Схема построения и
состав оборудования сетей
Оборудование сетей GSM
включает в себя подвижные (радиотелефоны)
и базовые станции, цифровые
коммутаторы, центр
управления и обслуживания,
различные дополнительные
системы и устройства.
Функциональное сопряжение
элементов системы
осуществляется с помощью
ряда интерфейсов.
Функциональное
построение и интерфейсы,
принятые в стандарте GSM,
иллюстрируются структурной
схемой:
Подвижные станции MS
состоят из оборудования,
которое предназначено для
организации доступа
абонентов сетей GSM к
существующим сетям связи. В
рамках стандарта GSM приняты
пять классов подвижных
станций: от модели 1-го класса с
выходной мощностью до 20 Вт,
устанавливаемой на
транспортных средствах, до
модели 5-го класса с
максимальной выходной
мощностью до 0,8 Вт. При передаче
сообщений предусматривается
адаптивная регулировка
мощности передатчика,
обеспечивающая требуемое
качество связи. Подвижная и
базовые станции независимы
друг от друга.
Каждая подвижная
станция имеет свой
международный
идентификационный номер (IMSI),
записанный в ее памяти. Такой
подход позволяет
устанавливать радиотелефоны,
например, в автомобилях,
сдаваемых напрокат.
Каждой подвижной
станции присваивается еще
один международный
идентификационный номер IMEI,
который используется для
исключения доступа к сетям GSM с
помощью похищенной станции
или станции, не обладающей
такими полномочиями.
Оборудование
подсистемы базовых станций
состоит из контроллера
базовых станций BSC и собственно
базовых станций BTS. Один
контроллер может управлять
несколькими станциями. Он
выполняет следующие функции:
управляет распределением
радиоканалов; контролирует
соединения и регулирует их
очередность; обеспечивает
режим работы с «прыгающей»
частотой, модуляцию и
демодуляцию сигналов,
кодирование и декодирование
сообщений, кодирование речи,
адаптацию скорости передачи
речи, данных и сигналов вызова;
определяет очередность
передачи сообщений
персонального вызова.
Оборудование
подсистемы коммутации
состоит из центра коммутации
подвижной связи MSC, регистра
положения HLR, регистра
перемещения VLR, центра
аутентификации AUC и регистра
идентификации оборудования EIR,
Центр коммутации
подвижной связи обслуживает
группу сот и обеспечивает все
виды соединений, в которых
нуждается подвижная станция
в процессе своей работы. Он
представляет собой интерфейс
между сетью подвижной связи и
фиксированными сетями,
такими как телефонная сеть
общего пользования PSTN, сети
пакетной передачи PDN, цифровые
сети с интеграцией служб ISDN, и
обеспечивает маршрутизацию
вызовов и функцию управления
вызовами. Кроме этого, на MSC
возлагаются функции
коммутации радиоканалов, к
которым относятся эстафетная
передача, обеспечивающая
непрерывность связи при
перемещении подвижной
станции из соты в соту, и
переключение рабочих каналов
в соте при появлении помех или
неисправностей.
Центр коммутации
осуществляет постоянное
слежение за подвижными
станциями, используя
регистры положения (HLR) и
перемещения (VLR). В регистре
положения хранится та часть
информации о местоположении
какой-либо подвижной станции,
которая позволяет центру
коммутации доставить вызов.
Этот регистр содержит
международный
идентификационный номер
подвижного абонента (IMSI),
который используется для
опознавания подвижной
станции в центре
аутентификации (AUC), а также еще
некоторые данные,
необходимые для нормальной
работы сети GSM.
Регистр перемещения (VLR) —
это второе основное
устройство, обеспечивающее
контроль за передвижением
подвижной станции из соты в
соту. С его помощью
достигается
функционирование подвижной
станции за пределами
контролируемой регистром
положения зоны. Когда в
процессе перемещения
подвижная станция переходит
из зоны действия одного
контроллера базовых станций
в зону действия другого, то она
регистрируется последним, т. е.
в регистр перемещения
заносится новая информация.
Для сохранности
данных, находящихся в
регистрах положения и
перемещения, в случае сбоев
предусмотрена защита
запоминающих устройств этих
регистров. Состав временных
данных, хранящихся в этих
регистрах, приведен на рисунке:
Состав временных
данных, хранящихся в HLR и VLR
HLR |
VLR |
- 1. Параметры
аутентификации и шифрования
- 2. Временный номер
движущейся подвижной
станции, который назначается
VLR
- 3. Адреса регистров
перемещения VLR
- 4. Зоны перемещения
подвижной станции
- 5. Номер соты при
эстафетной передаче
- 6. Регистрационный
статус
- 7. Таймер отсутствия
ответа (отключения
соединения)
- 8. Активность связи
- 9. Состав используемых в
данный момент паролей
|
- 1. TMSI-временный
международный
идентификационный номер
пользователя
- 2. Идентификаторы зоны
расположения
- 3. Указания по
использованию основных
служб
- 4. Номер соты при
эстафетной передаче
- 5. Параметры
аутентификации и шифрования
-
-
|
Для исключения
несанкционированного
использования ресурсов
системы сотовой связи в нее
введены механизмы
аутентификации —
удостоверения подлинности
абонента. Центр
аутентификации (AUC) состоит из
нескольких )локов и формирует
ключи и алгоритмы
аутентификации. С его помощью
фоверяются полномочия
абонента и осуществляется
его доступ к сети связи. WC
принимает решения о
параметрах процесса
аутентификации и определяет
ключи шифрования на основе
базы данных, сосредоточенной
в регистре 1дентификации
оборудования (EIR).
Каждый подвижный
абонент на время пользования
системой сотовой связи
юлучает стандартный модуль
подлинности абонента (SIM-карту),
который содержит:
международный
идентификационный номер (IMSI),
свой индивидуальный ключ
аутентификации (Кi), алгоритм
аутентификации (A3). С помощью
этой информации, в результате
взаимного обмена данными
между подвижной станцией и
сетью, осуществляется полный
цикл аутентификации и
разрешается доступ абонента
к сети.Процедура
проверки подлинности
абонента реализуется
следующим образом .
Сеть передает на подвижную
станцию некоторое случайное
число (RAND). В аппаратуре сотового
радиотелефона с помощью
индивидуального ключа К, и
алгоритма аутентификации A3
производится преобразование
полученного числа (путем
математических вычислений) и
вычисляется результат (SRES), т. е.
новое число. Это число
подвижная станция посылает
обратно в сеть, которая
сравнивает значение этого
отклика со значением,
вычисленным непосредственно
сетью. Если оба значения
совпадают, то подвижная
станция получает доступ к
сети. В противном случае связь
прерывается, и индикатор
подвижной станции показывает,
что опознавание не
состоялось. Для обеспечения
секретности вычисление
отклика происходит скрытно (SIM-картой).Центр
управления и обслуживания (ОМС)
обеспечивает распределение
функций и организацию
взаимодействия между MSC и
подсистемой базовых станций (BSS).
Его функции совпадают с
функциями центра управления
и обслуживания в обычных
сетях связи. Различие
заключается лишь в том, что в
сетях стандарта GSM центр ОМС
обеспечивает управление
работой радиоподсистемы.
НАЗАД |