Розділ 1
Робота системи мобільного радіозв'язку
Останні декілька років характеризуються інтенсивним розвитком системи телефонного радіозв'язку. Широкий вибір і якість пропонованих електрокомунікаційних послуг, а також доступна ціна, привели до того, що на сьогодні в світі налічується близько 300 мільйонів користувачів мобільним зв'язком. Як наслідок, широкого поширення набули нові джерела електромагнітного поля радіочастотного діапазону (ЕМП) - базові станції (БС) і мобільні (переносні і ручні) радіотелефони (РТ), які здатні генерувати ЕМП відповідно до стандартів визначених «Державними санітарними нормами і правилами захисту населення від впливу електромагнітного випромінювання» .
Робота системи мобільного радіозв'язку заснована на принципі ділення визначеної території на зони (так звані «соти») радіусом 0,5-2 кілометри (в умовах міської забудови), в центрі або у вузлах яких розташовані БС, що обслуговують РТ, які знаходяться в зоні їх дії. Ефективне використання частотного спектру, який виділяється для функціонування системи, робить можливим забезпечення телефонним зв'язком значного числа користувачів в рамках однієї мережі.
Рис.1.1. Базові станції (БС) і мобільні радіотелефони (РТ) в мережі мобільного зв'язку.
Рис 1.2. Антени мобільного радіозв’язку.
Рис 1.3 Приклад розміщення антен базових станцій мобільного зв'язку на будівлях
Принцип роботи системи мобільного радіозв'язку
Послугами системи мобільного радіозв'язку користуються практично всі, але мало хто замислюється – як же вона працює? Коли ви набираєте номер і починаєте дзвонити, або вам хто-небудь дзвонить – ваш телефон по радіоканалу зв'язується з однією з антен найближчої базової станції, від антени якої сигнал по кабелю передається безпосередньо в блок базової станції. Сукупність секторів і керівного блоку називається базовою станцією (BS - Base Station). Декілька базових станцій, чиї антени обслуговують певну територію або район міста, приєднані до спеціального блоку – так званому «контролеру локальної зони» ( LAC - Local Area Controller), який часто називають просто контролером.
До одного контролера зазвичай підключається до 15 базових станцій. У свою чергу, контролери, яких також може бути декілька, підключені до центрального «мозкового» блоку – Центру Управління Мобільними Послугами (MSC - Mobile services Switching Center), відомого як комутатор. Комутатор в мобільній мережі здійснює практично ті ж функції, що і АТС в дротяних телефонних мережах. Саме він визначає, куди ви дзвоните, хто вам дзвонить, відповідає за роботу додаткових послуг, і, врешті-решт, визначає, чи можна вам дзвонити взагалі. Він забезпечує вхід і вихід на міські телефонні лінії, на інших операторів мобільного зв'язку.
У великих мобільних операторів, які обслуговують більше мільйона абонентів, можуть використовуватися два, три і більш MSC, об'єднаних між собою. Для чого ж така складність? Можна було б просто підключити антени до комутатора – і все, жодних проблем... Але не все так просто. Справа тут в одному простому англійському слові – handover. Цим терміном позначається естафетна передача обслуговування в мобільних мережах. Тобто, коли ви йдете по вулиці або їдете у транспорті і при цьому розмовляєте по мобільному телефону, то, для того, щоб зв'язок не уривався, необхідно вчасно перемикати ваш телефон з одного сектора в іншій, з однієї BS в іншу, з однієї LA в іншу і так далі.
Тож, якби «соти» були безпосередньо підключені до комутатора, то всіма цими перемиканнями довелося б управляти комутатору, який і без цього виконує багато функцій, тому створена багаторівнева схема мережі мобільного зв’язку дає можливість рівномірно розподілити навантаження, що знижує вірогідність відмови устаткування і, як наслідок, втрати зв'язку.
Цікаво, а що відбувається, коли ви вмикаєте свій мобільний телефон? На вашій SIM-карті є спеціальний номер, так званий Міжнародний Пізнавальний Номер Абонента (IMSI – International Subscriber Identification Number). Цей номер унікальний для кожної SIM-карти, і якраз по ньому оператори відрізняють одного абонента від іншого. Коли ви вмикаєте свій телефон він посилає цей код до базової станції, яка в свою чергу передає його на LAC.
У цей час в дію вступають два додаткові модулі – Регістр Домашніх Абонентів (HLR - Home Location Register) і Регістр Гостьових Абонентів (VLR - Visitor Location Register), які пов’язані з комутатором. У HLR зберігаються IMSI всіх абонентів, які підключені до даного оператора. У VLR в свою чергу містяться дані про всіх абонентів, які в даний момент користуються мережею. IMSI передається в HLR в зашифрованому вигляді. За цей процес відповідає ще один блок – Центр Аутентифікації (AuC). HLR, у свою чергу, перевіряє – чи є у нього такий абонент, і, якщо є, то чи не заблокований він, наприклад, за несплату. Якщо все гаразд, то цей абонент прописується в VLR і з цієї миті може здійснювати дзвінки.