Архитектура сети GSM

Область, накрываемая сетью GSM, разбита на соты шестиугольной формы. Диаметр каждой шестиугольной

ячейки может быть разным - от 400 м до 50 км. Функции и интерфейсы элементов сети GSM описаны в рекомендациях ETSI. Система состоит из трех составных частей:

Подвижная станция

Помимо терминала подвижная станция MS (Mobile Station) содержит пластиковую карточку, которую называют модулем идентификации абонента SIM (Subscriber Identity Module), благодаря которой абонент работает с телефоном как с банкоматом, причем с помощью одной карточки можно звонить из разных аппаратов. После включения питания подвижная станция запрашивает PIN-код, трехкратный ошибочный набор которого приводит к полному отключению аппарата. До начала сеанса связи сеть через радиоканал проверяет "полномочия" подвижной станции с помощью процедуры аутентификации. Каждый терминал имеет уникальный международный идентификатор мобильного оборудования, SIM-карта содержит международный идентификатор мобильного абонента, секретный ключ для аутентификацией другую информацию.

Подсистема базовых станций

BSS (Base Station Subsystem) тоже складывается из двух частей: из базовой приемопередающей станции BTS (Base Transceiver Station) и контроллера базовой станции BSC (Base Station Сопп"о11ег).Интерфейс Abis, связывающий эти части, позволяет оперировать компонентами, созданными различными производителями. Радиопокрытие BSS делится на территории - их принято называть - "соты", каждая покрывается одной BTS.

BTS управляет протоколами радиоканалов с MS. На крупной густонаселенной территории может располагаться много BTS, и поэтому к ним предъявляются очень строгие требования (четкость границ, надежность, переносимость и малая стоимость). BSC управляет радиоресурсами одного или нескольких BTS, контролирует предоставление радиоканала, регулировку частоты, управление перемещаемыми из ячейки в ячейку вызовами (хендоверами) и является связующим звеном между подвижной станцией и центром коммутации услуг подвижной связи MSC (Mobile services Switching Center).

Сетевая подсистема

Как уже было отмечено, основной компонент сетевой подсистемы - центр MSC. Он управляет подвижным абонентом: регистрирует, идентифицирует, обновляет информацию о местонахождении, осуществляет хендоверы, маршрутизирует вызовы при роуминге абонентов, а также обеспечивает соединение с фиксированными сетями. Перечисленные услуги обеспечиваются различными функциональными элементами HLR, VLR и др. (см. рис.1), доступ к которым возможен через сеть системы общеканальной сигнализации SS7 (Signalling System No. 7). Сеть SS7 является обязательным условием создания сети стандарта GSM.

Опорный регистр местонахождения HLR (Home Location Register) и визитный регистр местонахождения VLR (Visitor Location Register), вместе с MSC, обеспечивают возможности маршрутизации и роуминта. HLR содержит все данные административного характера о каждом зарегистрированном абоненте в соответствующей данному HLR сети GSM, а также информацию о его текущем местонахождении. Информация о местонахождении абонента, как правило, предоставляется в виде сигнального адреса VLR, ассоциированного с подвижной станцией.

VLR содержит выборочную административную информацию из опорного регистра, необходимую для управления вызовом и предоставления всего комплекса услуг для каждого подвижного абонента, который в этот момент находится в географической зоне, управляемой данным VLR.

Другие два регистра используются для обеспечения аутентификации и безопасности.

NMT (Nordic Mobile Telephone system) - один из самых ранних стандартов сотовой связи для автоматической радиотелефонии. Сети NMT относятся к первому поколению сетей мобильной связи, т.е. являются аналоговыми системами. NMT введен в качестве стандарта в 1978 году пятью скандинавскими странами (Данией, Финляндией, Исландией, Норвегией и Швецией).

Изначально системы NMT работали в диапазоне частот 453,0 - 457,5 МГц и имели 180 каналов связи шириной по 25 КГц каждый. Благодаря многократному использованию частот эффективное число каналов составляло 5568, а среднее число каналов, выделявшееся каждой базовой станции - 30. Ячейки радиусом 5-25 км покрывали территории этих стран. До появления GSM система NMT ближе всех находилась к тому, чтобы стать общеевропейским стандартом. В любом случае, появление NMT стало значительной вехой в истории мобильной связи, поскольку этот стандарт стал первым многонациональным стандартом сотовой связи, еще до появления GSM. Родившись в Скандинавии, довольно быстро стандарт NMT распространился и во многих других странах мира. Многие системы NMT заменяются сейчас системами GSM, но далеко не все. Благодаря большой зоне обслуживания, низкой стоимости установки и запуска, наращиваемости и простоте технического обслуживания, сети на основе модификаций данного стандарта находят применение во многих странах мира и в настоящее время.

Создание этой системы - результат десятилетней разработки, финансировавшейся объединением скандинавских операторов (РТТ) и ряда производителей. Идея NMT возникла еще в конце 60-х, когда в скандинавских странах ощущался острый дефицит частотного спектра. В 1975 году были определены основные принципы построения и характеристики системы. Сеть NMT-450 с диапазоном 450 МГц была введена в действие в Швеции и Норвегии в октябре-ноябре 1981 года, а затем в Дании, Финляндии и Исландии - в январе, марте и июне 1982 года, соответственно. Однако, как это ни странно, первая сеть NMT-450 начала свою работу в сентябре 1981 года в Саудовской Аравии. Ее смонтировала и запустила там шведская компания Ericsson, являвшаяся одним из создателей сетей NMT-450 в Скандинавии. Далее, в 1983 году была начата разработка системы NMT-900 с диапазоном 900 МГц. Первая система этого стандарта стартовала в декабре 1986 года. В настоящее время сети NMT-450 и NMT-900 продолжают функционировать во многих странах, но постепенно им приходится сдавать свои позиции под напором новых и более совершенных цифровых стандартов.

Принципы построения сотовых систем радиосвязи стандартов NMT-450 и NMT-900 очень близки. Обе системы базируются на спецификациях стандарта NMT-450. Основное различие между этими стандартами заключается в том, что с повышением используемых частот стало возможным уменьшение габаритов радиотелефона, а также расширение спектра услуг связи и управления. Однако в настоящее время малогабаритные радиотелефоны разработаны и для стандарта NMT-450. Кроме того, в NMT-900 добавляется новая структура кадра, официально определяемая документом спецификации. В кадр включается дополнительная информация, префиксы и линейные сигналы. Изменена та часть спецификаций, которая относится к взаимодействиям системы базовых станций с коммутирующим центром (самотестирование, сигнал тревоги). Недостатками аналогового стандарта NMT является высокий уровень излучения, чувствительность к интерференции сигнала и низкий уровень обеспечения конфиденциальности пользователей.

Основные возможности технологического стандарта NMT:

• Возможность быстро выстроить развитую сеть сотовой связи,

• Широкое покрытие и высокое качество коммуникаций,

• Все подвижные абоненты имеют возможность работать в любой из стран, входящих в систему (системы NMT во всех странах полностью совместимы),