Некоторые примеры работы сети GSM

Обслуживание вызова от абонента стационарной сети к абоненту мобильной сети GSM (рис.1.11).

Рис. 1.11. Обслуживание вызова от абонента стационарной сети к абоненту мобильной сети GSM

В рассматриваемом примере порядок действий следующий:

1. Входящий вызов поступает от стационарной сети ТфОП на вход шлюза MSC (GMSC — Gateway MSC).

2. На основе международного мобильного идентификационного номера станции (IMSI — International Mobile Station Identity) вызываемого абонента определяется домашний регистр местоположения (HLR).

3. Затем запрашивают соответствующий визитный регистр местоположения (VLR) для того, чтобы определить для мобильной станции номер для услуг роуминга(рис.1.12) — MSRN (Mobile Station Roaming Number).

4. Он передается назад в HLR GMSC.

5. Затем соединение переключается к соответствующему MSC.

6. MSC вырабатывает запрос VLR.

7. Теперь визитный регистр местоположения (VLR) делает запрос зоны местоположения (LA — Location Area) и о состоянии (доступности) мобильного абонента. Если MS отмечена как доступная, то выполняется п. 8.

8. Передается широковещательный вызов по всей зоне нахождения, записанной в визитном регистре местоположения (VLR).

Рис. 1.12. Принцип изменения номера

9. Мобильный абонентский телефон отвечает на широковещательный запрос из текущей радиосоты.

10. После этого выполняются все необходимые процедуры безопасности (аутентификация и обмен шифровальными ключами). Если они выполнены успешно, то выполняется п. 11.

11. Визитный регистр местоположения (VLR) указывает для MSC, что вызов закончен, и передает MSC временный мобильный опознавательный код станции (TMSI — Temporary Mobile Station Identity).

12. MSC передает MS TMSI и информирует его о начале работы.

На рис.1.12 отдельно отображен процесс изменения номеров в процессе установления входящего вызова.

Регистрация в сети

При каждом включении телефона после выбора сети начинается процедура регистрации (рис.1.13). Рассмотрим наиболее общий случай — регистрацию не в домашней, а в чужой, так называемой гостевой, сети (будем предполагать, что услуга роуминга абоненту разрешена).

Рис. 1.13. Процесс регистрации

1. MS по широковещательному каналу управления (BCCH) проводит сканирование свыше 16 соседних сот, и формируется список шести лучших кандидатов на возможную передачу соединения, основанную на полученной напряженности поля сигналов.

2. MS находит канал BCCH с наиболее высоким уровнем сигнала, проводит синхронизацию, расшифровывает идентификатор BTS и передает эту информацию к BSC и MSC.

3. По запросу MSC производит запрос MS с номером IMSI.

4. MS передает IMSI абонента. IMSI начинается с кода страны "приписки" его владельца, далее следуют цифры, определяющие домашнюю сеть, а уже потом — уникальный номер конкретного подписчика. Начало IMSI соответствует коду страны и оператору (например, 250 — Россия, 99 — Билайн).

5. По номеру IMSI VLR гостевой сети определяет домашнюю сеть и запрашивает ее HLR.

6. Домашний регистр мобильного центра коммутации (MSC/HLR) 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.

7. MSC совместно с VLR проводит проверку полномочий.

8. В положительном случае MSC включает MS в обслуживание.

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 "трубка" только отслеживает сигналы, передаваемые сетью, но сама ничего не излучает. Процесс передачи начинается только в случае установления соединения, а также при значительных перемещениях относительно сети (ниже это будет рассмотрено подробно), — 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.

При первой установке абонента в сети выполняется операция закрепления международного идентификационного номера мобильной станции (IMSI — International Mobile Station Identity). Обратная закреплению процедура — открепление — позволяет сети знать, что передвижная станция недостижима, и устраняет необходимость напрасно распределять каналы и передавать широковещательные сообщения. Процедура закрепления похожа на обновление местоположения и сообщает, что мобильная станция доступна снова.

Все пользователи случайным образом разбиваются на 10 равноправных классов доступа (с номерами от 0 до 9). Абоненту присваивается класс доступа. Существует несколько специальных классов с номерами с 11 по 15 (разного рода аварийные и экстренные службы, служебный персонал сети). Информация о классе доступа хранится в SIM-карте. Особый, 10-й класс доступа позволяет совершать экстренные звонки (по номеру 112), если пользователь не принадлежит к какому-либо разрешенному классу или вообще не имеет IMSI (SIM). В случае чрезвычайных ситуаций или перегрузки сети некоторым классам может быть на время закрыт доступ в сеть. Активация IMSI и закрепление/открепление осуществляется оператором на базе определенной соты.