12. Федеральная система сотовой связи стандарта gsm. Услуги, предоставляемые системой, частотные планы стандарта. Особенности системы стандарта gsm, основные характеристики системы
Иерархическая структура каналов связи:
В GSM используются такие уровни КС:
на физическом уровне – частотный канал, дуплексным методом FDD;
на канальном уровне – реализованы физические + логические каналы;
BSC – контроллеры БС (выполняют функции АТС – маршрутизацию, следовательно нагрузка на сеть распределяется более равномерно);
OMC – статистика трафика + административные функции;
Использование вложенных помехоустойчивых методов кодирования. Применяется блоковое + сверточное кодирование последовательно друг за другом. Параметры кодирования зависят от профиля;
Использование 3-х уровневого перемежения;
Применение скачкообразного переключения несущего колебания (217 ск/сек) соответствует последовательности смены кадров (для борьбы с многолучевостью);
Речевое кодирование с уменьшением избыточности (кодер RPE-LPC);
кодир. речи R = 13кбит/с;
полускор. кодир. R = 6.5 кбит/с;
Режим прерывистой передачи;
Обеспечение шифрования сообщения;
СПРВ – система персонального радиовызова (пейджер);
13. Структурная схема организации сети связи стандарта GSM. Регистры стандарта GSM. Домены подсистемы коммутации, методы скоростной передачи данных в GSM. Методы определения местоположения подвижных станций в GSM.
NMC (центр управления сетью):
управление трафиком на уровне всей сети
диспетчеризация аварийных ситуаций
управление маршрутами сигнализаций
OMC (центр технического обслуживания и эксплуатации):
сбор статистики
управление трафиком
управление базами данных
MSC (ЦКПС):
обеспечение всех видов соединений
маршрутизация вызовов в пределах LA (land area – геогр. зона) и управление вызовами
осуществление передачи обслуживания и коммутация радиоканалов в случае возникновения помех
формирование сигналов сигнализации при соединении с ТфОП (PSTN)
расчёт и журналирование биллинговой информации
сбор статистики работы сети в пределах ЗО
обеспечение процедуры безопасности при проведении радиодоступа.
TCE (транскодер):
преобразование выходных сигналов каналов речи и данных в стандартные потоки DS0 (протокол серии Е)
Е2
BSC (контроллер БС):
управление распределением радиоканалов
контроль соединений и их очерёдности
канальное и речевое кодирование/декодирование
адаптация скорости передачи речи/данных/сигналов вызова
обеспечение псевдослучайного изменения частоты несущего колебания
управление мощностью излучения МС, измерение дальности до МС
BTS (базовая станция):
прием и передача радиосигналов и их цифро-аналоговое и аналого-цифровое преобразования
MS – мобильная станция.
Регистры стандарта GSM.
HLR – регистр положения («домашний регистр»)
VLR – регистр перемещения («гостевой регистр»)
AVC – регистр аутентификации
EIR – регистр идентификации оборудования
HLR, VLR, AUC – используются всегда, а EIR – опционально.
HLR:
В данном регистре хранится информация, на основании которой осуществляется избирательный вызов МС (например, LAC). В нём присутствуют регистрационные данные всех абонентов сети, параметры подлинности, состав услуг, данные о роуминге МС, номере «гостевого» MSC. Доступ к HLR имеют все другие MSC и BSC.
VLR:
Данный регистр обеспечивает контроль перемещения МС из одной зоны (LA) в другую. При перемещении из LA одного BSC в VLR заносится № LA (LACi), куда будет, при необходимости, направлен вызов МС.
В VLR записываются данные не только о чужих абонентах, но и о своих, которые переходят из LA одного BSC в LA другого BSC (или MSC). В VLR также содержится информация об абонентах, находящихся в режиме роуминга. Таким абонентам ставится в соответствие номера MSRN, в соответствии с которым организуется маршрут пересылки данных.
AUC:
Данный регистр предназначен для исключения несанкционированного использования ресурсов связи. Регистр формирует ключи и алгоритмы аутентификации, на основе данных, хранящихся в SIM-карте. В SIM-модуле хранятся:
IMSI – уникальный идентификационный номер абонента;
Ki – ключ аутентификации;
A3 – алгоритм аутентификации;
A8 – алгоритм расчёта ключа шифрования Kc;
На основании Ki , уникального для каждого абонента, осуществляется формирование следующих параметров:
ключа шифрования Kс;
отклика системы аутентификации SRES;
случайного числа RAND;
Процедура аутентификации осуществляется в следующих случаях:
регистрация МС
установление связи
обновление данных местоположения
активация/деактивация дополнительных услуг
EIR:
Предназначен для подтверждения подлинности IMEI МС. Регистр представляет собой базу данных в виде трёх наборов:
Белый список – номера IMEI, подлинность которых подтверждена;
Чёрный список – номера МС, подлинность которых не подтверждена (отказано в обслуживании);
Серый список – номера МС, которые имеют проблемы с функционированием программы;
Методы определения местоположения объектов в GSM.
Строится по однозвеньевой структуре. Сервер MLS – основное звено. Сервер определяет координаты МС с заданной точностью в любой момент, пока МС включена. Клиент делает запрос на сервер и при наличии прав получает координаты МС.
В рамках GSM система определения местоположения реализуется в виде 2-х компонент:
SMLC – сервисный центр определения местоположения.
GMLC – шлюзовой центр определения местоположения.
GMLC – отвечает за взаимодействие с клиентами системы и обеспечивает хранение информации в домашнем регистре
SMLC – выполняет все остальные функции системы. SMLC – может входить в состав как центра коммутации, так и в состав контролера БС. Для решения задачи определения местоположения в системе могут использоваться стационарные измерительные модули – LMU.
В состав подсистемы входит центр широковещательной рассылки, необходимый для распространения вспомогательной информации.
Способы определения местоположения в GSM.
Существует 3 базовых типа:
На основе мобильной станции (Network – assisted) с поддержкой данных сети A-GPS, OTDoA (Observed Time Difference of Arrival). Процесс определения местоположения происходит главным образом в МС, однако МС получает дополнительные данные от сети.
С поддержкой МС (MS-assisted) E-OTD (Ennanced Observer Time Difference). МС измеряет относительное время приема сигналов от нескольких базовых станций и передаёт результат измерения в сеть. Если БС не синхронизированы, то дополнительно к измерениям привлекается стационарный измерительный модуль LMU, синхронизированный с GPS.
На базе сети : Network – based, Cell ID, Cell ID – TA сеть выполняет все функции, связанные с определением местоположения.
1-2 требуют изменения аппаратного или программного обеспечения сети или МС.
3 требует доработки ПО сети
В соответствии с A-GPS координаты определяют в МС с использованием данных сети:
1. сеть может передавать дифференциальные поправки, точность повышается.
2. сеть предоставляет оперативную информацию о НКА.
В соответствии ТоА осуществляется измерение времени радиосигнала по линии вверх, это значит, это значит что система измеряет сигналы МС. Это осуществляется путём измерения задержки эталонного радиосигнала несколькими БС или стационарными измерительными модулями. В качестве эталонного используется пакет доступа AB(Acress Burst). Сеть инициирует процедуру периодической регистрации необходимой МС, МС отвечает пакетами доступа (до 70 пакетов). Модули LMU или БС измеряют время поступления пакетов и передают эту информацию в сервисный центр.
В соответствии с Cell ID идентификация МС точностью до соты. Cell ID обладает низкой точностью (100 метров до км-ов)
Cell ID –ТА реализует принцип триангуляции: сигналы МС принимаются несколькими БС и информация о времения измерения поступает в центр коммутации (точность 10-100 метров).
14. Организация логических и физических каналов стандарта GSM. Структура радиоинтерфейса, виды пакетов физического уровня. Модели OSI системы стандарта GSM. Кодирование речевого трафика в системе стандарта GSM
Структура радиоинтерфейса, виды пакетов ФУ
Уровни модели OSI
Сетевая платформа:
Физический – модуляция, псевдослучайное изменение несущей частоты, оценка качества частотного канала связи, помехоустойчивое кодирование, перемежение, кодирование речи и криптозащита.
Канальный – сборка и разборка пакетов, формирование групп логических каналов :
BCCH – широковещательных
CCCH – общих
TCCH – трафика
Сетевой – установление сетевого соединения, управление подвижной связью (handover, управление мощностью излучения). Управление радиоресурсом (выделение каналов).
Сетевой уровень может быть непосредственно связан с физическим для управления мощностью.
Высшие уровни модели OSI присутствуют в МС.
Кодирование речевого трафика в GSM.
15. Беспроводные локальные вычислительные сети WLAN. Типы сетей WLAN, проблема скрытой станции. Спецификация IEEE 802.11 (b,g) для сетей WLAN, физический уровень. Подуровень MAC спецификации IEEE 802.11
Спецификация IEEE 802.11 (b,g) для сетей WLAN, физический уровень.
16. Основные характеристики спецификации IEEE 802.11a для сетей WLAN, организация физического уровня системы стандарта IEEE 802.11a.
17. Беспроводные пикосети стандарта IEEE 802.15.1 (Bluetooth). Стек протоколов стандарта IEEE 802.15.1 и основные профили Bluetooth. Архитектура системы стандарта Bluetooth
18. Организация физического уровня системы стандарта Bluetooth. Основные характеристики системы. Последовательности смены частот, виды и структура пакетов физического уровня стандарта Bluetooth. Принцип инкапсуляции данных логических каналов. Защита от ошибок на физическом уровне
19. Принципы функционирования системы стандарта Bluetooth. Физические каналы связи, логические соединения и транспортные каналы системы Bluetooth. Иерархия транспортных потоков стандарта Bluetooth. Принцип установления логических соединений Bluetooth.
