Л
екция
8: Система
связи с подвижными объектами стандарта
GSM
(4 часа)
План занятия:
Время |
№ п/п |
Содержание раскрываемого вопроса: |
35 мин. |
1. |
Общая структура систем связи с подвижными объектами стандарта GSM |
35 мин. |
2. |
Общие характеристики и организация каналов сети стандарта GSM |
Общая структура систем связи с подвижными объектами
стандарта GSM
Стандарт GSM: Global System for Mobile Communications, был разработан в 80-е годы под эгидой Европейского института стандартов по телекоммуникациям (ЕТSI) и принят в 1989 г. как первый единый общеевропейский стандарт цифровой сотовой связи. С 1992 г. началось развертывание сетей GSМ в Европе, с 1994 г. в России.
По данным Международного союза операторов GSМ, присоединившихся к МоU (Memorandum of Understanding), на 1 июня 2002 г. сети СSМ-900/1800/1900 обслуживали 684 млн. пользователей в 172 странах на 5 континентах, что составляет 60% рынка сотовой связи.
Сегодня система GSМ – единственная глобальная сотовая система, обеспечивающая международный роуминг по всему земному шару.
Стандарт GSМ - первый и пока единственный, где реализована концепция персональной связи. Каждый пользователь GSМ получает идентификационный модуль: SIМ-карту (Subscriber Identity Module). Абонент может переставить SIМ-карту из одной мобильной станции МS в другую, после этого вызовы будут поступать на новый аппарат.
GSМ, как и другие системы 2-го поколения, является структурой с распределенным управлением, состоящей из 4 подсистем (рис. 1):
1. Подсистемы образуют абонентские станции МS - Mobile Station.
2. Подсистемы базовых станций ВSS (Base Station Subsystem).
3. Подсистемы коммутации NSS (Network Services and Switching Subsystem).
4. Подсистемы управления и обслуживания ОSS (Operation Subsystem).
Подсистема базовых станций ВSS, состоит из контроллера базовых станций ВSС (Base Station Controller), приемопередающих базовых станций ВТS (Base Transceiver Station) и транскодера ТRAU (Transcorder and Rate Adaptation Uni).
ВSС выполняет следующие функции:
распределяет канальный ресурс, т.е. назначает радиоканалы МS и выделяет каналы для передачи сигналов управления;
коммутирует каналы к МS через соответствующие ВТS;
организует эстафетную передачу (handover);
управляет мощностью и корректирует временную синхронизацию (время упреждения) МS, находящихся в зоне его действия, управляет сигнализацией на радиолиниях,
осуществляет сбор и передачу телеметрии в подсистему управления и обслуживания.
Основные функции, выполняемые ВТS:
передача сигналов к абонентским станциям,
прием радиосигналов абонентских станций,
связь с контроллером базовых станций по каналам цифровой связи,
кодирование и декодирование сигналов,
шифрация и дешифрация сигналов.
Транскодер производит кодирование со сжатием речевых сигналов, их декодирование, упорядочение скоростей при передаче данных.
Подсистема коммутации NSS (Network Services and Switching Subsystem) состоит из одного или нескольких центров коммутации подвижной связи МSС (Mobile Services Switching Center) и баз данных:
адресного регистра НLR (Home Location Register),
центра аутентификации АuС (Authentication Center)
визитного регистра VLR (Visitor Location Register),
регистра идентификации аппаратуры ЕIR (Equipment Identity Register),
шлюзов GMSС (Gateway MSC) для выхода на другие сети, такие как телефонная сеть общего пользования (ТФОП), другие сети подвижной связи, сети передачи данных.
МSС и VLR представляют неразрывное целое - каждому МSС соответствует свой VLR. В сети одного оператора могут действовать несколько МSС/VLR и сетевых элементов. Управляющую и координирующую роли в подсистеме коммутации выполняют МSС.
МSС осуществляют:
связь с другими сетями передачи информации, непосредственно или через шлюзовой коммутатор GМSС,
коммутацию вызовов абонентов подвижной связи, находящихся в сотах, обслуживаемых данным МSС, обработку потоков данных для передачи по каналам подвижной связи,
отслеживание перемещений (локализацию) абонентов, находящихся в зоне действия МSС (совместно с VLR),
сбор информации об оказанных абонентам услугах и передачу ее в биллинговый центр,
управление подсистемами базовых станций,
сбор и передачу телеметрии в подсистему управления и обслуживания.
Адресный регистр НLR представляет базу данных обо всех абонентах данного оператора, независимо от их местоположения. Гостевой регистр VLR - это база данных об абонентах находящихся в зоне обслуживания данного МSС/VLR (при этом не имеет значения, принадлежат ли абоненты к данной сети, или являются гостями - роумерами). В обоих регистрах содержатся международные системные (IMSI) и вызывные (МSISDN) номера абонентов, данные об услугах, доступных абоненту, ограничениях на использование услуг.
В регистрах имеется информация о местонахождении абонента: в НLR - адрес того МSС/VLR, в зоне обслуживания которого находится абонент, в VLR - идентификатор локальной зоны нахождения абонента. Локальная зона (Location Area - LA) это группа сот внутри зоны обслуживания МSС/VLR. Сигнал пейджинга передают абоненту по всем сотам LA.. VLR содержит данные о том, подключен или отключен абонент, в данный момент, временный номер абонента (ТМSI) и комплект аутентификационных параметров (триплетов).
Генерацию триплетов по запросу VLR проводит центр аутентификации АuС. База данных АuС содержит IMSI абонентов, индивидуальные аутентификационные ключи Кi, алгоритмы для генерации триплетов.
Регистр идентификации аппаратуры ЕIR служит для проверки, используемой абонентом МS. Каждая МS имеет индивидуальный заводской номер. ЕIR содержит «белый» список с номерами сертифицированных МS, «черный» список, где перечислены заводские номера МS, снятых с обслуживания, номера утерянных, украденных и неисправных МS, и «серый» список, в котором указаны номера МS, пригодных к ограниченному использованию. Все нормально работающие МS должны находиться в «белом» списке; МЗ из «черного» списка система не обслуживает.
Подсистема управления и обслуживания ОSS состоит из трех центров. Центр управления и обслуживания ОМС (Operation & Maintenance Center) собирает и обрабатывает информацию о работе всех функциональных узлов сети, организует профилактические и ремонтные работы. Центр управления сетью NMC (Network Management Center) решает общие задачи развития, планирования и управления сетью. Административный центр ADС (Administration Center) по сути дела представляет директорат компании со всеми коммерческими и техническими подразделениями.
Взаимодействие между функциональными элементами сети (см. рис. 1) осуществляют на основе протоколов, определенных спецификациями GSМ. Протоколы составляют программную часть интерфейсов GSМ, обязательных для любой конфигурации сети. Физические соединения выполняют в виде кабельных (металлических или волоконно-оптических) линий. На участках ВSС<=>МSСи ВSС<=>ВТS используют многоканальную стандартную систему передачи информации ИКМ-30 (Е1), реализованную с помощью кабельных или радиорелейных линий связи.