Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Каждая такая сеть называетсяРегиональной мобильной сетью оператора (PLMN). Зона действия каждой PLMN-сети ограниченанациональными границами, в одной стране, впрочем, может быть несколько PLMN-сетей.GSM-пользователь заключает контракт с одной из PLMN-сетей, называемой домашней.
В этомконтракте указаны услуги, доступные этому пользователю. При желании во время работы пользовательможет выбрать другую PLMN-сеть, если ему доступны ее услуги. Терминал пользователя (в GSM егоназывают мобильной станцией – MS) обеспечивает пользователю такой выбор и показывает списокдоступных PLMN-сетей. Выбор из этого списка пользователь может сделать сам явно, или MS-терминалсделает это автоматически с помощью заложенного в нее программного обеспечения.Как и в AMPS-системе, в GSM территория разбивается на области, обслуживаемые ЦентромМобильной Коммутации (MSC). Оператор PLMN-сети абсолютно свободен в разбиении области действияMSC-станции на соты.
У каждой PLMN-сети есть логически единая база данных, называемая Home LocationRegisters (HLR), где хранится информация обо всех пользователях, для которых эта PLMN-сеть домашняя.Физически HLR-база может быть распределенной. У каждой MSC-станции есть база данных визитеров –Visitor Location Registers (VLR). Одна VLR-база обычно обслуживает одну MSC-станцию, но можетобслуживать и несколько. HLR- и VLR-базы данных обеспечивают отслеживание текущегоместонахождения каждого MS-терминала, находящегося в зоне действия MSC-станции, запрашиваемыхуслуг и т.д.Мобильная станция GSM, в просторечии «трубка», разделяется на две части. Одна обеспечиваетрадиоинтерфейс, другая - интерфейс с базами HLR и VLR и содержит информацию, идентифицирующуюпользователя (Subscriber Identify Module - SIM).
SIM-карта идентифицирует пользователя, а не MSтерминал. Поэтому она может быть вынута из одного MS-терминала и вставлена в другой. Каждая SIMкарта уникальна в системе GSM и связана с идентификатором IMSI (International Mobil System Identify). Наэтой карте хранится идентификационная информация, список услуг, список выбираемых PLMN-сетей и т.п.Она защищена паролем (PIN – Personal Identification Number). Вставив свою SIM-карту в трубку,пользователь тем самым персонифицирует ее. Благодаря SIM-карте поддерживается роуминг, т.е. доступ куслугам связи в чужую PLMN-сеть.Теперь рассмотрим, как в GSM отслеживаются перемещения пользователей.
Когда MS-терминалвходит в новую область регистрации, информация о нем заносится в VLR-базу, и он получает TMSIидентификатор – Temporary Mobil Subscriber Identify. TMSI идентификатор короче IMSI-идентификатора, иименно он передается при взаимодействии MS-терминала и VLR-базы. TMSI-идентификатор действуеттолько в зоне MSC-станции, ассоциированной с VLR-базой, выдавшей его. Идентификаторы IMSI и TMSI –это внутренние идентификаторы системы, связанные с SIM-картой. Для соединения с абонентомиспользуется телефонный номер, который в GSM называется Mobil Subscriber Integrated Service DigitalNetwork Number (MSISDNM).MS-терминал всегда может определить, находится ли он в старой или новой области регистрации.Это происходит благодаря периодически рассылаемой BS-станцией информации внутри обслуживаемой еюсоты.
Если MS-терминал обнаруживает, что он оказался в новой области, то он инициирует запрос наобновление регистрации, в котором он сообщает идентификатор предыдущей области и TMSIидентификатор, который терминал там получил. Этот запрос BS-станция передает в MSC-центр, который, всвою очередь, передает его в VLR-базу. Эта база, назовем ее новая, инициирует запрос к старой VLR-базес просьбой предоставить IMSI-идентификатор терминала, соответствующий указанному TMSIидентификатору. Получив от старой VLR-базы необходимую информацию, новая VLR-база начинаетпроцедуру идентификации MS-терминала по информации, полученной от старой. Если процедураидентификации прошла успешно, то новая VLR-база, используя IMSI-идентификатор терминала,определяет адрес его HLR-базы.Эта процедура весьма близка к аналогичной процедуре в AMPS-системе (стандарт IS-41).
Основноеее отличие от ее AMPS-аналога состоит в усилении информационной безопасности. Так, например,идентификация пользователя и доступных ему услуг происходит на основе информации, получаемой новойVLR-базой, как от старой VLR-базы, так от HLR-базы идентифицируемого MS-терминала, а не только отHLR-базы, как в AMPS-системе. Процедура установления соединения в GSM-системе аналогична процедуреустановления соединения в AMPS-системе.
Стандарт GSM занимает более 5000 страниц, и здесь мыприводим лишь самое общее его описание.В большинстве стран GSM использует частоты 900 МГц и 1800 МГц. В США из-за особенностейнационального распределения частот используется другой диапазон. В каждой GSM-соте может бытьмаксимально до 200 полнодуплексных каналов, из которых 124 в работе, остальные в резерве и дляслужебных целей. Каждый канал поддерживает связь как от MS-терминала к BS-станции (MS-BS), так и отBS-станции к MS-терминалу (BS-MS). Ширина полосы в каждом направлении - 200 КГц.Каждый канал поддерживает 8 разных соединений с помощью мультиплексирования с разделениемпо времени (TDM-метод). Каждому MS-терминалу выделяется один временной слот на одном из каналов.Более подробно с работой GSM систем мы ознакомимся в разделе 4.2.6.2.3.
GPRS-службаВполне естественно возникновение идеи по применению GSM-сетей для организации связи междукомпьютерами. Одним из существенных недостатков сетей сотовой связи стандарта GSM на сегодняшнийдень является низкая скорость передачи данных (максимум 9,6 кбит/сек.) по одному каналу. Для передачиданных абоненту выделяется всего один голосовой канал, а оплата осуществляется, исходя из временисоединения (причем по тарифам, мало отличающимся от голосовых).Для высокоскоростной передачи данных посредством существующих GSM-сетей была разработанаGPRS (General Packet Radio Service) - служба пакетной передачи данных по радиоканалу.
Необходимоотметить, что, кроме повышения скорости (максимум составляет 171,2 кбит/сек.), новая системапредполагает иную схему оплаты услуги передачи данных - при использовании GPRS-службы расчетыпроизводятся пропорционально объему переданной информации, а не времени использования канала. Ктому же GPRS-служба более рационально использует выделяемую полосу частот: особо не вдаваясь втехнические тонкости, можно сказать, что пакеты данных передают одновременно по многим каналам(именно в одновременном использовании нескольких каналов и заключается выигрыш в скорости) впаузах между передачей речи.
И только в паузах голосовой трафик имеет безусловный приоритет передданными, поэтому скорость передачи информации определяется не только возможностями сетевого иабонентского оборудования, но и загрузкой сети. Ни один канал GPRS-службы не занимают под передачуданных целиком - и это основное качественное отличие новой технологии от описанных выше.Разумеется, разработчики GPRS-службы приложили все усилия для того, чтобы установка новойсистемы «поверх» существующих GSM-сетей оказалась как можно менее обременительной (иразорительной, что немаловажно) для операторов сотовой связи. Рассмотрим подробнее, какие новыеблоки и связи появляются в общей архитектуре системы сотовой связи стандарта GSM с внедрением GPRSслужбы.2.6.2.4.
GPRS-служба изнутриДоработку GSM-сети для предоставления GPRS-услуг можно условно разделить на два аспекта программный и аппаратный. Если говорить о программном обеспечении, то оно нуждается в замене илиобновлении практически всюду - начиная с баз HLR-VLR и заканчивая базовыми станциями BS. Вчастности, вводится режим многопользовательского доступа к временным кадрам каналов GSM, а в HLRбазе, например, появляется новый параметр - Mobile Station Multislot Capability (количество каналов, скоторыми одновременно может работать мобильный телефон абонента, подробнее об этом ниже).Ядро системы GPRS (GPRS Core Network) состоит (рисунок 2-73) из двух основных блоков - SGSNузел (Serving GPRS Support Node - узел поддержки GPRS-сервиса) и GGPRS-узел (Gateway GPRS SupportNode - шлюзовой узел GPRS).
Остановимся на их функциях более подробно.SGSN, в некотором смысле, можно назвать аналогом MSC – центра мобильной коммутации сети GSM.SGSN контролирует доставку пакетов данных пользователям, взаимодействует с HLR-базой собственныхабонентов сети, проверяя, разрешены ли запрашиваемые пользователями услуги, ведет мониторингнаходящихся онлайн пользователей, организует регистрацию абонентов вновь появившихся в зонедействия сети, и т.п. Так же как и MSC-центр, SGSN-узел в системе может быть не один, в этом случаекаждый узел отвечает за свой участок сети.
Например, SGSN-узел производства компании Motorola имеетследующие характеристики: каждый узел поддерживает передачу до 2000 пакетов в секунду,одновременно контролирует до 10000 находящихся онлайн пользователей. Всего же в системе может бытьдо 18 SGSN-узлов производства Motorola.Назначение GGSN-узла видно из его названия - это шлюз между сотовой сетью (вернее, ее частьюдля передачи данных через GPRS-службу) и внешними информационными магистралями (Интернетом,корпоративными интранет-сетями, другими GPRS-системами и так далее). Основной задачей GGSN-узлаявляется маршрутизация данных, идущих к абоненту через SGSN-узел и от него. Вторичными функциямиGGSN-узла является адресация данных, динамическая выдача адресов в Интернет (IP-адресов), а такжеотслеживание информации о внешних сетях и собственных абонентах (в том числе тарификация услуг).Эти функции относятся к сетевому уровню модели OSI ISO, поэтому мы их рассмотрим в разделе 5.Рисунок 2-73.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
