Структура сети GSM: подробный обзор архитектуры и компонентов

Как устроена сеть GSM. Из каких основных подсистем она состоит. Какие функции выполняют ключевые элементы сети GSM. Как взаимодействуют компоненты GSM-сети между собой.

Основные подсистемы сети GSM

Сеть GSM состоит из трех ключевых подсистем, взаимодействующих между собой:

• Подсистема базовых станций (BSS)
• Подсистема коммутации (NSS)
• Подсистема эксплуатации и технического обслуживания (OSS)

Кроме того, важным элементом является мобильная станция (MS) — телефон абонента. Рассмотрим подробнее каждую из этих подсистем.

Подсистема базовых станций (BSS)

Подсистема базовых станций отвечает за радиосвязь с мобильными устройствами абонентов. Она включает в себя следующие компоненты:

Базовая приемопередающая станция (BTS)

BTS выполняет следующие функции:

• Прием и передача радиосигналов от/к мобильным устройствам
• Кодирование, шифрование и модуляция сигналов
• Мультиплексирование каналов связи
• Измерение качества радиосигнала

Контроллер базовых станций (BSC)

BSC управляет работой нескольких BTS и выполняет такие задачи:

• Распределение радиоканалов между BTS
• Управление мощностью передачи BTS и мобильных устройств
• Обработка процедур хэндовера между BTS
• Маршрутизация вызовов между BTS и центром коммутации

Подсистема коммутации (NSS)

Подсистема коммутации обеспечивает обработку вызовов и управление мобильностью абонентов. Ее основные элементы:

Центр коммутации мобильной связи (MSC)

MSC является ключевым элементом NSS и выполняет следующие функции:

• Коммутация вызовов между абонентами
• Маршрутизация вызовов в другие сети (фиксированные, мобильные)
• Управление процедурами хэндовера между BSC
• Сбор данных для биллинга

Регистр домашних местоположений (HLR)

HLR представляет собой базу данных, содержащую информацию обо всех абонентах сети. В ней хранятся:

• Идентификаторы абонентов (IMSI, MSISDN)
• Профили услуг
• Данные о текущем местоположении

Регистр перемещений (VLR)

VLR — это локальная база данных, хранящая информацию об абонентах, находящихся в зоне обслуживания конкретного MSC. Она содержит:

• Временные идентификаторы абонентов
• Данные о текущем местоположении
• Информацию о доступных услугах

Подсистема эксплуатации и технического обслуживания (OSS)

OSS обеспечивает управление сетью GSM и включает следующие компоненты:

Центр управления и обслуживания (OMC)

OMC выполняет следующие задачи:

• Мониторинг работы сети
• Управление конфигурацией оборудования
• Обработка аварийных сигналов
• Сбор статистики

Центр аутентификации (AuC)

AuC отвечает за аутентификацию абонентов и шифрование данных. Его функции:

• Генерация ключей шифрования
• Проверка подлинности абонентов
• Защита от несанкционированного доступа

Мобильная станция (MS)

Мобильная станция — это устройство абонента, состоящее из двух основных частей:

Мобильное оборудование (ME)

ME представляет собой сам телефонный аппарат и выполняет следующие функции:

• Прием и передача радиосигналов
• Кодирование и декодирование речи
• Обработка пользовательского интерфейса

SIM-карта

SIM-карта содержит информацию об абоненте:

• Уникальный идентификатор IMSI
• Ключи аутентификации
• Список доступных услуг

Взаимодействие компонентов сети GSM

Все элементы сети GSM взаимодействуют между собой по стандартизированным интерфейсам:

• Um — радиоинтерфейс между MS и BTS
• Abis — интерфейс между BTS и BSC
• A — интерфейс между BSC и MSC
• MAP — протокол взаимодействия между элементами NSS

Такая архитектура обеспечивает надежную и эффективную работу сети GSM, позволяя миллионам абонентов общаться друг с другом.

Ключевые особенности архитектуры GSM

Рассмотрим некоторые важные характеристики структуры сети GSM:

Иерархическая структура

Сеть GSM имеет четкую иерархию элементов, где каждый вышестоящий элемент управляет несколькими нижестоящими. Это обеспечивает масштабируемость и гибкость сети.

Распределенная база данных

Информация об абонентах хранится в распределенной базе данных (HLR и VLR), что позволяет эффективно обрабатывать данные о местоположении и обслуживать роуминговых абонентов.

Стандартизированные интерфейсы

Все интерфейсы между элементами сети стандартизированы, что обеспечивает совместимость оборудования разных производителей и упрощает расширение сети.

Централизованное управление

Подсистема OSS позволяет централизованно управлять всей сетью, что упрощает ее эксплуатацию и обслуживание.

Эволюция архитектуры GSM

С момента своего появления архитектура GSM претерпела ряд изменений:

Внедрение пакетной передачи данных

Добавление узлов SGSN и GGSN позволило реализовать технологию GPRS для пакетной передачи данных.

Поддержка новых услуг

В сеть были добавлены элементы для поддержки новых услуг, таких как SMS и MMS.

Оптимизация для увеличения емкости

Внедрение технологий EDGE и HSPA позволило увеличить пропускную способность сети без существенных изменений ее архитектуры.

Заключение

Архитектура сети GSM представляет собой сложную, но хорошо продуманную систему взаимосвязанных элементов. Она обеспечивает надежную мобильную связь для миллиардов пользователей по всему миру. Понимание структуры GSM важно не только для специалистов в области телекоммуникаций, но и для всех, кто интересуется принципами работы современных технологий связи.

Как работают GSM-сети или краткие основы связи

Сотовым телефоном пользовались практически все, но мало кто задумывался – как же все это работает? В данном литературном опусе мы попытаемся рассмотреть, как же происходит связь с точки зрения Вашего оператора связи.

Когда Вы набираете номер и начинаете звонить, ну, или Вам кто-нибудь звонит, то Ваш аппарат по радиоканалу связывается с одной из антенн ближайшей базовой станции.

Каждая из базовых станций содержит от одной до двенадцати приемо-передающих антенн, направленных в разные стороны, чтобы обеспечить связью абонентов со всех сторон. На профессиональном жаргоне антенны также называют «секторами». Вы их сами наверняка неоднократно видели – большие серые прямоугольные блоки.

От антенны сигнал по кабелю передается непосредственно в управляющий блок базовой станции. Совокупность секторов и управляющего блока обычно и называется – BS, Base Station, базовая станция. Несколько базовых станций, чьи антенны обслуживают какую-либо определенную территорию или район города, подсоединены к специальному блоку – так называемому LAC, Local Area Controller, «контроллер локальной зоны», часто называемому просто контроллером. К одному контроллеру обычно подключается до 15 базовых станций.

В свою очередь, контроллеры, которых также может быть несколько, подключены к самому центральному «мозговому» блоку – MSC, Mobile services Switching Center, Центр Управления Мобильными услугами, в простонародье более известный как коммутатор. Коммутатор обеспечивает выход (и вход) на городские телефонные линии, на других операторов сотовой связи и так далее.

То есть в итоге вся схема выглядит примерно так:

В небольших GSM-сетях используется только один коммутатор, в более крупных, обслуживающих более миллиона абонентов, могут использоваться два, три и более MSC, объединенных между собой.

Зачем же такая сложность? Казалось бы, можно антенны просто подключить к коммутатору – и все, никаких проблем бы не было… Но не все так просто. Дело тут в одном простом английском слове – handover. Этим термином обозначается эстафетная передача обслуживания в сотовых сетях. То есть, когда вы идете по улице или едите на машине (электричке, велосипеде, роликовых коньках, асфальтоукладчике…) и при этом разговариваете по телефону, то, для того чтобы связь не прерывалась (а она не прерывается), необходимо вовремя переключать Ваш телефон из одного сектора в другой, из одной BS в другую, из одной Local Area в другую и так далее. Соответственно, если бы сектора были напрямую подключены к коммутатору, то всеми этими переключениями пришлось бы управлять коммутатору, которому и без того есть, чем заняться. Многоуровневая схема сети дает возможность равномерно распределить нагрузку, что снижает вероятность отказа оборудования и, как следствие, потери связи.

Пример – если вы с телефоном переходите из зоны действия одного сектора в зону действия другого, то переводом телефона занимается управляющий блок BS, не затрагивая при этом «вышестоящие» устройства – LAC и MSC. Соответственно, если переход происходит между разными BS, то им управляет LAC и так далее.

Работу коммутатора следует рассмотреть чуть подробнее. Коммутатор в сотовой сети осуществляет практически те же функции, что и АТС в проводных телефонных сетях. Именно он определяет, куда Вы звоните, кто Вам звонит, отвечает за работу дополнительных услуг, и, в конце концов – вообще, определяет, можно ли звонить или нет.

На последнем пункте остановимся – а что происходит, когда Вы включаете свой телефон?

Вот, включаете Вы свой телефон. На Вашей SIM-карте есть специальный номер, так называемый IMSI – International Subscriber Identification Number, Международный Опознавательный Номер Абонента. Это номер уникален для каждой SIM-карты в мире, и как раз по нему операторы отличают одного абонента от другого. При включении телефона он посылает этот код, базовая станция передает его на LAC, LAC – на коммутатор, в свою очередь. Тут в действие вступают два дополнительных модуля, связанных с коммутатором – HLR, Home Location Register и VLR, Visitor Location Register. Соответственно, Регистр Домашних Абонентов и Регистр Гостевых Абонентов. В HLR хранятся IMSI всех абонентов, которые подключены к данному оператору. В VLR в свою очередь содержатся данные обо всех абонентах, которые в данный момент пользуются сетью данного оператора. IMSI передается в HLR (разумеется, в сильно зашифрованном виде; вдаваться подробно в особенности шифрования мы не будем, скажем только, что за этот процесс отвечает еще один блок – AuC, Центр Аутентификации), HLR, в свою очередь, проверяет – есть ли у него такой абонент, и, если есть, то не заблокирован ли он, например, за неуплату. Если все в порядке, то этот абонент прописывается в VLR и с этого момента может совершать звонки. У крупных операторов может быть не один, а несколько параллельно работающих HLR и VLR. А теперь попробуем все вышесказанное отобразить на рисунке:

Вот мы вкратце рассмотрели, как работает сотовая сеть. На самом деле там все куда сложнее, но если описывать все как есть досконально, то данное изложение по объему вполне может превысить «Войну и мир».

Далее мы рассмотрим, а как (и главное – за что!) оператор списывает у нас деньги со счета. Как Вы уже наверное слышали, тарифные планы бывают трех разных типов – так называемые «кредитные», «авансовые» и «припейд», от английского Pre-Paid, то есть предоплаченный. В чем же различие? Рассмотрим, как может происходить списание денег при разговоре:

Допустим, Вы куда-либо позвонили. На коммутаторе зафиксировалось – абонент такой-то звонил туда-то, поговорил, допустим, сорок пять секунд.

Первый случай – у Вас кредитная или авансовая система оплаты. В таком случае происходит следующее: данные о Ваших и не только Ваших звонках накапливаются в коммутаторе и затем, в порядке общей очереди, передаются в специальный блок, называемый Биллингом, от английского to bill – платить по счетам. Биллинг отвечает за все вопросы, связанные с деньгами абонентов – рассчитывает стоимость звонков, списывает абонентскую плату, списывает деньги за услуги и так далее.

Скорость передачи информации из MSC в Биллинг зависит от того, какова вычислительная мощность биллинга, или, другими словами, с какой скоростью он успевает переводить технические данные о совершенных звонках в непосредственные деньги. Соответственно, чем больше абоненты разговаривают, или чем более «тормозной» биллинг, тем медленнее будет двигаться очередь, соответственно, тем больше будет задержка между самим разговором и фактическим списанием денег за этот разговор. С этим фактом связано часто высказываемое некоторыми абонентами недовольство – «Мол, деньги воруют! Два дня не разговаривал – энную сумму списали…». Но при этом совсем не учитывается, что за разговоры, которые происходили, например, три дня назад, деньги-то сразу и не списали… Хорошее люди стараются не замечать… А в эти дни, например, биллинг мог просто не работать – из-за аварии, или из-за того, что его как-нибудь модернизировали.

В обратную сторону – от биллинга к MSC – стоит другая очередь, в которой биллинг сообщает коммутатору о состоянии счетов абонентов. Опять же довольно частый случай – задолженность счета может достигать нескольких десятков долларов, а по телефону еще можно звонить – это как раз из-за того, что «обратная» очередь еще не подошла и коммутатор пока не знает о том, что Вы злостные неплательщик и Вас давно надо заблокировать.

Авансовый же от кредитного тарифы отличаются лишь способом расчета с абонентом – в первом случае человек вносит какую-либо сумму на счет, и деньги за разговоры постепенно вычитаются из этой суммы. Это способ удобен тем, что позволяет в какой-то мере планировать и ограничивать свои расходы на связь. Второй вариант – кредитный, при котором суммарная стоимость всех разговоров за какой-либо период («биллинговый цикл»), обычно за месяц, выставляется в виде счета, который абонент должен оплатить. Кредитная система удобна тем, что страхует Вас от тех случаев, когда срочно необходимо позвонить, а деньги на счету вдруг закончились и телефон заблокирован.

Припейды устроены совсем по-другому:

В припейде биллинг как таковой обычно называют «Припейд платформой».

Непосредственно в момент начала телефонного соединения устанавливается прямая связь между коммутатором и припейд платформой. Никаких очередей, данные передаются в обе стороны непосредственно в процессе разговора, в режиме реального времени. В связи с этим припейдам присущи следующие характерные черты – это отсутствие абонентской платы (так как нет такого понятия, как биллинговый период), ограниченный набор дополнительных услуг (их технически трудно тарифицировать в режиме «реального времени»), невозможность «уйти в минус» — разговор просто прервется, как только кончатся деньги на счету. Явным достоинством припейдов является возможность точно контролировать количество денег на счету, и, как следствие, свои расходы.

В припейдах еще иногда наблюдается некоторое забавное явление – если припейд платформа по каким либо причинам отказывается работать, например, из-за перегрузки, то, соответственно, для абонентов припейд-тарифов в это время все звонки становятся абсолютно бесплатными. Что, собственно, их – абонентов — не может не радовать.

А как же рассчитываются наши деньги, когда мы разговариваем, находясь в роуминге? Да и как вообще телефон работает в роуминге? Что же, попробуем ответить и на эти вопросы:

Номер IMSI состоит из 15-ти цифр, и первые 5 цифр, так называемые СС – Country Code (3 цифры) и NC – Network Code (5 цифр) – четко характеризуют оператора, к которому подключен данный абонент. По этим пяти цифрам VLR гостевого оператора находит HLR домашнего оператора и смотрит в нем – а, собственно, можно ли этому абоненту пользоваться роумингом у данного оператора? Если да, то IMSI прописывается у VLR гостевого оператора, а в HLR домашнего – ссылка на тот самый гостевой VLR, чтобы знать, где искать абонента.

Со списанием денег в биллинге ситуация тоже не очень простая. Из-за того, что звонки обрабатывает гостевой коммутатор, но деньги подсчитывает свой, «домашний» биллинг, вполне возможны большие задержки в списании средств – до месяца. Хотя существуют и системы, например, «Camel2», которые и в роуминге работают по принципу припейда, то есть списывают деньги в реальном времени.

Тут возникает очередной вопрос – а за что списываются деньги в роуминге? Если «дома» все понятно – есть четко прописанные тарифные планы, то с роумингом ситуация другая – денег списывают много и непонятно, за что. Ну что же, попробуем разобраться:

Все телефонные звонки в роуминге делятся на 3 основных категории:

Входящие звонки – в таком случае стоимость звонка складывается из:

Стоимости международного звонка из дома в гостевой регион
+
Стоимость входящего звонка у гостевого оператора
+
Некая надбавка, зависящая от конкретного гостевого оператора

Исходящий звонок домой:

Стоимость международного звонка из гостевого региона домой
+
Стоимость исходящего звонка у гостевого оператора

Исходящий звонок по гостевому региону:

Стоимость исходящего звонка у гостевого оператора
+
Некая надбавка, зависящая от конкретного оператора

Как видно, стоимость звонков в роуминге зависит только от двух вещей – от того, к какому оператору абонент подключен дома и того, каким оператором абонент пользуется в гостях. При этом выявляется одна очень важная вещь – стоимость минуты в роуминге абсолютно не зависит от выбранного абонентом тарифного плана.

Хотелось бы добавить еще одно замечание – если два телефона одного оператора вместе находятся в роуминге у другого оператора (ну, например, двое друзей поехали отдыхать), то разговаривать им друг с другом выйдет весьма накладно – звонящий платит, как за исходящий домой, а принимающий звонок – как за входящий из дома. Это один из недостатков стандарта GSM – то, что связь в этом случае идет через дом. Хотя технически вполне реально устроить связь «напрямую», но кто из операторов на это пойдет, если можно оставить все как есть и зарабатывать деньги?

Еще один вопрос, в последнее время часто интересующий владельцев более чем одного мобильного телефона – а сколько будет стоить переадресованный звонок с одного телефона на другой? И на этот вопрос ответить вполне реально:

Допустим, с телефона B установлена переадресация на телефон С. С телефона А звонят на телефон B – соответственно, звонок переадресовывается на аппарат С. В этом случае платят:

Телефон А – как за исходящий на телефон В
(вообщем-то, это логично – ведь он на него и звонит)
Телефон В – платит цену переадресации
(обычно несколько центов за минуту)
+
стоимость международного звонка из региона, где зарегистрирован В, в регион, где зарегистрирован С
(если телефоны одного региона, то это составляющая равна нулю).
Телефон С – платит как за входящий с телефона А

В завершении тем хотелось бы упомянуть еще один тонкий момент – а сколько будет стоить переадресация в роуминге? А вот тут начинается самое интересное:

Например, в телефоне стоит переадресация по условию занятости на домашний номер. Тогда при входящем звонке образуется так называемая «роуминговая петля» — звонок пойдет на домашний телефон через гостевой коммутатор, соответственно, стоимость такого переадресованного звонка для роумера будет равна сумме стоимостей входящего и исходящего домой звонков плюс еще стоимость самой переадресации. И что забавно при этом – роумер может даже не знать, что подобный звонок имел место быть, и впоследствии удивиться, увидев счет за связь.

Отсюда следует практический совет – при поездках желательно отключать все виды переадресации (можно оставить только безусловную – в этом случае «роуминговой петли» не получается), особенно переадресации на голосовую почту – иначе впоследствии можно долго удивляться – «Куда ж это деньги делись-то, а?»

Список терминов, использовавшихся в тексте:

AuC – Autentification Center, Центр Аутентификации, отвечает за кодирование информации при передаче в сети и приеме из сети
Billing – Биллинг, система учета денежных средств у оператора
BS – Base Station, базовая станция, несколько приемо-передающих антенн, принадлежащих одному управляющему устройству.
Camel2 – одна из систем Prepaid, в которой реализовано мгновенное списывание средств в роуминге
CC – Country Code, код страны в стандарте GSM (для России – 250)
GSM – Global System for Mobile Communications, самый распрострастраненный в мире стандарт сотовой связи
Handover – передача управления трубкой от одной антенны/базовой станции/LAC к другой
HLR – Home Location Register, реестр домашних абонентов, содержит подробную информацию о всех абонентах, подключенных к данному оператору.
IMEI – International Mobile Equipment Identification, международный серийный номер оборудования в стандарте GSM, уникален у каждого аппарата
IMSI – International Mobile Subscriber Identification, международный серийный номер подписчика на услуги стандарта GSM, уникален у каждого абонента
LAC – Local Area Controller, Контроллер Локальной Зоны, устройства, управляющее работой некоторого количесва базовых станций, чьи антенны обслуживают опеределенную территорию.
Local Area – Локальная зона, территория, обслуживаемая BS, входящими в состав одного LAC
MSC — Mobile services Switching Center, Центр Управления Мобильными услугами, коммутатор – центральное звено сети GSM.
NC – Network Code, Сетевой Код, код конкретного оператора в данной стране в стандарте GSM (для MTS – 01, BeeLine – 99).
Prepaid – Припейд, предоплата – система биллинга, основанная на мгновенном списании средств.
Roaming – Роуминг, пользование сетью другого, «гостевого» оператора.
SIM – Subscriber Identification Module, Модуль Опознавания Абонента, СИМ-карта – электронный блок, вставляемые в телефон, на котором записан IMSI абонента.
VLR – Visitor Location Register, реестр активных абонентов – содержит информацию об всех абонентах, кто в данный момент пользуется услугами данного оператора.

Структура беспроводной технологии GSM

Многие из нас никогда не задумывались о том, как функционирует сотовая связь и по какому принципу построена сеть мобильного оператора, предоставляющего абонентам возможность голосовой связи и мобильного интернета. Однако, смеем заверить, на самом деле это достаточно интересная тема. Постараемся для интересующихся в нашей статье рассказать об этой системе максимально подробно, при этом простым языком, чтобы сильно не углубляться в совсем уж незнакомые термины и техническую составляющую.

Классический вариант структуры GSM любого мобильного оператора

По классике функционально беспроводная технология GSM, вне зависимости от её развития и количества подключенных абонентов, состоит из 2 подсистем, в каждую из которых включаются различные устройства технического плана, которые сами по себе также являются компонентами радиосети мобильной связи:

• Base Station System (BSS) — система т. н. «базовых станций», которая как раз функционально отвечает за территориальное распространение сети и количество абонентов, которые могут пользоваться ей;
• Switching System (SS) — система коммутации, обеспечивающая взаимодействие между базовыми станциями и узловыми элементами системы управления.

Из единого центра управления сетью, расположенной на стороне сотового оператора, осуществляется постоянный контроль над всеми аспектами работы сети.

Состав компонентов и устройств, из которых состоит коммутационная система SS

Основной функцией, выполняемой работающей коммутационной системой, является соединение абонентов друг с другом с использованием базовых возможностей приёмо-передающего оборудования на БС и на стороне провайдера. Функционально в систему входят следующие структурные элементы:

1. Центр аутентификации абонентов (Authentication Center (AUC)) — используется для определения фактической принадлежности абонентского номера к определённому сотовому оператору, а также для установки соединения с использованием базовых станций.
2. База данных абонентского оборудования (Equipment Identity Register (EIR)) — определяет смартфоны пользователей, как устройства, с помощью которых соединение с другим абонентом или глобальной сетью может быть установлено.
3. Узел установки соединения в сети GSM (Mobile Switching Center (MSC)) — отвечает непосредственно за соединение.
4. База с данными т.н. «домашних» абонентов (Home Location Register (HLR)) — обеспечивает льготные условия связи (по установленным оператором сотовой связи тарифам) для абонентов, номера которых относятся к заданному пулу номерного реестра, принадлежащего именно этому оператору.
5. База данных со всеми абонентами, зарегистрированными конкретной сетью GSM (Visitor Location Register (VLR)). В базу включается информация не только об зарегистрированных у провайдера абонентах, но и о тех, кто находится в зоне действия сети, не принадлежа к ней в качестве абонента (т.н. роуминг). Это могут быть как абоненты, зарегистрированные у других операторов сотовой связи, так и люди из других регионов.

Функциональное назначение и состав системы БС (базовых станций)

Система выполняет весь перечень функций, относящихся к непосредственно установке соединения и функциональным особенностям процесса:

1. Контроллер базовых станций оператора (Base Station Controller (BSC)).
2. Сама базовая станция с функциями приёма и передачи данных между абонентами (Base Transceiver Station (BTS)).
3. Смартфон самого абонента, являющийся непосредственным участником системы, но функционально в её состав не входящий.

Функционально система устроена очень просто — более подробно об её устройстве можно было прочитать в нашей статье. А если заинтересует максимально подробное описание каждого функционального элемента, участвующего в системе — можно найти информацию на специализированных форумах или сайтах.

Архитектура сети GSM

Архитектура GSM состоит из трех основных взаимосвязанных подсистем, взаимодействующих друг с другом и с пользователями через определенный сетевой интерфейс. Подсистемами являются подсистема базовой станции (BSS), подсистема сетевой коммутации (NSS) и подсистема оперативной поддержки (OSS). Мобильная станция (MS) также является подсистемой, но рассматривается как часть BSS.

1. Мобильная станция (MS): Мобильная станция состоит из двух объектов.

A. Мобильное оборудование (ME):

• Это переносное ручное устройство, устанавливаемое на транспортном средстве.
• Уникально идентифицируется номером IMEI.
• Используется для передачи голоса и данных. Он также контролирует мощность и качество сигнала окружающих сот для обеспечения оптимального переключения. SMS длиной 160 символов также можно отправить с помощью мобильного оборудования.

B. Модуль идентификации абонента (SIM):

• Это смарт-карта, которая содержит номер международной идентификации абонента мобильной связи (IMSI).
• Позволяет пользователям отправлять и принимать звонки и получать другие абонентские услуги. — Он защищен паролем или PIN-кодом.
• Содержит закодированные данные идентификации сети. он имеет ключевую информацию для активации телефона.
• Его можно перемещать с одного мобильного телефона на другой.

2. Подсистема базовой станции (BSS): Она также известна как подсистема радиосвязи, обеспечивает и управляет путями радиопередачи между мобильной станцией и центром коммутации мобильной связи (MSC). BSS также управляет интерфейсом между мобильной станцией и всеми остальными подсистемами GSM. Он состоит из двух частей.

A. Базовая приемопередающая станция (BTS):

• Кодирует, шифрует, мультиплексирует, модулирует и подает РЧ-сигнал на антенну.
• Состоит из блоков приемопередатчика.
• Он связывается с мобильными станциями через радиоинтерфейс, а также связывается с BSC через интерфейс Abis.

B. Контроллер базовой станции (BSC):

• Он управляет радиоресурсами для BTS. Он назначает частоты и временные интервалы для всех мобильных станций в своей области.
• Он обрабатывает установку вызова, транскодирование и передачу функций адаптации для каждого управления радиомощностью MS.
• Он связывается с MSC через интерфейс A, а также с BTS.

3. Подсистема сетевой коммутации (NSS): управляет функциями коммутации системы и позволяет MSC связываться с другими сетями, такими как PSTN и ISDN. Он состоит из

A. Центр коммутации мобильной связи:

• Это сердце сети. Он управляет связью между GSM и другими сетями.
• Управляет функцией установления вызова, маршрутизацией и базовой коммутацией.
• Он выполняет управление мобильностью, включая регистрацию, обновление местоположения и передачу обслуживания вызовов между BSS и между MSC.
• Предоставляет платежную информацию.
• MSC выполняет функцию шлюза, в то время как его клиенты перемещаются в другую сеть с помощью HLR/VLR.

B. Регистры домашнего местонахождения (HLR): — Это постоянная база данных о мобильном абоненте в большой зоне обслуживания. — Его база данных содержит IMSI, IMSISDN, предоплату/постоплату, ограничения по роумингу, дополнительные услуги.

C. Регистры местоположения посетителей (VLR): — Это временная база данных, которая обновляется всякий раз, когда новая MS входит в ее область через базу данных HLR. — Он контролирует мобильные телефоны в роуминге в своей области. Это уменьшает количество запросов к HLR. — Его база данных содержит IMSI, TMSI, IMSISDN, MSRN, местоположение, ключ аутентификации области.

D. Центр аутентификации: — Обеспечивает защиту от злоумышленников в воздушном интерфейсе. — Он поддерживает ключи и алгоритмы аутентификации и предоставляет триплеты безопасности (RAND, SRES, Ki).

E. Реестр идентификации оборудования (EIR):

• Это база данных, которая используется для отслеживания мобильных телефонов по номеру IMEI.
• Он состоит из трех подклассов: белый список, черный список и серый список.

4. Подсистема оперативной поддержки (OSS): Поддерживает работу и техническое обслуживание GSM и позволяет системным инженерам отслеживать, диагностировать и устранять неисправности во всех аспектах системы GSM. Он поддерживает один или несколько центров технического обслуживания (OMC), которые используются для мониторинга производительности каждой MS, B, BSC и MSC в системе GSM. Он выполняет три основные функции:

• Для обслуживания всего телекоммуникационного оборудования и сетевых операций на определенном рынке.
• Для управления всеми процедурами начисления и выставления счетов
• Для управления всем мобильным оборудованием в системе.

Интерфейсы, используемые для сети GSM: (см. рис. 2)
1) Интерфейс UM — используется для связи между BTS и MS
2) Интерфейс Abis — используется для связи между BSC и BTS
3) Интерфейс A — используется для связи BSC и MSC
4) Отдельный протокол (SS 7) — используется для связи MSC с другой сетью.

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ РЕДАКТИРОВАТЬ

GSM в беспроводной связи — Geeksforgeeks

Напишите статью

• Напишите опыт интервью
• Слои OSI Model
• TCP/IP Model
• Основы Computer Network
• CAESAR COPHER IN DEVPREPHER DEVPREPHREPHER IN DEVPREPHREPHER IN DEVPREPHREPHER IN DEVPREPHREPHER IN DEVPREPHREPHER IN DEVPREPHER IN DEVPREPHER IN DEVPREPHER IN DEVPREPHER IN DEVPREPHER. концентратор, повторитель, мост, коммутатор, маршрутизатор, шлюзы и маршрутизатор)
• Реализация TCP-сервера-клиента на C
• Алгоритм RSA в криптографии
• Различия между TCP и UDP
• Типы топологии сети
• Типы средств передачи
• Стандарт шифрования данных (DES) | Набор 1
• Программирование сокетов на Python
• TCP 3-Way Handshake Process
• Реализация UDP сервер-клиент на C++
• Различия между IPv4 и IPv6
• Типы локальных сетей — LAN, MAN и WAN
Протокол дейтаграмм пользователя ( UDP)
• Код Хэмминга в компьютерной сети
• Обнаружение ошибок в компьютерных сетях
• Программирование сокетов на Java
• Введение в классовую IP-адресацию
• Реализация алгоритма Диффи-Хеллмана
• Режимы передачи в компьютерных сетях (симплексный, полудуплексный и дуплексный)
• Вектор расстояния Протокол маршрутизации (DVR)
• Преобразование сетевых адресов (NAT)
• Протоколы на прикладном уровне
• Простой чат с использованием Python
• Система обнаружения вторжений (IDS)
• Криптография и ее типы
• Secure Socket Layer (SSL)

Улучшить статью

Сохранить статью

• Уровень сложности: Базовый
• Последнее обновление: 08 сент, 2022

Читать

Обсудить

Улучшить статью

Сохранить статью

GSM   означает Глобальная система мобильной связи. GSM — открытая цифровая сотовая технология, используемая для мобильной связи. Он использует 4 разных частотных диапазона 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц и 1900 МГц. Он использует комбинацию FDMA и TDMA. Эта статья включает в себя все концепции архитектуры GSM и то, как она работает.

GSM имеет 4 различных размера ячеек, используемых в GSM:

1. Макро: В этом размере ячейки установлена ​​антенна базовой станции.
2. Micro : В ячейке такого размера высота антенны меньше среднего уровня крыши.
3. Pico : Малые ячейки диаметром несколько метров.
4. Зонт: закрывает затененные области (заполняет промежутки между ячейками).

Особенности GSM:

1. Поддержка международного роуминга
2. Чистая четкость голоса
3. Возможность поддержки нескольких портативных устройств.
4. Спектральная/частотная эффективность
5. Маломощные портативные устройства.
6. Простота доступа к сети
7. Совместимость с международными ISDN.

GSM представляет собой не что иное, как более крупную систему, которая разделена на 3 подсистемы.

1. БСС: BSS означает подсистему базовой станции. BSS обрабатывает трафик и сигнализацию между мобильным телефоном и подсистемой коммутации сети. BSS, имеющий два компонента BTS и BSC.
2. NSS : NSS расшифровывается как Network and Switching Subsystem. NSS является базовой сетью GSM. Это выполняло функции управления вызовами и мобильностью для мобильного телефона, присутствующего в сети. NSS имеет различные компоненты, такие как VLR, HLR и EIR.
3. OSS : OSS означает «Операционная подсистема». OSS — это функциональный объект, который сетевой оператор контролирует и контролирует систему. OMC является частью OSS. Целью OSS является предложить клиенту экономически эффективную поддержку для всех услуг по техническому обслуживанию, связанных с GSM.

Предположим, что есть 3 мобильные станции, которые подключены к вышке, и эта вышка подключена к BTS через TRX, а затем подключена к BSC и MSC. Давайте разберемся с функциональностью различных компонентов.

1. MS : MS означает мобильная система. MS включает в себя пользовательское оборудование и программное обеспечение, необходимое для связи с мобильной сетью. Мобильная станция (MS) = мобильное оборудование (ME) + модуль идентификации абонента (SIM). Теперь эти мобильные станции подключены к башне, а эта башня подключена к BTS через TRX. TRX — это приемопередатчик, состоящий из передатчика и приемника. Приемопередатчик имеет два исполнения отправки и приема.

2. BTS : BTS означает базовую приемопередающую станцию, которая обеспечивает беспроводную связь между пользовательским оборудованием и сетью. В каждой башне есть BTS.

3. BSC : BSC означает контроллер базовой станции. BSC имеет несколько BTS. Вы можете рассматривать BSC как местную АТС в вашем районе, которая имеет несколько вышек, а несколько вышек имеют BTS.

4. MSC: MSC расшифровывается как Mobile Switching Center. MSC связан с функциями коммутации связи, такими как установка вызова, разъединение вызова и маршрутизация. Отслеживание звонков, переадресация звонков все функции выполняются на уровне MSC. MSC имеет дополнительные компоненты, такие как VLR, HLR, AUC, EIR и PSTN.

• VLR : VLR означает регистр местоположения посетителей. VLR представляет собой базу данных, которая содержит точное местоположение всех мобильных абонентов, находящихся в настоящее время в зоне обслуживания MSC. Если вы переходите из одного состояния в другое, ваша запись помечается в базе данных VLR.
• HLR : HLR расшифровывается как Home Location Register. HLR — это база данных, содержащая соответствующие данные об абонентах, которым разрешено использовать сеть GSM. Если вы покупаете SIM-карту в HLR. HLR похож на дом, который содержит все данные, такие как ваше удостоверение личности, какой план вы используете, какую мелодию вызывающего абонента вы используете и т. д.
• OMC : OMC расшифровывается как Operation Maintenance Center. OMC отслеживает и поддерживает производительность каждой MS, BSC и MSC в системе GSM.
• AUC : AUC означает Центр аутентификации. AUC аутентифицирует мобильного абонента, который хочет подключиться к сети.
• EIR : EIR означает регистр идентификации оборудования. EIR — это база данных, которая ведет учет всех разрешенных или запрещенных в сети. Если вы забанены в сети, вы не можете войти в сеть, и вы не можете совершать звонки.
• PSTN : PSTN означает коммутируемую телефонную сеть общего пользования. PSTN соединяется с MSC. Первоначально PSTN представляла собой сеть фиксированных аналоговых телефонных систем. Теперь его основная сеть почти полностью цифровая и включает в себя мобильные и другие сети, а также стационарные телефоны.