Галкин В.А., Григорьев Ю.А. - Телекоммуникации и сети (1053870), страница 71
Текст из файла (страница 71)
В HLRхранится та часть информации о местоположении какой-либо подвижной станции, которая позволяет центру коммутации доставить вызов станции. РегистрHLR содержит международный идентификационный номер подвижного абонента (IMSI). Его используют для опознавания подвижной станции в центреаутентификации (AUC).Регистр перемещения VLR - обеспечивает контроль за передвижениемподвижной станции из зоны в зону. Он обеспечивает функционирование подвижной станции за пределами 3oin>i, контролируемой HLR. Когда в процессеперемещения подвижная станция переходит из зоны действия одного контроллера базовой станции BSC, объединяющего группу базовых станций, в зонудействия другого BSC, ее регистрирует новый BSC, и в VLR заносится информация о номере области связи, которая обеспечит доставку вызовов, подвижной станции.
Для сохранности данных, находящихся в HLR и VLR, в случаесбоев предусмотрена защита устройств памяти этих регистров.Для несанкционированного использования ресурсов системы связи предусмотрены механизмы ^тентификации - удостоверения подлинности абонента.Центр аутентификации состоит из нескольких блоков и формирует ключи и алгоритмы аутентификации.
С его помощью проверяются полномочия абонентаи ос>ацествляется его доступ к сети связи. AUC принимает решения о параметрах процесса аутентификации и определяет ключи пшфрования абонентских станций на основе базы данных, сосредоточенной в регистре идентификации оборудования (EIR - Equipment Identification Register).Каждый подвижный абонент на время пользования системой связи получает стандартный модуль подлинности абонента (SIM), который содержит: международный идентификационный номер (IMSI), свой индивидуальный ключ^о^нтификации (Ki), алгоритм аутентификации (A3).С помощью заложенной в SIM информации, в результате взаимного обменаданными между подвижной станцией и сетью, осуществляется полный циклаутентификации и разрешается доступ абонента к сети.Оборудование базовой станции состоит из контроллера базовой станции BSCили BTS.
Контроллер базовой станции может управлять несколькими приемопередающими блоками. Он управляет распределением радиоканалов, контролирует соединения, регулирует их очередность, обеспечивает режим работы спрыгающей частотой, модуляцию и демодуляцию сигналов, кодирование и декодирование сообщений, кодирование речи, адаптацию скорости передачи дляречи, данных и вызова, определяет очередность передачи сообщений персонального вызова.В рамках стандарта GSM приняты 5 классов подвижных станций, различающиеся по мощности от 20 (1 класс) до 0,8 Вт (5 класс).Подвижный абонент и станция независимы друг от друга. Как уже отмечалось, каждый абонент имеет свой международный идентификационный номер3014.
Технологии глобальных сетей(IMSI), записанный на его интеллектуальную карточку. Такой подход позволяет устанавливать радиотелефоны, например, в такси и автомобилях, сдаваемых на прокат. Каждой подвижной сташщи также присваивается свой международный идентификащюнный номер (IMEI).
Этот номер используется дляпредотвращения доступа к сетям GSM похищенной сташщи или сташщи безполномочий.Структура TDMA-кадров и формированиесигналов в стандарте GSMСтандарт TDMA широко применяют в современных щ1фровых системахподвижной связи. В отличие от систем частотного разделения, все абонентысистемы TDMA работают в одном и том же диапазоне частот, но при этомкаждый имеет временные ограничения доступа. Каждому абоненту вьщеленвременной промежуток (кадр), в течение которого ему разрешено «вещание».Когда один абонент завершает вещание, разрешение передается другому, затем третьему и т.
д. После того, как обслужены все абоненты, процесс начинается сначала. С точки зрения абонента его активность носит пульсирующийхарактер. Чем больше абонентов, тем реже каждому из них предоставляетсявозможность передать свои данные, тем, соответственно, меньше данных онсможет передать.В результате анализа различных вариантов построения щ1фровых ССПС встандарте GSM принята комбинащ1я методов множественного доступа TDMAи FDMA. Общая структура временных кадров GSM показана на рис.
4.25.Длина периода последовательности в этой структуре, которая называетсягиперкадром, равна Г= 3 ч 28 м 53 с 760 мс (12533,76 с). Гиперкадр делится на2048 суперкадров, каждый из которых имеет длигельность Г = 12533,76 / 2048 == 6,12 с. С^шеркадр состоит из мультикадров. Для организащш различных каналов связи и управления в стандарте GSM используют два типа мультикадров:• 26-позищюнные TDMA-кадры мультикадра;• 51-позшщонные TDMA-кадры мультикадра.В суперкадре может быть 51 мультикадр первого типа или 26 мультикадроввторого типа.
Длительности мультикадров соответственно равны:Г^=6120/51 = 120мс;Г^= 6120 /26 = 235,385 мс (3060 / 13 мс).Длительность каждого TDMA-кадраГ= 120/26 =235,385 /51= 4,615 мс (60 /13 мс).В периоде последовательности каждый TDMA-кадр имеет свой порядковый номер (NF) от О до NF^^, гдеiVF^^=(26x51x2048)~ 1=2715647.Таким образом, гиперкадр состоит из 2715647 TDMA-кадров. Необходимость такого большого периода гиперкадра объясняется требованиями применяемого процесса криптографической защиты, в котором номер кадра NFиспользуется как входной параметр.302Гиперкадр = 2048 суперкадрам = 2715648 TDMA-кадрам1^-^^<W|P»N.^\102Гг= 3 ч 28 мин 53 с 760 мс (12533,76 с)20462047^ Суперкадр = 51 или 26 мультикадрам = 1326 TDMA-кадрам" ^ ' " • ' • • — - -\ 0 1 1 г 2 1 3 1[01 .
. ^ 1 _ _ J .:::•:>.Гс = 6,12с7',= б,12с1 47 1 48 1 49 1 50П24J25Мультикадр = 26 TDMA-кадрамМультикадр = 51 TDMA-кадру<.^.^ ^'Гм.7_1??.¥Я25Г^ -=_ 235,385/>Чr:fyj»:fy.-i.Lмс4950I3о*..-.Xic.rA'.^A^MC3 1н ^Размер полей временного интервала в битах5711126111I6I7571 временной интервал = 156,25 мс (15/26 = 0,577 мс)Длительность одного бита = 3,69 мксРис. 4.25. Структура временных кадров GSMоTDMA-кадр = 8 слотов(временных интервалов)i 3 1 8,25^14.
Технологии глобальных сетейTDMA-кадр делится на восемь временных интервалов (слотов) с периодом7= 60 / 13:8 = 576,9 мкс (15 / 26 мс).Мультикадр GSM продолжительностью 120 мс, разделен на 26 или 51TDMAкадра (фрейма), каждый из которых состоит из восьми выделенных временных интервалов - слотов. В мультикадре 24 фрейма содержат пользовательскую информацию, передающуюся по логическим каналам передачи сообщений.Оставшиеся два фрейма, в середине и в конце мультикадра, система использует для передачи управляющей информации по так называемьп^ ассоциированным управляющим каналам. В ходе каждого звонка система вьщеляет один изэтих каналов, обеспечивающий в системе возможность передачи сигнальнойинформации вне пределов основной полосы передачи информации - возможность, не существовавшая в системах первого поколения ССПС.
Два пакетапо 57 бит данных каждого временного слота предназначены для передачипользовательской информации, а один разделительный бит в каждом пакетеявляется флагом для того, чтобы отделить передачу речи от других передач.В состав слота включены также 26 бит эквалайзерной (синхронизирующей)последовательности.
Слот начинается и завершается концевиком, состоящимиз 3 бит логических нулей. Межслотовые интервалы, состоящие из 8,25 бит,предохраняют от перекрытия на базовой станции сигналов, поступающих с разных мобильных терминалов. При передаче 156,25 бит за 577 мкс, скоростьпередачи равна 270,833 кбит/с, битовый интервал - 3,69 мкс.
Систему GSMсоздавали исходя из предположения, что приемники обеспечивают точный прием,если множественные пути сигналов имеют разницу в задержке до 16 мкс, чтосоставляет более четырех битовых интервалов.В GSM используется гауссовская частотная манипуляция с минимальнымсдвигом (OMSK) и индексом манипуляции 0,3, при которой применяемая частота среза равна 3 дБ при частоте 81,25 кГц (0,3 битовой скорости). Эффективность модуляции сигналов при скорости передачи порядка 271 кбит/с, при разделении каналов в 200 кГц, равна 1,35 бит/с/Гц. При кодировании скоростьисточника составляет 13 кбит/с, а скорость передачи, включая распознаваниеошибок и корректирующие коды, - 22,8 кбит/с.В стандарте GSM использованы комбинированная TDMA/FDMA-схема организации каналов и принцип медленных скачков по частоте при передаче сообщений во временных кадрах.Принятая структура TDMA кадров и принципы формирования сигналов встандарте GSM в совокупности с методами канального кодирования позволилиснизить требуемое для приема отношение сигнал/помеха до 9 дБ, тогда как встандартах аналоговых сотовых сетей связи оно составляет 18 дБ.Организация физических и логических каналовв стандарте GSMФизический канал в стандарте GSM представляет собой комбинацию временного и частотного разделения сигналов и определяется как последователь3044.5.
Технология мобильных сетейНОСТЬ радиочастотных каналов (с возможностью перескоков по частотам) ивременных окон TDMA-кадра.Стандарт GSM разработан для создания ССПС в следующих полосах частот: 890...915 МГц - для передачи подвижными станциями (линия «вверх»);935...960 МГц - для передачи базовыми станциями (линия «вниз»). Частотныепланы ССПС, включая стандарт GSM, показаны на рис.4.26.Каждая из полос, вьщеленных для GSM, разделена на частотные каналы.Разнос каналов составляет 200 кГц, что позволяет организовать в GSM 124частотных канала, которые распределяются в соответствии с размещениемсот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
