Принципы построения систем сотовой связи, страница 3

15 минут,подтверждать свою работоспособность, передавая соответствующие сигналы на базовуюстанцию (подтверждение «регистрации» или уточнение местоположения). В центрекоммутации для каждой из включенных подвижных станций фиксируется ячейка, в которойона «зарегистрирована», что облегчает организацию процедуры вызова подвижногоабонента. Если подвижная станция не подтверждает свою работоспособность в течениеопределенного промежутка времени, например пропускает два или три подтверждения«регистрации» подряд, центр коммутации считает ее выключенной, и поступающий на ееномер вызов не передается.Рассмотрим процедуру установления связи.Если со стороны системы поступает вызов номера подвижного абонента, центркоммутации направляет этот вызов на базовую станцию той ячейки, в которой«зарегистрирована» подвижная станция, или на несколько базовых станций в окрестностиэтой ячейки - с учетом возможного перемещения абонента за время, прошедшее смомента последней «регистрации», а базовые станции передают его по соответствующимканалам вызова.

Подвижная станция, находящаяся в режиме ожидания, получает вызов иотвечает на него через свою базовую станцию, передавая одновременно данные,необходимые для проведения процедуры аутентификации. При положительномрезультате аутентификации назначается канал трафика, и подвижной станции сообщаетсяномер соответствующего частотного канала. Подвижная станция настраивается навыделенный канал и совместно с базовой станцией выполняет необходимые шаги поподготовке сеанса связи. На этом этапе подвижная станция настраивается на заданныйномер слота в кадре, уточняет задержку во времени, подстраивает уровень излучаемоймощности и т.п.Выбор временной задержки производится с целью временного согласования слотов вкадре (на прием в базовой станции) при организации связи с подвижными станциями,находящимися на разных дальностях от базовой.

При этом временная задержкапередаваемой подвижной станцией пачки регулируется по командам базовой станции.Затем базовая станция выдает сообщение о подаче сигнала вызова (звонка), котороеподтверждается подвижной станцией, и вызывающий абонент получает возможностьуслышать сигнал вызова. Когда вызываемый абонент отвечает на вызов («снимает трубку»,т.е. нажимает соответствующую кнопку на панели управления абонентского аппарата),подвижная станция выдает запрос на завершение соединения. С завершением соединенияначинается собственно сеанс связи - абоненты ведут разговор.В процессе разговора подвижная станция производит обработку передаваемых ипринимаемых сигналов речи, а также передаваемых одновременно с речью сигналовуправления.

По окончании разговора происходит обмен служебными сообщениями междуподвижной и базовой станцией (запрос или команда на отключение с подтверждением),10после чего передатчик подвижной станции выключается и станция переходит в режиможидания.Если вызов инициируется со стороны подвижной станции, т.е. абонент набирает номервызываемого абонента, убеждается в правильности набора по отображению на дисплее инажимает соответствующую кнопку («вызов») на панели управления, то подвижная станцияпередает через свою базовую станцию сообщение с указанием вызываемого номера иданными для аутентификации подвижного абонента. После аутентификации базоваястанция назначает канал трафика, и последующие шаги по подготовке сеанса связипроизводятся таким же образом, как и при поступлении вызова со стороны системы.Затем базовая станция сообщает на центр коммутации о готовности подвижнойстанции, центр коммутации передает вызов в сеть, а абонент подвижной станции получаетвозможность следить за ходом его выполнения (слышит сигналы «вызов» или «занято»).Соединение завершается на стороне сети.Рис.

2.1. Упрощенная схема установления связи (исходящий вызов; стандарт GSM):БППС - базовая приемо-передающая станция; КБС - контроллер базовой станции; ЦК центр коммутации; ТФОП - стационарная телефонная сеть общего пользованияДанный рисунок схематически иллюстрирует процедуру установления связи. Цифрамиобозначена такая последовательность действий:1. Подвижная станция через канал случайного доступа (RACH) запрашиваетвыделенный закрепленный канал управления (SDCCH) для установления связи.2.

Контроллер базовой станции через канал разрешения доступа (AGCH) назначаетканал SDCCH.3. Подвижная станция через канал SDCCH проводит аутентификацию и выдает запросна вызов (с номером вызываемого абонента).4. Центр коммутации выдает команду на назначение канала трафика (ТСН).5. Центр коммутации выдает вызываемый номер на стационарную телефонную сеть, ипосле ответа вызываемого абонента завершает соединение.Процесс разговора и завершение сеанса связи не отличаются от предыдущего случая.Если подвижный абонент разговаривает с другим подвижным абонентом, топроцедура установления связи и проведения сеанса связи происходит практически такимже образом.

Если при этом оба подвижных абонента относятся к одной и той же сотовойсистеме, то связь между ними устанавливается через центр коммутации системы безвыхода в стационарную телефонную сеть. Такова общая схема организации процесса связив сотовой системе.112.3 Аутентификация и идентификация.Рассмотрим процедуры аутентификации и идентификации, которые выполняются прикаждом установлении связи.Аутентификация - процедура подтверждения подлинности (действительности,законности, наличия прав на пользование услугами сотовой связи) абонента системыподвижной связи. Необходимость введения этой процедуры вызвана неизбежным соблазном получения несанкционированного доступа к услугам сотовой связи, приводящим кмногочисленным и разнообразным проявлениям особого рода мошенничества - фрода всотовой связи.Идентификация - процедура отождествления подвижной станции (абонентскогорадиотелефонного аппарата), т.е.

процедура установления принадлежности к одной изгрупп, обладающих определенными свойствами или признаками. Эта процедура используется для выявления утерянных, украденных или неисправных аппаратов.Первоначально, в аналоговых системах сотовой связи первого поколения, процедурааутентификации имела простейший вид: подвижная станция передавала свой уникальныйидентификатор (электронный серийный номер - Electronic Serial Number, ESN), и еслитаковой отыскивался среди зарегистрированных в домашнем регистре, то процедурааутентификации считалась успешно выполненной.Идея процедуры аутентификации в цифровой системе сотовой связи заключается вшифровании некоторых паролей-идентификаторов с использованием квазислучайныхчисел, периодически передаваемых на подвижную станцию с центра коммутации, и индивидуального для каждой подвижной станции алгоритма шифрования.

Такоешифрование, с использованием одних и тех же исходных данных и алгоритмов,производится как на подвижной станции, так и в центре коммутации (или в центреаутентификации), и аутентификация считается закончившейся успешно, если обарезультата совпадают.В стандарте GSM процедура аутентификации связана с использованием модуляидентификации абонента (Subscriber Identity Module - SIM), называемого также SIM-картой(SIM-card. Модуль SIM - это съемный модуль, напоминающий по внешнему видупластиковую кредитную карточку и вставляемый в соответствующее гнездо абонентскогоаппарата.

Модуль вручается абоненту одновременно с аппаратом и в принципе позволяетвести разговор с любого аппарата того же стандарта, в том числе с таксофонного. Модульсодержит персональный идентификационный номер абонента (Personal IdentificationNumber - PIN), международный идентификатор абонента подвижной связи (InternationalMobile Subscriber Identity - IMSI), индивидуальный ключ аутентификации абонента Ki,индивидуальный алгоритм аутентификации абонента A3, алгоритм вычисления ключашифрования А8. Для аутентификации используется зашифрованный отклик (signedresponse) S, являющийся результатом применения алгоритма A3 к ключу Ki иквазислучайному числу R, получаемому подвижной станцией от центра аутентификациичерез центр коммутации. Алгоритм А8 используется для вычисления ключа шифрованиясообщений.

Уникальный идентификатор IMSI для текущей работы заменяется временнымидентификатором TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity - временный идентификаторабонента подвижной связи), присваиваемым аппарату при его первой регистрации вконкретном регионе, определяемом идентификатором LAI (Location Area Identity -12идентификтор области местоположения), и сбрасываемым при выходе аппарата запределы этого региона. Идентификатор PIN - код, известный только абоненту, которыйдолжен служить защитой от несанкционированного использования SIM-карты, например,при ее утере. После трех неудачных попыток набора PIN-кода SIM-карта блокируется, иблокировка может быть снята либо набором дополнительного кода - персонального кодаразблокировки (Personal unblocking key - PUK), либо по команде с центра коммутации.Процедура аутентификации стандарта GSM схематически показана на рис.

2.2.Пунктиром отмечены элементы, не относящиеся непосредственно к процедуреаутентификации, но используемые для вычисления ключа шифрования Кс. Вычислениепроизводится каждый раз при проведении аутентификации.Процедура идентификации заключается в сравнении идентификатора абонентскогоаппарата с номерами, содержащимися в соответствующих «черных списках» регистрааппаратуры, с целью изъятия из обращения украденных и технически неисправных аппаратов. Идентификатор аппарата делается таким, чтобы его изменение или подделкабыли трудными и экономически невыгодными. Также может быть целесообразен иоперативный обмен информацией между регистрами аппаратуры — межоператорский имеждународный, в интересах объединения усилий операторов в борьбе с фродом всотовой связи.Рис.