Лекции 2010-го года (1130544), страница 27
Текст из файла (страница 27)
При этом в каждой стране может быть одна или несколькофункционирующих сетей. Каждая такая сеть называется Региональной мобильной сетьюоператора (PLMN). Зона действия каждой PLMN-сети ограничена национальнымиграницами, в одной стране, впрочем, может быть несколько PLMN-сетей.GSM-пользователь заключает контракт с одной из PLMN-сетей, называемой домашней. Вэтом контракте указаны услуги, доступные этому пользователю. При желании во времяработы пользователь может выбрать другую PLMN-сеть, если ему доступны ее услуги.Терминал пользователя (в GSM его называют мобильной станцией – MS) обеспечиваетпользователю такой выбор и показывает список доступных PLMN-сетей.
Выбор из этогосписка пользователь может сделать сам явно, или MS-терминал сделает это автоматическис помощью заложенного в нее программного обеспечения.Как и в AMPS-системе, в GSM территория разбивается на области, обслуживаемыеЦентром Мобильной Коммутации (MSC). Оператор PLMN-сети абсолютно свободен вразбиении области действия MSC-станции на соты.
У каждой PLMN-сети есть логическиединая база данных, называемая Home Location Registers (HLR), где хранится информацияобо всех пользователях, для которых эта PLMN-сеть домашняя. Физически HLR-базаможет быть распределенной. У каждой MSC-станции есть база данных визитеров – VisitorLocation Registers (VLR). Одна VLR-база обычно обслуживает одну MSC-станцию, номожет обслуживать и несколько.
HLR- и VLR-базы данных обеспечивают отслеживание96текущего местонахождения каждого MS-терминала, находящегося в зоне действия MSCстанции, запрашиваемых услуг и т.д.Мобильная станция GSM, в просторечии «трубка», разделяется на две части. Однаобеспечивает радиоинтерфейс, другая - интерфейс с базами HLR и VLR и содержитинформацию, идентифицирующую пользователя (Subscriber Identify Module - SIM). SIMкарта идентифицирует пользователя, а не MS-терминал. Поэтому она может быть вынутаиз одного MS-терминала и вставлена в другой. Каждая SIM-карта уникальна в системеGSM и связана с идентификатором IMSI (International Mobil System Identify). На этойкарте хранится идентификационная информация, список услуг, список выбираемыхPLMN-сетей и т.п. Она защищена паролем (PIN – Personal Identification Number).
Вставивсвою SIM-карту в трубку, пользователь тем самым персонифицирует ее. Благодаря SIMкарте поддерживается роуминг, т.е. доступ к услугам связи в чужую PLMN-сеть.Теперь рассмотрим, как в GSM отслеживаются перемещения пользователей. Когда MSтерминал входит в новую область регистрации, информация о нем заносится в VLR-базу,и он получает TMSI-идентификатор – Temporary Mobil Subscriber Identify.
TMSIидентификатор короче IMSI-идентификатора, и именно он передается привзаимодействии MS-терминала и VLR-базы. TMSI-идентификатор действует только взоне MSC-станции, ассоциированной с VLR-базой, выдавшей его. Идентификаторы IMSIи TMSI – это внутренние идентификаторы системы, связанные с SIM-картой. Длясоединения с абонентом используется телефонный номер, который в GSM называетсяMobil Subscriber Integrated Service Digital Network Number (MSISDNM).MS-терминал всегда может определить, находится ли он в старой или новой областирегистрации. Это происходит благодаря периодически рассылаемой BS-станциейинформации внутри обслуживаемой ею соты. Если MS-терминал обнаруживает, что оноказался в новой области, то он инициирует запрос на обновление регистрации, в которомон сообщает идентификатор предыдущей области и TMSI-идентификатор, которыйтерминал там получил.
Этот запрос BS-станция передает в MSC-центр, который, в своюочередь, передает его в VLR-базу. Эта база, назовем ее новая, инициирует запрос к старойVLR-базе с просьбой предоставить IMSI-идентификатор терминала, соответствующийуказанному TMSI-идентификатору. Получив от старой VLR-базы необходимуюинформацию, новая VLR-база начинает процедуру идентификации MS-терминала поинформации, полученной от старой. Если процедура идентификации прошла успешно, тоновая VLR-база, используя IMSI-идентификатор терминала, определяет адрес его HLRбазы.Эта процедура весьма близка к аналогичной процедуре в AMPS-системе (стандарт IS-41).Основное ее отличие от ее AMPS-аналога состоит в усилении информационнойбезопасности.
Так, например, идентификация пользователя и доступных ему услугпроисходит на основе информации, получаемой новой VLR-базой, как от старой VLRбазы, так от HLR-базы идентифицируемого MS-терминала, а не только от HLR-базы, как вAMPS-системе. Процедура установления соединения в GSM-системе аналогичнапроцедуре установления соединения в AMPS-системе. Стандарт GSM занимает более5000 страниц, и здесь мы приводим лишь самое общее его описание.В большинстве стран GSM использует частоты 900 МГц и 1800 МГц.
В США из-заособенностей национального распределения частот используется другой диапазон. Вкаждой GSM-соте может быть максимально до 200 полнодуплексных каналов, из которых124 в работе, остальные в резерве и для служебных целей. Каждый канал поддерживает97связь как от MS-терминала к BS-станции (MS-BS), так и от BS-станции к MS-терминалу(BS-MS).
Ширина полосы в каждом направлении - 200 КГц.Каждый канал поддерживает 8 разных соединений с помощью мультиплексирования сразделением по времени (TDM-метод). Каждому MS-терминалу выделяется одинвременной слот на одном из каналов. Более подробно с работой GSM систем мыознакомимся в разделе 4.2.6.2.3.
GPRS-службаВполне естественно возникновение идеи по применению GSM-сетей для организациисвязи между компьютерами. Одним из существенных недостатков сетей сотовой связистандарта GSM на сегодняшний день является низкая скорость передачи данных(максимум 9,6 кбит/сек.) по одному каналу. Для передачи данных абоненту выделяетсявсего один голосовой канал, а оплата осуществляется, исходя из времени соединения(причем по тарифам, мало отличающимся от голосовых).Для высокоскоростной передачи данных посредством существующих GSM-сетей быларазработана GPRS (General Packet Radio Service) - служба пакетной передачи данных порадиоканалу. Необходимо отметить, что, кроме повышения скорости (максимумсоставляет 171,2 кбит/сек.), новая система предполагает иную схему оплаты услугипередачи данных - при использовании GPRS-службы расчеты производятсяпропорционально объему переданной информации, а не времени использования канала.
Ктому же GPRS-служба более рационально использует выделяемую полосу частот: особоне вдаваясь в технические тонкости, можно сказать, что пакеты данных передаютодновременно по многим каналам (именно в одновременном использовании несколькихканалов и заключается выигрыш в скорости) в паузах между передачей речи. И только впаузах голосовой трафик имеет безусловный приоритет перед данными, поэтому скоростьпередачи информации определяется не только возможностями сетевого и абонентскогооборудования, но и загрузкой сети. Ни один канал GPRS-службы не занимают подпередачу данных целиком - и это основное качественное отличие новой технологии отописанных выше.Разумеется, разработчики GPRS-службы приложили все усилия для того, чтобы установкановой системы «поверх» существующих GSM-сетей оказалась как можно менееобременительной (и разорительной, что немаловажно) для операторов сотовой связи.Рассмотрим подробнее, какие новые блоки и связи появляются в общей архитектуресистемы сотовой связи стандарта GSM с внедрением GPRS-службы.2.6.2.4.
GPRS-служба изнутриДоработку GSM-сети для предоставления GPRS-услуг можно условно разделить на двааспекта - программный и аппаратный. Если говорить о программном обеспечении, то ононуждается в замене или обновлении практически всюду - начиная с баз HLR-VLR изаканчивая базовыми станциями BS. В частности, вводится режиммногопользовательского доступа к временным кадрам каналов GSM, а в HLR-базе,например, появляется новый параметр - Mobile Station Multislot Capability (количествоканалов, с которыми одновременно может работать мобильный телефон абонента,подробнее об этом ниже).Ядро системы GPRS (GPRS Core Network) состоит (рисунок 2-73) из двух основныхблоков - SGSN-узел (Serving GPRS Support Node - узел поддержки GPRS-сервиса) и98GGPRS-узел (Gateway GPRS Support Node - шлюзовой узел GPRS). Остановимся на ихфункциях более подробно.SGSN, в некотором смысле, можно назвать аналогом MSC – центра мобильнойкоммутации сети GSM.
SGSN контролирует доставку пакетов данных пользователям,взаимодействует с HLR-базой собственных абонентов сети, проверяя, разрешены лизапрашиваемые пользователями услуги, ведет мониторинг находящихся онлайнпользователей, организует регистрацию абонентов вновь появившихся в зоне действиясети, и т.п. Так же как и MSC-центр, SGSN-узел в системе может быть не один, в этомслучае каждый узел отвечает за свой участок сети. Например, SGSN-узел производствакомпании Motorola имеет следующие характеристики: каждый узел поддерживаетпередачу до 2000 пакетов в секунду, одновременно контролирует до 10000 находящихсяонлайн пользователей.
Всего же в системе может быть до 18 SGSN-узлов производстваMotorola.Назначение GGSN-узла видно из его названия - это шлюз между сотовой сетью (вернее, еечастью для передачи данных через GPRS-службу) и внешними информационнымимагистралями (Интернетом, корпоративными интранет-сетями, другими GPRS-системамии так далее). Основной задачей GGSN-узла является маршрутизация данных, идущих кабоненту через SGSN-узел и от него. Вторичными функциями GGSN-узла являетсяадресация данных, динамическая выдача адресов в Интернет (IP-адресов), а такжеотслеживание информации о внешних сетях и собственных абонентах (в том числетарификация услуг).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
