Сетевая подсистема

Подсистема базовой станции

Мобильная станция

Через интерфейс Um, называемый также радиоинтерфейсом, мобильная станция сообщается с трансивером базовой станции в той ячейке, в которой находится мобильное устройство. Термином мобильное оборудование (mobile equipment — ME) обозначается физический терминал, такой, как телефон или устройство персональной службы связи (personal communication service — PCS), включающее в себя радиотрансивер, процессоры для обработки цифровых сигналов и модуль идентификации абонента (subscriber identity module — SIM).

SIM представляет собой портативное устройство, имеющее вид интеллектуальной карточки или встраиваемого модуля, в котором хранится идентификационный номер абонента, координаты сетей, которыми разрешено пользоваться абоненту, ключи шифрования и другая информация об абоненте. Абонентские устройства GSM до вставки модуля SIM абсолютно неотличимы друг от друга. Поэтому путешествующий абонент, захвативший с собой свой модуль SIM, может в разных странах использовать разные устройства, вставляя в них свой модуль. В действительности, за исключением определенных срочных соединений, абонентские устройства не будут работать без вставленного модуля SIM. Поэтому носить с собой везде нужно именно модуль SIM, а само устройство брать с собой необязательно.

Подсистема базовой станции (base station subsystem — BSS) состоит из контроллера базовых станций и одной или нескольких базовых трансиверных станций. Каждая базовая трансиверная станция (base transceiver station — BTS) определяет ячейку, в которую входит радиоантенна, радиотрансивер и канал связи с контроллером базовых станций. Ячейка GSM может иметь радиус от 100 м до 35 км, в зависимости от среды. Контроллер базовой станции (base station controller — BSC) может совмещаться с BTS или управлять работой нескольких устройств BTS, а, следовательно, несколькими ячейками. Контроллер BSC резервирует радиочастоты, управляет переключениями мобильных устройств с одной ячейки на другую в пределах одной подсистемы BSS и контролирует избирательное обращение.

Сетевая подсистема (network subsystem — NS) обеспечивает связь между сотовой сетью и общественными коммутируемыми телекоммуникационными сетями. Подсистема NS управляет переключениями между ячейками, находящимися в различных подсистемах базовых станций, опознает пользователей и подтверждает достоверность их счетов, а также выполняет функции роуминга мобильных пользователей. Центральным элементом подсистемы NS является мобильный центр коммутации (mobile switching center — MSC). Он управляет четырьмя базами данных.

· База данных регистра исходного положения (home location register — HLR). В регистре HLR хранится информация, как временная, так и постоянная, о каждом из абонентов, который "принадлежит" системе (т.е. об абонентах, телефонные номера которых связаны с центром коммутации).

· База данных регистра местонахождения посетителей (visitor location register — VLR). Одну из важных частей информации составляет местонахождение абонента. Местонахождение определяется из регистра VLR, в который введен абонент. В регистре местонахождения посетителей хранится информация об абонентах, которые в данный момент физически находятся в районе, обслуживаемом данным центром коммутации. В регистре отмечается, является ли абонент активным, а также фиксируются другие параметры, связанные с абонентом. При поступлении звонка абоненту система использует связанный с абонентом телефонный номер для опознания исходного для данного абонента центра коммутации. Этот центр коммутации, в свою очередь, в своем регистре HLR может найти центр коммутации, в зоне действия которого в данный момент физически находится абонент. При поступлении звонка от абонента регистр VLR используется для инициирования звонка. Даже если абонент находится в зоне, принадлежащей его исходному центру коммутации, он может также быть представлен в регистрах VLR других центров коммутации.

· База данных центра аутентификации (authentication center — AuC). Эта база данных используется в процессе аутентификации; например, в ней хранятся ключи аутентификации и шифрования для всех абонентов, представленных как в регистрах исходного положения, так и в регистрах местонахождения посетителей. Центр управляет доступом к данным пользователей, а также процессом аутентификации при присоединении абонента к сети. Данные, передаваемые системами GSM, шифруются, поэтому они конфиденциальны. Для шифровки данных, передаваемых от абонента трансиверу базовой станции, используется поточный шифр А5. В то же время переговоры по сети с наземными линиями связи проходят без шифрования. Другой поточный шифр, A3, используется для аутентификации.

· База данных регистра идентификации оборудования (equipment identity register — EIR). В этой базе данных хранятся записи о типе оборудования, которое имеется на мобильной станции. Эта база данных также важна для безопасности (например, для блокирования звонков с украденных мобильных устройств и предотвращения использования сети станциями, которым не было дано такого разрешения).

Аспекты радиосвязи

Системам GSM выделяется 25 МГц для передачи данных с базовых станций (935-960 МГц) и 25 МГц для передачи с мобильных устройств (890-915 МГц). Вне Европы для систем GSM определены также и другие полосы частот. Пользователи получают доступ к сети с помощью комбинации схем FDMA (множественный доступ с частотным разделением) и TDMA (множественный доступ с временным разделением). Несущие расположены через каждые 200 кГц, т.е. всего имеется 125 полно-дуплексных каналов. Каналы модулированы для использования скорости передачи данных 270,833 Кбит/с. Существует два типа каналов — информационные каналы и каналы управления.