Методические указания по решению вопроса 3

3.1 Описание структурной схемы сотовой сети системы gsm

Система GSM подразделяется на подсистему сети и подсистему базовых станций (рисунок-8). Подсистема сети состоит из центра коммутации подвижной связи (MSC), регистра визитных абонентов (VLR), регистра постоянно приписанных абонентов (HLR), центра аутентификации (AUC) и регистра идентификации оборудования (EIR), в которых хранятся данные о мобильных станциях, запрещенных к использованию. Подсистема базовых станций состоит из приемопередающих базовых станций (BTS) и контроллеров базовых станций (BSC).

Базовые станции соединяются с мобильными станциями (MS) по радиоканалам через стандартный интерфейс. Подсистема базовых станций через стандартный интерфейс подключается к подсистеме сети, которая имеет выходы на стационарные интерфейс сети общего пользования и сети подвижной связи. Интерфейс оборудован межсетевыми переходами. (GMSC). Обе подсистемы связаны с центром технического обслуживания (ОМС).

Подвижные станции подразделяются на три категории:

– возимые, которые монтируются на подвижном объекте с внешней антенной;

– портативные, которые можно установить на подвижном объекте, вставив терминал в автомобильный адаптер;

– ручные, малые масса и размеры, которых позволяют абоненту иметь их при себе в любой обстановке (дома, на работе, во время прогулки, в автомобиле и т.д.).

Каждая MS содержит модуль идентификации абонента (SIM-карточку), представляющий собой вмонтированный в пластиковую оболочку микрочип. В одном чипе содержатся запоминающее устройство и микропроцессор, которые позволяют хранить и воспроизводить все данные, используемые MS в процессе установления соединения. SIM-карточки изготавливаются либо в виде модуля размерами с кредитную карточку, которые абонент может вставить в MS или вынуть из нее, либо в виде небольшого модуля размерами с почтовую марку, устанавливаемого в специально оборудованном месте MS.

В SIM-карточке хранятся:

– данные, присваиваемые каждому абоненту: международный идентификационный номер подвижного абонента (IMSI), ключ аутентификации абонента (Ki) и класс управления доступом;

– временные данные о сети: идентификационный номер подвижного абонента (TMSI),

– идентификатор области местоположения (LAI), ключ шифрования (Ке), данные о запрещенных для доступа подвижных сетях;

– данные, относящиеся к обслуживанию: предпочтительный язык общения, уведомления об оплате и перечень заявленных услуг.

Одна из основных задач SIM-карточки состоит в обеспечении защиты от несанкционированного использования подвижной станции. На уровне абонентского интерфейса в SIM-карточке записывается, персональный идентификационный номер (PIN-номер) длиной от 4 до 8 разрядов, который микропроцессор SIM-карточки после включения станции сверяет с номером, набираемым пользователем с помощью клавиатуры. Если три раза подряд набран ошибочный PIN-номер, использование SIM-карточки блокируется до тех пор, пока абонент не введет 8-разрядный персональный ключ разблокирования (PUK). Если ошибочный PUK вводится 10 раз подряд, использование SIM-карточки полностью блокируется и абонент будет вынужден обратиться к оператору сети.

Кроме того, благодаря SIM-карточкам имеется возможность звонить не только со своего сотового телефона, но и с любого другого GSM-телефона, достаточно вставить SIM-карточку в аппарат и набрать личный идентификационный PIN-номер.

Центр коммутации подвижной связи выполняет функции коммутации и управления. Каждый MSC обеспечивает обслуживание подвижных абонентов в пределах, определенной географической зоны (например, Москва и область). MSC управляет процедурами установления вызова и маршрутизацией, формирует данные, необходимые для выписки счетов за предоставляемые услуги, накапливает данные по состоявшимся разговорам, поддерживает процедуры безопасности и прочее. Центр коммутации осуществляет постоянное слежение за подвижными станциями, используя регистры HLR и VLR.

Рисунок 8 – Построение сети сотовой связи системы GSM. Схема структурная.

Регистр постоянно приписанных абонентов представляет собой важнейшую базу данных, с помощью которой можно проследить траекторию перемещения подвижного абонента для посылки ему вызова. Кроме этого, он содержит информацию о предоставляемых каждому абоненту сети GSM дополнительных услугах, на которые он подписался, и параметры аутентификации.

При перемещении абонента по сети GSM абонентская станция через MSC будет передавать сообщение регистру HLR о своем местоположении, обеспечивая его текущей информацией, что позволяет входящий вызов MS передавать по кратчайшему маршруту. Регистр HLR может совместно использоваться несколькими операторами, как это практикуется в Европе.

Регистр визитных абонентов представляет собой базу данных, содержащую информацию обслуживания MSC. Как только MS оказывается в зоне, обслуживаемой другими MSC, регистр VLR запрашивает данные о MS у регистра HLR, к которому она приписана. В то же время HLR будет информирован о новом положении MS. Если теперь с этой MS будет послан исходящий вызов, VLR располагает всей необходимой информацией для установления соединения без обращения к HLR. Таким образом, каждый VLR можно рассматривать как часть распределенного регистра HLR, имеющую более точную информацию о местоположении MS. Центр аутентификации связи с HLR и снабжает его необходимой информацией для придания законной силы каждому абоненту, сделавшему вызов на сети GSM, а также снабжает MS ключами шифрования и другими параметрами, используемыми системой обеспечения безопасности.

Регистр идентификации оборудования является необязательной частью сети GSM, его задача - обеспечивать повышенный уровень ее безопасности. В этом регистре хранятся данные о всех украденных, а также по тем или иным причинам запрещенных к использованию на сети сотовых телефонах. Эти данные записаны в виде серийного номера телефона. При установлении вызова каждый терминал сообщает по радиоканалу свой хранящийся в ROM-памяти серийный номер. Если этот номер отсутствует в EIR, сотовый телефон получает разрешает на доступ к сети.

Базовая приемопередающая станция является интерфейсом между подвижной и стационарной частями GSM. Число приемопередатчиков на каждой BS равно числу частотных каналов, выделенных этой станции. Область обслуживания BTS, т.е. размер и конфигурация соты, зависит от выходной мощности ее передатчика, типа и высоты подвеса антенны.

Контроллер управляет работой BTS. Число базовых станций, которые могут быть подключены к одному BSC, зависит от конкретного производителя оборудования и может меняться от нескольких десятков до нескольких сотен. Основные функции BSC состоят в управлении частотными ресурсами, работой BTS и коммуникацией. Контроллер BS может располагаться рядом с одной из BTS либо в MSC.

Центр технического обслуживания выполняет функции эксплуатации, администрирования и восстановления работоспособности различных элементов сети GSM.