СОДЕРЖАНИЕ

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.

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.

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.

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 (K_i), 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 K_i и алгоритму аутентификации A3 определяется значение отзыва (SRES), то есть SRES =K_i»[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 телефона показывает, что его определение в сети не состоялось. Для обеспечения секретности, вычисления SRES происходят в SIM-карте. Несекретная информация (например K_i) 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 скачущей 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 радио подсистемы.

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.

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.