Вопрос 49. Цифровые системы сотовой подвижной связи

1. Цифровые системы сотовой подвижной связи представляют собой системы второго поколения.¹ По сравнению с аналоговыми системами они:

• предоставляют абонентам больший набор услуг;

• обеспечивают повышенное качество связи;

• обеспечивают взаимодействие с цифровыми сетями, с интеграцией служб (ISDN) и пакетной передачи данных (PDN). Среди цифровых систем сотовой подвижной связи широкое распространение получили те, которые базируются на стандартах:

• GSM (DCS 1800);

• D-AMPS (ADC);

• IDC;

• DECT;

• CDMA.

2. Система стандарта GSM рассчитана на использование в коммерческой сфере.¹ Она предоставляет пользователям широкий спектр услуг и возможность применент разнообразного ofapydp-

• передачи речевых сообщений и данных;

• сигналов вызова и аварийных сигналов;

• подключения к телефонным сетям общего пользования, сетям передачи данных и цифровым сетям с интеграцией служб.

При создании этого стандарта и сетей сотовой связи на его основе было принято согласованное решение о поэтапном развитии услуг, предоставляемых абонентам. В число услуг начального эттв «ходят:

• переадресация вызова (Call for warding);

• запрет вызова (Call barring);

• ожидание вызова (Call waiting);

• удержание вызова (Call holding);

• глобальный роуминг (Global roaming).

Переадресация вызова дает возможность перевода входящих вызовов на другой телефонный номер в тех случаях, когда номер занят или абонент не отвечает, когда телефон выключен или находится вне зоны обслуживания сети и т. п. Кроме того, возможна переадресация факсов и компьютерных данных.

Запрет вызова позволяет наложить запрет на все входящие/исходящие звонки, на исходящие международные звонки.

Ожидание вызова позволяет принять входящий вызов в тот момент, когда вы с кем-то разговариваете} При этом первый абонент или по-прежнему будет находиться на связи, или разговор с ним может быть завершен.

Удержание вызова позволяет, не разрывая связь с одним абонентом, позвонить (или ответить на входящий вызов) другому абоненту.

Глобальный роуминг дает возможность при посещении любой из стран, с которой ваш оператор подписал соответствующее соглашение, пользоваться своим сотовым телефоном GSM без изменения номера.

По мере развития технологии сотовых сетей абонентам предлагались и другие услуги. Второй этап развития GSM предоставил абонентам такие услуги, как:

• определение номера вызывающей линии (Calling Line Identification Presentation);

• антиопределитель номера (Calling Line Identification Restriction);

• групповой вызов (Multi party);

• создание закрытой группы (Closed User Group);

• информация о стоимости разговора;

• совет по оплате (Advice of Charge);

• обслуживание дополнительной линии (Alternative Line Service);

• прием коротких текстовых сообщений (Short Message Service);

• система голосовых сообщений (Voice mail).

Определение номера вызывающей линии позволяет при входящем вызове высвечивать на экране телефона номер вызывающего абонента.

Антиопределитель номера, позволяет запретить определение собственного номера при соединении с другим абонентом.

Групповой вызов позволяет организовать режим телеконференции или конференц-связи, объединяя до пяти абонентов в группу, и вести переговоры между всеми членами группы одновременно.

Создание закрытой группы (до десяти абонентов) позволяет создавать группу пользователей, члены которой могут связываться только между собой. Чаще всего к этой услуге прибега-

ют компании, предоставляющие терминалы своим служащим для работы.

Информация о стоимости разговора основана на использовании таймера, который определяет время занятости линии, и счетчика вызовов. Благодаря этой услуге можно проверять оставшийся на счете кредит.

Совет по оплате позволяет по требованию пользователя производить проверку стоимости и длительности разговора в то время, когда телефон находится на связи.

Обслуживание дополнительной линии дает возможность пользователю приобрести два номера, которые будут приписаны к одному телефону.¹ В этом случае связь выполняется по двум линиям с предоставлением двух счетов, двух голосовых ящиков и т. п.

Прием коротких текстовых сообщений (SMS) дает возможность приема и передачи текстовых сообщений до 160 знаков, введенных на дисплей с помощью клавиатуры телефона.

Система голосовых сообщений позволяет автоматически переводить входящие звонки на персональный автоответчик (голосовая почта). Пользоваться этим можно только в том случае, если у абонента активирована услуга "Переадресация вызова".

Среди услуг третьего этапа развития сетей стандарта GSM можно выделить следующие:

• улучшенное программное обеспечение SIM-карты;

• улучшенное полноскоростное кодирование речи EFR {Enhanced Full Rate);

• возможность взаимодействия между системами стандартов GSM и DECT;

• повышение скорости передачи данных за счет пакетной передачи данных GPRS' {General Packet Radio Service) или за счет системы передачи данных по коммутируемым каналам HSCSD {High Speed Circuit Switched Data).

По сравнению с другими широко распространенными цифровыми стандартами GSM обеспечивает:

• лучшие энергетические характеристики;

• более высокое качество связи;

• безопасность связи;

• конфиденциальность связи.

Стандарт GSM предоставляет своим пользователям ряд услуг, которые не реализованы (или реализованы не полностью) в других стандартах сотовой связи, а именно: •, использование интеллектуальных SIM-карт для обеспечения доступа к каналу и услугам связи;

• шифрование передаваемых сообщений;

. • закрытый от прослушивания радиоинтерфейс;

• аутентификация абонента и идентификация абонентского оборудования по криптографическим алгоритмам;

• использование служб коротких сообщений, передаваемых по каналам сигнализации;

• автоматический роуминг абонентов GSM в национальном и международном масштабах;

• межсетевой роуминг абонентов GSM с абонентами сетей стандартов DCS 1800, PCS 1900, DECT, а также со. спутниковыми сетями персональной радиосвязи (Globalstar, Inmarsat-P, Iridium). Стандарт GSM цифровой общеевропейской сотовой системы наземной подвижной связи предусматривает работу передатчиков в двух диапазонах частот:

• диапазон частот 890-915 МГц используется для передачи сообщений с подвижной станции на базовую;

• диапазон частот 935-960 МГц — для передачи сообщений с базовой станции на подвижную.

При переключении каналов во время сеанса связи разность между этими частотами постоянна и равна 45 МГц.

3. Безопасность связи и защита информации в стандарте GSM —

исключение несанкционированного использования системы и обеспечение секретности переговоров абонентов. Для выполнения требований безопасности в стандарте GSM предусмотрены:

• аутентификация;

• секретность передачи данных;

• секретность абонента;

• секретность направления вызова.

Зашита сигналов управления и данных пользователя осуществляется только при передаче по радиоканалу. В стандарте используется алгоритм шифрования с открытым ключом RSA, который обеспечивает высокую степень безопасности передачи речевых сообщений.

Для исключения несанкционированного использования ресурсов системы связи в стандарт введены и определены механизмы аутентификации — удостоверения личности абонента. Каждый абонент на время пользования системой получает стандартный модуль подлинности абонента — SIM-карту. которая содержит:

• международный идентификационный номер подвижного абонента TMSI;

• свой индивидуальный ключ аутентификации;

• алгоритм аутентификации.

Для исключения выявления абонента путем перехвата сообщений, передаваемых по радиоканалу, каждому абоненту системы сотовой связи присваивается временный международный идентификационный номер пользователя — TMSI {Time Mobile Subsriber Identity), который действителен только в пределах зоны обслуживания с идентификационным номером LAI {Location Area Identification). В другой зоне обслуживания абоненту присваивается новый TMSI. Если подвижная станция переходит в новую зону обслуживания, то ее TMSI должен передаваться вместе с LAI той зоны, в которой TMSI был присвоен абоненту.

4. Стандарт сотовой подвижной связи D-AMPS был разработан и принят к использованию в США.¹ Необходимость его создания была обусловлена тем, что наииональная аналоговая сотовая система связи стандарта AMPS перестала отвечать современным требованиям из-за:

• малой пропускной способности;

• недостаточного качества связи;

• ограниченного набора услуг;

• отсутствия засекречивания передаваемых сообщений и т. п.

Было принято решение о совместном использовании в одной полосе частот систем двух стандартов: аналогового AMPS и цифрового D-AMPS, сохранив при этом существовавший в аналоговой системе разнос частот между каналами, равный 30 Кгц. Система связи на основе этого стандарта получила название D-AMPS.

Стандарт D-AMPS не принят в европейских странах, за исключением России, где он ориентирован на региональное использование.

5. Беспроводной телефон — удобный и достаточно широко pac-j пространенный в настоящее время вид связи, удачно дополА няющий сотовую связь при ограниченной подвижности абонентов. ¹ Выпускаемые сегодня двухстандартные сотовые телефоны} (GSM/DECT) позволяют работать абоненту. ]

• как в системах стандарта DECT (в пределах дома или офиса); \

• так и в сотовых сетях стандарта GSM на остальном \ информационном пространстве.

Стандарт цифровой радиосвязи DECT (Digital European Cordless Telecommunication) — цифровая европейская беспроводная электросвязь — был опубликован в 1992 г. Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI). Стандарт DECT обеспечивает мобильную телефонную связь, но с ограниченной подвижностью абонентов. Ограничения относятся как к дальности (десятки-сотни метров), так и к скорости перемещения абонентов (скорость пешехода). Стандарт базируется на цифровой передаче данных между базовыми станциями и радиотелефонами по технологии множественного доступа с временным разделением. Радиотелефон этого стандарта рассчитан на применение внутри помещений, при малых расстояниях и при малых задержках сигналов и малых разностях хода при многолучевом распространении, даже при весьма сложных законах прохождения сигналов в зданиях.

Это предопределяет следующие основные параметры данного стандарта:

• сравнительно простая обработка сигналов при высоком качестве передачи речи, не уступающем качеству проводного телефона;

• небольшая излучаемая мощность;

• динамическое распределение каналов, позволяющее рационально использовать имеющийся частотный ресурс;

• дуплексная связь для передачи речи/данных в стандарте DECT образуется за счет использования десяти несущих частот, технологии временного разделения со множественным доступом (TDMA) и временного дуплексирования (TDD).

Стандарт DEC имеет следующие технические характеристики:

• емкость (показатель, учитывающий напряженность абонентского трафика, ширину используемого частотного диапазона и

площадь покрытия) систем DECT выше, чем у других цифровых систем мобильной связи и составляет 500 Эрланг/МГц/км²;

• рабочий спектр частот радиосигнала составляет 1880-1900 МГц. В этом диапазоне расположены десять базовых несущих частот, на которых и работают DECT-телефоны. Каждая частота занимает полосу шириной в 1,728 МГц;

• обмен информацией производится кадрами — с помощью временного разделения в каждом кадре создаются 24 временных слота, обеспечивающих несколько дуплексных каналов для приема/передачи сообщения. При установлении соединения для разговора используются 2 из 24 временных слотов в каждом кадре: один для передачи сообщения, другой для приема.