|
3.5 Функциональная схема и состав оборудования стандарта GSM.
Функциональная схема, принятая в стандарте GSM, представлена на рис. 3.7.
Рис.3.7. Функциональная схема, принятая в стандарте GSM.
Здесь MSC (Mobile Ststion) - центр коммутации подвижной связи,
BSS (Base Station System) - оборудование базовой станции,
OMC (Operations and Maintenance Centre) - центр управления и обслуживания
MS (Mobile Stations) - подвижные станции.
Для сопряжения элементов системы имеется несколько интерфейсов, которые взаимодействуют между собой в соответствии с системой сигнализации МККТТ № 7.
MSC, обслуживающий группу сот, аналогичен центру коммутации ISDN и является интерфейсом между фиксированными сетями и подвижной связью. Кроме того, он обеспечивает маршрутизацию вызовов и выполняет функции управления вызовами, а также осуществляет "эстафетную передачу" MS в процессе перемещения ее, из одной соты в другую, с переключением рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностей. В функции MS входит также сбор статистических данных, необходимых для контроля работы и оптимизации сети, а также формирует данные для выписывания счетов, которые направляются в центр расчетов (биллинг - центр). Выполняет процедуры запрета несанкционированного доступа в сеть. MSC также управляет процедурами регистрации местонахождения MS и передачи управления, кроме передачи управления в подсистеме базовых станций (BSS). Передача вызова позволяет сохранить соединения и обеспечивать введение разговора, когда подвижная станция перемещается из одной зоны обслуживания в другую. В сотах передачу вызова осуществляет BSC, если же вызов осуществляется между двумя сетями управления равными BSC, то первичное управление осуществляет MSC. Кроме того, возможна передача вызова между сетями относящимися к разным MSC.
Для слежения за перемещением MS в центре коммутации предусмотрены регистры положения HLR и перемещения VLR. В HLR храниться та часть информации местоположения MS, по которой центр коммутации может доставить вызов станции, а так же содержит международный идентификационный номер подвижного абонента (IMSI). По этому номеру в центре аутентификации (AUC) опознается MS. В общем случае HLR представляет собой справочную базу данных постоянных абонентов сети. В ней содержаться опознавательные номера и адреса, параметры подлинности абонентов, состав услуг связи, а так же специальная информация о маршрутизации. Регистрируются данные о роуминге (блуждании) абонента, а так же временный идентификационный номер подвижного абонента (TMSI) в соответствующем VLR.
К данным, содержащимся в HLR, имеют дистанционный доступ все MSC и VLR данной сети и других сетей для обеспечения межсетевого роуминга абонентов. В случае, если в сети имеется несколько HLR, запись об абоненте делается только один раз и здесь каждая HLR является частью общей базы данных. Для доступа к данным, хранящимся в HLR, необходимо знать номер IMSI или MSISDN (номер подвижного абонента в сети ISDN).
Регистр перемещения VLR служит для функционирования подвижной станции за пределами зоны, контролирующей HLR. При перемещении MS из зоны, контролируемой данной BSC, в зону контролируемой другой BSC, последняя регистрирует подвижную станцию, а в VLR заносится информация о номере области связи, куда доставляется вызов станции. В VLR записываются так же данные, что и в HLR. Однако данные в VLR хранятся до тех пор, пока MS находится в ее контролируемой зоне, а затем они списываются. На случай сбоев устройства памяти HLR и VLR имеют защиту.
В стандарте GSM соты группируются в географические зоны (LA) с соответствующими идентификационными номерами (LAC). В VLR содержаться данные об абонентах, находящихся в нескольких LA. При перемещении MS из одной LA в другую, данные, о его местоположении автоматически обновляются в VLR. В случае, если старая и новая LA находится под управлением различных VLR, то данные в старом VLR стираются после того, как они будут записаны в новом. При этом запись о текущем адресе MS в HLR так же обновляется. VLR присваивает номер так же "блуждающей" MS (MSRN). Когда MS принимает вызов, VLR извлекает его MSRN и передает на MSC для прикрепления к ближайшей базовой станции.
Распределением номера передачи управления при переходе соединений от одного MSC к другому осуществляет так же VLR. Кроме того, VLR управляет распределением новых TMSI и передает их в HLR, а так же процедурой установления подлинности во время обработки вызова. TMSI можно периодически менять, для усложнения самовольного доступа в сеть. В целом VLR представляет собой локальную базу данных для MS данной зоны и доступ к нему обеспечивается через IMSI, TMSI или MSPN. VLR исключает постоянный запрос в HLR и сокращает время на обслуживании вызова.
Для защиты сети от несанкционированного доступа вводится механизм аутентификации - удостоверения подлинности абонента. Центр аутентификации (АИС) проверяет полномочия абонента и осуществляет его доступ в сеть, состоит из нескольких блоков и формирует ключи и алгоритмы АИС. Одним из основных блоков АИС является регистр идентификации оборудования (EIR - Equipment Identification Register), где сосредоточены ключи шифрования.
В процессе пользования сетью, каждый MS получает стандартный модуль подлинности абонента (SIM), в который входит международный идентификационный номер (ISMI), свой индивидуальный ключ аутентификации (Ki) и алгоритм аутентификации (AS). Информация содержащая в SIM, в процессе обмена данными между MS и сетью, позволяет осуществлять полный цикл АИС и разрешить доступ в сеть.
Регистр идентификации оборудования (EIR) содержит централизованную базу данных для подтверждения подлинности IMSI и состоит из списков номеров, организованных следующим образом:
белый список - содержит номера MS, входящие в данную сеть;
черный список - содержит номера MS, которые украдены или им отказано в обслуживание по какой - либо причине;
серый список - содержит номера MS, у которых существует определенные проблемы, однако нет оснований для включения в черный список.
К данным, хранящимся в EIR, имеет доступ MSC данной сети, а так же MSC других подвижных сетей. Сеть может содержать несколько EIR, при этом каждая EIR управляет определенной группой IMSI.
Центр эксплуатации и технического обслуживания (OMC), является центральным элементом сети GSM, обеспечивает контроль и управление другими компонентами сети и контроль качества ее работы. Соединения ОМС с другими компонентами сети GSM осуществляется по каналам пакетной передачи протокола Х.25.
Центр управления сетью (NMC) обеспечивает рациональное иерархическое управление сетью GSM. В его функции входит так же эксплуатация и техническое обслуживание на уровне всей сети, поддерживаемой центрами ОМС, которые отвечают за управление региональными сетями. В NMC сосредоточены данные о состояние всей сети и он может давать указания по изменению стратегии решения региональных проблем.
Оборудование базовой станции BSS состоит из контролера базовой станции BSC и приемо - передающих базовых станций BTS. BSS может управлять несколькими приемопередающими блоками, а так же распределением радиоканалов, контролером соединений, регулировкой их очередности, режимом работы с прыгающей частотой, модуляцией и демодуляцией сигналов, кодированием и декодированием сообщений, кодированием речи, адаптацией скорости передачи для речи, данных и вызова, определением очередности передачи сообщений персонального вызова.
Транскодер TCE преобразует выходные сигналы каналов передачи речи и данных MSC (64 кбит/с ИКМ) в цифровой сигнал со скоростью 13 кбит/с, что соответствует рекомендациям GSM по радиоинтерфейсу (Рек. GSM 04.08). Такой цифровой канал передачи речи называют "полноскоростным", а "полускоростным" - при скорости передачи речи 6,5 кбит/с. Для снижения скорости передачи используют специальные речепреобразующее устройство, основанные на линейном предикативном кодировании (LPS), долговременном предсказании (LTR) и остаточном импульсном возбуждении (RPE или RELP).
MSC и транскодер располагают вместе, в этом случае передача сообщений в направлении к контролеру BSC ведется с добавлением к потоку со скоростью передачи 13 кбит/с, дополнительных битов (стафингование) до скорости передачи данных 16 кбит/с. Деле осуществляется уплотнение с кратностью 4 в стандартный канал 64 кбит/с. Таким образом формируется определенная Рекомендациями для GSM 30-ти канальная ИКМ линия, обеспечивающая передачу 120 речевых каналов. Шестнадцатый канал (64 кбит/с) "временное окно", выделяется отдельно для передачи информации сигнализации и часто содержит трафик SSN7 или LAPD. В другом канале (64 кбит/с) могут передаваться так же пакеты данных, согласующихся с протоколом Х.25 МККТТ. В итоге результирующая скорость передачи по указанному интерфейсу составляет 30х64 кбит/с+64 кбит/с+64 кбит/с= 2048 кбит/с.
Подвижная станция MS служит для доступа абонента в сеть GSM и далее к фиксированным сетям электросвязи. В стандарте GSM существует 5 классов MS, отличающихся выходной мощностью (таблица 3.3).
Таблица 3.3.
Класс мощности | Максимальный уровень мощности передатчика |
1 | 20 вт |
2 | 8 вт |
3 | 5 вт |
4 | 2 вт |
5 | 0,8 вт |
При организации связи предусматривается адаптивная регулировка мощности передатчика, обеспечивающая требуемое качество связи.
Каждой первичной станции присваивается свой международный идентификационный номер (IMSI), который используется так же для предотвращения доступа к сетям GSM похищенной станции или станции без полномочий.
|
|