ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 330
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
содержит такие же данные, как и HLR, однако эти данные содержатся в VLR только до тех пор, пока абонент находится в зоне, контролируемой данным VLR.
Рис. 13.2. Состав долговременных данных, хранящихся в HLR и VLR
Когда в процессе перемещения подвижная станция переходит из зоны действия одного контроллера базовой станции BSC, объединяющего группу базовых станций, в зону действия другого BSC, она регистрируется новым контроллером BSC, и в VLR заносится информация о номере области связи, которая обеспечит доставку вызовов подвижной станции. Для сохранности данных, находящихся в HLR и VLR, в случае сбоев предусмотрена защита устройств памяти этих регистров. Состав временных данных, хранящихся в регистрах HLR и VLR, приведен на рис. 13.3.
Рис. 13.3. Состав временных данных, хранящихся в HLR и VLR
Регистр VLR содержит такие же данные, как и HLR, однако эти данные содержатся в VLR до тех пор, пока абонент находится в зоне, контролируемой данным VLR.
В сети подвижной связи GSM соты группируются в географические зоны (LA), которым присваивается свой идентификационный номер (LAC). Каждый VLR содержит данные об абонентах в нескольких LA. Когда подвижный абонент перемещается из одной LA в другую, данные о его местоположении автоматически обновляются в VLR. Если старая и новая географические зоны LA находятся под управлением различных VLR, то данные на старом VLR стираются после их копирования в новой VLR. Текущий адрес VLR абонента, содержащийся в HLR, также обновляется. Регистр VLR обеспечивает присвоение номера “блуждающей“ подвижной станции (MSRN). Когда подвижная станция принимает входящий вызов, VLR выбирает MSRN и передает его на MSC, который осуществляет маршрутизацию этого вызова к базовым станциям, находящимся рядом с подвижным абонентом. VLR распределяет номера передачи управления при передаче соединений от одного MSC к другому. VLR управляет процедурами установления подлинности во время обработки вызова.
Для исключения несанкционированного использования ресурсов сети связи GSM вводятся механизмы аутентификации – удостоверения подлинности абонента. Центр аутентификации состоит из нескольких блоков и формирует ключи и алгоритмы аутентификации. С его помощью проверяются полномочия абонента, и осуществляется его доступ к сети связи. AUC принимает решения о параметрах процесса аутентификации и определяет ключи шифрования абонентских станций на основе базы данных, сосредоточенной в регистре идентификации оборудования (EIR – Equipment Identification Register).
Каждый подвижный абонент за время пользования системой связи получает стандартный модуль подлинности абонента (SIM), который содержит: международный идентификационный номер (IMSI), свой индивидуальный ключ аутентификации (Ki), алгоритм аутентификации (А3). С помощью записанной в SIM информации в результате взаимного обмена данными между подвижной станцией и сетью осуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сети.
Процедура проверки сетью подлинности абонента реализуется следующим образом. Сеть передает случайный номер (RAND) на подвижную станцию. На ней с помощью Ki и алгоритма аутентификации А3 определяется значение отклика (SPES):
SPES = Ki*[RAND].
Подвижная станция посылает вычисленное значение SPES в сеть, которая сверяет значение принятого отклика SPES со значением SPES, вычисленным сетью. Если оба значения совпадают, подвижная станция приступает к передаче сообщений. В противном случае связь прерывается, и индикатор подвижной станции показывает, что опознавание не состоялось. Для обеспечения секретности вычисление SPES происходит в рамках SIM. Несекретная информация (например, Ki) не подвергается обработке в модуле SIM.
Регистр идентификации оборудования EIR содержит централизованную базу данных для подтверждения подлинности международного идентификационного номера оборудования подвижной станции (IMEI). Эта база данных относится исключительно к оборудованию подвижной станции. К базе данных EIR получают дистанционный доступ MSC данной сети, а также MSC других подвижных сетей. Как и в случае с HLR, сеть может иметь более одного EIR, при этом каждый EIR управляет определенными группами IMEI. В состав MSC входит транслятор, который при получении номера IMEI возвращает адрес EIR, управляющий соответствующей частью базы данных об оборудовании. База данных EIR состоит из списков номеров IMEI, организованных следующим образом:
БЕЛЫЙ СПИСОК содержит номера IMEI, о которых есть сведения, что они закреплены за санкционированными подвижными станциями.
ЧЕРНЫЙ СПИСОК содержит номера IMEI подвижных станций, которые украдены или которым отказано в обслуживании по другой причине.
СЕРЫЙ СПИСОК содержит номера IMEI подвижных станций, у которых существуют проблемы, выявленные по данным программного обеспечения, что не является основанием для внесения в “ черный список “.
Межсетевой функциональный стык
IWF является одной из составных частей MSC. Он обеспечивает абонентам доступ к средствам преобразования протокола и скорости передачи данных так, чтобы можно было передавать их между его терминальным оборудованием (DIE) сети GSM и обычным терминальным оборудованием фиксированной сети. Межсетевой функциональный стык также “ выделяет ” модем из своего банка оборудования для сопряжения с соответствующим модемом фиксированной сети.
Эхоподавитель ES используется в MSC со стороны PSTN для всех телефонных каналов (независимо от их протяженности) из-за физических задержек в трактах распространения сетей GSM (включая радиоканал). Типовой эхоподавитель может обеспечивать подавление в интервале 68 миллисекунд на участке между выходом EC и телефоном фиксированной телефонной сети. Общая задержка в канале GSM при распространении в прямом и обратном направлениях, вызванная обработкой сигнала, кодированием/декодированием речи, канальным кодированием, составляет около 180 мс. Эта задержка была бы незаметна подвижному абоненту, если бы в телефонный канал не был включен гибридный трансформатор с преобразованием тракта с двухпроводного на четырехпроводный режим, установка которого необходима в MSC, так как стандартное соединение с PSTN является двухпроводным. При реализации соединения между двумя абонентами фиксированной сети эхо-сигналы отсутствуют. Без включения EC задержка от распространения сигналов в тракте GSM будет вызывать раздражение абонентов, прерывать речь и отвлекать внимание.
Центр эксплуатации и технического обслуживания OMC обеспечивает контроль и управление компонентами сети и контроль качества ее работы. OMC обрабатывает аварийные сигналы, предназначенные для оповещения обслуживающего персонала, и регистрирует сведения об аварийных ситуациях на сети. В зависимости от характера неисправности OMC позволяет обеспечить ее устранение автоматически или при активном вмешательстве персонала. OMC может обеспечить проверку состояния оборудования сети и проверку результатов прохождения вызова подвижной связи. Функция эффективного управления нагрузкой в ОМС включает сбор статистических данных о нагрузке от компонентов сети GSM, записи их в специальные файлы и вывод на дисплей для визуального анализа. OMC обеспечивает управление изменениями в программном обеспечении и в базах данных о конфигурации элементов сети. Центр OMC соединяется с другими компонентами сети GSM по каналам пакетной передачи протокола X.25. Может производиться загрузка программного обеспечения в память из OMC в другие элементы сети или из них в OMC.
Центр управления сетью NMC позволяет обеспечивать рациональное иерархическое управление сетью GSM. Он обеспечивает эксплуатацию и техническое обслуживание на уровне всей сети, поддерживаемой центрами OMC, которые отвечают за управление региональными сетями. NMC обеспечивает управление трафиком во всей сети и обеспечивает диспетчерское управление сетью при сложных аварийных ситуациях (например, при выходе из строя или при перегрузке узлов сети). Кроме того, он контролирует состояние устройств автоматического управления, задействованных в оборудовании сети, и отражает состояние сети для операторов NMC на дисплее. Персонал NMC знает состояние всей сети и может дать указание персоналу OMC изменить стратегию решения региональной проблемы.
Персонал NMC концентрирует внимание на маршрутах синхронизации и соединениях между узлами с тем, чтобы не допускать условий для возникновения перегрузки в сети. Контролируются также маршруты соединений между сетью GSM и PSTN во избежание распространений условий перегрузки между сетями. При этом персонал NMC координирует вопросы управления сетью с персоналом других NMC. Операторы NMC в экстремальных ситуациях могут задействовать такие процедуры управления, как “приоритетный доступ”, когда только абоненты с высоким приоритетом (экстренные службы) могут получить доступ к системе. Персонал NMC может брать на себя ответственность в каком-либо регионе, когда местный OMC является необслуживаемым, при этом OMC действует в качестве транзитного пункта между NMC и оборудованием сети.
Оборудование базовой станции BSS, состоит из контроллера базовой станции Base Station Controller (BSC) и приемо-передающих базовых станций Base Terminal System (BTS). Контроллер базовой станции BSC может управлять несколькими приемо-передающими блоками BTS.
Базовые приемо-передающие станции BTS стандарта GSM обеспечивают:
прерывистую передачу/прием радиосигналов в соответствии со структурой цифрового информационного потока между BSS и MS в стандарте GSM;
скачкообразную перестройку частоты для реализации режима SFH;
контроль электропитания.
BSS управляет распределением радиоканалов, контролирует соединения, регулирует их очередность, обеспечивает режим работы с “прыгающей частотой”, модуляцию и демодуляцию сигналов
, кодирование и декодирование сообщений, кодирование речи, адаптацию скорости передачи для речи, данных и вызова, определяет очередность передачи сообщений персонального вызова. Оборудование BSS выполняет некоторые функции совместно с MSC, HLR, VLR (например, освобождение канала под контролем MSC, причем MSC может запросить базовую станцию обеспечить освобождение канала, если вызов не проходит из-за радиопомех). BSS и MSC совместно осуществляют приоритетную передачу информации для некоторых категорий подвижных станций.
Транскодер TCE обеспечивает преобразование выходных сигналов канала передачи речи и данных MSC (потоки вида Е0 со скоростью 64 кбит/с) к виду, соответствующему рекомендациям GSM по радиоинтерфейсу (Рек. GSM 04.08). В соответствии с этими требованиями скорость передачи речи, представленной в цифровой форме, составляет 13 кбит/c. Такой канал передачи цифровых речевых сигналов называется “полноскоростным”. Стандартом предусматривается в перспективе использование полускоростного речевого канала (скорость передачи 6,5 кбит/с).
Снижение скорости передачи в транскодере обеспечивается применением специального речепреобразующего устройства, использующего линейное предикативное кодирование, долговременное предсказание, остаточное импульсное возбуждение. Транскодер обычно располагается в непосредственной близости от MSC. Тогда передача цифровых сообщений в направлении к контроллеру базовых станций BSC ведется с добавлением к потоку со скоростью передачи 13 кбит/с, дополнительных битов (стаффинг) до скорости передачи данных 16 кбит/с. Затем осуществляется уплотнение с кратностью 4 в стандартный канал 64 кбит/с Так формируется определенная Рекомендациями GSM 30 – канальная ИКМ линия, обеспечивающая передачу 120 речевых каналов. Шестнадцатый канал со скоростью 64 кбит/c выделяется для передачи информации сигнализации и часто содержит трафик ОКС№ 7. В другом канале могут передаваться также пакеты данных, согласующиеся с протоколом X.25 МККТТ. Таким образом, результирующая скорость передачи по интерфейсу составляет 30 х 64 кбит/c + 64 кбит/c + 64 кбит/c = 2048 кбит/c.
Подвижная станция MS состоит из оборудования, которое служит для организации доступа абонентов сетей GSM к существующим фиксированным сетям электросвязи. В рамках стандарта GSM приняты пять классов подвижных станций от модели 1-го класса с выходной мощностью 20 Вт, устанавливаемой на транспортном средстве, до портативной модели 5-го класса, максимальной мощностью 0,8 Вт. При передаче сообщений предусматривается адаптивная регулировка мощности передатчика, обеспечивающая требуемое качество связи. Оборудование MS обеспечивает функции,
Рис. 13.2. Состав долговременных данных, хранящихся в HLR и VLR
Когда в процессе перемещения подвижная станция переходит из зоны действия одного контроллера базовой станции BSC, объединяющего группу базовых станций, в зону действия другого BSC, она регистрируется новым контроллером BSC, и в VLR заносится информация о номере области связи, которая обеспечит доставку вызовов подвижной станции. Для сохранности данных, находящихся в HLR и VLR, в случае сбоев предусмотрена защита устройств памяти этих регистров. Состав временных данных, хранящихся в регистрах HLR и VLR, приведен на рис. 13.3.
Рис. 13.3. Состав временных данных, хранящихся в HLR и VLR
Регистр VLR содержит такие же данные, как и HLR, однако эти данные содержатся в VLR до тех пор, пока абонент находится в зоне, контролируемой данным VLR.
В сети подвижной связи GSM соты группируются в географические зоны (LA), которым присваивается свой идентификационный номер (LAC). Каждый VLR содержит данные об абонентах в нескольких LA. Когда подвижный абонент перемещается из одной LA в другую, данные о его местоположении автоматически обновляются в VLR. Если старая и новая географические зоны LA находятся под управлением различных VLR, то данные на старом VLR стираются после их копирования в новой VLR. Текущий адрес VLR абонента, содержащийся в HLR, также обновляется. Регистр VLR обеспечивает присвоение номера “блуждающей“ подвижной станции (MSRN). Когда подвижная станция принимает входящий вызов, VLR выбирает MSRN и передает его на MSC, который осуществляет маршрутизацию этого вызова к базовым станциям, находящимся рядом с подвижным абонентом. VLR распределяет номера передачи управления при передаче соединений от одного MSC к другому. VLR управляет процедурами установления подлинности во время обработки вызова.
Для исключения несанкционированного использования ресурсов сети связи GSM вводятся механизмы аутентификации – удостоверения подлинности абонента. Центр аутентификации состоит из нескольких блоков и формирует ключи и алгоритмы аутентификации. С его помощью проверяются полномочия абонента, и осуществляется его доступ к сети связи. AUC принимает решения о параметрах процесса аутентификации и определяет ключи шифрования абонентских станций на основе базы данных, сосредоточенной в регистре идентификации оборудования (EIR – Equipment Identification Register).
Каждый подвижный абонент за время пользования системой связи получает стандартный модуль подлинности абонента (SIM), который содержит: международный идентификационный номер (IMSI), свой индивидуальный ключ аутентификации (Ki), алгоритм аутентификации (А3). С помощью записанной в SIM информации в результате взаимного обмена данными между подвижной станцией и сетью осуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сети.
Процедура проверки сетью подлинности абонента реализуется следующим образом. Сеть передает случайный номер (RAND) на подвижную станцию. На ней с помощью Ki и алгоритма аутентификации А3 определяется значение отклика (SPES):
SPES = Ki*[RAND].
Подвижная станция посылает вычисленное значение SPES в сеть, которая сверяет значение принятого отклика SPES со значением SPES, вычисленным сетью. Если оба значения совпадают, подвижная станция приступает к передаче сообщений. В противном случае связь прерывается, и индикатор подвижной станции показывает, что опознавание не состоялось. Для обеспечения секретности вычисление SPES происходит в рамках SIM. Несекретная информация (например, Ki) не подвергается обработке в модуле SIM.
Регистр идентификации оборудования EIR содержит централизованную базу данных для подтверждения подлинности международного идентификационного номера оборудования подвижной станции (IMEI). Эта база данных относится исключительно к оборудованию подвижной станции. К базе данных EIR получают дистанционный доступ MSC данной сети, а также MSC других подвижных сетей. Как и в случае с HLR, сеть может иметь более одного EIR, при этом каждый EIR управляет определенными группами IMEI. В состав MSC входит транслятор, который при получении номера IMEI возвращает адрес EIR, управляющий соответствующей частью базы данных об оборудовании. База данных EIR состоит из списков номеров IMEI, организованных следующим образом:
БЕЛЫЙ СПИСОК содержит номера IMEI, о которых есть сведения, что они закреплены за санкционированными подвижными станциями.
ЧЕРНЫЙ СПИСОК содержит номера IMEI подвижных станций, которые украдены или которым отказано в обслуживании по другой причине.
СЕРЫЙ СПИСОК содержит номера IMEI подвижных станций, у которых существуют проблемы, выявленные по данным программного обеспечения, что не является основанием для внесения в “ черный список “.
Межсетевой функциональный стык
IWF является одной из составных частей MSC. Он обеспечивает абонентам доступ к средствам преобразования протокола и скорости передачи данных так, чтобы можно было передавать их между его терминальным оборудованием (DIE) сети GSM и обычным терминальным оборудованием фиксированной сети. Межсетевой функциональный стык также “ выделяет ” модем из своего банка оборудования для сопряжения с соответствующим модемом фиксированной сети.
Эхоподавитель ES используется в MSC со стороны PSTN для всех телефонных каналов (независимо от их протяженности) из-за физических задержек в трактах распространения сетей GSM (включая радиоканал). Типовой эхоподавитель может обеспечивать подавление в интервале 68 миллисекунд на участке между выходом EC и телефоном фиксированной телефонной сети. Общая задержка в канале GSM при распространении в прямом и обратном направлениях, вызванная обработкой сигнала, кодированием/декодированием речи, канальным кодированием, составляет около 180 мс. Эта задержка была бы незаметна подвижному абоненту, если бы в телефонный канал не был включен гибридный трансформатор с преобразованием тракта с двухпроводного на четырехпроводный режим, установка которого необходима в MSC, так как стандартное соединение с PSTN является двухпроводным. При реализации соединения между двумя абонентами фиксированной сети эхо-сигналы отсутствуют. Без включения EC задержка от распространения сигналов в тракте GSM будет вызывать раздражение абонентов, прерывать речь и отвлекать внимание.
Центр эксплуатации и технического обслуживания OMC обеспечивает контроль и управление компонентами сети и контроль качества ее работы. OMC обрабатывает аварийные сигналы, предназначенные для оповещения обслуживающего персонала, и регистрирует сведения об аварийных ситуациях на сети. В зависимости от характера неисправности OMC позволяет обеспечить ее устранение автоматически или при активном вмешательстве персонала. OMC может обеспечить проверку состояния оборудования сети и проверку результатов прохождения вызова подвижной связи. Функция эффективного управления нагрузкой в ОМС включает сбор статистических данных о нагрузке от компонентов сети GSM, записи их в специальные файлы и вывод на дисплей для визуального анализа. OMC обеспечивает управление изменениями в программном обеспечении и в базах данных о конфигурации элементов сети. Центр OMC соединяется с другими компонентами сети GSM по каналам пакетной передачи протокола X.25. Может производиться загрузка программного обеспечения в память из OMC в другие элементы сети или из них в OMC.
Центр управления сетью NMC позволяет обеспечивать рациональное иерархическое управление сетью GSM. Он обеспечивает эксплуатацию и техническое обслуживание на уровне всей сети, поддерживаемой центрами OMC, которые отвечают за управление региональными сетями. NMC обеспечивает управление трафиком во всей сети и обеспечивает диспетчерское управление сетью при сложных аварийных ситуациях (например, при выходе из строя или при перегрузке узлов сети). Кроме того, он контролирует состояние устройств автоматического управления, задействованных в оборудовании сети, и отражает состояние сети для операторов NMC на дисплее. Персонал NMC знает состояние всей сети и может дать указание персоналу OMC изменить стратегию решения региональной проблемы.
Персонал NMC концентрирует внимание на маршрутах синхронизации и соединениях между узлами с тем, чтобы не допускать условий для возникновения перегрузки в сети. Контролируются также маршруты соединений между сетью GSM и PSTN во избежание распространений условий перегрузки между сетями. При этом персонал NMC координирует вопросы управления сетью с персоналом других NMC. Операторы NMC в экстремальных ситуациях могут задействовать такие процедуры управления, как “приоритетный доступ”, когда только абоненты с высоким приоритетом (экстренные службы) могут получить доступ к системе. Персонал NMC может брать на себя ответственность в каком-либо регионе, когда местный OMC является необслуживаемым, при этом OMC действует в качестве транзитного пункта между NMC и оборудованием сети.
Оборудование базовой станции BSS, состоит из контроллера базовой станции Base Station Controller (BSC) и приемо-передающих базовых станций Base Terminal System (BTS). Контроллер базовой станции BSC может управлять несколькими приемо-передающими блоками BTS.
Базовые приемо-передающие станции BTS стандарта GSM обеспечивают:
прерывистую передачу/прием радиосигналов в соответствии со структурой цифрового информационного потока между BSS и MS в стандарте GSM;
скачкообразную перестройку частоты для реализации режима SFH;
контроль электропитания.
BSS управляет распределением радиоканалов, контролирует соединения, регулирует их очередность, обеспечивает режим работы с “прыгающей частотой”, модуляцию и демодуляцию сигналов
, кодирование и декодирование сообщений, кодирование речи, адаптацию скорости передачи для речи, данных и вызова, определяет очередность передачи сообщений персонального вызова. Оборудование BSS выполняет некоторые функции совместно с MSC, HLR, VLR (например, освобождение канала под контролем MSC, причем MSC может запросить базовую станцию обеспечить освобождение канала, если вызов не проходит из-за радиопомех). BSS и MSC совместно осуществляют приоритетную передачу информации для некоторых категорий подвижных станций.
Транскодер TCE обеспечивает преобразование выходных сигналов канала передачи речи и данных MSC (потоки вида Е0 со скоростью 64 кбит/с) к виду, соответствующему рекомендациям GSM по радиоинтерфейсу (Рек. GSM 04.08). В соответствии с этими требованиями скорость передачи речи, представленной в цифровой форме, составляет 13 кбит/c. Такой канал передачи цифровых речевых сигналов называется “полноскоростным”. Стандартом предусматривается в перспективе использование полускоростного речевого канала (скорость передачи 6,5 кбит/с).
Снижение скорости передачи в транскодере обеспечивается применением специального речепреобразующего устройства, использующего линейное предикативное кодирование, долговременное предсказание, остаточное импульсное возбуждение. Транскодер обычно располагается в непосредственной близости от MSC. Тогда передача цифровых сообщений в направлении к контроллеру базовых станций BSC ведется с добавлением к потоку со скоростью передачи 13 кбит/с, дополнительных битов (стаффинг) до скорости передачи данных 16 кбит/с. Затем осуществляется уплотнение с кратностью 4 в стандартный канал 64 кбит/с Так формируется определенная Рекомендациями GSM 30 – канальная ИКМ линия, обеспечивающая передачу 120 речевых каналов. Шестнадцатый канал со скоростью 64 кбит/c выделяется для передачи информации сигнализации и часто содержит трафик ОКС№ 7. В другом канале могут передаваться также пакеты данных, согласующиеся с протоколом X.25 МККТТ. Таким образом, результирующая скорость передачи по интерфейсу составляет 30 х 64 кбит/c + 64 кбит/c + 64 кбит/c = 2048 кбит/c.
Подвижная станция MS состоит из оборудования, которое служит для организации доступа абонентов сетей GSM к существующим фиксированным сетям электросвязи. В рамках стандарта GSM приняты пять классов подвижных станций от модели 1-го класса с выходной мощностью 20 Вт, устанавливаемой на транспортном средстве, до портативной модели 5-го класса, максимальной мощностью 0,8 Вт. При передаче сообщений предусматривается адаптивная регулировка мощности передатчика, обеспечивающая требуемое качество связи. Оборудование MS обеспечивает функции,