ПТСМС / Tema_26

необходимо для обеспечения более эффективного взаимодействия ПС и БС, т.е. ПС имеет возможность сформировать ответную информацию.

Рис. 26.4. Размещение логических каналов типов D и А Пользовательские логические каналы (Т) организуются следующим

образом. Нулевой и первый слоты радиоканала С0 уже заняты под логические КУ, и на этой частоте для организации пользовательских ЛК остаются только слоты со второго по седьмой. При организации пользовательских ЛК необходимо учитывать, что каждый из них должен иметь медленный ассоциированный логический канал А со скоростью передачи 950 бит/с, который используется, например, для регулировки мощности ПС в процессе обмена пользовательской информацией. Кроме того, ПС требуется выделить время для реализации процедуры измерения уровня сигнала. Учитывая вышесказанное, при размещении пользовательских ЛК организуется мультикадр, содержащий 26 кадров. В полноскоростном канале 13-й кадр мультикадра используется‚ для размещения ЛК управления А, а 26-й остается пустым. Остальные 24 кадра мультикадра предназначены для размещения одного пользовательского ЛК со скоростью передачи 22,8 кбит/с (24*114 бит за 120 мс), как это показано на рис. 26.5.

В полускоростном канале информация канала управления А передается в каждом 13-м и 26-м кадрах мультикадра (рис. 26.5).

Рис. 26.5. Организация каналов трафика

Структуры мультикадров прямого и обратного каналов идентичны. Однако следует учитывать, что ПС не может одновременно осуществлять передачу и прием информации, поэтому циклы доступа прямого и обратного направлений передачи смещенью во времени.

Мультикадры объединяются в суперкадры: один суперкадр состоит из 51 мультикадра канала трафика или 26 кадров канала управления. Длительность суперкадра составляет 6,12с или 1326 кадров.

2048 суперкадров образуют гиперкадр, имеющий длительность 3 ч 28 мин 53 сек 760 мс, или 2715648 кадров. Номер кадра в пределах гиперкадра используется в процессе шифрования передаваемой информации.

Архитектура протоколов системы GSM показана на рис. 26.6. Она включает сигнальные протоколы, интерфейсы и объекты системы.

Рис. 26.6. Архитектура протоколов системы GSM

Уровень 1 (физический уровень) интерфейса Um выполняет все функции радиосвязи:

−формирование пакетов пяти различных форматов;

−уплотнение пакетов в кадр ТDМА;

−синхронизацию с BTS и коррекция задержек с помощью переменного временного опережения;

−определение свободных каналов и контроль качества нисходящего канала;

−осуществление цифровой модуляции по схеме GMSK;

−шифрование/дешифрование данных;

−обнаружение и коррекция ошибок с помощью схем прямой коррекции ошибок (FEC);

− детектирование активности речи (VAD) – передачи голосовых данных только при наличии голосового сигнала. Во время пауз физический уровень генерирует комфортный шум.

Для второго уровня интерфейса Um определен протокол LAPDm. Он происходит от процедуры доступа к D-каналу (LAPD) в системах ISDN – версии протокола HDLC. Протокол LAPDm является “облегченным” в сравнении с протоколом LAPD, так как для обнаружения ошибок ему не нужны ни метки синхронизации, ни расчет контрольных сумм (за выполнение этих задач отвечает физический уровень системы GSM). Протокол LAPDm обеспечивает:

−надежную передачу информации;

−повторное упорядочение кадров данных;

−управление потоком;

−сегментацию и дефрагментацию данных;

−передачу с подтверждением/без подтверждения.

Всостав третьего сетевого уровня системы GSM входит несколько подуровней, также показанных на рис 26.6. Самый нижний подуровень отвечает за управление радиоресурсами (RR). Часть RR` этого подуровня размещена в ВТS, оставшаяся часть реализована в контроллере ВSС. Функции RR` поддерживаются контроллером ВSС через управление ВTS (BTSM). Главными задачами механизма RR являются установка, обслуживание и освобождение радиоканалов.

Протокол управления мобильностью (ММ) отвечает за регистрацию, аутентификацию, идентификацию, обновление информации о местонахождении и обеспечение временной идентификации мобильного абонента (ТМSI).

Уровень управления соединениями (СМ) содержит три объекта — управление вызовами (СС), службу коротких сообщений (SMS) и дополнительные службы (SS).

Винтерфейсах Аbis и А используются дополнительные протоколы (внутренние интерфейсы системы GSM здесь не представлены). Передача данных на физическом уровне обычно осуществляется с помощью систем импульсно-кодовой модуляции (РСМ). Системы РСМ в большинстве случаев предоставляют сквозные каналы с пропускной способностью 64 Кбит/с. В системе GSM возможно также уплотнение четырех каналов со скоростью передачи 16 Кбит/с в отдельный канал со скоростью передачи 64 Кбит/с (пропускной способности 16 Кбит/с достаточно для пользовательских данных мобильной станции). Физический уровень интерфейса А чаще всего содержит выделенные линии со скоростью 2,048

Мбит/с. На втором уровне интерфейса Аbis, применяется протокол LAPD, а для управления ВТS используется протокол ВТSМ.

Передача сигналов между центром МSС и контроллером ВSС осуществляется через систему SS7. С помощью этого же протокола

передается вся управляющая информация между центрами МSС, AuС и ОМС, регистрами HLR, VLR и ЕIR. Кроме того, центр МSС может управлять подсистемой ВSS через прикладную часть ВSS (ВSSАР).

Одной из ключевых особенностей системы GSM является автоматическая всемирная локализация пользователей. Системе всегда известно, где находится пользователь, поэтому телефонные номера действительны в любой точке земного шара. Для обеспечения такой услуги в системе GSM информация о местонахождении пользователя периодически обновляется. В регистре HLR содержится адрес регистра VLR, на территории которого находится MS. В регистре VLR содержаться данные о местоположении MS. Когда станция MS попадает в зону действия другого регистра VLR, ему сразу передаются необходимые данные из регистра HLR, а из старого VLR удаляются. Изменение регистров VLR, при котором все службы остаются доступными, называется роумингом (roaming). Роуминг может осуществляться в сети одного поставщика услуг, между двумя поставщиками услуг одной страны (общегосударственный роуминг обычно не поддерживается) и между различными поставщиками разных стран (международный роуминг).

Чтобы определить местонахождение мобильной станции и обратиться к ней, необходимо несколько номеров,

Международный номер ISDN мобильной станции (Mobile station international ISDN number – MSISDN). Для абонента GSM единственным важным номером является телефонный номер. Этот номер связан с модулем SIM. Структура номера MSISDN определяется стандартом Е.164 ITU-T. Этот же стандарт используется в стационарных сетях ISDN. Номер MSISDN состоит из кода страны (СС), национального кода адресата (NDC) (т.е. адреса сетевого поставщика услуг и регистра HLR) и номера абонента (SN).

Международная идентификация мобильного абонента (IМSI). В технологии GSМ механизм IМSI применяется для однозначной идентификации абонента. Эта идентификация состоит из мобильного кода страны (МСС) (250 – Россия), мобильного кода сети (MNC) (т.е. кода регистра HLR) (99 – Билайн) и идентификационный номер мобильного абонента (MSIN).

Временная идентификация мобильного абонента (ТМSI). Идентификация IМSI обнаруживает личность пользователя, передающего сигналы через радиоинтерфейс. Чтобы скрыть эту информацию, в технологии GSМ для локального опознавания абонента применяется идентификация ТМSI (4 байта). Она выбирается текущим регистром VLR и действует в его зоне местонахождения лишь временно, К тому же, регистр VLR периодически изменяет идентификацию ТМSI.

Номер роуминга мобильной станции (MSRN). Номер MSRN является еще одним временным адресом, скрывающим личность и местонахождение абонента. Этот адрес генерируется регистром VLR после запроса из центра МSС и сохраняется в регистре НLR. Номер MSRN включает гостевой код страны (VСС), гостевой государственный код адресата (VNCC), идентификацию текущего центра МSС и номер абонента. Таким образом, при входящих звонках номер MSRN помогает найти нужного абонента.

Рассмотрим установление входящего вызова. Пусть вызывающим абонентом является абонент стационарной ТфОП. Маршрутизацию соединения до сети GSM осуществляет ТфОП.

Телефонная сеть общего пользования проключает соединение до транзитного GMSC, т.е. имеющего выход в ТфОП (рис. 26.7), и передает ему номер вызываемого абонента MSISDN (1). GMSC анализирует номер вызываемой MS (2) и передает сообщение в HLR с запросом номера MSRN, посылая при этом номер MSISDN (3). На основании информации, хранящейся в HLR, осуществляется перевод номера MSISDN в номер IMSI

(4) и определяется MSC (VLR), в зоне обслуживания которого находится

MS.

Рис. 26.7. Установление входящего вызова

После определения MSC (VLR) и IMSI формируется сообщение данному MSC (VLR) с запросом номера MSRN (5). MSC, в зоне обслуживания которого находится MS, на основании номера IMSI и данных VLR определяет состояние MS. Если MS подключена и свободна, MSC (VLR) выделяет номер MSRN, ставит его в однозначное соответствие с номером IMSI (6) и передает в обратном направлении выделенный номер MSRN (7). HLR формирует сообщение и передает принятый номер MSRN транзитному GMSC (8), который, обладая номером MSRN, устанавливает

соединение к MSC, в зоне обслуживания которого находится вызываемая

MS.

После установления соединения транзитный GMSC передает ему номер вызываемого абонента (IMSI, MSRN) (10). MSC на основании номера вызываемого абонента и данных VLR определяет зону местонахождения MS (11), а следовательно, и BTS, которые покрывают данную зону местонахождения. После определения BTS MSC передает команду на поиск MS (12). BTS передает вещательный адрес MS. Получив адресованное ей сообщение, MS сразу же отвечает (13). Далее MSC назначает двухсторонний пользовательский канал (14) и передает указание MS на подключение к нему (15). Абоненту посылается сигнал вызова.