Главная Партнеры Контакты  
Юридическая компания — «Основной закон», консультации и помощь в возвращении депозитов, защита по кредиту

ЮК
"ОСНОВНОЙ ЗАКОН"  

г. Киев, бул. Пушкина, 2а                
тел.: (044) 334-99-77                               
         (095) 407-407-3
         (096) 703-11-82

график работы: пн.- пт. с 9:00 до 18:00
          
                           

 












Рассматривается вопрос о предоставление нотариусам права выдачи извлечения из Реестра прав на недвижимое имущество.
Министерством юстиции был разработан проект Закона «О внесении изменений в некоторые Законы Украины относительно предоставления информации о государст...


Держреєстрація речових прав на нерухоме майно та їх обтяжень у 2014 році буде здійснюватись за новою - удосконаленою та спрощеною - процедурою.
Постанова Кабінету Міністрів "Про затвердження порядку державної реєстрації прав на нерухоме майно та їх обтяжень і Порядку надання інформації з Держа...




Система Orphus


Мережі GSM. Погляд з середини.

  1. Трішки історії
  2. Основні частини системи GSM, їх призначення і взаємодію один з одним.
  3. Рис.1 Спрощена архітектура мережі GSM.
  4. Таблиця 1. Повний склад довгострокових даних, що зберігаються в HLR і VLR.
  5. Реєстрація в мережі.
  6. Територіальний поділ мережі і handover.
  7. Маршрутізація викликів.
  8. Рис.2 Взаємодія основних блоків мережі вхідний дзвінок.
  9. Таблиця 4. Основні діагностичні сигнали про помилку при встановленні з'єднання.

Трішки історії

На зорі розвитку мобільного зв'язку (а було це не так давно - на початку вісімдесятих) Європа покривалася аналоговими мережами найрізноманітніших стандартів - Скандинавія розвивала свої системи, Великобританія свої ... Зараз вже складно сказати, хто був ініціатором послідувала дуже скоро революції - "верхи" в вигляді виробників обладнання, змушені розробляти для кожної мережі власні пристрої, або "низи" в якості користувачів, незадоволені обмеженою зоною дії свого телефону. Так чи інакше, в 1982 році Європейської комісії з телекомунікацій (CEPT) була створена спеціальна група для розробки принципово нової, загальноєвропейської системи мобільного зв'язку. Основними вимогами, що пред'являються до нового стандарту, були: ефективне використання частотного спектра, можливість автоматичного роумінгу, підвищена якість мови і захисту від несанкціонованого доступу в порівнянні з попередніми технологіями, а також, очевидно, сумісність з іншими існуючими системами зв'язку (в тому числі провідними) і тому подібне.

Плодом завзятої праці багатьох людей з різних країн (чесно кажучи, мені навіть страшно уявити собі обсяг виконаної ними роботи!) Стала представлена в 1990 році специфікація загальноєвропейської мережі мобільного зв'язку, названа Global System for Mobile Communications або просто GSM. А далі все замигтіло, як в калейдоскопі - перший оператор GSM прийняв абонентів в 1991 році, до початку 1994 року мережі, засновані на даному стандарті, мали вже 1.3 мільйона передплатників, а до кінця 1995 їх число збільшилося до 10 мільйонів! Воістину, "GSM крокує по планеті" - в даний час телефони цього стандарту мають близько 200 мільйонів чоловік, а GSM-мережі можна знайти по всьому світу.

Давайте ж спробуємо розібратися, як організовані і на яких засадах функціонують мережі GSM. Відразу скажу, що завдання має бути не з легких, проте, повірте - в результаті ми отримаємо справжню насолоду від краси технічних рішень, використовуваних в цій системі зв'язку.

За рамками розгляду залишаться два дуже важливих питання: по-перше, частотно-часове розділення каналів (з цим можна ознайомитися тут ) І, по-друге, системи шифрування і захисту переданої мови (це настільки специфічна і велика тема, що, можливо, в майбутньому їй буде присвячений окремий матеріал).

Основні частини системи GSM, їх призначення і взаємодію один з одним.

Почнемо з самого складного і, мабуть, нудного - розгляду скелета (або, як прийнято говорити на військовій кафедрі мого Alma Mater, блок-схеми) мережі. При описі я буду дотримуватися прийнятих у всьому світі англомовних скорочень, звичайно, даючи при цьому їх російську трактування.

Погляньте на рис. 1:

Рис.1 Спрощена архітектура мережі GSM.

Найпростіша частина структурної схеми - переносний телефон, складається з двох частин: власне "трубки" - МО (Mobile Equipment - мобільний пристрій) і смарт-карти SIM (Subscriber Identity Module - модуль ідентифікації абонента), одержуваної при укладанні контракту з оператором. Як будь-який автомобіль забезпечений унікальним номером кузова, так і стільниковий телефон має власний номер - IMEI (International Mobile Equipment Identity - міжнародний ідентифікатор мобільного пристрою), який може передаватися мережі за її запитом (більш докладно про IMEI можна дізнатися тут ). SIM, в свою чергу, містить так званий IMSI (International Mobile Subscriber Identity - міжнародний ідентифікаційний номер передплатника). Думаю, різниця між IMEI і IMSI зрозуміла - IMEI відповідає конкретному телефону, а IMSI - певному абоненту.

"Центральної нервової системою" мережі є NSS (Network and Switching Subsystem - підсистема мережі і комутації), а компонент, що виконує функції "мозку" називається MSC (Mobile services Switching Center - центр комутації). Саме останній всує називають (іноді з придихом) "комутатор", а також, при проблемах зі зв'язком, звинувачують у всіх смертних гріхах. MSC в мережі може бути і не один (в даному випадку дуже доречна аналогія з багатопроцесорними комп'ютерними системами) - наприклад, на момент написання статті московський оператор Білайн впроваджував другий комутатор (виробництва Alcatel). MSC займається маршрутизацією викликів, формуванням даних для білінгової системи, управляє багатьма процедурами - простіше сказати, що НЕ входить в обов'язки комутатора, ніж перераховувати всі його функції.

Наступними за важливістю компонентами мережі, також входять в NSS, я б назвав HLR (Home Location Register - реєстр власних абонентів) і VLR (Visitor Location Register - реєстр переміщень). Зверніть увагу на ці частини, в подальшому ми будемо часто згадувати їх. HLR, грубо кажучи, являє собою базу даних про всі абонентах, які уклали з даної мережею контракт. У ній зберігається інформація про номери користувачів (під номерами маються на увазі, по-перше, згадуваний вище IMSI, а по-друге, так званий MSISDN -Mobile Subscriber ISDN, тобто телефонний номер в його звичайному розумінні), перелік доступних послуг і багато чого інше - далі за текстом часто будуть описуватися параметри, що знаходяться в HLR.

На відміну від HLR, який в системі один, VLR `ів може бути і кілька - кожен з них контролює свою частину мережі. В VLR містяться дані про абонентів, які перебувають на його (і тільки його!) Території (причому обслуговуються не тільки свої передплатники, але і зареєстровані в мережі роумерів). Як тільки користувач залишає зону дії якогось VLR, інформація про нього копіюється в новий VLR, а з старого видаляється. Фактично, між тим, що є про абонента в VLR і в HLR, дуже багато спільного - подивіться таблиці, де наведено перелік довгострокових (табл.1) і тимчасових (табл.2 і 3) даних про абонентів, що зберігаються в цих реєстрах. Ще раз звертаю увагу читача на принципову відмінність HLR від VLR: в першому розташована інформація про всі передплатників мережі, незалежно від їх місця розташування, а в другому - дані тільки про тих, хто знаходиться на підвідомчої цьому VLR території. У HLR для кожного абонента постійно присутнє посилання на той VLR, який з ним (абонентом) зараз працює (при цьому сам VLR може належати чужій мережі, розташованої, наприклад, на іншому кінці Землі).

1. Міжнародний ідентифікаційний номер передплатника (IMSI) 2. Телефонний номер абонента в звичайному сенсі (MSISDN) 3. Категорія рухомий станції 4. Ключ ідентифікації абонента (Ki) 5. Види забезпечення додатковими послугами 6. Індекс закритою групи користувачів 7. Код блокування закритою групи користувачів 8. Склад основних викликів, які можуть бути передані 9. Оповіщення абонента 10. Новий серійний номер абонента, що викликається 11. Графік роботи 12. Оповіщення абонента 13. Контроль сигналізації при з'єднанні абонентів 14. Характеристики закритою групи користувачів 15. Пільги закритою групи користувачів 16. Заборонені вихідні дзвінки в закритій групі користувачів 17. Максимальна кількість абонентів 18. Використовувані паролі 19. Клас пріоритетного доступу
Таблиця 1. Повний склад довгострокових даних, що зберігаються в HLR і VLR.
1. Параметри ідентифікації і шифрування 2. Тимчасовий номер мобільного абонента (TMSI) 3. Адреса реєстру переміщення, в якому знаходиться абонент (VLR) 4. Зони переміщення рухомий станції 5. Номер стільники при естафетної передачі 6. Реєстраційний статус 7. Таймер відсутності відповіді 8. Склад використовуваних в даний момент паролів 9. Активність зв'язку
Таблиця 2. Повний склад тимчасових даних, що зберігаються в HLR.
1. Тимчасовий номер мобільного абонента (TMSI) 2. Ідентифікатори області розташування абонента (LAI) 3. Вказівки з використання основних служб 4. Номер стільники при естафетної передачі 5. Параметри ідентифікації і шифрування
Таблиця 3. Повний склад тимчасових даних, що зберігаються в VLR.

NSS містить ще два компонента - AuC (Authentication Center - центр авторизації) і EIR (Equipment Identity Register - реєстр ідентифікації обладнання). Перший блок використовується для процедур встановлення дійсності абонента, а другий, як випливає з назви, відповідає за допуск до експлуатації в мережі тільки дозволених стільникових телефонів. Детально робота цих систем буде розглянута в наступному розділі, присвяченому реєстрації абонента в мережі.

Виконавчої, якщо так можна висловитися, частиною мережі, є BSS (Base Station Subsystem - підсистема базових станцій). Якщо продовжувати аналогію з людським організмом, то цю підсистему можна назвати кінцівками тіла. BSS складається з декількох "рук" і "ніг" - BSC (Base Station Controller - контролер базових станцій), а також безлічі "пальців" - BTS (Base Transceiver Station - базова станція). Базові станції можна спостерігати всюди - в містах, полях (мало не сказав "і річках") - фактично це просто приймально-передавальні пристрої, що містять від одного до шістнадцяти випромінювачів. Кожен BSC контролює цілу групу BTS і відповідає за управління та розподіл каналів, рівень потужності базових станцій тощо. Зазвичай BSC в мережі не один, а ціле безліч (базових станцій ж взагалі сотні).

Управляється і координується робота мережі за допомогою OSS (Operating and Support Subsystem - підсистема управління і підтримки). OSS складається з будь-якого роду служб і систем, які контролюють роботу і трафік - щоб не перевантажувати читача інформацією, робота OSS нижче розглядатися не буде.

Реєстрація в мережі.

При кожному включенні телефону після вибору мережі починається процедура реєстрації. Розглянемо найбільш загальний випадок - реєстрацію не в домашній, а в чужій, так званої гостьової, мережі (будемо припускати, що послуга роумінгу абоненту дозволена).

Нехай мережу знайдена. За запитом мережі телефон передає IMSI абонента. IMSI починається з коду країни "приписки" його власника, далі йдуть цифри, що визначають домашню мережу, а вже потім - унікальний номер конкретного передплатника. Наприклад, початок IMSI 25099 ... відповідає російському оператору Білайн. (250-Росія, 99 - Beeline). За номером IMSI VLR гостьовій мережі визначає домашню мережу і зв'язується з її HLR. Останній передає всю необхідну інформацію про абонента в VLR, який зробив запит, а у себе розміщує посилання на цей VLR, щоб в разі необхідності знати, "де шукати" абонента.

Дуже цікавий процес визначення автентичності абонента. При реєстрації AuC домашньої мережі генерує 128-бітове випадкове число - RAND, пересилається телефону. Усередині SIM за допомогою ключа Ki (ключ ідентифікації - так само як і IMSI, він міститься в SIM) і алгоритму ідентифікації А3 обчислюється 32-бітовий відповідь - SRES (Signed RESult) за формулою SRES = Ki * RAND. Точно такі ж обчислення робляться одночасно і в AuC (за обраним з HLR Ki користувача). Якщо SRES, обчислений в телефоні, співпаде з SRES, розрахованим AuC, то процес авторизації вважається успішним і абоненту присвоюється TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity-тимчасовий номер мобільного абонента). TMSI служить виключно для підвищення безпеки взаємодії передплатника з мережею і може періодично змінюватися (в тому числі при зміні VLR).

Теоретично, при реєстрації повинен передаватися і номер IMEI, але у мене є великі сумніви щодо того, що московські оператори відстежують IMEI використовуваних абонентами телефонів. Давайте будемо розглядати якусь "ідеальну" мережу, що існує так, як було задумано творцями GSM. Так ось, при отриманні IMEI мережею, він направляється в EIR, де порівнюється з так званими "списками" номерів. Білий список містить номери санкціонованих до використання телефонів, чорний список складається з IMEI, вкрадених або з якоїсь іншої причини не допущених до експлуатації телефонів, і, нарешті, сірий список - "трубки" з проблемами, робота яких дозволяється системою, але за якими ведеться постійне спостереження.

Після процедури ідентифікації та зв'язку гостьового VLR з домашнім HLR запускається лічильник часу, що задає момент перереєстрації в разі відсутності будь-яких сеансів зв'язку. Зазвичай період обов'язкової реєстрації становить кілька годин. Перереєстрація необхідна для того, щоб мережа отримала підтвердження, що телефон як і раніше знаходиться в зоні її дії. Справа в тому, що в режимі очікування "трубка" тільки відстежує сигнали, що передаються мережею, але сама нічого не випромінює - процес передачі починається тільки в разі встановлення з'єднання, а також при значних переміщеннях щодо мережі (нижче це буде розглянуто докладно) - в таких випадках таймер, що відраховує час до наступної перереєстрації, запускається заново. Тому при "випадінні" телефону з мережі (наприклад, був від'єднаний акумулятор, або власник апарату зайшов в метро, ​​не виключивши телефон) система про це не дізнається.

Всі користувачі випадковим чином розбиваються на 10 рівноправних класів доступу (з номерами від 0 до 9). Крім того, існує кілька спеціальних класів з номерами з 11 по 15 (різного роду аварійні і екстрені служби, службовий персонал мережі). Інформація про клас доступу зберігається в SIM. Особливий, 10 клас доступу, дозволяє здійснювати екстрені дзвінки (за номером 112), якщо користувач не належить до якого-небудь дозволеному класу, або взагалі не має IMSI (SIM). У разі надзвичайних ситуацій або перевантаження мережі деякими класами може бути на час закритий доступ в мережу.

Територіальний поділ мережі і handover.

Як вже було сказано, мережа складається з безлічі BTS - базових станцій (одна BTS - одна "сота", осередок). Для спрощення функціонування системи і зниження службового трафіку, BTS об'єднують в групи - домени, які отримали назву LA (Location Area - області розташування). Кожній LA відповідає свій код LAI (Location Area Identity). Один VLR може контролювати кілька LA. І саме LAI поміщається в VLR для завдання місця розташування мобільного абонента. У разі необхідності саме у відповідній LA (а не в окремій соте, зауважте) буде проведений пошук абонента. При переміщенні абонента з однієї соти в іншу в межах однієї LA перереєстрація і зміна записів в VLR / HLR не проводиться, але варто йому (абоненту) потрапити на територію іншої LA, як розпочнеться взаємодія телефону з мережею. Кожному користувачеві, напевно, не раз доводилося чути періодичні перешкоди (типу Хрюк-Хрюк --- Хрюк-Хрюк --- Хрюк-Хрюк :-)) в музичній системі свого автомобіля від знаходиться в режимі очікування телефону - часто це є наслідком проведеної перереєстрації при перетині кордонів LA. При зміні LA код старої області стирається з VLR і замінюється новим LAI, якщо ж наступний LA контролюється іншим VLR, то відбудеться зміна VLR і оновлення записи в HLR.

Взагалі кажучи, розбиття мережі на LA досить непроста інженерне завдання, яке вирішується при побудові кожної мережі індивідуально. Занадто дрібні LA приведуть до частих перереєстрації телефонів і, як наслідок, до зростання трафіку різного роду сервісних сигналів і більш швидкої розрядки батарей мобільних телефонів. Якщо ж зробити LA великими, то, в разі необхідності з'єднання з абонентом, сигнал виклику доведеться подавати всім стільниках, що входять в LA, що також веде до невиправданого зростання передачі службової інформації і перевантаження внутрішніх каналів мережі.

Тепер розглянемо дуже гарний алгоритм так званого handover `ра (таку назву отримала зміна використовуваного каналу в процесі з'єднання). Під час розмови по мобільному телефону внаслідок ряду причин (видалення "трубки" від базової станції, многолучевая інтерференція, переміщення абонента в зону так званої тіні і т.п.) потужність (і якість) сигналу може погіршитися. В цьому випадку відбудеться перемикання на канал (може бути, інший BTS) з кращою якістю сигналу без переривання поточного з'єднання (додам - ні сам абонент, ні його співрозмовник, як правило, не помічають події handover `а). Handover`и прийнято розділяти на чотири типи:

  • зміна каналів в межах однієї базової станції
  • зміна каналу однієї базової станції на канал інший станції, але знаходиться під патронажем того ж BSC.
  • перемикання каналів між базовими станціями, контрольованими різними BSC, але одним MSC
  • перемикання каналів між базовими станціями, за які відповідають не тільки різні BSC, а й MSC.

У загальному випадку, проведення handover `а - завдання MSC. Але в двох перших випадках, званих внутрішніми handover `ами, щоб знизити навантаження на комутатор і службові лінії зв'язку, процес зміни каналів управляється BSC, а MSC лише інформується про те, що сталося.

Під час розмови мобільний телефон постійно контролює рівень сигналу від сусідніх BTS (список каналів (до 16), за якими необхідно вести спостереження, задається базовою станцією). На підставі цих вимірів вибираються шість кращих кандидатів, дані про яких постійно (не рідше разу на секунду) передаються BSC і MSC для організації можливого перемикання. Існують дві основні схеми handover `а:

  • "Режим найменших перемикань" (Minimum acceptable performance). В цьому випадку, при погіршенні якості зв'язку мобільний телефон підвищує потужність свого передавача до тих пір, поки це можливо. Якщо ж, не дивлячись на підвищення рівня сигналу, зв'язок не поліпшується (або потужність досягла максимуму), то відбувається handover.
  • "Енергозберігаючий режим" (Power budget). При цьому потужність передавача мобільного телефону залишається незмінною, а в разі погіршення якості змінюється канал зв'язку (handover).

Цікаво, що ініціювати зміну каналів може не тільки мобільний телефон, але і MSC, наприклад, для кращого розподілу трафіку.

Маршрутізація викликів.

Поговоримо тепер, яким чином відбувається маршрутизація вхідних викликів мобільного телефону. Як і раніше, будемо розглядати найбільш загальний випадок, коли абонент знаходиться в зоні дії гостьової мережі, реєстрація пройшла успішно, а телефон знаходиться в режимі очікування.

Під час отримання запиту (рис.2) на з'єднання від провідного телефонного (або інший стільникового) системи на MSC домашньої мережі (виклик "знаходить" потрібний комутатор по набраним номером мобільного абонента MSISDN, який містить код країни і мережі).

Рис.2 Взаємодія основних блоків мережі вхідний дзвінок.

MSC пересилає в HLR номер (MSISDN) абонента. HLR, в свою чергу, звертається із запитом до VLR гостьовій мережі, в якій знаходиться абонент. VLR виділяє один з наявних в її розпорядженні MSRN (Mobile Station Roaming Number - номер "блукає" мобільної станції). Ідеологія призначення MSRN дуже нагадує динамічне присвоєння адрес IP при комутованому доступі в Інтернет через модем. HLR домашньої мережі отримує від VLR присвоєний абоненту MSRN і, супроводивши його IMSI користувача, передає комутатора домашньої мережі. Заключною стадією встановлення з'єднання є напрям виклику, супроводжуваного IMSI і MSRN, комутатора гостьовій мережі, який формує спеціальний сигнал, який передається по PAGCH (PAGer CHannel - канал виклику) по всій LA, де знаходиться абонент.

Маршрутизація вихідних дзвінків не представляє з ідеологічної точки зору нічого нового і цікавого. Наведу лише деякі з діагностичних сигналів (таблиця 4), що свідчать про неможливість встановити з'єднання і які користувач може отримати у відповідь на спробу встановлення з'єднання.

Тип помилки Частота Тип сигналу Номер абонента зайнятий 425 ± 15 Гц 500мс гудок, 500 мс пауза Перевантаження мережі 425 ± 15 Гц 200мс гудок, 200 мс пауза Загальна помилка 950 ± 50Гц 1400 ± 50Гц 1800 ± 50Гц Потрійний гудок (тривалість кожної частини 330 мс) , 1 з пауза
Таблиця 4. Основні діагностичні сигнали про помилку при встановленні з'єднання.

Висновок

Звичайно, в світі немає нічого ідеального. Розглянуті вище стільникові мережі GSM не виняток. Обмежене число каналів створює проблеми в ділових центрах мегаполісів (а останнім часом, ознаменоване бурхливим зростанням абонентської бази, і на їх околицях) - щоб зателефонувати, часто доводиться чекати зменшення навантаження системи. Мала, за сучасними мірками, швидкість передачі даних (9600 біт / с) не дозволяє пересилати об'ємні файли, не кажучи про відеоматеріалах. Та й роумінгові можливості не так вже безмежні - Америка і Японія розвивають свої, несумісні з GSM, цифрові системи бездротового зв'язку.

Звичайно, рано говорити, що дні GSM полічені, але не можна і не помічати появи на горизонті так званих 3G-систем, які уособлюють початок нової ери в розвитку стільникового телефонії і позбавлених перерахованих недоліків. Як хочеться зазирнути на кілька років вперед і подивитися, які можливості отримаємо всі ми від нових технологій! Втім, чекати залишилося не так довго - початок комерційної експлуатації першої мережі третього покоління намічається на початок 2001 року ... А ось яка доля уготована новим системам - вибух росту, як GSM, або розорення і знищення, як Iridium, покаже час ...

Автор висловлює подяку компанії Адмірал + за допомогу в підготовці матеріалу.


Главная Партнеры Контакты    
Cистема управления сайта от студии «АртДизайн»