GSM - Архитектура

Сеть GSM состоит из множества функциональных блоков. Эти функции и интерфейсы описаны в этой главе. Сеть GSM можно в общих чертах разделить на:

Мобильная станция (МС)
Подсистема базовой станции (BSS)
Подсистема сетевой коммутации (NSS)
Подсистема поддержки операций (OSS)

GSM - Мобильная станция

MS состоит из физического оборудования, такого как радиоприемопередатчик, дисплей и процессоры цифровых сигналов, а также SIM-карта. Он предоставляет пользователю эфирный интерфейс в сетях GSM. Таким образом, также предоставляются другие услуги, которые включают:

Голосовые телесервисы
Услуги передачи данных
Дополнительные услуги функций

MS также обеспечивает приемник для SMS-сообщений, позволяя пользователю переключаться между использованием голоса и данных. Кроме того, мобильный телефон облегчает доступ к системам голосовых сообщений. MS также обеспечивает доступ к различным службам передачи данных, доступным в сети GSM. Эти услуги передачи данных включают в себя -

Коммутация пакетов X.25 через синхронное или асинхронное коммутируемое соединение с PAD на скорости обычно 9,6 Кбит / с.
Общие услуги пакетной радиосвязи (GPRS) с использованием метода передачи данных на основе X.25 или IP со скоростью до 115 Кбит / с.
Высокая скорость передачи данных с коммутацией каналов до 64 Кбит / с.

Подробнее об услугах GMS мы поговорим в GSM - User Services.

Что такое SIM?

SIM-карта обеспечивает персональную мобильность, так что пользователь может иметь доступ ко всем подписанным услугам независимо от местоположения терминала и использования конкретного терминала. Вам необходимо вставить SIM-карту в другой сотовый телефон GSM, чтобы принимать звонки на этом телефоне, совершать звонки с этого телефона или получать другие услуги, на которые оформлена подписка.

GSM - Подсистема базовой станции (BSS)

BSS состоит из двух частей -

Базовая приемопередающая станция (BTS)
Контроллер базовой станции (BSC)

BTS и BSC обмениваются данными через указанный интерфейс Abis, обеспечивая операции между компонентами, производимыми разными поставщиками. Радиокомпоненты BSS могут состоять из четырех-семи или девяти ячеек. BSS может иметь одну или несколько базовых станций. BSS использует интерфейс Abis между BTS и BSC. Затем от BSS к мобильному MSC подключается отдельная высокоскоростная линия (T1 или E1).

Базовая приемопередающая станция (BTS)

BTS содержит радиопередатчики, которые определяют ячейку и обрабатывают протоколы радиоканала с MS. В большом городе может быть развернуто большое количество BTS.

BTS соответствует трансиверам и антеннам, используемым в каждой ячейке сети. BTS обычно размещается в центре ячейки. Его мощность передачи определяет размер ячейки. Каждая BTS имеет от 1 до 16 приемопередатчиков, в зависимости от плотности пользователей в соте. Каждая BTS служит отдельной ячейкой. Он также включает в себя следующие функции -

Кодирование, шифрование, мультиплексирование, модуляция и подача радиочастотных сигналов на антенну
Транскодирование и адаптация скорости
Синхронизация времени и частоты
Голос через услуги с полной или половинной ставкой
Декодирование, дешифрование и выравнивание полученных сигналов
Обнаружение произвольного доступа
Сроки достижения
Измерения восходящего канала

Контроллер базовой станции (BSC)

BSC управляет радиоресурсами для одной или нескольких BTS. Он обрабатывает установку радиоканала, скачкообразную перестройку частоты и переключение передач. BSC - это соединение между мобильным телефоном и MSC. BSC также преобразует голосовой канал 13 Кбит / с, используемый по радиоканалу, в стандартный канал 64 Кбит / с, используемый коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSDN) или ISDN.

Он назначает и освобождает частоты и временные интервалы для MS. BSC также выполняет передачу обслуживания между ячейками. Он контролирует передачу мощности BSS и MS в своей зоне. Функция BSC заключается в распределении необходимых временных интервалов между BTS и MSC. Это коммутационное устройство, которое обрабатывает радиоресурсы.

Дополнительные функции включают:

Контроль скачкообразной перестройки частоты
Выполнение концентрации трафика для уменьшения количества линий от MSC
Обеспечение интерфейса с Центром эксплуатации и обслуживания для BSS
Перераспределение частот между BTS
Синхронизация времени и частоты
Управление энергопотреблением
Измерения временной задержки принятых сигналов от МС

GSM - Подсистема сетевой коммутации (NSS)

Система сетевой коммутации (NSS), основной частью которой является центр коммутации мобильной связи (MSC), выполняет переключение вызовов между мобильным устройством и другими пользователями фиксированной или мобильной сети, а также управление мобильными услугами, такими как аутентификация.

Система коммутации включает в себя следующие функциональные элементы -

Регистр домашнего местоположения (HLR)

HLR - это база данных, используемая для хранения и управления подписками. HLR считается самой важной базой данных, поскольку в ней хранятся постоянные данные об абонентах, включая профиль услуг абонента, информацию о местоположении и статус активности. Когда физическое лицо покупает подписку в виде SIM-карты, вся информация об этой подписке регистрируется в HLR этого оператора.

Центр коммутации мобильных услуг (MSC)

Центральным компонентом сетевой подсистемы является MSC. MSC выполняет переключение вызовов между мобильным устройством и другими пользователями фиксированной или мобильной сети, а также управление мобильными услугами, такими как регистрация, аутентификация, обновление местоположения, передача обслуживания и маршрутизация вызова абоненту в роуминге. Он также выполняет такие функции, как оформление платных билетов, сетевое взаимодействие, сигнализация общего канала и другие. Каждый MSC идентифицируется уникальным идентификатором.

Регистр местоположения посетителей (VLR)

VLR - это база данных, которая содержит временную информацию об абонентах, которая необходима MSC для обслуживания посещающих абонентов. VLR всегда интегрирован с MSC. Когда мобильная станция перемещается в новую зону MSC, VLR, подключенный к этому MSC, будет запрашивать данные о мобильной станции из HLR. Позже, если мобильная станция делает вызов, VLR будет иметь информацию, необходимую для установления вызова, без необходимости каждый раз опрашивать HLR.

Центр аутентификации (AUC)

Центр аутентификации - это защищенная база данных, в которой хранится копия секретного ключа, хранящегося на SIM-карте каждого абонента, который используется для аутентификации и шифрования радиоканала. AUC защищает операторов сетей от различных видов мошенничества, которые встречаются в современном мире сотовой связи.

Регистр идентификации оборудования (EIR)

Регистр идентификации оборудования (EIR) - это база данных, которая содержит список всего действующего мобильного оборудования в сети, где его международный идентификатор мобильного оборудования (IMEI) идентифицирует каждую MS. IMEI помечается как недействительный, если было заявлено о его краже или если он не утвержден.

GSM - Подсистема поддержки операций (OSS)

Центр эксплуатации и технического обслуживания (OMC) подключен ко всему оборудованию в системе коммутации и к BSC. Внедрение OMC называется системой эксплуатации и поддержки (OSS).

Вот некоторые из функций OMC:

Администрирование и коммерческая эксплуатация (подписка, оконечные устройства, тарификация и статистика).
Управление безопасностью.
Конфигурация сети, управление работой и производительностью.
Задачи обслуживания.

Функции эксплуатации и обслуживания основаны на концепциях сети управления электросвязью (TMN), которая стандартизирована в серии ITU-T M.30.

На следующем рисунке показано, как система OMC охватывает все элементы GSM.

OSS - это функциональный объект, с помощью которого сетевой оператор контролирует и контролирует систему. Цель OSS - предложить заказчику экономичную поддержку централизованной, региональной и локальной деятельности по эксплуатации и обслуживанию, необходимой для сети GSM. Важной функцией OSS является обеспечение обзора сети и поддержка операций по техническому обслуживанию различных организаций по эксплуатации и техническому обслуживанию.

Ниже приведено простое графическое изображение архитектуры GSM -

Дополнительные компоненты архитектуры GSM включают в себя функции баз данных и систем обмена сообщениями:

Регистр домашнего местоположения (HLR)
Регистр местоположения посетителей (VLR)
Регистр идентификации оборудования (EIR)
Центр аутентификации (AuC)
Центр обслуживания SMS (SMS SC)
Шлюз MSC (GMSC)
Центр возврата платежей (CBC)
Блок транскодера и адаптации (TRAU)

На следующей диаграмме показана сеть GSM вместе с добавленными элементами -

MS и BSS обмениваются данными через интерфейс Um. Он также известен как радиоинтерфейс или радиосвязь . BSS связывается с центром коммутации сетевых служб (NSS) через интерфейс A.

Зоны сети GSM

В сети GSM определены следующие области:

Cell- Cell - основная зона обслуживания; одна BTS покрывает одну ячейку. Каждой ячейке присваивается глобальный идентификатор ячейки (CGI) - номер, который однозначно идентифицирует ячейку.
Location Area- Группа ячеек образует зону локации (LA). Это область, которая выгружается, когда абонент получает входящий звонок. Каждому LA назначается идентификатор области расположения (LAI). Каждый LA обслуживается одним или несколькими BSC.
MSC/VLR Service Area - Зона, покрываемая одним MSC, называется зоной обслуживания MSC / VLR.
PLMN- Зона, покрываемая одним оператором сети, называется наземной мобильной сетью общего пользования (PLMN). PLMN может содержать один или несколько MSC.