Структура компонентов сети

Сеть сотовой мобильной связи стандарта GSM является большой и сложной телекоммуни­кационной системой.
К ее ресурсам имеют доступ различные группы пользователей:
- мобильные абоненты сети;
- абоненты фиксированных сетей телефонной связи (PSTN);
- абоненты цифровых сетей связи;
- операторы технического обслуживания сети GSM и др.
 
     Усиление мобильной сотовой связи стандарта GSM

При рассмотрении внутренней организации сети GSM, как телекоммуникационной сис­темы, следует выделить несколько составляющих ее подсистем (рис 2.11):
- MS (MobileStation) — мобильные станции (мобильные телефоны), используемые пользователями сети мобильной связи;
- BSS (Base Station Sub-System) — подсистемабазовыхстанций;
- NSS (Network and Switching Sub-System) — сетеваяикоммутационнаяподсистема;
- NMS (Network Management Subsystem) — подсистемауправлениясетью.
 

 При передаче сообщений предусматривается адаптивная регулировка мощности пере­датчика MS, обеспечивающая требуемое качество связи.

Доступ мобильных станций к ресурсам сети GSMосуществляется с помощью радиоин­терфейса (Air-interface) через подсистему BSS, а точнее через BTS (Base Transceiver Sta­tion) — базовые приемо-передающие станции, которые располагаются примерно в центрах соответствующих сот. В общем случае можно указать на четыре основных варианта конфи­гурации мобильных станций (рис. 2.13):

1)  МТО (Mobile Termination) — функционально законченная мобильная станция, включающая сетевой терминал и терминальную аппаратуру (то есть мобильный телефон), которая позволяет передавать речь (speech) и компьютерные данные (data) и связана с BSSс помощью радиоинтерфейса Air-interface.

2)  МТ1 (Mobile Terminal 1) — мобильный терминал, позволяющий передавать речь и данные из сети ISDNв сотовую сеть GSM, поддерживая терминальную аппаратуру ТЕ1 (ТЕ — TerminalEquipment) с интерфейсом сети ISDN.

3)  МТ1 (Mobile Terminal 1) — мобильный терминал, позволяющий передавать данные из компьютерных сетей по интерфейсам CCITT
серии V... или протоколам серии X... (на­пример — V.24, Х.21, Х.25), через терминальный адаптер ТА (ТА — TerminalAdapter), то есть терминальную аппаратуру ТЕ2 подключают через терминальные адаптеры ТА к мо­бильному терминалу МТ1.

4)  МТ2 (Mobile Terminal 2) — мобильный терминал, позволяющий передавать данные из компьютерных сетей в сеть GSMчерез ТЕ2 без терминального адаптера ТА.

Подсистема базовых станций BSS включает:
- BTS— базовые приемо-передающие станции, расположенные в соответствующих со­тах и позволяющие реализовать радиосвязь с мобильными станциями MS в пределах соты через радиоинтерфейс по радиоканалам, в соответствии с выбранной моделью повторного использования частот в сотах. Оборудование радиоинтерфейста (Air-Inter- faceили Um-Interface) обеспечивает передачу и прием речевых сигналов и данных по радиотракту MS BTS;
- BSC (Base Station Controller) — контроллер базовых станций, один или более, в за­висимости от количества BTS, определяемых территорией, которую обслуживает опе­ратор GSM, и от обьемов потоков вызовов (телефонной нагрузки) каждой BTS. Кон­троллер базовой станции представляет собой достаточно мощный и совершенный компьютер, обеспечивающий управление работой BTSи контроль за работоспособно­стью всех блоков BTS. В частности, BSC управляет радиоинтерфейсами между MS и BTS, а также такой процедурой, как хэндовер (handover) (радио и фиксированные ка­налы, участвующие в вызове абонента в GSM, не привязаны к данному вызову, благо­даря этому и появляется возможность для перемещения мобильного абонента из соты в соту в процессе вызова, который и называется хэндовером);
-  стандарт на интерфейсное соединение BTS с BSC, точнее BSC с каждой BTS получил наименование интерфейса A-bis.

Итак, BSC реализует следующие основные функции:
- управление радиоресурсами одного или нескольких BTS(количество BTSопределя­ется главным образом обьемами потоков вызовов (телефонной нагрузкой), например, в густонаселенной территории может располагаться большое количество BTS, под­ключаемых к нескольким BSC);
-  контроль предоставления радиоканала;
-  регулировку частоты канала;
- управление вызовами (хэндоверами) перемещающихся из ячейки в ячейку мобильны­ми станциями, при этом BSCявляется связующим звеном между MSи MSC;
- ТСЕ (Trans Coder) — транскодер, обеспечивает преобразование выходных сигналов канала передачи речи и данных MSC (64 кбит/с с ИКМ (импульсно-кодовой модуля­цией)) к виду, соответствующему рекомендациям GSM по радиоинтерфейсу (реко­мендации GSM 04.08). В соответствии с этими требованиями скорость передачи рече­вых сигналов, представленных в цифровой форме, составляет 13 кбит/с. Этот канал передачи речевых сигналов в цифровом виде называется полноскоростным.

Стандартом GSM предусматривается использование полускоростного речевого канала со скоростью передачи 6,5 кбит/с.
Сетевая и коммутационная подсистема NSS

Сетевая и коммутационная подсистема NSS сети GSM обеспечивает функции коммутации и содержит базы данных, необходимые для управления мобильностью абонентов и обеспече­ния безопасности связи (то есть предотвращения несанкционированного использования се­ти GSM и обеспечения секретности переговоров абонентов). Основной функцией NSSявля­ется управление процессами соединений мобильных абонентов сети GSM между собой и с абонентами фиксированных сетей. Подсистема NSS состоит из MSC (Mobile Switching Center) — центра коммутации мобильной связи.

В любой сотовой сети мобильной связи центр коммутации является мозговым центром и одновременно диспетчерским пунктом системы сотовой связи, на который замыкаются потоки информации со всех базовых станций и через который осуществляется выход на другие сети связи: стационарную телефонную сеть (PSTN), сети междугородной связи, спутниковой связи и другие сети, в том числе и другие сотовые сети мобильной связи. Обычно в состав центра коммутации входит несколько процессоров (контроллеров), и он является типичным примером многопроцессорной системы. Блок-схема центра коммутации представлена на рис. 2.14.

Рис. 2.14. Блок-схема центра коммутации MSC

Работа центра коммутации предполагает оперативное участие операторов, поэтому в состав центра коммутации входят соответствующие терминалы, а также средства отображе­ния и регистрации информации. В частности, оператором вводятся данные об абонентах и условиях их обслуживания, исходные данные по режиму работы системы, в необходимых случаях оператор выдает требующие по ходу работы команды.

Важными элементами центра коммутации являются базы данных:
- домашний регистр или регистр местоположения HLR (Home Location Register);
- гостевой регистр или регистр перемещений VLR (Visitor Location Register);
- центраутентификацииAUC (Authentication Center);
- регистраппаратурыEIR (Equipment Identity Register).

В общем, регистр HLR содержит сведения обо всех мобильных абонентах, зарегистри­рованных в данной системе сотовой мобильной связи, о видах услуг, которые могут быть им оказаны (при заключении договора на обслуживание для разных абонентов может быть предусмотрено, вообще говоря, оказание различного набора услуг). В HLRфиксируется ме­стоположение абонента для организации его вызова и регистрируются фактически оказан­ные 

 
В этом случае в HLRзаписываются сведения о временном идентификационном номере мобильного абонента TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity)(рис. 2.16) и в регистре VLR. TMSI присваивается каждому мобильному абоненту сети GSM для исключения его выявления (обнаружения) путем перехвата передаваемого сообщения (то есть обеспечения безопасности связи). Конкретный TMSIдействителен только в пределах определенной ло­кальной зоны LA(рис. 2.17).

В сети мобильной связи стандарта GSM соты группируются в географические локаль­ные зоны LA (Locations Areas). Каждая LAимеет свой идентификационной номер — LAI (Location Area Identity).Каждый регистр VLRсодержит данные о мобильных абонентах, находящихся в нескольких географических зонах LA.

Если мобильный абонент перемещается из одной зоны LA1 в другую LA2, то данные о его местоположении автоматически обновляются в VLR, при этом текущий адрес VLRдля данного абонента, содержащийся в регистре HLR, также обновляется.

Если зона предыдущего местоположения абонента LA1 и зона его текущего местопре­бывания LA2 находятся под контролем разных регистров местоположения VLR, то есть LA1 — в VLR1, aLA2 — в VLR2, то данные в регистре (предыдущем регистре) VLR1 об або­ненте MS автоматически стираются, но лишь после их копирования в VLR2 зоны LA2 (при этом текущий адрес VLR(т.е. VLR2) для данного абонента, содержащийся в регистре HLR, тоже обновляется). Возвращаясь к временному индентификационному номеру абонента TMSI, как показано на рис. 2.17, TMSI1 действителен только в пределах локальной зоны LA1 текущего местоположения абонента, когда же мобильный абонент перемещается в зону LA2, ему присваивается новый TMSI2 (VLR2). Вся эта информация о TMSI переносится из VLR1 в VLR2 и т.д.