ТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ МОБИЛЬНЫХ ТЕЛЕФОНОВ В СЕТЯХ СОТОВОЙ СВЯЗИ

СОДЕРЖАНИЕ

3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И СОСТАВ ОБОРУДОВАНИЯ СОТОВЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ

Функциональное построение и интерфейсы, принятые в стандарте GSM, иллюстрируются структурной схемой (Рис.7), где PC — подвижные радиотелефонные станции; БС — базовые станции; КБС — контролер базовых станций; ТК — транскодер; ПБС — подсистема базовых станций; ЦУО — центр управления и обслуживания; ЦКПС — центр коммутации подвижной связи; РМР — регистр места расположения; РПМ — регистр перемещения; ЦА — центр аутентификации; РИО — регистр идентификации оборудования; ПК — подсистема коммутации; ТСОП — телефонные сети общего пользования; МПП — сети пакетной передачи данных; ЦМИО — цифровые сети интегрального обслуживания; А, В, С, D, Е, M, A-bis, Um — сетевые и радиоинтерфейсы.

Структурная схема сетей связи GSM

Рис. 7. Структурная схема сетей связи GSM.

Функциональное сопряжение элементов системы осуществляется рядом интерфейсов. Все сетевые функциональные компоненты в стандарте GSM взаимодействуют в соответствии с системой сигнализации МККТТ № 7.

Центр коммутации подвижной связи (ЦКПС) обслуживает группу сотов и обеспечивает все виды соединений, в которых нуждается в процессе работы подвижная станция (PC). ЦКРЗ аналогичный ISDN коммутационной станции и являет собой интерфейс между фиксированными сетями (PSTN, PDN, ISDN и так далее) и сетью подвижной связи. Он обеспечивает маршрутизацию вызовов и функции управления вызовами. Кроме выполнения функций обычной ISDN коммутационной станции, на ЦКРЗ возлагаются функции коммутации радиоканалов. К ним относятся «эстафетная передача», в процессе которой достигается непрерывность связи при перемещении подвижной станции из соты в соту и переключение рабочих каналов в соте или с появлением помех и неисправностей.

 

Центр коммутации осуществляет постоянное наблюдение за подвижными станциями, используя регистры места расположения (РМР) и перемещения (РПМ).

В РМР сохраняется та часть информации о месте расположения какой-либо подвижной станции, что позволяет при коммутации доставить вызов станции. Регистр РМР содержит международный идентификационный номер подвижного абонента (IMSI). Он используется для определения подвижной радиотелефонной станции в центре аутентификации (ЦА) (Рис.8 и 9).

Второе основное устройство, которое обеспечивает контроль за перемещением подвижной станции из зоны в зону — регистр перемещения РПМ. С его помощью достигается функционирование подвижной станции за пределами зоны, контролируемой РМР.

 

Когда в процессе перемещения подвижная станция переходит из зоны действия одного контролера базовой станции (КБС), которая совмещает группу базовых станций, в зону действия другого КБС, она регистрируется новым КБС и в РПМ заносится информация о номере области связи, которая обеспечит доставку вызовов подвижной станции. Для сохранения данных, которые находятся в РМР и РПМ, в случае сбоев предусмотрена защита устройств памяти этих регистров.

Состав долгосрочных данных, которые сохраняются в РМР и РПР

         

Р М Р

 

Р П М

         
1

IMSI - международный идентификационный номер подвижного абонента

2

Номер подвижной станции в международной сети ISDN

3

Категория подвижно радиотелефонной станции

4

Ключ атентификации

5

Виды обеспечения вспомогательных систем

6

Индекс закрытой группы

7

Код блокировки закрытой группы

8

Состав основных вызовов, которые могут быть переданы

9

Оповещение абонента, который вызывается

10

Идентификацция номера абонента, который вызывается

11

График работы

12

Оповещение абонента, который вызывается

13

Контроль сигнализации при соединении абонентов

14

Свойства (средства) закрытой группы пользователей

15

Льготы закрытой группы пользователей

16

Запрещены исходные вызовы в закрытой группе пользователей

17

Максимальное количество абонентов

18

Используемые пароли

19

Класс приоритетного доступа

   
  Р М Р  
   
20

Запрещены входные вызовы в закрытой группе абонентов

Рис.8. Состав долгосрочных данных, которые сохраняются в РМР и РПМ.

Для исключения несанкционированного использования ресурсов системы связи вводятся механизмы аутентификации — засвидетельствования действительности абонента. Центр аутентификации (ЦА) состоит из нескольких блоков и формирует ключи и алгоритмы аутентификации.

С его помощью проверяются полномочия абонента и осуществляется его доступ к сети связи. ЦА принимает решение о параметрах процесса аутентификации и определяет ключи шифровки абонентских станций на основе базы данных, сосредоточенной в РИУ, — регистре идентификации оборудования.

Состав временных данных, которые сохраняются в регистрах места расположения (РМР) и регистрах места расположения (РПМ)

Рис.9. Состав временных данных, которые сохраняются в РМР и РПМ.

Каждый подвижной абонент на время пользования системой связи получает стандартный модуль действительности абонента (SIM), который содержит: международный идентификационный номер (IMSI), свой индивидуальный ключ аутентификации (Ki), алгоритм аутентификации (A3).

С помощью заложенной в SIM информации, в результате взаимного обмена данными между подвижной станцией и сетью, осуществляется полный цикл аутентификации и позволяется доступ абонента к сети.

Процедура проверки сетью действительности мобильного телефона абонента реализуется таким способом. Сеть передает случайный номер (RAND) на подвижную станцию. На ней за помощью Ki и алгоритму аутентификации A3 определяется значение отзыва (SRES), то есть SRES =Ki»[RAND].

Мобильный телефон посылает вычисленное значение SRES в сеть, которая сверяет значение принятого SRES со значением SRES, вычисленным сетью. Если оба значения совпадают, Мобильный телефон приступает к передаче сообщений. В противоположном случае связь перерывается, и терминал мобильного телефон показывает, что его определение в сети не состоялось. Для обеспечения секретности, вычисления SRES происходят в SIM-карте. Несекретная информация (например Ki) не поддается обработке в модуле SIM.

Оборудование базовой станции состоит из контролера базовой станции (КБС) и приемопередающих базовых станций (БС).

Контролер базовой станции может руководить несколькими приемно-передаточными блоками. ПБС руководит разделением радиоканалов, контролирует соединение, регулирует их очередность, обеспечивает режим работы со стрибковою частотой, модуляцию и демодуляцию сигналов, кодировки и декодирования сообщений, кодировки языка, адаптацию скорости передачи, для языка, данных и вызова, определяет очередность передачи сообщений персонального вызова.

ПБС вместе с ЦКПС, РМР, РПМ выполняет некоторые функции, например освобождение канала, главным образом под контролем ЦКПС, но ЦКПС может пригласить базовую станцию, обеспечить освобождение канала, если вызов не проходит через радиопомехи. ПБС и ЦКРЗ совместно осуществляют приоритетную передачу информации для некоторых категорий подвижных станций. Центр управления и обслуживания обеспечивает разделение функций и организацию взаимодействия между ПБС и ЦКПС. Его функции совпадают с функциями ЦУО в обычных сетях связи. Отличие заключается в том, что в сетях стандарта GSM центр ЦУО обеспечивает управление работой радиоподсистемы.

Подвижная станция состоит из оборудования, которое служит для организации доступа абонентов сетей GSM к существующим фиксированным сетям электросвязи. В рамках стандарта GSM приняты пять классов подвижных станций от модели 1-го класса с исходной мощностью 20 Вт, которая установлена на транспортном средстве, к портативной модели 5-го класса максимальной мощностью 0,8 Вт (табл.1).

Таблица 1. Пять классов подвижных станций.

Класс мощности

Максимальный уровень мощности передатчика

Допустимые отклонения

1 20 Вт 1,5 Дб
2 8 Вт 1,5 Дб
3 5Вт 1,5 Дб
4 2Вт 1,5 Дб
5 0,8 Вт 1,5 Дб

При передаче сообщений предусматривается адаптивная регуляция мощности передатчика, который обеспечивает необходимое качество связи.

Подвижной абонент и станция независимы одно от другого. Как уже отмечалось, каждый абонент имеет свой международный идентификационный номер (SIM), записанный на карточку. Такой подход позволяет устанавливать радиотелефоны, например, в такси и автомобилях, которые берутся на прокат.

Каждой подвижной станции также присваивается свой международный идентификационный номер (ИМЕЙ). Этот номер используется для предотвращения доступа к сетям GSM похищенной станции или станции без полномочий.