Реферати українською » Радиоэлектроника » Електромагнітна сумісність стільникових мереж зв'язку


Реферат Електромагнітна сумісність стільникових мереж зв'язку

Страница 1 из 9 | Следующая страница

Запровадження

Мережа GSM.

Історія появи мережі. 

Якось на зорі розвитку мобільного зв'язку (а було тут інше давно - на початку вісімдесятих) Європа покривалася аналоговими мережами найрізноманітніших стандартів - Скандинавія розвивала свої системи, Великобританія свої. Нині вже важко сказати, хто ініціатор що виникла дуже швидко революції - "верхи" як виробників устаткування, змушені розробляти кожної мережі власні устрою, чи "низи" як користувачів, незадоволені обмеженою зоною дії свого телефону. Так чи інакше, в 1982 року Європейською Комісією поТелекоммуникациям (>CEPT) була створена спеціальна група і розробити принципово нової, загальноєвропейської системи мобільного зв'язку. Основними вимогами, що висуваються до нового стандарту, були: ефективне використання частотного спектра, можливість автоматичного роумінгу, підвищену якість мови і захисту від несанкціонованого доступу проти попередніми технологіями, і навіть, очевидно, сумісність коїться з іншими існуючими системами зв'язку (зокрема дротовими) тощо.

Плодом копіткої праці багатьох різних країн стала подана у 1990 року специфікація загальноєвропейської мережі мобільного зв'язку, названа Global Systemfor MobileCommunications чи навіть GSM. А далі все замигтіло, як у калейдоскопі - перший оператор GSM прийняв абонентів 1991 року, до початку 1994 року мережі, засновані на аналізованому стандарті, мали вже 1.3 мільйона передплатників, а до кінця 1995 таких побільшало до 10 мільйонів! Воістину, "GSM крокує на планеті" - нині телефони цього стандарту мають близько 200 мільйонів, а GSM-мережі можна знайти у світі.

Поза межами розгляду залишаться два дуже важливі запитання: по-перше,частотно-временное поділ каналів і, по-друге, системи шифрування та цивільного захисту переданої промови.

Основні частини системи GSM, їх призначення та взаємодію одне з одним.

Почати з найскладнішого - розгляду скелета мережі. При описі станемо дотримуватися прийнятих в усьому світі англомовних скорочень, звісно, даючи причому їхній російську трактування.

Погляньте рис. 1:

Мал.1 Спрощена архітектура мережі GSM.

Найпростіша частина структурної схеми - переносної телефон, і двох частин: власне "трубки" -МЕ (Mobile Equipment - мобільне пристрій) і смарт-карти >SIM (>SubscriberIdentityModule - модуль ідентифікації абонента), одержуваної під час укладання контракти з оператором. Як будь-який автомобіль оснастили унікальним номером кузова, і стільниковий телефон має власний номер - IMEI (International Mobile EquipmentIdentity - міжнародний ідентифікатор мобільного устрою), котрі можуть передаватися мережі з її запиту, >SIM, своєю чергою, містить так званий >IMSI (International MobileSubscriberIdentity - міжнародний ідентифікаційний номер передплатника). Гадаю, відмінність між IMEI і >IMSI зрозуміла - IMEI відповідає конкретному телефону, а >IMSI - певному абоненту.

"Центральної нервової системою" мережі є >NSS (Network andSwitchingSubsystem - підсистема сіті й комутації), а компонент, яка виконує функції "мозку" називається >MSC (Mobile servicesSwitchingCenter - центр комутації). Саме він називають "комутатор", і навіть, при проблеми зі зв'язком, звинувачують переважають у всіх смертних гріхах. >MSC у мережі може бути чимало (у разі досить доречна аналогія змногопроцессорними комп'ютерними системами) - наприклад, на даний момент написання статті московський оператор Білайн впроваджував другий комутатор (виробництва Alcatel). >MSC займається маршрутизацією викликів, формуванням даних для біллінгової системи, управляє багатьма процедурами - простіше кажучи, що НЕ входить до обов'язків комутатори, ніж перераховувати всі його функції.

Наступними за важливістю компонентами мережі, також які входять у >NSS, назвав би >HLR (HomeLocationRegister - реєстр власних абонентів) і >VLR (>VisitorLocationRegister - реєстр переміщень). Зверніть увагу до ці частини, надалі ми згадувати їх. >HLR, говорячи згрубша, є базі даних про абонентів, які уклали з аналізованої мережею контракт. У ньому зберігається інформацію про номерах користувачів (під номерами маються на увазі, по-перше, згадуваний вище >IMSI, а по-друге, так званий >MSISDN-MobileSubscriber ISDN, тобто. телефонний номер у його звичному розумінні), перелік доступних послуг й багато іншого - текстом часто будуть описуватися параметри, перебувають у >HLR.

На відміну від >HLR, що у системі один, >VLR`>ов може бути кілька - кожен із новачків контролює свій шматок мережі. У >VLR містяться дані про абонентів, які перебувають його й лише його території (причому обслуговуються як свої передплатники, а й зареєстровані у мережі роумери). Щойно користувач залишає зону дії якогось >VLR, інформацію про ньому копіюється у новий >VLR, та якщо з старого видаляється. Фактично, тим часом, що є про абонента в >VLR й у >HLR, дуже багато спільного - подивіться таблиці, де наведено перелік довгострокових (табл.1) і тимчасових (табл. 2 і трьох) даних про абонентів, які у цих реєстрах. Вкотре звертаю увагу читача на принципова різниця >HLR від >VLR: у першому розташована інформація про передплатниках мережі, незалежно від своїх місцеположення, тоді як у другому - дані лише про те, які перебувають на підвідомчої цьому >VLR території. У >HLR кожному за абонента є постійною посилання той >VLR, котрий із нею (абонентом) сьогодні працюють (хоча саме >VLR може належати чужій мережі, розташованої, наприклад, іншому кінці Землі).

1.

Міжнародний ідентифікаційний номер передплатника (>IMSI)

2.

Телефонний номер абонента у звичному значенні (>MSISDN)

3. Категорія рухомий станції
4.

Ключ ідентифікації абонента (>Ki)

5. Види забезпечення додатковими послугами
6. Індекс закритою групи користувачів
7. Код блокування закритою групи користувачів
8. Склад основних викликів, які можна передані
9. >Оповещение що викликає абонента
10. Ідентифікація номери викликаний абонента
11. Графік роботи
12. >Оповещение викликаний абонента
13. Контроль сигналізації при поєднанні абонентів
14. Характеристики закритою групи користувачів
15. Пільги закритою групи користувачів
16. Заборонені вихідні виклики у зачиненій групі користувачів
17. Максимальне кількість абонентів
18. Використовувані паролі
19.

Клас пріоритетного доступу

Таблиця 1. Повний склад довгострокових даних, які зберігаються >HLR і >VLR.

1. Параметри ідентифікації і шифрування
2.

Тимчасовий номер мобільного абонента (>TMSI)

3.

Адреса реєстру переміщення, де знаходиться абонент (>VLR)

4. Зони переміщення рухомий станції
5. Номер стільники при естафетної передачі
6. Реєстраційний статус
7. >Таймер відсутності відповіді
8. Склад які у цей час паролів
9. Активність зв'язку

Таблиця 2. Повний склад тимчасових даних, які зберігаються >HLR.

1.

Тимчасовий номер мобільного абонента (>TMSI)

2.

>Идентификатори області розташування абонента (>LAI)

3. Вказівки з використання основних служб
4. Номер стільники при естафетної передачі
5. Параметри ідентифікації і шифрування

Таблиця 3. Повний склад тимчасових даних, які зберігаються >VLR.

>NSS має ще два компонента - >AuC (>AuthenticationCenter - центр авторизації) і >EIR (EquipmentIdentityRegister - реєстр ідентифікації устаткування). Перший блок використовується для процедур встановлення дійсності абонента, а другий, як міститься в назві, відпо-відає допуск на експлуатацію у мережі лише дозволених стільникових телефонів. Докладно робота цих систем розглядатиметься наступного розділі, присвяченому реєстрації абонента у мережі.

Виконавчій, якщо так висловитися, частиною стільникового мережі, є >BSS (BaseStationSubsystem - підсистема базових станцій). Якщо аналогію із людським організмом, то цю підсистему може бути кінцівками тіла. >BSS складається з кількох "рук" і "ніг" - >BSC (BaseStationController - контролер базових станцій), і навіть безлічі "пальців" - >BTS (BaseTransceiverStation - базова станція). Базові станції можна спостерігати всюди, фактично цеприемно-передающие устрою, містять від однієї до шістнадцяти випромінювачів. Кожен >BSC контролює цілу групу >BTS й відповідає за управління економіки й розподіл каналів, рівень потужності базових станцій та іншого подібного начиння. Зазвичай >BSC у мережі чимало, а ціле безліч (базових станцій узагалі сотні).

>Управляется і координується робота мережі з допомогою OSS (>Operating andSupportSubsystem - підсистема управління й підтримки). OSS складається з різного роду служб і систем, контролюючих роботи й трафік.

Реєстрація у мережі.

При кожному включенні телефону після вибору мережі починається процедура реєстрації. Розглянемо найбільш загальний випадок - реєстрацію над домашньої, а чужій, так званої гостьовій, мережі (будемо припускати, що послуга роумінгу абоненту дозволена).

Нехай мережу знайдено. На запит мережі телефон передає >IMSI абонента. >IMSI починається з коду країни "приписки" його власника, далі йдуть цифри, що визначають домашню мережу, а потім уже потім - унікальний номер конкретного передплатника. Наприклад, початок >IMSI 25099… відповідає російському оператору Білайн. (>250-Россия, 99 - Білайн). За номером >IMSI >VLR гостьовій мережі визначає домашню мережу і пов'язують із її >HLR. Останній передає всю необхідну інформацію про абонента в >VLR, який зробив запит, а й у себе розміщає посилання цей >VLR, щоб у разі потреби знати, "де шукати" абонента.

Дуже цікавий процес визначення дійсності абонента. При реєстрації >AuC домашньої мережі генерує128-битовое випадкове число - RAND,пересилаемое телефону. Усередині >SIM з допомогою ключа >Ki (ключ ідентифікації - як і і >IMSI, його у >SIM) і алгоритму ідентифікації А3 обчислюється32-битовий відповідь - >SRES (>SignedRESult) за такою формулоюSRES =Ki * RAND. Точнісінько таку ж обчисленняпроделиваются це й в >AuC (по обраному з >HLR >Ki користувача). Якщо >SRES, розрахована в телефоні, співпаде зі >SRES, розрахованим >AuC, то процес авторизації вважається успішним, і абоненту присвоюється >TMSI (>Temporary MobileSubscriberIdentity-временний номер мобільного абонента). >TMSI слугує винятково підвищення безпеки взаємодії передплатника з мережею і може періодично змінюватися (зокрема на зміну >VLR).

Теоретично, при реєстрації повинен передаватися і номер IMEI, але доводиться дуже сумніватися про те, що московські оператори відстежують IMEI використовуваних абонентами телефонів. Будьмо розглядати якусь "ідеальну" мережу, що існує оскільки був задуманий творцями GSM. Отож, і при отриманні IMEI мережею, він направляють у >EIR, де порівнюється зі так званими "списками" номерів. Білий список містить номери санкціонованих для використання телефонів, чорного списку складається з IMEI, украдених чи з будь-якої іншої причини не допущених на експлуатацію телефонів, і, нарешті, сірий список - "трубки" з вадами, робота яких дозволяється системою, але що їх ведуть постійне спостереження.

Після процедури ідентифікації і взаємодії гостьового >VLR з домашньою >HLR запускається лічильник часу, ставить момент перереєстрації у разі відсутності якихось сеансів зв'язку. Зазвичай період обов'язкової реєстрації становить кілька годин. Перереєстрація необхідна у тому, щоб мережу підтвердження, що телефон продовжує перебувати у її дії. Річ у тім, що у режимі чекання "трубка" лише відстежує сигнали, передані мережею, але сама щось випромінює - процес передачі починається лише тоді встановлення сполуки, і навіть при значних переміщеннях щодо мережі (нижче це завжди буде розглянуто докладно) - у разі таймер,отсчитивающий час до наступній перереєстрації, запускається наново. Тому, за "випадання" телефону із електромережі (наприклад, бувотсоединен акумулятор, чи власник апарату зайшов у метро, не виключивши телефон) система звідси не дізнається.

Усі користувачі випадково розбиваються на 10 рівноправних класів доступу (з номерами від 0 до 9). З іншого боку, є кілька спеціальних класів з номерами з 11 по 15 (різноманітних аварійні і екстрені служби, службовий персонал мережі). Інформації про класі доступу зберігається в >SIM. Особливий, 10 клас доступу, дозволяє здійснювати екстрені дзвінки (за безплатним номером 112), якщо користувач не належить до якогось дозволеному класу, чи не має >IMSI (>SIM). Що стосується надзвичайних ситуацій чи перевантаження мережі деяким класам може бути час закритий доступ до мережі.

Територіальне розподіл сіті й >handover.

Як було зазначено, мережу складається з безлічі >BTS - базових станцій (одна >BTS - одна "стільника", осередок). Для спрощення функціонування системи та зниження службового трафіку, >BTS об'єднують до груп - домени, що отримали назву >LA (>LocationArea - області розташування). Кожній >LA відповідає свій код >LAI (>LocationAreaIdentity). Один >VLR може контролювати кілька >LA. І саме >LAI міститься у >VLR для завдання місцеположення мобільного абонента. У разі потреби саме у відповідної >LA (а чи не в окремої стільника, зауважте) буде зроблено пошук абонента. При переміщенні абонента з однієї стільники до іншої межах однієї >LA перереєстрація й зміна записів в >VLR/>HLR немає, але їй (абоненту) відвідати територію інший >LA, як розпочнеться взаємодія телефону з мережею. Кожному користувачеві, напевно, неодноразово доводилось чути періодичні перешкоди у тій музичній системі свого автомобіля від що у режимі чекання телефону - найчастіше це є наслідком проведеної перереєстрації після перетину кордонів >LA. При зміні >LA код старої області стирається з >VLR і замінюється новим >LAI, Якщо ж наступний >LA контролюється іншим >VLR, відбудеться зміна >VLR і відновлення запис у >HLR.

Власне кажучи, розбивка мережі на >LA досить непроста інженерна завдання, розв'язувана при побудові кожної мережі індивідуально. Занадто дрібні >LA приведуть до частимперерегистрациям телефонів, і, як наслідок, до зростання трафіку різноманітних сервісних сигналів і більш швидкої розрядці батарей цих апаратів. Якщо зробити >LA великими, то разі потреби з'єднання з абонентом, сигнал виклику доведеться подавати всімсотам, які входять у >LA, що також веде до невиправданого зростанню передачі службової інформації та перевантаження внутрішніх каналів мережі.

Тепер на дуже гарне алгоритм з так званого >handover`>ра (таку назву отримала зміна використовуваного каналу у процесі поєднання). Під час бесіди через мобільні телефони внаслідок низки причин (видалення "трубки" від базової станції,многолучевая інтерференція, переміщення абонента до зони так званої тіні й боротися т.п.) потужність (і якість) сигналу може погіршитися. І тут станеться переключення на канал (то, можливо, інший >BTS) з найкращим якістю сигналу без переривання поточного сполуки (додам - ні сам абонент, і його співрозмовник, зазвичай, недобачають що сталося >handover`а).Handover`и прийнято розділяти чотирма типу:

· зміна каналів межах однієї базової станції

· зміна каналу однієї базової станції на канал інший станції, але що під патронажем тієї самої >BSC.

· переключення каналів між базовими станціями, контрольованими різними >BSC, але одним >MSC

· переключення каналів між базовими станціями, які

Страница 1 из 9 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація