Обзор системы GSM dnl2601

Глава 1 – Введение в GSM

1.11. Частотный диапазон GSM

GSM включает в себя несколько диапазонов частот, наиболее распространены: 900, 1800, 1900 МГц.

Диапазон 900 МГц

Рис. 1.9 Частотные диапазоны GSM

Изначально под стандарт GSM был выделен диапазон 900 МГц. В настоящее время данный диапазон остаётся всемирным. В некоторых странах используются расширенные диапазоны частот, обеспечивающие большую ёмкость сети. Расширенные диапазоны частот называются E-GSM и R-GSM, в то время как обычный диапазон носит название P-GSM (primary).

•P-GSM900 890-915/935-960 MHz

•E-GSM900 880-915/925-960 MHz

•R-GSM900 890-925/935-970 MHz

•R-GSM1800 1710-1785/1805-1880 MHz

Диапазон 1800 МГц

В 1990 г. для увеличения конкуренции между операторами, в Великобритании начали развивать новую версию GSM, которая адаптирована

кдиапазону частот 1800. Сразу после утверждения данного диапазона несколько стран сделали заявку на использование данного диапазона частот. Введение данного диапазона увеличило рост количества операторов, приводя

кувеличению конкуренции и, соответственно, улучшению качества обслуживания.

Применение данного диапазона позволяет увеличивать емкость сети за счёт увеличения полосы пропускания и, соответственно, увеличение количества несущих. Диапазон частот 1800 использует следующие диапазоны частот: GSM 1710-1805/1785-1880 MHz.

До 1997 года стандарт 1800 носил название Digital Cellular System (DCS) 1800 MHz, в настоящее время носит название GSM 1800.

Диапазон 1900 МГц

В 1995 году в США была специфицирована концепция PCS (Personal Cellular System). Основной идеей этой концепции является возможность предоставления персональной связи, то есть связи между двумя абонентами, а не между двумя мобильными станциями. PCS не требует, чтобы эти услуги

33

Обзор системы GSM

были реализованы на основе сотовой технологии, но в настоящее время эта технология признана наиболее эффективной для данной концепции.

Частоты, доступные для реализации PCS, находятся в области 1900 МГц. Поскольку в Северной Америке стандарт GSM 900 не может быть использован из-за того, что эта полоса частот занята другим стандартом, стандарт GSM 1900 является возможностью заполнения этого пробела. Основным различием между американским стандартом GSM 1900 и GSM 900 является то, что GSM 1900 поддерживает сигнализацию ANSI.

Диапазон GSM 800

Традиционно полоса 800 МГц была занята распространенным в США стандартом TDMA (AMPS и D-AMPS). Как и в случае со стандартом GSM 1800 этот стандарт дает возможность получения дополнительных лицензий, то есть расширяет область работы стандарта на национальных сетях предоставляя операторам дополнительную емкость.

В таблицу 2 снесены сравнительные данные различных частотных диапазонов.

Таблица 2 - Диапазоны частот

1.12Состояния мобильной станции

Впроцессе развития мобильных систем был разработан ряд понятий, описывающих различные состояния мобильной станции.

Мобильная станция может иметь несколько состояний.

•Idle: MS включена и зарегестрирована в сети, но разговор не установлен;

•Active (Busy): MS включена и находится в режиме установленного соединения;

•Detached: MS выключена

Если MS не производила периодическую регистрацию продолжительное время, то она будет отмечена Implicit Detach. Дословный перевод означает принудительный перевод в detached.

34

Глава 1 – Введение в GSM

В таблице 3 приводятся ключевые понятия, которые помогают описать GSM режимы обслуживания трафика.

Таблица 3 – Состояния мобильной станции

Регистрация МС и роуминг

Рис. 1.10 Роуминг

35

Обзор системы GSM

Когда MS выключается, в системе мобильная станция отмечается как Detached. Когда MS включается, она начинает сканировать весь частотный диапазон GSM, используя при этом специальные каналы управления. После того как MS находит логические каналы управления, она начинает измерять уровни сигнала на этих частотах, после чего эти данные запоминаются в MS. После того, как уровни были измерены, MS выбирает наилучшую соту по заданным критериям.

После того как MS включилась, она должна зарегистрироваться в системе, после чего система помечает её как мобильную станцию в состоянии IDLE. Если оказывается, что MS находится в другой LA, то MS осуществляет процедуру обновления своего местоположения.

В процессе движения по сети MS постоянно производит измерения уровней сигналов на заданных оператором частотах для определения соты с наибольшим уровнем сигнала.

Если MS находит лучшую частоту, она перестраивается на её1 частоту. Если новая сота принадлежит другой LA, то MS сразу же произведет процедуру Location Update для обновления данных об LA в обслуживающем

VLR.

1 Будьте внимательны! Решение о смене соты в состоянии IDLE принимает сама MS, а в режиме Busy - BSC.

36

Глава 1 – Введение в GSM

1.13 Идентификаторы в сети GSM

Идентификаторы – ряд номеров, которые сеть GSM использует для определения местоположения абонента при установлении соединения. Данные идентификаторы используются для маршрутизации вызовов к MS. Важно, чтобы каждый идентификационный номер был уникальным и был всегда корректно определён.

1.13.1 International Mobile Subscriber Identity (IMSI)

IMSI уникально описывает мобильную станцию в глобальной мировой сети GSM. Большинство операций внутри сети GSM производятся именно по этому номеру. IMSI хранится в SIM, в HLR, в обслуживающем VLR и в AUC.

IMSI состоит из трёх основных частей:

Рис 1.11 – Идентификатор IMSI

•MCC (Mobile Country Code) – код мобильной связи для страны

•MNC (Mobile Network Code) – код оператора мобильной связи

•MSIN (Mobile Station Identification Number) – идентификационный номер MS

Согласно спецификациям GSM длина IMSI составляет как правило 15 цифр.

1.13.2 Mobile Station ISDN Number (MSISDN)

Номер абонента (MSISDN) мы набираем, когда хотим ему позвонить. Данных номеров может быть несколько у одного абонента. План нумерации для MSISDN полностью соответствует плану нумерации ТфОП.

Рис 1.12 – Идентификатор MSISDN

37

Обзор системы GSM

•CC (Country Code) - код страны

•NDC (National Destination Code) - национальный код пункта назначения (города или сети)

•SN (Subscriber Number) – номер абонента

Для каждой сети PLMN существует свой NDC. В сети связи России NDC + SN называется «национальный значащий номер». NDC для мобильных сетей обозначаются как DEF и называются «негеографическим кодом зоны». В России для каждой PLMN определены несколько NDC. Номер MSISDN может быть переменной длины. Максимальная длина составляет 15 цифр, префиксы не включаются (+7). Входящее соединение с абонентом сети Beeline осуществляется набором +7 903 XXX XXXX или же с кодом 905.

1.13.3 Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI)

TMSI - временный номер IMSI, который может выдаваться MS при её регистрации. Он используется для сохранения конфиденциальности передвижения мобильной станции. MS всегда будет выходить в радиоэфир с новым номером TMSI.

TMSI не имеет жесткой структуры как IMSI, длина его как правило составляет 8 цифр. Поскольку TMSI имеет в два раза меньший размер, чем IMSI, пейджинг в одном цикле осуществляется для двух абонентов, что также сокращает нагрузку на процессор.

1.13.4 International Mobile Terminal Identity (IMEI)

IMEI используется для уникальной идентификации мобильного терминала в сети. Данный код используется в процедурах обеспечения безопасности связи для идентификации украденного оборудования и предотвращения неавторизованного доступа в сеть. Согласно спецификациям GSM длина IMEI составляет 15 цифр:

•TAC (Type Approval Code) - код утвержденного типового образца.

•FAC (Final Assembly Code) - код окончательно собранного изделия, присваивает производитель.

•SNR (Serial Number) - индивидуальный серийный номер. Идентифицирует полностью все оборудование с учетом кодов TAC и FAC

•Spare - свободные цифры. Зарезервированы для будущего использования. Когда данный код передается в MS, значение данного кода должно быть всегда «0».

38

Глава 1 – Введение в GSM

Рис 1.13 – Идентификатор IMEI

1.13.5 International Mobile Terminal Identity и Software Version number (IMEISV)

IMEISV обеспечивает уникальную идентификацию каждого MT, а также обеспечивает соответствие версии программного обеспечения, инсталлированного в MS, разрешенному оператором. Версия программного обеспечения является важным параметром, так как от этого зависят услуги, доступные для MS, а также способность выполнять речевое кодирование.

Так, например, PLMN необходимо знать возможности речевого кодирования MS при установлении соединения (например, half rate/full rate, и

т д.).

Данные возможности отображаются с помощью IMEISV.

Рис 1.14 – Идентификатор IMEISV

• SVN (Software Version Number) - номер программной версии,

позволяет производителю MS идентифицировать различные версии программного обеспечения утверждённого типового образца MS. SVN со значением 99, зарезервирован для будущих целей.

1.13.6 Mobile Station Roaming Number (MSRN)

MSRN – временный номер, необходимый для маршрутизации входящего соединения в тот MSC, в котором сейчас находится MS. Время использования MSRN очень маленькое – только проключение входящего соединения, после этого номер освобождается и может быть использован для проключения следующего соединения.

MSRN состоит из трёх частей:

39

Обзор системы GSM

Рис 1.15 – Идентификатор MSRN

•В этом случае SN означает адрес обслуживающего MSC/VLR.

1.13.7 Location Area Identity (LAI)

LAI – номер области (LA), описывающий уникально LA в рамках всей мировой сети GSM.

LAI состоит из следующих частей:

Рис 1.16 – Идентификатор LAI

• Location Area Code (LAC) – код местоположения, максимальная длина LAC составляет 16 бит, что позволяет определить 65536 различных LA внутри одной PLMN.

1.13.8 Cell Global Identity CGI

CGI используется для идентификации конкретной соты внутри LA. Идентификация соты осуществляется посредством добавления параметра Cell Identity (CI) к компонентам LAI. CI имеет размер 16 бит.

40

Глава 1 – Введение в стандарт GSM

CGI состоит из:

Рис 1.17 – Идентификатор CGI

1.13.9. Base Station Identity Code (BSIC)

BSIC дает возможность MS различать соты одинаковыми частотами. BSIC состоит из:

Рис 1.18 – Идентификатор BSIC

•NCC - Network Color Code (цветовой код сети). Используется для того, чтобы разграничивать зоны действия операторов в тех местах, где сети операторов перекрывают друг друга.

•BCC – Base station Color Code (цветовой код базовой станции). Используется для того, чтобы различать между собой базовые станции, использующие одинаковые частоты.

1.13.10. Конфиденциальная процедура идентификации абонента

Каждый раз, когда MS делает запрос на системные процедуры (LU, попытка вызова или активация сервиса) MSC/VLR ставит новый TMSI в соответствие с IMSI, MSC/VLR передаёт TMSI на MS, которая хранит его в SIM-карте. Сигнализация между MSC/VLR и MS использует только на основе TMSI. Таким образом, реальный номер абонента IMSI не передается через радиоэфир. IMSI используется тогда, когда процедура Location Update выполнена неудачно или не назначен TMSI.

41

Обзор системы GSM

ГЛАВА 2

ОБЩЕКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА СИГНАЛИЗАЦИИ (ОКС) №7

42