Технология GPRS 
Технология GPRS
Введение Цифровые беспроводные и сотовые технологии берут свое начало в 1940-х, когда началось коммерческое использование мобильной телефонной связи. В начале 80-х годов в Европе существовало несколько конкурирующих стандартов аналоговой сотовой связи. В Европе к тому времени уже двадцать лет как существовал вполне подходящий инструмент для решения подобных вопросов - CEPT. Конференция CEPT (Conference Europeenne des Administration des postes et des telecommunications, The European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) была основана в 1959. Её деятельность в основном сводилась к урегулированию международных коммерческих и операционных вопросов и стандартизации в области связи. В 1982 этом году CEPT создала Groupe Speciale Mobile для изучения будущей европейской системы сотовой связи. Встречаются упоминания о том, что эта группа была создана по предложению Nordic Telecom и Netherlands PTT. Позже аббревиатура GSM стала читаться как Global System for Mobile Communications. Сегодня GSM-сети охватывают практически все густонаселённые районы земного шара. Стандарт успешно развивается, однако можно смело говорить о том, что эволюционный процесс в сети ещё не закончен. Разработчики заложили слишком много лазеек для роста GSM при его развитии. На данный момент сеть имеет определённый потенциал развития по абонентской базе, конкурентоспособности и предоставлению новых услуг. Сети стандарта GSM умеют передавать данные. Изначально эта возможность закладывалась в них разработчиками в далеких 80-х годах прошлого века. Тогда никто и подумать не мог о развитии коммуникаций в ближайшие десятки лет. Сейчас GSM может предоставить вполне конкурентоспособные сервисы, которые выведут абонентов во Всемирную Паутину и позволят переслать факсимильное или е-mail сообщение. Сеть GSM даёт пользователю возможность вывести свой компьютер в Интернет, используя сотовый телефон как устройство передачи данных. Кроме этого, современный мобильный телефон сам является web-браузером, ICQ-клиентом и даже файл-сервером. Современный сотовый мир развивается очень быстро, и уследить за всеми нововведениями порой просто невозможно. С другой стороны, только грамотные пользователи могут использовать сотовую связь с максимальной выгодой для себя. Предупреждён - значит вооружён. 1. Структура и развитие сети "GSM Казахстан" ТОО "GSM Казахстан ОАО "Казахтелеком" - казахстанский оператор сотовой связи стандарта GSM 900 был основан 30 сентября 1998 года. Акционерами "GSM Казахстан" являются национальный оператор связи. АО "Казахтелеком" и финская компания "FinTur". Основное направление деятельности - предоставление сотовой сети GSM900 и обеспечение высококачественной связи. Коммерческий пуск сети "GSM Казахстан" состоялся 6 февраля 1999 года с торговой маркой "K'Cell". Запуск карточной сотовой "Activ", которая является ещё одной торговой маркой компании, состоялся 9 сентября 1999 года. На сегодняшний день количество абонентов сети "GSM Казахстан" составляет более 3 миллионов человек. Сеть "GSM Казахстан" работает более чем в 194 населенных пунктах Казахстана. Компания предоставляет услугу международного автоматического роуминга с 224 операторами в 101 стране мира. Покрыты трассы: Астана-Караганда протяженностью 250 км, Алматы-Георгиевка (трасса на Бишкек) 250 км, Алматы-Талдыкорган 250 км, Астана-Кокшетау 300 км, Алматы-Шымкент протяженностью 600-700 км, Астана-Павлодар 600 км, Балхаш-Караганда 200 км, Кокшетау-Костанай 600 км. В будущем покрытие дорог РК будет продолжено в соответствии с планами развития сети "GSM Казахстан", включая покрытие населенных пунктов, расположенных вдоль трасс. Постоянно расширяется спектр дополнительных услуг, предлагаемых абонентам компании. В них входят гороскоп, курсы валют, погода, расписание кинотеатров, программа телевидения, логотипы, мелодии, графические открытки, словарь, шутки и многое другое. 23 ноября 2004 года первой среди отечественных операторов, компания "GSM Казахстан" осуществила революционный прорыв в сотовой связи Республики Казахстан и открыла для своих абонентов услуги, основанные на технологии "EDGE" (Enhanced Data for GSM Evolution). Ввод "EDGE" является существенным шагом на пути модернизации сети "GSM" в сеть связи третьего поколения. Внедрение технологии "EDGE" позволит "GSM Казахстан" поднять сервис мобильной связи на качественно новый уровень. Благодаря технологии "EDGE", в значительной мере увеличивающей скорость передачи данных (до 200Кбит/с., что в 2-3 раза быстрее GPRS), абоненты уже в ближайшем будущем смогут воспользоваться всеми преимуществами услуг третьего поколения. Руководство компании ТОО "GSM Казахстан ОАО "Казахтелеком" базируется в городе Алматы. Там же сосредоточен основной административный и технический персонал. В состав "GSM Казахстан ОАО "Казахтелеком" входят следующие департаменты: - административный департамент; - департамент Главного исполнительного директора; - департамент маркетинга; - департамент по работе с клиентами; - департамент по управлению человеческими ресурсами; - департамент продаж; - департамент информационных технологий; - технический департамент; - финансовый департамент; - юридический департамент. Состав Технического департамента: - отдел планирования сети; - отдел сектора передачи данных; - отдел инженеров базовых станций; - отдел радио поддержки; - отдел энергетиков; - отдел инженеров климатического контроля. "GSM Казахстан" использует коммутационное оборудование - "Ericsson". Сегодня сеть компании включает 2 HLR, 13 коммутаторов (MSC), 19 контроллеров базовых станций (BSC) и рассчитана на 3,5 миллиона абонентов. Причем, используется перспективная версия MSC Ericsson AXE-10. Сеть Карагандинской области обеспечивает коммутационная система, состоящая из одного коммутатора MSC и двух контроллеров BSC. Связь с коммутатором более высокого уровня, расположенного в Алматы осуществляется посредством арендуемых двухмегабитных каналов на оптическом волокне ОАО "Казахтелеком". В качестве исследуемой области выберем сектор сети базовых станций "GSM Казахстан", расположенный на юго-востоке города Караганды. На данный момент в секторе работают 7 станций Ericsson RBS2206, обеспечивающие покрытие описываемого района города. В состав параметров станции входят: - наименование станции - присваивается на стадии составления проекта новой базовой станции; - координаты станции - в данном случае географические координаты расположения антенн сотовой связи; - альтитуда - абсолютная высотная отметка земной поверхности на месте расположения объекта; - высота здания или вышки над земной поверхностью, на которых установлены антенны сотовой связи; - высота расположения секторных антенн базовой станции над земной поверхностью; - конфигурация базовой станции - устанавливаемая приемо-передающая емкость на каждом из трех секторов покрытия базовой станции; - высота подвеса радио релейных антенн - высота установки радио релейных антенн над земной поверхностью. Координаты и альтитуды объектов, на которых установлены или планируется установить базовые станции, определяются с помощью ручных навигаторов GPS (Global Position System). В нашем случае это Garmin GPS 60 в соответствии с рисунком 1.1. После чего данные вносятся в персональный компьютер (ПК). Импорт данных, их обработку и визуализацию осуществляет компьютерная программа "Map Source". Интерфейс программы с местоположениями станций сотовой связи. Данная программа дает представление о взаимоположении станций на карте, а также позволяет определить прямые расстояния между станциями и азимуты направления антенн сотовой связи. Рисунок 1.1 - Ручной навигатор Garmin GPS 60 Высота установки антенн сотовой связи замеряется ручным лазерным дальномером. Все эти данные находят отражение в санитарном паспорте базовой станции "GSM Казахстан" при регистрации и получении разрешения на использование радиочастотного спектра. На обследуемом секторе сети сотовой связи базовые станции работают с максимальной загрузкой, о чем свидетельствует рабочая конфигурация станций. В часы пик наблюдаются перегрузки, что свидетельствует о недостаточной емкости сотовой сети в данном секторе. Чтобы исправить создавшееся положение инженер отдела планирования составляет проект дополнительных станций сотовой связи, которые необходимо смонтировать в данном секторе сети. Благодаря этому в секторе повысится емкость по обслуживанию абонентов сотовой связи, а также улучшится и увеличится покрытие сектора сети. Сеть передачи данных формируется из сегментов - Радио Релейных Линий (РРЛ), которые в свою очередь делятся на терминалы ближнего и дальнего конца. Длина РРЛ определяется посредством программного приложения "Map Source". Диаметр антенны подбирается исходя из длины РРЛ. Основное применение в городских условиях получило оборудование, работающее на частотах 22-23 ГГц, которым соответствуют индексы используемых радиоблоков. Частоты, действующие на РРЛ, подбираются с помощью программного комплекса TEMS оптимизаторами сети передачи данных и регистрируются на основании заявки, подаваемой в Агентство информатизации и связи Республики Казахстан. В связи с малой насыщенностью эфира частотами данного диапазона на сегодняшний день используется только вертикальная поляризация. Емкость РРЛ определена в соответствии с потребностью на объем цифровых каналов действующих базовых станций. 1.1 Структура сети GSM900 Самая простая часть структурной схемы - переносной телефон, состоит из двух частей: - Mobile Equipment - мобильное устройство; - SIM (Subscriber Identity Module) - смарт-карта или модуль идентификации абонента, получаемый при заключении контракта с оператором. Сотовый телефон имеет собственный номер - IMEI (International Mobile Equipment Identity - международный идентификатор мобильного устройства), который может передаваться сети по ее запросу. SIM, в свою очередь, содержит так называемый IMSI (International Mobile Subscriber Identity - международный идентификационный номер подписчика). Значит, IMEI соответствует конкретному телефону, а IMSI - определенному абоненту. Типовая структурная схема и состав оборудования GSM сети соответствует рисунку 1.2. "Центральной нервной системой" сети является NSS (Network and Switching Subsystem - подсистема сети и коммутации), а компонент, выполняющей функции "мозга" называется MSC (Mobile services Switching Center - центр коммутации). MSC в сети может быть и не один (в данном случае очень уместна аналогия с многопроцессорными компьютерными системами). MSC занимается маршрутизацией вызовов, формированием данных для биллинговой системы, также управляет многими другими процедурами. Следующими по важности компонентами сети, также входящими в NSS, являются HLR (Home Location Register - реестр собственных абонентов) и VLR (Visitor Location Register - реестр перемещений). HLR представляет собой базу данных обо всех абонентах, заключивших контракт с данным оператором. В ней хранится информация о номерах пользователей (под номерами подразумеваются, во-первых, упоминавшийся выше IMSI, а во-вторых, так называемый MSISDN - Mobile Subscriber ISDN, т.е. телефонный номер в его обычном понимании). В отличие от HLR, который в системе один, VLR-ов может быть и несколько - каждый из них контролирует свою часть сети. В VLR содержатся данные об абонентах, которые находятся на его территории (причем обслуживаются не только свои подписчики, но и зарегистрированные в сети клиенты роуминга). Как только пользователь покидает зону действия какого-то VLR, информация о нем копируется в новый VLR, а из старого удаляется. В HLR для каждого абонента постоянно присутствует ссылка на тот VLR, который с ним (абонентом) сейчас работает (при этом сам VLR может принадлежать чужой сети, расположенной, например, на другом конце Земли). Рисунок 1.2 - Типовая структурная схема На рисунке 1.2 приняты обозначения: - MSC (Mobile Switching Centre) - центр коммутации подвижной связи; - BSS (Base Station System) - оборудование базовой станции; - ОМС (Operations and Maintenance Centre) - центр управления и обслуживания; - MS (Mobile Stations) - подвижные станции. NSS содержит еще два компонента - AuC (Authentication Center - центр авторизации) и EIR (Equipment Identity Register - реестр идентификации оборудования). Первый блок используется для процедур установления подлинности абонента, а второй, как следует из названия, отвечает за допуск к эксплуатации в сети только разрешенных сотовых телефонов. Исполнительной частью сотовой сети, является BSS (Base Station Subsystem - подсистема базовых станций). BSS состоит из нескольких BSC (Base Station Controller - контроллер базовых станций), а также множества - BTS (Base Transceiver Station - базовая станция). Каждый BSC контролирует целую группу BTS и отвечает за управление и распределение каналов, уровень мощности базовых станций и тому подобное. BSC в сети не один, а целое множество (базовых станций же вообще сотни). Управляется и координируется работа сети с помощью OSS (Operating and Support Subsystem - подсистема управления и поддержки). OSS состоит из всякого рода служб и систем, контролирующих работу и трафик - дабы не перегружать читателя информацией. 1.2 Регистрация в сети При каждом включении телефона после выбора сети начинается процедура регистрации. Рассмотрим наиболее общий случай - регистрацию не в домашней, а в чужой, так называемой гостевой, сети (будем предполагать, что услуга роуминга абоненту разрешена). Пусть сеть найдена. По запросу сети телефон передает IMSI абонента. IMSI начинается с кода страны "приписки" его владельца, далее следуют цифры, определяющие домашнюю сеть, а уже потом - уникальный номер конкретного подписчика. По номеру IMSI VLR гостевой сети определяет домашнюю сеть и связывается с ее HLR. Последний передает всю необходимую информацию об абоненте в VLR, который сделал запрос, а у себя размещает ссылку на этот VLR, чтобы в случае необходимости знать, "где искать" абонента. При регистрации AuC домашней сети генерирует 128-битовое случайное число - RAND, пересылаемое телефону. Внутри SIM с помощью ключа Ki (ключ идентификации - так же как и IMSI, он содержится в SIM) и алгоритма идентификации А3 вычисляется 32-битовый ответ - SRES (Signed RESult) по формуле: SRES = Ki ? RAND (1.1) Точно такие же вычисления проделываются одновременно и в AuC (по выбранному из HLR Ki пользователя). Если SRES, вычисленный в телефоне, совпадет со SRES, рассчитанным AuC, то процесс авторизации считается успешным и абоненту присваивается TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity-временный номер мобильного абонента). TMSI служит исключительно для повышения безопасности взаимодействия подписчика с сетью и может периодически меняться (в том числе при смене VLR). Теоретически, при регистрации должен передаваться и номер IMEI. При получении IMEI сетью, он направляется в EIR, где сравнивается с так называемыми "списками" номеров. Белый список содержит номера санкционированных к использованию телефонов, черный список состоит из IMEI, украденных или по какой-либо иной причине не допущенных к эксплуатации телефонов, и, наконец, серый список - "трубки" с проблемами, работа которых разрешается системой, но за которыми ведется постоянное наблюдение. После процедуры идентификации и взаимодействия гостевого VLR с домашним HLR запускается счетчик времени, задающий момент перерегистрации в случае отсутствия каких-либо сеансов связи. Обычно период обязательной регистрации составляет несколько часов. Перерегистрация необходима для того, чтобы сеть получила подтверждение, что телефон по-прежнему находится в зоне ее действия. Дело в том, что в режиме ожидания телефон только отслеживает сигналы, передаваемые сетью, но сам ничего не излучает - процесс передачи начинается только в случае установления соединения, а также при значительных перемещениях относительно сети. В таких случаях таймер, отсчитывающий время до следующей перерегистрации, запускается заново. Поэтому при "выпадении" телефона из сети (например, был отсоединен аккумулятор, или владелец аппарата зашел в метро, не выключив телефон) система об этом не узнает.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
|
