Полезная информация осети GSM

2

Оглавление

МТС - лидер рынка мобильнойсвязи стандарта GSM в ВосточнойЕвропе

История развития стандарта GSM

Основные характеристикистандарта GSM

Структура сети стандарта GSM

Мобильный телефон

SIM-карта

Базовые станции МТС

Транскодер и Контроллер базовыхстанций

Коммутатор

Домашний и Гостевой регистрыместоположения и Центраутентификации

Алгоритм регистрации абонента всети МТС

Передача обслуживания в сетиМТС

Технологии GPRS / EDGE

Ключевые компоненты сети GPRS

Особенности технологии EDGE

Преимущества МТС на рынкемобильной связи

Список терминов

3

МТС – крупнейший оператор мобильной связи вРоссии и странах СНГ

GSM (Global System for Mobile Communications) – это глобальная системамобильной связи. В настоящее время это самый популярный цифровой стандартмобильной сотовой связи в мире.

МТС – это первая телекоммуникационная компания, построившая сеть GSM натерритории РФ.

4

История развития стандарта GSM

В 1982 году Европейская конференция администраций почтовой иэлектросвязи - СЕРТ(Conference of European Posts and Telegraphs) принимаетрешение о создании группы GSM (Group Special Mobile) для изучения и разработкиобщеевропейского стандарта, удовлетворяющего следующим требованиям:

• высокое качество передачи голосовой информации;• поддержка международного автоматического роуминга, т.е. возможностьиспользования абонентом своего мобильного телефона при перемещениив другую сеть стандарта GSM;

• низкая стоимость оборудования и предоставляемых услуг;• безопасность передачи информации и т.д.

К 1987 году стандарт GSM был практически разработан. Оставалосьподключить к работе потенциальных операторов. Этот вопрос решился в сентябре1987 года в момент подписания в Копенгагене операторами из 12 стран«Меморандума о взаимопонимании».

5

История развития стандарта GSM

В 1989 году «Меморандум о взаимопонимании» подписывает первоенеевропейское государство — Австралия, и стандарт GSM становится мировым.

В 1991 году финским оператором Radiolinia был совершен первыйкоммерческий звонок в сетях GSM. В том же году начинается разработкастандарта DCS-1800 (Digital Cellular System 1800, более известного как GSM1800) для поддержки работы стандарта GSM 900 в зонах высокого трафика, т.е. в зонах скопления наибольшего количества абонентов.

В конце прошлого века для стандарта разрабатываются такие технологиипередачи данных, как GPRS (General Packet Radio Service) и EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution).

6

Основные характеристики стандарта GSM

■ Большая емкость сети с возможностью большого числа одновременныхсоединений

■ Высокое качество связи

■ Максимальная защита от подслушивания и нелегального использования

■ Широкий спектр дополнительных услуг

■ Возможность абонента свободно перемещаться по всему миру(автоматический роуминг)

■ Совместимость с новейшими технологиями мобильной сотовой связи

■ Гибкость сетевой архитектуры

■ Широкий выбор телефонных аппаратов

■ Небольшие габариты и вес телефонного аппарата

7

Структура сети стандарта GSM

Контроллер

базовых

станций

Транскодер

Подсистемабазовых станций

(BSS)

Базовая приемо-

передающая

станция

Базовая приемо-

передающая

станция

Подсистемауправления итехнического

обслуживания(OSS)

Центр

управления и

обслуживания

Центр

управления

сетью

Центр

коммутации

Центр

коммутации

Подсистемакоммутации (SSS)

Центр

аутентификаци

и

Домашний регистр

местоположен

ия Гостевой регистр

местоположен

ия

Контроллер

базовых

станций

Транскодер

Подсистемабазовых станций

(BSS)

Базовая приемо-

передающая

станция

Базовая приемо-

передающая

станция

Подсистемауправления итехнического

обслуживания(OSS)

Центр

управления и

обслуживания

Центр

управления

сетью

Центр

коммутации

Центр

коммутации

Подсистемакоммутации (SSS)

Центр

аутентификаци

и

Домашний регистр

местоположен

ия Гостевой регистр

местоположен

ия

Сеть МТС состоит из 25 систем управления, и более чем 28000 базовых станций.

8

Мобильный телефонМобильный телефон, или мобильная станция (MS - Mobile Station), состоит из двухчастей: SIM-карты (Subscriber Identity Module) и мобильного оборудования (Mobile Equipment), т.е. собственно аппарата абонента, включающего блок управления, приемопередающий антенный и логический блоки.

Блок управления включает в себя микрофон и динамик, клавиатуру и дисплей. Логический блок – управляет работой мобильного телефона. По сути, процессормобильного телефона. Антенный блок состоит из антенны и коммутатора приема-передачи, которыйавтоматически переключает антенну либо на прием, либо на передачу информации.Приемопередающий блок делится на передающую и приемную части, которыеосуществляют преобразование информации: например, кодирование (декодирование) ишифрование (дешифрование), а также ряд других функций необходимых для надёжнойработы мобильной станции в общей системе сети стандарта GSM.

9

SIM- картаSIM- карта - идентификационный модульмобильного абонента являетсянеотъемлемой частью мобильныхтелефонов стандарта GSM. Дляобслуживания телефон должен бытьпризнан сетью своим и иметьиндивидуальное «имя», по которому сетьбудет к нему «обращаться». В стандартах, предшествовавших GSM, в роли таких«имен», выступали электронные аналогизаводских номеров (ESN — Electronic Serial Number). Недостаточная защищенностьпроцедур регистрации абонентов вмобильных сотовых сетях раннихстандартах зачастую приводила кпоявлению двойников. В этом отношении, стандарт GSM с SIM-картой и усложнённойпроцедурой доступа абонента в сеть(аутентификация) существенно повысилбезопасность абонента.

10

Базовые станции МТСБазовые станции (BTS) обеспечивают:

• радиопокрытие территории;• передачу и прием голоса и данных, а также служебной информации от/кмобильной станции;• управление мощностью мобильной станции;• контроль качества передачи информации.

Базовые станции (БС) бывают подвижными и стационарными. Стационарныебазовые станции устанавливаются на специальных антенных опорах, зданиях и

сооружениях.

БС на антенной опоре Подвижная БС БС на крыше здания

11

Транскодер и контроллер базовых станций

Транскодер (TRAU) отвечает за преобразованиескорости обмена данными между подсистемой базовыхстанций и подсистемой коммутации. Скорость передачиинформации в подсистеме базовых станций равна 16 кбит/с, а в подсистеме коммутации – 64 кбит/с. Основнаязадача транскодера преобразовывать скорость из 16 кбит/св 64 кбит/с и наоборот.

Контроллер базовых станций (BSC) - это мощныйкомпьютер, обеспечивающий управление работой базовыхстанций и осуществляющий контроль работоспособностивсех блоков базовой станции. Также он отвечает запроцедуру handover, т.е. передачи обслуживаниямобильной станции от одной базовой станции к другой врежиме разговора. Контроллер базовых станций можетуправлять одной или несколькими базовыми станциями. Количество контроллеров определяется главным образомобъемами потоков вызовов, т.е. нагрузкой на телефоннуюсеть.

12

КоммутаторКоммутатор (MSC) - это «мозговой центр» и

одновременно диспетчерский пункт системы сотовойсвязи, на котором замыкаются потоки информации совсех базовых станций и осуществляется выход на другиесети.

Основное назначение:• маршрутизация (направление) сигнала, т.е. анализномера для исходящих и входящих вызовов; • установление, контроль и разъединениесоединений; • формирование специальных файлов, содержащихинформацию о месте и времени начала и завершениязвонка для предоставления в биллинговую систему; • постоянное отслеживание местоположениямобильных станций с использованием регистров: домашний регистр местоположения и гостевой регистрместоположения.

При организации сети МТС стандарта GSM один или два коммутатора используются натерритории, где проживает до 1 миллиона пользователей.

13

Домашний и Гостевой регистры местоположения, Центраутентификации МТС

Домашний регистр местоположения (HLR) — представляет собой компьютерную базу данных одомашних абонентах-пользователях мобильной связи вне зависимости от того, включен или выключен ихтелефон. В базе содержатся опознавательные номера и адреса, а также параметры подлинности абонентов исписок доступных услуг связи. Записанные данные позволяют абоненту пользоваться основными идополнительными услугами сотовой связи.

Гостевой регистр местоположения (VLR) — содержит информацию об активных абонентах, т.е. тех, кто в данный момент находится в зоне действия коммутатора, к которому принадлежит гостевой регистр. Количество гостевых регистров местоположения равно количеству коммутаторов. Каждый гостевой регистрместоположения приписан к определенному коммутатору.

Центр аутентификации (AUC) — формирует параметры для процедуры аутентификации иопределяет ключи шифрования мобильных станций абонентов. Процедура аутентификации –подтверждения подлинности абонента по параметрам законности и наличия прав на пользование услугамисотовой связи сети GSM. Выполнение данной процедуры исключает возможность появлениянесанкционированных пользователей («сотовых двойников»).

14

Алгоритм регистрации абонента в сети МТС

После установки SIM-карты и включения телефонамобильная станция начинает сканировать информацию, передаваемую на доступных частотах. Из всех доступных частот мобильная станция выделяетпо специальному уникальному идентификатору только течастоты, которые принадлежат МТС. Таким образом, мобильная станция «слушает» информацию, передаваемую в эфире по так называемым «каналамсигнализации». Выбирается самая лучшая по уровню сигнала частотаМТС в данном месте и на этой частоте посылаетсязапрос на регистрацию в сети.

Процедура регистрации в обязательном порядке сопровождается процедуройаутентификации, которая делает невозможной появление в сети МТСнесанкционированных пользователей, т.н. «клонов». После успешного выполненияпроцедуры аутентификации абонент регистрируется в сети и может принимать ипередавать аудио- и видеоинформацию.

15

Передача обслуживания в сети МТС

Базовая станция обслуживает всех абонентов, находящихся в пределах своей зоны, т.н. «соты». Если абонент перемещается в пределах соты А, то базовая станция обслуживаетвсе мобильные станции, находящиеся в соте А. При перемещении абонента из соты А всоту В ее обслуживание передается от базовой станции А к базовой станции В. Этотпроцесс называется «передачей обслуживания» или по-английски handover. Передачаобслуживания осуществляется только в том случае, когда абонент пересекает границу вовремя сеанса связи, т.е. одного разговора. В режиме ожидания при перемещении абонентаиз одной соты в другую базовая станция отслеживает эти перемещения, и в нужныймомент мобильная станция перестраивается на более сильный сигнал другой станции. Этапроцедура называется «перевыбор ячейки».

16

Технологии GPRS / EDGEGPRS - пакетная передача данных по радиоканалу

В связи с ростом популярности интернет-услуг (WEB-браузинг, электронная почта, служба обменамгновенными сообщениями, хранение информации на сетевых ресурсах и обмен файлами), которыеподдерживает мобильный телефон, встал вопрос о доработке сети GSM. В конце девяностых годовпоявились новые технологии GPRS (General Packet Radio Service), позволяющие при помощи мобильноготелефона передавать пакеты данных на существенно более высоких скоростях по сравнению состандартным голосовым каналом GSM.

EDGE - повышенная скорость передачи данных для эволюции GSM

Технология EDGE (Enhanced Data-Rates For GSM Evolution) – это логическое продолжение GPRS, обеспечивающее большую пропускную способность канала и более высокую скорость передачи данных. При использовании системы пакетной передачи абонент получает и отправляет данные с переменнойскоростью, которая определяется условиями распространения сигнала и наличием свободных каналов впределах заданной соты. При этом выделение каналов производится исходя из приоритета голосовоготрафика, т.е. система автоматически выделяет под пакетную передачу все каналы, не занятые передачейголоса.При распределении ресурса между голосовыми абонентами и абонентами GPRS голосовые всегда имеютприоритет. На практике это означает, что часть каналов может «отниматься» у абонентов GPRS ипередаваться для обслуживания голосовых абонентов, но не наоборот.

17

Ключевые компоненты сети GPRSУстройство управления пакетами (PCU) взаимодействует с контроллером базовых станций и отвечает за

направление трафика данных непосредственно от контроллера к сервисному узлу поддержки GPRS. Сервисный узел поддержки GPRS (SGSN) контролирует доставку пакетов данных пользователям,

взаимодействует с домашним регистром, проверяет наличие разрешения на оказание запрашиваемыхпользователем услуг, ведет мониторинг находящихся online пользователей и организует регистрацию вновьпроявившихся в зоне действия сети абонентов.

Шлюзовый узел поддержки GPRS (GGSN) отвечает за шлюз во внешние сети, маршрутизацию данных, идущих от и к абоненту через сервисный узел поддержки, обеспечение безопасности, обработку счетовабонентов.

MSBSC

HLR

SGSN

MSC

GGSN

0885

PCU

Введение технологии GPRS требует добавления некоторыхэлементов в уже существующую сеть МТС стандарта GSM

18

Особенности технологии EDGE

Технология GPRS позволяет гибко выделять свободные ресурсы. Недостаткомтехнологии GPRS на сегодняшний день является сравнительно невысокая скоростьпередачи данных: до 171,2 Кбит/с в теории и до 80 Кбит/с - с пиковыми значениями в85,6 Кбит/с - на практике.EDGE, как и GPRS, - это технология пакетной передачи данных, которая позволяетпредложить принципиально новые сервисы - потоковое видео, обмен MMS, высокоскоростной доступ в Интернет и услуги электронной почты, VPN (доступ вкорпоративную компьютерную сеть), а также повысить качество предоставляемых услуг. Скорость EDGE – 473,6 Кбит/с в теории, до 200 Кбит/с - с пиковыми значениями в 236,8 Кбит/с - на практике.В повседневной жизни при использовании GPRS и EDGE скорость передачи данныхсоставляет 10-40 Кбит/с и 30-120 Кбит/с соответственно.

19

Преимущества МТС на рынке мобильной связи

• Мобильность. МТС предоставляет одну из самых больших зон обслуживания в стандарте GSM 900/1800 на территории России, а также услуги международного роуминга более чем в двухстах странахмира.• Надежность. МТС обеспечивает широкое покрытие и высокое качество связи на территорииРоссии и за ее пределами.• Прозрачность. МТС предлагает удобную для понимания тарификацию стоимости звонков.• Удобство. МТС предоставляет большой выбор удобных тарифов и услуг, а также помощьвысококвалифицированной команды профессионалов, готовых помочь абонентам.• Престижность. МТС - крупнейшей оператор мобильной связи в России и странах СНГ.

МТС запустил сети третьего поколения 3G в ряде городов России, сделавеще один шаг на пути инновационного и технологического развития. Мыпредлагаем нашим абонентам возможность пользоваться новейшимимобильными сервисами: высокоскоростной Интернет, видеосвязь, а в

перспективе – мобильное ТВ и многое другое.

20

Список терминов

AuC (Authentication Centre) – центр аутентификации.

BSC (Base Station Controller) - контроллер базовой станции.

BSS (Base Station Subsystem) - подсистема базовых станций.

BTS (Base Transceiver Station) - базовая станция.

EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution) - технология

повышения скорости передачи для глобальной эволюции.

ETSI (European Telecommunications Standards Institute) -

Европейский институт телекоммуникационных стандартов.

GGSN (Gateway GPRS Support Node) – шлюзовый узел

поддержки GPRS

GPRS (General Packet Radio Service) - технология

беспроводной пакетной передачи данных.

MSC (Mobile Switch Center) – центр коммутации.

NMC (Network Management Centre) - центр управления сетью.

SGSN (Serving GPRS Support Node) -

сервисный узел поддержки GPRS.

SIM (Subscriber Identity Module) - модуль

идентификации абонента.

VLR (Visitor Location Register) - гостевой

регистр местоположения.

WAP (Wireless Application Protocol) - протокол

беспроводного доступа.

GSM (Global System for Mobile Communications)

- глобальная система мобильной связи.

HLR (Home Location Register) - домашний

регистр местоположения.

MS (Mobile Station) - мобильная станция.