Cтандарт GSM разрабатывался как независимый стандарт. Разработанные спецификации GSM не накладывают ограничения на требования к аппаратному обеспечению, используемому для организации мобильной связи, но однозначно определяют требования к функциональным возможностям систем мобильной радиосвязи стандарта GSM и используемым интерфейсам. Данный подход даёт возможность разработчикам аппаратного обеспечения выпускать собственные реализации оборудования стандарта GSM, и в то же самое время даёт возможность операторам выбирать производителя аппаратного обеспечения.

Существуют 12 серий рекомендаций ETSI для GSM, которые приведены в таблице 1-4. Данные рекомендации были разработаны различными рабочими группами, которые объединяются в одну группу, именуемую ETSI.

Таблица 1-2

Серии спецификаций ETSI

Спецификации для стандартов DCS-1800 и PSC-1900 также имеют место в спецификациях ETSI и приведены в форме сравнения со стандартом GSM-900. Особого различия между стандартами DCS-1800 и PSC-1900 нет, разница только в том, что стандарт PSC-1900 - это американский стандарт, American National Standards Institute (ANSI).

5. Фазы развития стандарта GSM

В конце 1980 года группа создателей-разработчиков рекомендаций стандарта GSM решили, что количество спецификаций на данный стандарт не достаточно для наиболее полного своего воплощения. Поэтому первое воплощение стандарта GSM было обозначено как Фаза Все последующие фазы GSM (фаза 2, фаза 2+) были разработаны на основе предыдущих фаз.

Рис. Фазы GSM

Фаза 1

Фаза 1 включает в себя наиболее общие услуги:

Звуковую телефонию;

Интернациональный роуминг;

Передача факсимильных сообщений и данных (скорости до 9.6 Кбит/сек);

Переадресация вызовов;

Запреты вызовов;

Передача коротких сообщений.

Кроме вышеперечисленного, Фаза 1 включает в себя опции шифрования и Модуль идентификации абонента (Subscriber Identity Module - SIM).

Фаза 2

Стандарт для фазы 2 был выпущен ETSI в ноябре 1996 года и обозначался как ETS 300 522. Стандарт этой версии часто обозначается как GSM 03.02. Эта фаза относительно фазы 1 включает в себя такие дополнительные свойства и возможности, как:

· уведомление об оплате;

· идентификация линии вызывающего абонента;

· уведомление об ожидающем вызове;

· удержание вызова;

· конференц-связь;

· замкнутая группа пользователей;

· дополнительные возможности передачи данных.

Фаза 2+

Группы по стандартизации определили следующую фазу как 2+. Стандарт для фазы 2+ был выпущен ETSI в мае 2000 года и часто обозначается как GSM 004, версия V 8.0.0. Эта программа охватывает возможности предоставления абонентам множественного номера и различные свойства корпоративных сетей связи. Некоторыми усовершенствованиями, предложенными в фазе 2+, являются:

· множественный профиль абонента;

· частный план нумерации;

· доступ к услугам Центрекс;

· взаимодействие с GSM 1800, GSM 1900 и стандартом DECT - стандартом беспроводного абонентского доступа.

Приоритеты и график появления новых свойств и функций зависят в первую очередь от того интереса, который демонстрируют компании-операторы, разработчики и производители оборудования.

Эта фаза включает в себя существенные усовершенствования радиоинтерфейса, в том числе:

· EDGE - усовершенствованный высокоскоростной протокол передачи данных для глобальной эволюции (Enhanced Datarates for Global Evolition);

· CAMEL - усовершенствованная логика мобильной связи для пользовательских приложений (Customized Application for Mobile Enhanced Logic), стандарт, который обеспечивает абонентам доступ к услугам IN при международном роуминге;

· HSCSD - высокоскоростная передача данных с коммутацией каналов (High Speed Circuit Switched Data, метод обеспечения абоненту более высокой скорости передачи данных посредством назначения увеличенного числа временных интервалов (каналов) для одного соединения.

6. Сокращения, применяемые в системах сотовой связи

2G Второе поколение стандарта GSM

3G Третье поколение стандарта GSM

3GMS Система мобльиной связи третьего поколения

3GPP Партнерский проект по третьему поколению

AGCH Канал уведомления о разрешении доступа

AID Идентификатор приложения

AMR Адаптивный мультискоростной

ANSI Институт национальных стандартов США

AoC Уведомление о начислении оплаты

AoCC Уведомление о начислении оплаты (расходы)

AoCI Уведомление о начислении оплаты (информация)

API Интерфейс программирования приложений

ARFCN Абсолютный номер частоты радиоканала

ARIB Ассоциация радиоиндустрии и бизнеса

ASE Прикладной сервисный элемент

ASN.1 Абстрактная синтаксическая нотация версии 1

AT-command Команда «Внимание»

AuC Центр аутентификации

BAIC Запрет всех входящих вызовов

BAOC Запрет всех исходящих вызовов

BCCH Канал управления с широковещательной передачей

BCH Широковещательные каналы

BIC-Roam

Запрет входящих вызовов при роуминге вне страны собственной PLMN

BOIC Запрет исходящих международных вызовов

BOIC-exHC

Запрет исходящих международных вызовов за исключением вызовов в страну собственной PLMN

BTS Базовая станция

BSC Контроллер базовой станции

BSS Система базовых станций

BSSMAP Прикладной протокол управления подсистемой базовых станций

CAI Информация о начислении оплаты

CAMEL Усовершенствованная логика мобильной связи для пользовательских приложений

CAP Прикладная подсистема CAMEL

CB Запрет вызова

CBC Центр сотового вещания

CBCH Канал широковещательной передачи в соте

CBS Служба сотового вещания

CC Управление вызовом

CCBS Установление соединения при занятости абонента

СССH Общий канал управления

CD Отклонение вызовов

CDR Отчет о вызовах

CF Переадресация вызова

CFB Переадресация вызова при занятости

CFNRc Переадресация вызова при недоступности терминала

CFNR Переадресация вызова при отсутствии ответа

CFU Безусловная переадресация вызова

CLI Идентификатор линии вызывающего абонента

CLIP Представление идентификации линии вызывающего абонента

CLIR Ограничение идентификации линии вызывающего абонента

CM Управление конфигурацией

CMIP Протокол общей управляющей информации

CMISE Сервисный элемент общей управляющей информации

CN Базовая сеть

CNAP Представление имени вызывающего абонента

COLP Представление идентификации подключенной линии

COLR Ограничение идентификации подключенной линии

CORBA Технология построения распределенных объектных приложений, предложенная фирмой

CS Коммутация каналов

CS-1 Набор возможностей Интеллектуальной сети

CSE Сервисная среда CAMEL

CUG Замкнутая группа пользователей

CW Уведомление об ожидающем вызове

CWTS Китайская группа стандартизации беспроводной связи

DCE Аппаратура окончания канала данных

DCCH Выделенный канал управления

DTE Оконечное оборудование данных

DTMF Многочастотная сигнализация

DTX Прерывистая передача

ECT Явный перевод вызова

EGPRS Усовершенствованная GPRS

EIR Регистр идентификации оборудования

EM Подсистема управления элементами

eMLPP Усовершенствованная услуга многоуровневой приоритетности и приоритетного прерывания обслуживания

EN Знак соответствия стандартам Европейского комитета по стандартизации

E-OTD Улучшенная наблюдаемая разница по времени

EP Элементарная процедура

ETSI Европейский институт стандартизации телекоммуникации

FACCH Канал управления с быстрым доступом

FCCH Канал коррекции частоты

FM Управление отказами

GAD Описание географической зоны

GBS Общие службы переноса

GDMO Руководство для определения управляемых объектов

GERAN Сеть радиодоступа GSM EDGE

GGSN Шлюзовой узел поддержки GPRS

GLR Шлюзовой регистр местоположения

GMLC Шлюзовой центр определения местоположения мобильной связи

GMSC Шлюзовой MSC

GPRS Служба пакетной передачи данных общего пользования

gprsSSF Функция коммутации услуг GPRS

GPS Глобальная система позиционирования

GSM Глобальная система мобильной связи

GSM-EFR Усовершенствованный полноскоростной речевой кодек GSM

gsmSCF Функция управления услугами GSM

gsmSRF Функция поддержки специализированных ресурсов GSM

gsmSSF Функция коммутации услуг GSM

GSN Узел поддержки GPRS

GT Глобальный заголовок

GTP Тоннельный протокол GPRS

HDLC Управление звеном данных верхнего уровня

HE Собственная среда

HLR Опорный регистр местоположения

HPLMN Собственная сеть сухопутной мобильной связи общего пользования

HSCSD Высокоскоростная передача данных с коммутацией каналов

IC Интегральная схема

ID Идентификатор

IMEI Международный идентификатор мобильного оборудования

IM-GSN Промежуточный обслуживающий узел GPRS

IM-MSC Промежуточный центр коммутации мобильной связи

IMSI Международный идентификатор мобильной станции

IN Интеллектуальная сеть

INAP Протокол прикладного уровня Интеллектуальной сети

IP Протокол Интернет

IPLMN Запрашивающая PLMN

IrDA Ассоциация передачи данных в инфракрасном диапазоне

IrMC Мобильная связь в инфракрасном диапазоне

IRP Эталонная точка интеграции

IS Информационная служба

ISDN Цифровая сеть с интеграцией служб

ISO Международная организация по стандартизации

ISUP Подсистема пользователя ISDN

Itf-N Интерфейс N

IWF Функция взаимодействия

LAN Локальная сеть

LCS Служба определения местоположения

LMSI Идентификатор местной мобильной станции

LMU Блок определения местоположения

LR Запрос на определение местоположения

MAP Прикладная подсистема мобильной связи

MC Многократный вызов

MCC Код страны мобильной станции

ME Оборудование мобильной связи

MExE Среда исполнения для мобильной станции

MIM Информационная модель управления

MIME Многоцелевые расширения электронной почты в сети Интернет

MLC Центр определения местоположения мобильной станции

MM Управление мобильностью

MMI Интерфейс «человек-машина»

MMS Служба передачи мультимедийных сообщений

MNC Код сети мобильной связи

MNP Взаимозаменяемость номера мобильной станции

MO От мобильной станции

MO-LR Запрос от мобильной станции на определение местоположения

MPTY Многосторонний

MS Мобильная станция

MSC Центр коммутации мобильной связи

MSISDN Международный номер ISDN мобильной станции

MSP Множественный абонентский профиль

MSRN Роуминговый номер мобильной станции

MT Мобильный терминал

MT Подвижное оконечное устройство

NE Сетевой элемент

NITZ Идентификатор сети и часовой пояс

NM Управление сетью

NRM Модель сетевых ресурсов

OACSU Установление соединения без предварительного занятия радиоресурса

ODB Установленный оператором запрет на обслуживание вызовов

OMG Группа управляемых объектов

OS Операционная система

OSA Архитектура открытых систем

OSI Взаимосвязь открытых систем

PBX Учрежденческая телефонная станция

PCH Канал вызова (пейджинга) MS Канал вызова MS

PCM Импульсно-кодовая модуляция

PDC-EFR Речевой кодек ARIB PDC-EFR со скоростью 6.7 Кбит/сек

PDN Сеть передачи данных общего пользования

PDP Протокол пакетной передачи данных

PDU Блок данных протокола

PI Индикатор представления

PIX Расширение идентификатора собственного приложения

PLMN Сеть сухопутной мобильной связи общего пользования

PP «Точка-точка»

PS Пакетная коммутация

PSE Персональная сервисная среда

PSTN Коммутируемая телефонная сеть общего пользования

RACH Канал запроса доступа в сеть

RANAP Прикладная подсистема сети радиодоступа

RID Идентификатор зарегистрированного провайдера приложений

RLC/MAC Управление радиолинией/ Управление доступом к среде

RLP Протокол радиолинии

RNC Контроллер радиосети

RNS Система радиосети

RR Радиоресурс

SACCH Канал управления с медленным доступом

SAT Инструментарий приложения SIM

SC Сервисный центр

SCCP Подсистема управления соединением сигнализации

SCH Канал синхронизации

SCR Исходная управляемая скорость

SCS Сервер сервисных возможностей

SDO Организация-разработчик стандартов

SGSN Обслуживающий узел поддержки GPRS

SI Индикатор просеивания

SID Дескриптор молчания

SIM Модуль идентификации абонента GSM

SIWF Функция совместного взаимодействия

SIWFS Сервер функции совместного взаимодействия

SM Управление сеансами

SMIL Синхронизированный мультимедийный язык интеграции

SM-RL Функция трансляции коротких сообщений

SMS Служба коротких сообщений

SMSC Центр службы коротких сообщений

SMSCB Служба коротких сообщений - сотовое вещание

SMTP Простой протокол электронной почты

SOR Поддержка оптимальной маршрутизации

SRNC Обслуживающий контроллер радиосети

SRNS Обслуживающий RNS

SS Дополнительная услуга

SS Набор решений

SS7 Система сигнализации № 7

SSF Функция коммутации услуг

T1 Комитет по стандартизации T1 (часть ANSI)

T1P1 Технический подкомитет по беспроводным/подвижным услугам и системам

TA Адаптация терминалов

TAF Функция адаптации терминалов

T-BCSM Модель состояний обслуживаемого базового вызова

TCAP Средства транзакций

TCH/F Речевой канал с полной/половинной скоростью

TDMA Множественный доступ с временным разделением

TDMA_EFR Усовершенствованный речевой кодек TIA IS-641

TDMA_USI TIA TDMA-US1 (Кодек 12.2 Кбит/сек, аналогичный GSM-EFR)

TE Оконечное оборудование

TIA Ассоциация промышленности средств связи

TMSI Временный идентификатор мобильной станции

TOA Время прибытия

TrFO Операция без транскодера

TS Техническая спецификация

TSG Группа по разработке технических спецификаций

TTA Ассоциация телекоммуникационных технологий (Корея)

TTC Комитет по телекоммуникационным технологиям (Япония)

TUP Подсистема пользователя телефонной связи (система сигнализации № 7)

UDP Пользовательский датаграммный протокол

UE Оборудование пользователя

UICC Универсальная карточка IC

UIM Модуль идентификатора пользователя

UMTS Универсальная система мобильной связи

USAT Инструментарий приложения USIM

USIM Универсальный модуль идентификатора абонента

USSD Данные неструктурированных дополнительных услуг

UTRA Универсальный наземный радиодоступ

UTRA-FDD Универсальный наземный радиодоступ - дуплекс с разделением частот

UTRAN Сеть универсального наземного радиодоступа

UTRA-TDD Универсальный наземный радиодоступ - дуплекс с временным разделением

UUS Сигнализация «пользователь-пользователь»

VAD Детектор речи

VBS Служба голосового вещания

VGCS Служба вызовов голосовой группы

VHE Виртуальная собственная среда

VLR Регистр временного местоположения

VMSC Визитный центр коммутации мобильной связи

VPLMN Визитная сеть сухопутной мобильной связи общего пользования

WAP Протокол беспроводных приложений

XML Расширяемая спецификация языка, предназначенного для создания страниц WWW

7. Описание компонентов сети GSM

Сеть GSM делится на 2 системы. Каждая из этих систем включает в себя ряд функциональных устройств, которые, в свою очередь являются компонентами сети мобильной радиосвязи.

Данными системами являются:

Коммутационная система - Switching System (SS)

Система базовых станций - Base Station System (BSS)

Каждая из этих систем контролируется компьютерным центром управления. На рис. 2 представлена функциональная схема данных систем.

Рис. 2 Функциональная схема системы мобильной радиосвязи

Ниже приведены расшифровки сокращений, приведенных на рис. 2.

Система SS выполняет функции обслуживания вызовов и установления соединений, а также отвечает за реализацию всех назначенных абоненту услуг. SS включает в себя следующие функциональные устройства:

· Центр коммутации мобильной связи (MSC)

· Опорный регистр местоположения (HLR)

· Визитный регистр (VLR)

· Центр аутентификации (AUC)

· Регистр идентификация оборудования (EIR).

Система ВSS отвечает за все функции, относящиеся к радиоинтерфейсу. Эта система включает в себя следующие функциональные блоки:

· Контроллер базовых станций (BSC)

· Базовую станцию (BTS)

Центр технического обслуживания (OMC) выполняет все задачи по эксплуатационно-техническому обслуживанию для сети, например, из него проводится наблюдение за сетевым трафиком, за аварийными сигналами от всех сетевых элементов.

Из OMC доступ осуществляется как к системе SS, так и к системе BSS.

MS не принадлежит ни к одной из этих систем, но рассматривается как элемент сети.

8. Состав системы коммутации SS

8.1 Центр коммутации мобильной связи (MSC)

MSC выполняет функции коммутации для мобильной связи. Данный центр контролирует все входящие и исходящие вызовы, поступающие из других телефонных сетей и сетей передачи данных. К данным сетям можно отнести PSTN, ISDN, сети данных общего пользования, корпоративные сети, а также сети мобильной связи других операторов. Функции проверки подлинности абонентов также выполняются в MSC. MSC обеспечивает маршрутизацию вызовов и функции управления вызовами. На MSC возлагаются функции коммутации радиоканалов. К ним относятся «эстафетная передача», в процессе которой достигается непрерывность связи при перемещении мобильной станции из соты в соту, и переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностях.

MSC формирует данные, необходимые для выписки счетов за предоставленные сетью услуги связи, накапливает данные по состоявшимся разговорам и передаёт их в центр расчётов (биллинг-центр). MSC составляет также статистические данные, необходимые для контроля работы и оптимизации сети.

MSC не только участвует в управлении вызовами, но также управляет процедурами регистрации местоположения и передачи управления.

Центр коммутации постоянно осуществляет постоянное слежение за мобильными станциями, используя регистры положения (HLR) и перемещения (VLR).

8.2 Опорный регистр местоположения (HLR)

В системе GSM каждый оператор располагает базой данных, содержащей информацию обо всех абонентах принадлежащих своей PLMN. Эта база данных может быть организована в одном или более HLR. Информация об абоненте заносится в HLR в момент регистрации абонента (заключения абонентом контракта на обслуживание) и хранится до тех пор, пока абонент не расторгнет контракт и не будет удалён из регистра HLR.

Хранящаяся информация в HLR включает в себя:

Идентификатор абонента.

Дополнительные услуги, закрепленные за абонентом.

Информацию о местоположении абонента.

Аутентификационную информацию абонента.

HLR может быть выполнен как в собственном узле сети, так и отдельно. Если емкость HLR исчерпана, то может быть добавлен дополнительный HLR. И в случае организации нескольких HLR база данных остаётся единой - распределённой. Запись данных об абоненте всегда остаётся единственной. К данным, хранящихся в HLR, могут получить доступ MSC и VLR, относящиеся к другим сетям, в рамках обеспечения межсетевого роуминга абонентов.

8.3 Визитный регистр (VLR)

База данных VLR содержит информацию о всех абонентах мобильной связи, расположенных в данный момент в зоне обслуживания MSC. Таким образом, для каждого MSC на сети существует свой VLR. В VLR временно хранится информация об абонировании, и благодаря этому связанный с ним MSC может обслуживать всех абонентов, находящихся в зоне обслуживания данного MSC. VLR может рассматриваться как распределенный HLR, поскольку в VLR хранится копия информации об абоненте, хранящейся в HLR.

Когда абонент перемещается в зону обслуживания нового MSC, VLR, подключенный к данному MSC, запрашивает информацию об абоненте из того HLR, в котором хранятся данные этого абонента. HLR посылает копию информации в VLR и обновляет у себя информацию о местоположении абонента. Когда абонент звонит из новой зоны обслуживания, VLR уже располагает всей информацией, необходимой для обслуживания вызова. В случае роуминга абонента в зону действия другого MSC, VLR запрашивает данные об абоненте из HLR, к которому принадлежит данный абонент. HLR в свою очередь передаёт копию данных об абоненте в запрашивающий VLR и в свою очередь обновляет информацию о новом местоположении абонента. После того как информация обновится, MS может осуществлять исходящие/входящие соединения.

8.4 Центр аутентификации (AUC)

Для исключения несанкционированного использования ресурсов системы связи вводятся механизмы аутентификации - удостоверения подлинности абонента. AUC - центр проверки подлинности абонента состоит из нескольких блоков и формирует ключи и алгоритмы аутентификации (осуществляется генерация паролей). С его помощью проверяются полномочия абонента, и осуществляется его доступ к сети связи. AUC принимает решения о параметрах процесса аутентификации и определяет ключи шифрования абонентских станций на основе базы данных, сосредоточенной в регистре идентификации оборудования EIR.

8.4.1 Регистр идентификации оборудования абонента (EIR)

EIR - это база данных, содержащая информацию о идентификационных номерах мобильных трубок. Данная информация необходима для осуществления блокировки краденых трубок. Данный регистр (EIR) предлагается операторам как опция, поэтому, многие операторы не используют данный регистр.

9. Состав системы базовых станций BSS

9.1 Контроллер базовых станций (BSC)

связь мобильный станция беспроводный

BSC управляет всеми функциями, относящимися к работе радиоканалов в сети GSМ. Это коммутатор большой емкости, который обеспечивает такие функции, как хэндовер MS, назначение радиоканалов и сбор данных о конфигурации сот. Каждый MSC может управлять несколькими BSC.

9.2 Базовая станция (BTS)

BTS управляет радиоинтерфейсом с MS. BTS включает в себя такое радиооборудование, как трансиверы (приемо-передатчики) и антенны, которые необходимы для обслуживание каждой соты в сети. Контроллер BSC управляет несколькими BTS.

9.3 Центры наблюдения за работой сети

9.3.1 Центр технического обслуживания (OMC/OSS)

OMC или OSS представляет собой компьютеризованный центр наблюдения за работой сети, подключенный через каналы передачи данных X.25 к различным компонентам сети, таким, например, как MSC и BSC. Персонал центра обеспечивается информацией о состоянии сети и может наблюдать за различными системными параметрами и управлять ими. В одной сети может быть один или несколько центров, это зависит от размера сети.

9.3.2 Центр управления сетью (NMT)

Централизованное управление сетью выполняется в Центре управления сетью (NMT). На сети необходим только один центр, из которого может осуществляться управление подчиненными OMC/OSS. Преимуществом такого централизованного подхода является то, что персонал NMT может сосредоточиться на решении долгосрочных стратегических проблем, связанных со всей сетью в целом, а локальный персонал каждого OMC/OSS может сосредоточиться на решении краткосрочных региональных или тактических проблем.

Совокупность функций OMC/OSSи NMC может быть комбинаций, реализованной в одном и том же физическом сетевом узле или в различных физических объектах.

9.4 Мобильная станция (MS)

MS используется абонентом сети мобильной связи для осуществления связи в пределах сети. Существует несколько типов MS, каждый из которых позволяет абоненту устанавливать входящие и исходящие соединения. Производители MS предлагают абонентам большое число разнообразных, отличающихся по дизайну и возможностям аппаратов, удовлетворяющих потребности различных рынков.

Диапазон зоны покрытия каждого мобильного терминала зависит от его выходной мощности. Различные типы MS располагают разными выходными уровнями мощности и, соответственно, могут осуществлять уверенную работу в пределах зон разных размеров. Так, например, выходная мощность обычной трубки, которую абоненты носят с собой, меньше, чем мощность установленного в автомобиле аппарата с выносной антенной, следовательно, зона ее работы меньше.

MS стандарта GSM состоится из следующих элементов:

· мобильного терминала (трубки);

· модуля идентификации абонента (SIM).

В стандарте GSM, в отличие от других стандартов, информация об абоненте отделена от информации о мобильном терминале. Абонентская информация хранится на смарт-карте SIM. SIM может вставляться в любой аппарат, поддерживающих стандарт GSM. Это является для абонентов преимуществом, потому что они могут легко менять аппараты по своему желанию, что никак не влияет на обслуживание абонента сетью. Кроме того, это обеспечивает повышенную безопасность для абонента.

Рис. 3 Зоны действия различные мобильных телефонов

10. Географическая структура сети GSM

Каждая телефонная сеть нуждается в определенной структуре для маршрутизации вызовов к требуемой станции и далее к абоненту. В сети мобильной связи эта структура особенно важна, так как абоненты перемещаются по сети, то есть меняют свое местоположение и это местоположение должно постоянно отслеживаться.

10.1 Сота

Сота является базовым элементом сотовой системы и определяется как область радиопокрытия, обеспечиваемого одной антенной одной базовой станции. Каждой соте назначается свой уникальной номер, называемый Глобальным идентификатором соты (CGI). В сети, охватывающей, например, целую страну, число сот может быть очень большим.

Рис 4. Сота

10.2 Зона местоположения (LA)

Зона местоположения (LA) определяется как группа сот. Местоположение абонента в пределах сети связано с той LA, в которой в данный момент находится абонент. Идентификатор данной LA хранится в VLR.

Когда MS пересекает границу между двумя сотами, принадлежащими различным LA, она передает в сеть информацию о новой LA. Это происходит только в том случае, если MS находится в режиме «Свободно» (Idle). Информация о новом местоположении не передается в течение установленного соединения, этот процесс будет происходить после освобождения соединения. Если MS пересекает границу между сотами в пределах одной LA, она не сообщает сети о своем новом местоположении. При поступлении входящего вызова к MS пейджинговое сообщение распространяется в пределах всех сот, принадлежащих одной LA.

10.3 Зона обслуживания MSC (SA)

Зона обслуживания MSC состоит из некоторого числа LA и отображает географическую часть сети, находящуюся под управлением одного MSC. Для того, чтобы направить вызов к MS информация о зоне обслуживания MSC также необходима, поэтому зона обслуживания также отслеживается и информация о ней записывается в базе данных (HLR).

Рис. 5 Зона обслуживания MSC

10. 4 Зона обслуживания PLMN

Зона обслуживания PLMN представляет собой совокупность сот, обслуживаемых одним оператором и определяется как зона, в которой оператор обеспечивает абоненту радиопокрытие и доступ к своей сети. В любой стране может быть несколько зон обслуживания PLMN, по одной на каждого оператора. Определение роуминг употребляется в случае перемещения MS из одной области обслуживания PLMN в другую. На рис. 6 представлены соотношения между различными областями обслуживания.

10.5 Зона обслуживания GSM

Зона обслуживания GSM представляет собой всю географическую область, в которой абонент может получить доступ к сети GSM. Зона обслуживания GSM увеличивается по мере того, как новые операторы подписывают контракты, предусматривающие совместную работу по обслуживанию абонентов. В настоящее время зона обслуживания GSM охватывает с некоторыми промежутками многие страны от Ирландии до Австралии и от Южной Африки до Америки. Международный роуминг - это термин, который применяется в том случае, когда MS перемещается от одной национальной PLMN в другую национальную PLMN.

Зона обслуживания GSM

Зона обслуживания PLMN

Зона обслуживания (SA) MSC

Зона местоположения (LA)

Рисунок 6 Иерархическая взаимосвязь между зонами GSM

На рис. 7, 8 представлены различные точки зрения на одну и туже сеть.

Рис. 7 отражает расположения узлов сети и их взаимодействие на уровне аппаратного обеспечения.

Рис. 7 Расположение узлов сети и их взаимодействие на уровне аппаратного обеспечения

Рис. 8 отражает географическую структуру сети на уровне программного обеспечения.

Рис. 8 Расположение узлов сети и их взаимодействие на уровне программного обеспечения

1 Частотный диапазон GSM

GSM включает в себя три диапазона частот: 900, 1800, 1900 МГц.

Диапазон 900 МГц

Рис. 9 Частотные диапазоны GSM

Изначально под стандарт GSM был выделен диапазон 900 МГц. В настоящее время данный диапазон остаётся всемирным. В некоторых странах используются расширенные диапазоны частот, обеспечивающие большую ёмкость сети. Расширенные диапазоны частот называются E-GSM и R-GSM, в то время как обычный диапазон носит название P-GSM (primary).

P-GSM900 890-915/915-960 MHz

E-GSM900 880-915/925-960 MHz

R-GSM900 890-920/915-970 MHz

Диапазон 1800 МГц

В 1990 г. для увеличения конкуренции между операторами, United Kingdom начали развивать новую версию GSM, которая адаптирована к диапазону частот 1800. Сразу после утверждения данного диапазона несколько стран сделали заявку на использование данного диапазона частот. Введение данного диапазона увеличило рост количества операторов, приводя к увеличению конкуренции и, соответственно, улучшению качества обслуживания. Применение данного диапазона позволяет увеличивать емкость сети за счёт увеличения полосы пропускания и, соответственно, увеличение несущих. Диапазон частот 1800 использует следующие пары дуплексных частот: GSM 1710-1805/1785-1880 MHz

До 1997 года стандарт 1800 носил название Digital Cellular System (DCS) 1800 MHz, в настоящее время носит название GSM 1800.

Диапазон 1900 МГц

В 1995 году в США была специфицирована концепция PCS (Персональные услуги связи). Основной идеей этой концепции является возможность предоставления персональной связи, то есть связи между двумя абонентами, а не между двумя мобильными станциями. PCS не требует, чтобы эти услуги были реализованы на основе сотовой технологии, но в настоящее время эта технология признана наиболее эффективной для данной концепции. Частоты, доступные для реализации PCS, находятся в области 1900 МГц. Поскольку в Северной Америке стандарт GSM 900 не может быть использован из-за того, что эта полоса частот занята другим стандартом, стандарт GSM 1900 является возможностью заполнения этого пробела. Основным различием между американским стандартом GSM 1900 и GSM 900 является то, что GSM 1900 поддерживает сигнализацию ANSI.

Диапазон GSM 800

Традиционно полоса 800 МГц была занята распространенным в США стандартом TDMA (AMPS и D-AMPS). Как и в случае со стандартом GSM 1800 этот стандарт дает возможность получения дополнительных лицензий, то есть расширяет область работы стандарта на национальных сетях предоставляя операторам дополнительную емкость.

В таблицу 2 снесены сравнительные данные различных частотных диапазонов.

Таблица 2

Диапазоны частот

11. Состояния мобильной станции

В процессе развития мобильных систем был разработан ряд понятий, описывающих различные состояния мобильной станции.

Мобильная станция может иметь несколько состояний.

Idle («Свободно»): MS включена, но разговор не установлен;

Active («Активный режим»): MS включена, режим установленного соединения;

Detached: MS выключена

Implicit Detach: MS не выходила на связь продолжительное время.

В таблице 3 приводятся ключевые понятия, которые помогают описать GSM режимы обслуживания трафика.

Таблица 3

Состояния мобильной станции

Регистрация МС и роуминг

Рис. 10 Роуминг

Когда MS выключается, в системе мобильная станция отмечается как Detach. Когда MS включается, она начинает сканировать весь частотный GSM диапазон, используя при этом специальные каналы управления. После того как MS находит каналы, она начинает измерять уровни сигнала на этих каналах, после чего эти данные запоминаются в MS. После того, как каналы были измерены, МС выбирает наилучший канал.

После того как MS включилась, она должна зарегистрироваться в системе, после чего система помечает её как мобильную станцию в состоянии IDLE. Если оказывается, что MS находится в другой LA, то MS осуществляет процедуру обновления своего местоположения.

В процессе движения по сети MS постоянно сканирует каналы для определения канала с наибольшим уровнем сигнала. Если MS находит лучшую частоту, она перестраивается на неё. Если новая частота принадлежит новой LA, то система также оповещает об этом MS.

Литература

1. Андреев, В.А. Направляющие системы электросвязи. В 2 тт. Т. 2. Проектирование, строительство и техническая эксплуатация / В.А. Андреев, Э.Л. Портнов и др. М.: ГЛТ, 2010. 424 c.

2. Андреев, В.А. Направляющие системы электросвязи. В 2 тт. Т. 1. Теория передачи и влияния / В.А. Андреев, Э.Л. Портнов и др. М.: ГЛТ, 2011. 424 c.

3. Андреев, В.А. Направляющие системы электросвязи: Учебник для вузов. В 2-х томах. Том 2. Проектирование, строительство и техническая эксплуатация / В.А. Андреев, Э.Л. Портнов, Л.Н. Кочановский. М.: Горячая линия - Телеком, 2010. 424 c.

4. Андреев, В.А. Направляющие системы электросвязи: Учебник для вузов. В 2-х томах. Том 1 - Теория передачи и влияния / В.А. Андреев, Э.Л. Портнов, Л.Н. Кочановский. М.: Горячая линия -Телеком, 2011. 424 c.

6. Андреев, В.А. Направляющие системы электросвязи в 2-х т., т.1-Теория передач и влияния: Учебник для вузов / В.А. Андреев. М.: Горячая линия -Телеком, 2011. 424 c.

7. Бабков, В.Ю. Системы мобильной связи: термины и определения / В.Ю. Бабков, Г.З. Голант, А.В. Русаков. М.: ГЛТ, 2009. 158 c.

8. Бабков, В.Ю. Сотовые системы мобильной радиосвязи: Учебное пособие для ВУЗов / В.Ю. Бабков. СПб.: BHV, 2013. 432 c.

9. Бабков, В.Ю. Системы мобильной связи: термины и определения. / В.Ю. Бабков, Г.З. Голант, А.В. Русаков. М.: Горячая линия -Телеком, 2009. 158 c.

10. Бабков, В.Ю. Системы мобильной связи: термины и определения / В.Ю. Бабков. М.: Горячая линия-Телеком, 2009. 158 c.

11. Берлин, А.Н. Цифровые сотовые системы связи / А.Н. Берлин. М.: Эко-Трендз, 2007. 296 c.

Размещено на Allbes...