në HLR në momentin e regjistrimit të pajtimtarit (lidhja e kontratës së shërbimit nga pajtimtari) dhe ruhet derisa pajtimtari të zgjidhë kontratën dhe të hiqet nga regjistri i HLR.
Informacioni i ruajtur në HLR përfshin:

• Identifikuesit (numrat) e pajtimtarit.
• Shërbime shtesë të caktuara për pajtimtarin
• Informacion rreth vendndodhjes së pajtimtarit, i saktë në numrin MSC / VLR
• Informacioni i vërtetimit të pajtimtarit (trefishi)

HLR mund të zbatohet si një funksion i integruar në MSC/VLR ose i pavarur. Nëse kapaciteti i HLR është shteruar, atëherë mund të shtohet një HLR shtesë. Dhe në rastin e organizimit të disa HLR-ve, baza e të dhënave mbetet e vetme - e shpërndarë. Regjistrimi i të dhënave të pajtimtarit mbetet gjithmonë i vetmi. Të dhënat e ruajtura në HLR mund të aksesohen nga MSC dhe VLR që i përkasin rrjeteve të tjera si pjesë e ofrimit të roaming-ut ndër-rrjet të abonentëve.

Baza e të dhënave VLR përmban informacione për të gjithë abonentët celularë që ndodhen aktualisht në zonën e shërbimit MSC. Kështu, çdo MSC në rrjet ka VLR-në e vet. Informacioni i shërbimit ruhet përkohësisht në VLR, dhe për shkak të kësaj, MSC-ja e lidhur mund t'u shërbejë të gjithë pajtimtarëve të vendosur në zonën e shërbimit të kësaj MSC. HLR dhe VLR ruajnë informacione shumë të ngjashme për pajtimtarët, por ka disa ndryshime që do të diskutohen në kapitujt e mëvonshëm. Kur një pajtimtar kalon në zonën e shërbimit të një MSC të ri, VLR e lidhur me atë MSC kërkon informacion në lidhje me pajtimtarin nga HLR që ruan të dhënat e atij pajtimtari. HLR dërgon një kopje të informacionit në VLR dhe përditëson informacionin e vendndodhjes së pajtimtarit. Pas përditësimit të informacionit, MS mund të bëjë lidhje dalëse/hyrëse.

Për të përjashtuar përdorimin e paautorizuar të burimeve të sistemit të komunikimit, futen mekanizmat e vërtetimit - vërtetimi i pajtimtarit. AUC është një qendër vërtetimi e abonentëve, përbëhet nga disa blloqe dhe gjeneron çelësat e vërtetimit dhe enkriptimit (fjalëkalimet krijohen). Me ndihmën e tij, MSC vërteton pajtimtarin dhe kur të krijohet një lidhje, enkriptimi i informacionit të transmetuar do të aktivizohet në ndërfaqen e radios.

Përbërja e nënsistemit të stacioneve bazë BSS

BSC menaxhon të gjitha funksionet që lidhen me funksionimin e kanaleve radio në rrjetin GSM. Është një ndërprerës që ofron funksione të tilla si dorëzimi i MS, caktimi i kanaleve të radios dhe grumbullimi i konfigurimit të qelizave. Çdo MSC mund të menaxhojë shumë BSC.

BTS menaxhon ndërfaqen ajrore me MS. BTS përfshin pajisje radio si transmetues dhe antena që kërkohen për të shërbyer çdo qelizë në rrjet. Kontrolluesi BSC menaxhon shumë BTS.

Ndërtimi gjeografik i rrjeteve GSM

Çdo rrjet telefonik ka nevojë për një strukturë specifike për t'i drejtuar thirrjet në centralin e dëshiruar dhe tek pajtimtari. Në një rrjet komunikimi celular, kjo strukturë është veçanërisht e rëndësishme, pasi pajtimtarët lëvizin nëpër rrjet, domethënë ata ndryshojnë vendndodhjen e tyre dhe kjo vendndodhje duhet të monitorohet vazhdimisht.

Megjithëse qeliza është njësia bazë e sistemit të komunikimit GSM, është shumë e vështirë të jepet një përkufizim i qartë. Është e pamundur të bashkëngjitni këtë term në një antenë ose në një stacion bazë, sepse ka qeliza të ndryshme. Megjithatë, një qelizë është një zonë gjeografike e shërbyer nga një ose më shumë stacione bazë dhe në të cilën funksionon një grup i kanaleve logjike të kontrollit GSM (vetë kanalet do të diskutohen në kapitujt në vijim). Secilës qelizë i është caktuar numri i saj unik, i quajtur Identifikuesi Global i Qelizës (CGI). Në një rrjet që mbulon, për shembull, një vend të tërë, numri i qelizave mund të jetë shumë i madh.

Zona e vendndodhjes (LA) përkufizohet si një grup qelizash në të cilat do të kryhet një telefonatë e stacionit celular. Vendndodhja e pajtimtarit brenda rrjetit është e lidhur me LA në të cilën abonenti ndodhet aktualisht. Identifikuesi i dhënë i zonës (LAI) ruhet në VLR. Kur një MS kalon një kufi midis dy qelizave që i përkasin LA të ndryshme, ai dërgon informacion në lidhje me LA të re në rrjet. Kjo ndodh vetëm nëse MS është në modalitetin Idle. Informacioni për vendndodhjen e re nuk transmetohet gjatë lidhjes së vendosur, ky proces do të ndodhë pas përfundimit të lidhjes. Nëse një MS kalon një kufi midis qelizave brenda të njëjtit LA, ai nuk e informon rrjetin për vendndodhjen e tij të re. Kur një telefonatë hyrëse arrin në një MS, mesazhi i paging shpërndahet brenda të gjitha qelizave që i përkasin të njëjtës LA.

Zona e shërbimit të një MSC përbëhet nga një numër LA dhe përfaqëson pjesën gjeografike të rrjetit nën kontrollin e një MSC të vetme. Për të drejtuar një telefonatë në një MS, nevojitet gjithashtu informacioni i zonës së shërbimit të MSC, kështu që zona e shërbimit gjithashtu gjurmohet dhe regjistrohet në bazën e të dhënave (HLR).

Zona e shërbimit PLMN është një grup qelizash të shërbyera nga një operator dhe përkufizohet si zona në të cilën operatori i siguron pajtimtarit mbulim radio dhe akses në rrjetin e tij. Mund të ketë shumë PLMN në çdo vend, një për secilin operator. Përkufizimi i roaming përdoret kur një MS lëviz nga një zonë shërbimi PLMN në tjetrën. I ashtuquajturi roaming brenda rrjetit është një ndryshim i MSC/VLR.

Zona e shërbimit GSM është e gjithë zona gjeografike në të cilën një pajtimtar mund të hyjë në rrjetin GSM. Zona e shërbimit GSM po zgjerohet pasi operatorët e rinj nënshkruajnë kontrata për të punuar së bashku për t'i shërbyer abonentëve. Aktualisht, zona e shërbimit GSM mbulon, me disa boshllëqe, shumë vende nga Irlanda në Australi dhe nga Afrika e Jugut në Amerikë.

Roaming ndërkombëtar është termi që përdoret kur një MS lëviz nga një PLMN kombëtare në një tjetër PLMN kombëtare.

Plani i frekuencës GSM

GSM përfshin disa breza frekuencash, më të zakonshmet janë: 900, 1800, 1900 MHz. Fillimisht, brezi 900 MHz iu nda standardit GSM. Aktualisht, kjo gamë mbetet në mbarë botën. Në disa vende, brezat e zgjeruar të frekuencës përdoren për të siguruar kapacitet më të madh të rrjetit. Brezat e zgjeruara quhen E-GSM dhe R-GSM, ndërsa brezi i rregullt quhet P-GSM (primar).

• P-GSM900 890-915/935-960 MHz
• E-GSM900 880-915/925-960 MHz
• R-GSM900 890-925/935-970 MHz
• R-GSM1800 1710-1785/1805-1880 MHz

Në vitin 1990, për të rritur konkurrencën midis operatorëve, Britania e Madhe filloi të zhvillonte një version të ri të GSM, i cili është përshtatur në brezin frekuencor 1800. Menjëherë pas miratimit të këtij brezi, disa vende aplikuan për përdorimin e këtij brezi frekuencash. Futja e kësaj gamë ka rritur rritjen e numrit të operatorëve, duke çuar në rritjen e konkurrencës dhe, rrjedhimisht, përmirësimin e cilësisë.
shërbimi. Përdorimi i këtij diapazoni ju lejon të rritni kapacitetin e rrjetit duke rritur gjerësinë e brezit dhe, në përputhje me rrethanat, duke rritur numrin e transportuesve. Brezi i frekuencës 1800 përdor brezat e mëposhtëm të frekuencës: GSM 1710-1805/1785-1880 MHz. Deri në vitin 1997, standardi 1800 quhej Sistemi Dixhital Celular (DCS) 1800 MHz, aktualisht quhet GSM 1800.

Në vitin 1995, koncepti PCS (Personal Cellular System) u specifikua në SHBA. Ideja kryesore e këtij koncepti është mundësia e ofrimit të komunikimit personal, domethënë komunikimit midis dy abonentëve, dhe jo midis dy stacioneve celulare. PCS nuk kërkon që këto shërbime të bazohen në teknologjinë celulare, por kjo teknologji aktualisht njihet si më efikasja për këtë koncept. Frekuencat e disponueshme për zbatimin e PCS janë në rajonin 1900 MHz. Meqenëse standardi GSM 900 nuk mund të përdoret në Amerikën e Veriut për faktin se ky brez frekuencash është i zënë nga një standard tjetër, standardi GSM 1900 është një mundësi për të mbushur këtë boshllëk. Dallimi kryesor midis standardit amerikan GSM 1900 dhe GSM 900 është se GSM 1900 mbështet sinjalizimin ANSI.

Tradicionalisht, brezi 800 MHz ka qenë i zënë nga standardi TDMA (AMPS dhe D-AMPS) i zakonshëm në SHBA. Ashtu si në rastin e standardit GSM 1800, ky standard bën të mundur marrjen e licencave shtesë, domethënë zgjeron shtrirjen e standardit në rrjetet kombëtare, duke u ofruar operatorëve kapacitet shtesë.

Rrjetet GSM. Një vështrim nga brenda.

Pak histori

Në agimin e zhvillimit të komunikimeve celulare (dhe nuk ishte shumë kohë më parë - në fillim të viteve tetëdhjetë), Evropa ishte e mbuluar me rrjete analoge të standardeve të ndryshme - Skandinavia zhvilloi sistemet e saj, Britania e Madhe të sajën ... Tani është e vështirë për të thënë se kush e inicioi revolucionin që pasoi shumë shpejt - "majat" në formën e prodhuesve të pajisjeve që janë të detyruar të zhvillojnë pajisjet e tyre për secilin rrjet, ose "klasat e ulëta" si përdorues që janë të pakënaqur me mbulimin e kufizuar të tyre. telefonit. Në një mënyrë apo tjetër, në vitin 1982, Komisioni Evropian për Telekomunikacionet (CEPT) krijoi një grup të posaçëm për të zhvilluar një sistem krejtësisht të ri, pan-evropian të komunikimit celular. Kërkesat kryesore për standardin e ri ishin: përdorimi efikas i spektrit të frekuencave, mundësia e roaming-ut automatik, cilësia e përmirësuar e të folurit dhe mbrojtja nga aksesi i paautorizuar në krahasim me teknologjitë e mëparshme, dhe gjithashtu, padyshim, pajtueshmëria me sistemet e tjera ekzistuese të komunikimit (përfshirë kabllot). etj.

Rezultati i punës së palodhur të shumë njerëzve nga vende të ndryshme (të jem i sinqertë, as që mund ta imagjinoj sasinë e punës që ata bënë!) ishte specifikimi i rrjetit celular pan-evropian, i prezantuar në vitin 1990, i quajtur Sistemi Global për Komunikimet Mobile ose thjesht GSM. Dhe më pas gjithçka shkëlqeu si në një kaleidoskop - operatori i parë GSM pranoi abonentë në 1991, në fillim të vitit 1994 rrjetet bazuar në standardin në fjalë tashmë kishin 1.3 milion abonentë, dhe deri në fund të 1995 numri i tyre ishte rritur në 10 milion! Vërtet, "GSM ecën planetin" - aktualisht, rreth 200 milionë njerëz kanë telefona të këtij standardi dhe rrjetet GSM mund të gjenden në të gjithë botën.

Le të përpiqemi të kuptojmë se si janë organizuar rrjetet GSM dhe mbi cilat parime funksionojnë. Duhet të them menjëherë se detyra nuk është e lehtë, megjithatë, më besoni - si rezultat, do të kemi kënaqësi të vërtetë nga bukuria e zgjidhjeve teknike të përdorura në këtë sistem komunikimi.

Dy çështje shumë të rëndësishme do të mbeten jashtë fushës së shqyrtimit: së pari, ndarja e kanaleve në frekuencë-kohë (mund të njiheni me këtë) dhe, së dyti, sistemet e kriptimit dhe mbrojtjes për fjalimin e transmetuar (kjo është një temë kaq specifike dhe e gjerë që, ndoshta, në të ardhmen do t'i kushtohet një artikull i veçantë).

Pjesët kryesore të sistemit GSM, qëllimi dhe ndërveprimi i tyre me njëri-tjetrin.

Le të fillojmë me shqyrtimin më të vështirë dhe, mbase, të mërzitshëm të skeletit (ose, siç thonë në departamentin ushtarak të Alma Mater-it tim, bllok diagrami) të rrjetit. Kur përshkruaj, do t'u përmbahem shkurtesave në gjuhën angleze të pranuara në të gjithë botën, natyrisht, duke dhënë interpretimin e tyre në rusisht.

Hidhini një sy fig. një:

Fig.1 Arkitektura e thjeshtuar e rrjetit GSM.

Pjesa më e thjeshtë e bllok diagramit - një telefon portativ, përbëhet nga dy pjesë: vetë "celulari" - IU(Pajisje celulare - pajisje celulare) dhe karta smart SIM (Subscriber Identity Module - moduli i identifikimit të abonentit), i marrë me lidhjen e një kontrate me operatorin. Ashtu si çdo makinë është e pajisur me një numër unik të trupit, kështu edhe celulari ka numrin e vet - IMEI(International Mobile Equipment Identity - identifikuesi ndërkombëtar i një pajisjeje celulare), i cili mund të transmetohet në rrjet me kërkesën e tij (për më shumë detaje, shih IMEI mund te gjendet). SIM , nga ana tjetër, përmban të ashtuquajturat IMSI(International Mobile Subscriber Identity - numri ndërkombëtar i identifikimit të abonentit). Unë mendoj se ndryshimi midis IMEI dhe IMSI qartë - IMEI korrespondon me një telefon specifik dhe IMSI- një pajtimtar specifik.

“Sistemi nervor qendror” i rrjetit është NSS(Network and Switching Subsystem - një rrjet dhe nënsistemi komutues), dhe komponenti që kryen funksionet e "trurit" quhet MSc(Qendra komutuese e shërbimeve celulare - qendra komutuese). Është ky i fundit që më kot quhet (ndonjëherë i aspiruar) "pllakë ndërprerëse", dhe gjithashtu, në rast të problemeve me komunikimin, fajësohet për të gjitha mëkatet e vdekshme. MSc mund të ketë më shumë se një në rrjet (në këtë rast, analogjia me sistemet kompjuterike me shumë procesor është shumë e përshtatshme) - për shembull, në kohën e këtij shkrimi, operatori i Moskës Beeline po zbatonte një ndërprerës të dytë (prodhuar nga Alcatel). MSc trajton drejtimin e thirrjeve, gjeneron të dhëna për sistemin e faturimit, menaxhon shumë procedura - është më e lehtë të thuash se çfarë NUK është përgjegjësia e switch-it sesa të listosh të gjitha funksionet e tij.

Komponentët e ardhshëm më të rëndësishëm të rrjetit, të përfshirë gjithashtu në NSS, do të thërrisja HLR(Regjistri i vendndodhjes së shtëpisë - regjistri i pajtimtarëve të vet) dhe VLR(Regjistri i Vendndodhjes së Vizitorëve - regjistri i lëvizjeve). Kushtojini vëmendje këtyre pjesëve, në të ardhmen do t'u referohemi shpesh. HLR Përafërsisht, është një bazë të dhënash e të gjithë abonentëve që kanë lidhur kontratë me rrjetin në fjalë. Ai ruan informacione rreth numrave të përdoruesve (numrat nënkuptojnë, së pari, të lartpërmendurit IMSI, dhe së dyti, të ashtuquajturat MSISDN-Abonenti celular ISDN, d.m.th. numri i telefonit në kuptimin e tij të zakonshëm), një listë e shërbimeve të disponueshme dhe shumë më tepër - më tej në tekst, parametrat që janë në HLR.

Ndryshe nga HLR, i cili është i vetmi në sistem, VLR Mund të ketë disa `- secila prej tyre kontrollon pjesën e saj të rrjetit. V VLR përmban të dhëna për abonentët që ndodhen në territorin e saj (dhe vetëm të tij!) (dhe jo vetëm abonentët e saj u shërbejnë, por edhe roamers të regjistruar në rrjet). Sapo përdoruesi largohet nga zona e efektit të disa VLR, informacioni në lidhje me të është kopjuar në një të re VLR, dhe hiqet nga e vjetra. Në fakt, midis asaj që ka të bëjë me pajtimtarin në VLR dhe ne HLR, ka shumë të përbashkëta - shikoni tabelat ku jepet lista e të dhënave afatgjata (Tabela 1) dhe të përkohshme (Tabela 2 dhe 3) për abonentët e ruajtur në këto regjistra. Edhe një herë, tërheq vëmendjen e lexuesit për ndryshimin thelbësor HLR nga VLR: e para përmban informacione për të gjithë pajtimtarët e rrjetit, pavarësisht vendndodhjes së tyre, dhe e dyta përmban të dhëna vetëm për ata që janë në rrjetin e varur VLR territori. V HLR për çdo pajtimtar ka gjithmonë një lidhje me atë VLR, e cila aktualisht është duke punuar me të (abonentin) (në të njëjtën kohë ai VLR mund t'i përkasë një rrjeti të huaj që ndodhet, për shembull, në anën tjetër të Tokës).

1.	Numri i identifikimit ndërkombëtar të pajtimtarit ( IMSI)
2.	Numri i telefonit të pajtimtarit në kuptimin e zakonshëm ( MSISDN)
3.	Kategoria e stacioneve celulare
4.	Çelësi i identifikimit të pajtimtarit ( Ki)
5.	Llojet e ofrimit të shërbimeve shtesë
6.	Indeksi i mbyllur i grupit të përdoruesve
7.	Kodi i bllokimit të grupit të përdoruesve të mbyllur
8.	Përbërja e thirrjeve kryesore që mund të transferohen
9.	Sinjalizim i telefonuesit
10.	I quajtur Line Identification
11.	Orari
12.	E quajtur Njoftimi i Partisë
13.	Kontrolli i sinjalizimit kur lidhni pajtimtarët
14.	Karakteristikat e një grupi të mbyllur përdoruesish
15.	Përfitimet e grupit të përdoruesve të mbyllur
16.	Thirrjet dalëse të ndaluara në një grup përdoruesish të mbyllur
17.	Numri maksimal i abonentëve
18.	Fjalëkalimet e përdorura
19.	Klasa e aksesit me përparësi

Tabela 1. Përbërja e plotë e të dhënave afatgjata të ruajtura në HLR dhe VLR.

1.	Opsionet e vërtetimit dhe enkriptimit
2.	Numri i përkohshëm celular ( TMSI)
3.	Adresa e regjistrit të lëvizjes ku ndodhet pajtimtari ( VLR)
4.	Zonat e lëvizjes së stacionit celular
5.	Numri i celularit të dorëzimit
6.	Statusi i regjistrimit
7.	Nuk ka kohëmatës përgjigjeje
8.	Përbërja e fjalëkalimeve të përdorura aktualisht
9.	Aktiviteti komunikues

Tabela 2. Përbërja e plotë e të dhënave të përkohshme të ruajtura në HLR.

Tabela 3. Përbërja e plotë e të dhënave të përkohshme të ruajtura në VLR.

NSS përmban dy komponentë të tjerë - AuC(Qendra e vërtetimit - qendra e autorizimit) dhe EIR(Regjistri i Identitetit të Pajisjeve - Regjistri i Identifikimit të Pajisjeve). Blloku i parë përdoret për procedurat e vërtetimit të abonentëve dhe i dyti, siç nënkupton edhe emri, është përgjegjës për të lejuar që vetëm telefonat celularë të autorizuar të funksionojnë në rrjet. Funksionimi i këtyre sistemeve do të diskutohet në detaje në seksionin vijues për regjistrimin e pajtimtarëve në rrjet.

Ekzekutivi, si të thuash, është pjesë e rrjetit celular BSS(Nënsistemi i stacionit bazë - një nënsistem i stacioneve bazë). Nëse vazhdojmë analogjinë me trupin e njeriut, atëherë ky nënsistem mund të quhet gjymtyrët e trupit. BSS përbëhet nga disa "krahë" dhe "këmbë" - BSC(Kontrolluesi i stacionit bazë - kontrolluesi i stacionit bazë), si dhe shumë "gishta" - bts(Stacioni i transmetuesit bazë - stacioni bazë). Stacionet bazë mund të vërehen kudo - në qytete, fusha (për pak thashë "dhe lumenj") - në fakt, këta janë vetëm marrës që përmbajnë nga një deri në gjashtëmbëdhjetë emetues. Secili BSC kontrollon të gjithë grupin bts dhe është përgjegjës për menaxhimin dhe alokimin e kanaleve, nivelin e fuqisë së stacioneve bazë dhe të ngjashme. Zakonisht BSC nuk ka një në rrjet, por një grup të tërë (ka qindra stacione bazë në përgjithësi).

Funksionimi i rrjetit menaxhohet dhe koordinohet duke përdorur OSS (Operating and Support Subsystem - një nënsistem për menaxhim dhe mbështetje). OSS përbëhet nga të gjitha llojet e shërbimeve dhe sistemeve që kontrollojnë punën dhe trafikun - në mënyrë që të mos mbingarkohet lexuesi me informacion, puna e OSS nuk do të konsiderohet më poshtë.

Regjistrimi online.

Sa herë që ndizni telefonin pasi zgjidhni një rrjet, fillon procedura e regjistrimit. Le të shqyrtojmë rastin më të përgjithshëm - regjistrimin jo në shtëpi, por në rrjetin e dikujt tjetër, të ashtuquajtur mysafir (do të supozojmë se shërbimi roaming lejohet për pajtimtarin).

Le të gjendet rrjeti. Kur kërkohet nga rrjeti, telefoni transmeton IMSI parapagues. IMSI fillon me kodin e vendit të "regjistrimit" të pronarit të tij, i ndjekur nga numrat që përcaktojnë rrjetin e shtëpisë, dhe vetëm atëherë - numrin unik të një pajtimtari të caktuar. Për shembull, filloni IMSI 25099… korrespondon me operatorin rus Beeline. (250-Rusi, 99 - Beeline). Sipas numrit IMSI VLR rrjeti i mysafirëve identifikon rrjetin e shtëpisë dhe lidhet me të HLR. Ky i fundit transmeton të gjithë informacionin e nevojshëm në lidhje me pajtimtarin VLR, i cili bëri kërkesën dhe vendos një lidhje me këtë VLR në mënyrë që, nëse është e nevojshme, të dini "ku të kërkoni" për pajtimtarin.

Procesi i përcaktimit të autenticitetit të pajtimtarit është shumë interesant. Gjatë regjistrimit AuC Rrjeti i shtëpisë gjeneron një numër të rastësishëm 128-bit - RAND, i dërguar në telefon. Brenda SIM me një çelës Ki(çelësi i identifikimit - njësoj si IMSI, ajo përmbahet në SIM) dhe algoritmi i identifikimit A3, llogaritet një përgjigje 32-bit - SRES(Rezultati i nënshkruar) sipas formulës SRES = Ki * RAND. Saktësisht të njëjtat llogaritje bëhen njëkohësisht në AuC(siç është zgjedhur nga HLR Ki përdorues). Nëse SRES, e llogaritur në telefon, do të përkojë me SRES e llogaritur AuC, atëherë procesi i autorizimit konsiderohet i suksesshëm dhe caktohet pajtimtari TMSI(Identiteti i përkohshëm i pajtimtarit celular-numri i përkohshëm i pajtimtarit celular). TMSI shërben vetëm për të përmirësuar sigurinë e ndërveprimit të pajtimtarit me rrjetin dhe mund të ndryshojë herë pas here (përfshirë kur ndryshon VLR).

Teorikisht, gjatë regjistrimit, duhet të transmetohet edhe numri IMEI, por kam dyshime të mëdha për atë që ndjekin operatorët e Moskës IMEI telefonat e përdorur nga abonentët. Le të shqyrtojmë një rrjet "ideal", duke funksionuar ashtu siç ishte menduar nga krijuesit e GSM. Pra, pas marrjes IMEI rrjeti, ai drejtohet në EIR, ku krahasohet me të ashtuquajturat “lista” të numrave. Lista e bardhë përmban numra telefonash të autorizuar, lista e zezë përbëhet nga IMEI telefonat e vjedhur ose për ndonjë arsye tjetër të pa miratuar për përdorim dhe, së fundi, lista gri - "aparatet" me probleme, funksionimi i të cilave zgjidhet nga sistemi, por që monitorohen vazhdimisht.

Pas procedurës së identifikimit dhe ndërveprimit të të ftuarit VLR me shtëpi HLR nis një numërues i kohës, i cili cakton momentin e riregjistrimit në mungesë të ndonjë seance komunikimi. Zakonisht, periudha e detyrueshme e regjistrimit është disa orë. Riregjistrimi është i nevojshëm në mënyrë që rrjeti të konfirmojë që telefoni është ende në zonën e tij të mbulimit. Fakti është se në modalitetin e gatishmërisë, "celulari" monitoron vetëm sinjalet e transmetuara nga rrjeti, por nuk lëshon asgjë vetë - procesi i transmetimit fillon vetëm nëse vendoset një lidhje, si dhe gjatë lëvizjeve të rëndësishme në lidhje me rrjetin ( kjo do të diskutohet në detaje më poshtë) - në raste të tilla, kohëmatësi që numëron mbrapsht kohën deri në riregjistrimin e radhës riniset. Prandaj, nëse telefoni "bie" nga rrjeti (për shembull, bateria ishte shkëputur, ose pronari i pajisjes hyri në metro pa e fikur telefonin), sistemi nuk do të dijë për këtë.

Të gjithë përdoruesit ndahen rastësisht në 10 klasa me akses të barabartë (me numra nga 0 në 9). Për më tepër, ekzistojnë disa klasa speciale me numra nga 11 në 15 (lloje të ndryshme shërbimesh emergjente dhe emergjente, stafi i rrjetit). Informacioni i klasës së aksesit ruhet në SIM. Një akses i veçantë i klasës 10 ju lejon të bëni thirrje urgjente (në numrin 112) nëse përdoruesi nuk i përket ndonjë klase të lejuar ose nuk ka asnjë IMSI (SIM). Në rast urgjence ose bllokimi të rrjetit, disa klasave mund t'u mohohet përkohësisht qasja në rrjet.

Ndarja territoriale e rrjetit dhe dorëzimin.

Siç është përmendur tashmë, rrjeti përbëhet nga shumë bts- stacionet bazë (një bts- një "qelizë", qelizë). Për të thjeshtuar funksionimin e sistemit dhe për të zvogëluar trafikun e shërbimit, bts të kombinuara në grupe - domene të quajtura LA(Zona e vendndodhjes - zonat e vendndodhjes). Secili LA përputhet me kodin tuaj LAI(Identiteti i zonës së vendndodhjes). Një VLR mund të kontrollojë shumë LA. Dhe pikërisht LAI vendosur në VLR për të vendosur vendndodhjen e pajtimtarit celular. Nëse është e nevojshme, në mënyrën e duhur LA(dhe jo në një qelizë të veçantë, ki parasysh) abonenti do të kërkohet. Kur një pajtimtar lëviz nga një qelizë në tjetrën brenda së njëjtës LA riregjistrimi dhe ndryshimi i të dhënave në VLR/HLR nuk kryhet, por i kushton atij (abonentit) hyrja në territorin e tjetrit LA se si telefoni do të fillojë të ndërveprojë me rrjetin. Çdo përdorues, me siguri, më shumë se një herë është dashur të dëgjojë ndërhyrje periodike (si p.sh. grunt-grunt --- grunt-grunt --- grunt-grunt :-)) në sistemin muzikor të makinës së tij nga një telefon në gjendje gatishmërie - shpesh kjo është pasojë e riregjistrimit të vazhdueshëm gjatë kalimit të kufijve LA. Kur ndryshoni LA kodi i vjetër i zonës është fshirë nga VLR dhe zëvendësohet me një të re LAI, nëse tjetra LA të kontrolluara nga një tjetër VLR, atëherë do të ketë një ndryshim VLR dhe përditësoni hyrjen në HLR.

Në përgjithësi, ndarja e rrjetit në LA një detyrë mjaft e vështirë inxhinierike, e cila zgjidhet kur ndërtohet secili rrjet individualisht. Shumë e vogël LA do të çojë në riregjistrim të shpeshtë të telefonave dhe, si rrjedhojë, në një rritje të trafikut të llojeve të ndryshme të sinjaleve të shërbimit dhe shkarkim më të shpejtë të baterive të celularëve. Nëse për të bërë LA i madh, atëherë, nëse është e nevojshme të lidheni me pajtimtarin, një sinjal thirrjeje do t'u jepet të gjitha qelizave të përfshira në LA, gjë që çon gjithashtu në një rritje të pajustifikuar të transmetimit të informacionit të shërbimit dhe mbingarkesë të kanaleve të rrjetit të brendshëm.

Tani merrni parasysh një algoritëm shumë të bukur të të ashtuquajturit dorëzimin`ra (ky emër iu dha ndryshimit të kanalit të përdorur gjatë procesit të lidhjes). Gjatë një bisede në një telefon celular, për një sërë arsyesh (heqja e "celularit" nga stacioni bazë, ndërhyrja në shumë rrugë, lëvizja e pajtimtarit në të ashtuquajturën zonë hije, etj.), fuqia e sinjalit (dhe cilësia). ) mund të përkeqësohet. Në këtë rast, ai do të kalojë në kanal (ndoshta një tjetër bts) me cilësinë më të mirë të sinjalit pa ndërprerë lidhjen aktuale (do të shtoj - as vetë pajtimtari dhe as bashkëbiseduesi i tij, si rregull, nuk e vërejnë atë që ndodhi dorëzimin`a). Dorëzimi zakonisht ndahet në katër lloje:

• ndryshimi i kanaleve brenda të njëjtit stacion bazë
• ndryshimi i kanalit të një stacioni bazë në kanalin e një stacioni tjetër, por nën patronazhin e të njëjtit BSC.
• kalimi i kanaleve ndërmjet stacioneve bazë të kontrolluar nga të ndryshëm BSC, por një MSc
• kalimi i kanaleve ndërmjet stacioneve bazë, për të cilat jo vetëm të ndryshme BSC, por gjithashtu MSc.

Në përgjithësi, duke kryer dorëzimin`a - detyrë MSc. Por në dy rastet e para, të quajtura e brendshme dorëzimin`s, për të reduktuar ngarkesën në linjat e ndërprerës dhe të shërbimit, kontrollohet procesi i ndryshimit të kanalit BSC, a MSc vetëm për t'u informuar për atë që ka ndodhur.

Gjatë një telefonate, telefoni celular monitoron vazhdimisht fuqinë e sinjalit nga fqinji bts(lista e kanaleve (deri në 16) që duhet të monitorohen vendoset nga stacioni bazë. Bazuar në këto matje, zgjidhen gjashtë kandidatët më të mirë, të dhëna mbi të cilat transmetohen vazhdimisht (të paktën një herë në sekondë). BSC dhe MSc për të organizuar një ndërprerës të mundshëm. Ekzistojnë dy skema kryesore dorëzimin`a:

• "Modaliteti më i vogël i ndërrimit" (Performanca minimale e pranueshme). Në këtë rast, kur cilësia e komunikimit përkeqësohet, celulari rrit fuqinë e transmetuesit të tij për aq kohë sa të jetë e mundur. Nëse, pavarësisht rritjes së nivelit të sinjalit, lidhja nuk përmirësohet (ose fuqia ka arritur maksimumin e saj), atëherë dorëzimin.
• "Modaliteti i kursimit të energjisë" (Buxheti i energjisë). Në të njëjtën kohë, fuqia e transmetuesit të telefonit celular mbetet e pandryshuar, dhe në rast të përkeqësimit të cilësisë, kanali i komunikimit ndryshon ( dorëzimin).

Është interesante se jo vetëm një telefon celular mund të inicojë një ndryshim kanali, por edhe MSc, për shembull, për shpërndarje më të mirë të trafikut.

Drejtimi i thirrjeve.

Le të flasim tani për mënyrën se si telefonatat hyrëse drejtohen në një telefon celular. Si më parë, ne do të shqyrtojmë rastin më të përgjithshëm kur pajtimtari është në zonën e mbulimit të rrjetit të mysafirëve, regjistrimi ishte i suksesshëm dhe telefoni është në modalitetin e gatishmërisë.

Kur një kërkesë për lidhje (Figura 2) merret nga një sistem telefonik (ose celular tjetër) me tela ndezur MSc rrjeti i shtëpisë (thirrja "gjen" shkëmbimin e dëshiruar nga numri i thirrur i pajtimtarit celular MSISDN, i cili përmban kodin e shtetit dhe të rrjetit).

Fig.2 Ndërveprimi i blloqeve kryesore të rrjetit kur arrin një thirrje hyrëse.

MSc dërgon në HLR dhoma ( MSISDN) parapagues. HLR, nga ana tjetër, bën një kërkesë për të VLR rrjeti i mysafirëve në të cilin ndodhet pajtimtari. VLR zgjedh një nga të disponueshmet MSRN(Numri Roaming i Stacionit celular - numri i stacionit celular "roaming"). Ideologjia e destinacionit MSRN shumë e ngjashme me caktimin dinamik të adresave IP në aksesin në internet me telefon nëpërmjet një modemi. HLR rrjeti i shtëpisë merr nga VLR caktuar për pajtimtarin MSRN dhe duke e shoqëruar atë IMSI përdoruesi, transmeton në çelësin e rrjetit të shtëpisë. Faza përfundimtare e krijimit të një lidhjeje është thirrja, e ndjekur nga IMSI dhe MSRN, çelësi i rrjetit mysafir, i cili gjeneron një sinjal të veçantë të transmetuar PAGCH(KANAL PAGER - kanali i thirrjes) në të gjithë LA ku ndodhet abonenti.

Drejtimi i thirrjeve dalëse nuk përfaqëson asgjë të re dhe interesante nga pikëpamja ideologjike. Këtu janë vetëm disa nga sinjalet diagnostikuese (Tabela 4) që tregojnë pamundësinë e krijimit të një lidhjeje dhe të cilat përdoruesi mund t'i marrë në përgjigje të një përpjekjeje për lidhje.

Tabela 4. Sinjalet kryesore diagnostikuese për një gabim lidhjeje.

konkluzioni

Sigurisht, asgjë në botë nuk është e përsosur. Sistemet celulare GSM të diskutuara më sipër nuk bëjnë përjashtim. Numri i kufizuar i kanaleve krijon probleme në qendrat e biznesit të megaqyteteve (dhe së fundmi, i shënuar nga rritja e shpejtë e bazës së pajtimtarëve dhe në periferi të tyre) - për të bërë një telefonatë, shpesh duhet të prisni që ngarkesa e sistemit të zvogëlohet. E vogël, sipas standardeve moderne, shkalla e transferimit të të dhënave (9600 bps) nuk lejon dërgimin e skedarëve të mëdhenj, për të mos përmendur materialet video. Po, dhe mundësitë e roaming nuk janë aq të pakufishme - Amerika dhe Japonia po zhvillojnë sistemet e tyre dixhitale të komunikimit pa tel, të papajtueshme me GSM.

Sigurisht, është shumë herët të thuhet se ditët e GSM janë të numëruara, por është e pamundur të mos vërehet pamja në horizont të të ashtuquajturit. 3G- sisteme që mishërojnë fillimin e një epoke të re në zhvillimin e telefonisë celulare dhe pa disavantazhet e mësipërme. Sa dua të shikoj disa vite përpara dhe të shoh se çfarë mundësish kemi të gjithë nga teknologjitë e reja! Sidoqoftë, pritja nuk është aq e gjatë - fillimi i funksionimit komercial të rrjetit të parë të gjeneratës së tretë është planifikuar për në fillim të vitit 2001 ... Por çfarë fati i pret sistemet e reja - rritje shpërthyese, si GSM, apo rrënim dhe shkatërrim, si Iridium , Koha do të tregojë ...