Meniul
AcasăErori

Operatorii de telecomunicații GSM din Rusia. Standardele WCDMA sau GSM - care este diferența dintre ele

În corpul de plastic al micului telefon, în afară de baterie, suport card SIM și display, vom găsi foarte puține piese. O placă de circuit imprimat, mai multe microcircuite lipite pe ea, o antenă de transmisie-recepție încorporată, o tastatură (cea mai comună bandă de cauciuc cu chei din plastic), lumini indicatoare. Ei bine, un alt modul foto minuscul din telefoanele cu cameră - cu lentile din plastic și o matrice foarte mică sensibilă la lumină ascunsă în corpul modulului (senzorul este mult mai mic decât la cea mai ieftină cameră digitală, de dimensiunea unui bob de orez). Această imagine tristă este completată de mai multe fire de legătură... Pe scurt, nimic deosebit. La prima vedere, un telefon mobil nu este mai complex decât un radio modern. Un radioreceptor portabil analogic (nu digital!) pare si mai sofisticat - are vernier, cantar de tuning cu sistem mecanic de miscare a motorului... Pentru ce platim astia bani? Ce este atât de special la un telefon mobil?

Cu toate acestea, să nu uităm că comunicațiile celulare sunt una dintre ultimele (împreună cu computerul personal și internetul) mari tehnologii ale secolului trecut. Oamenii au vizitat deja Luna, au aterizat o sondă automată pe Venus, s-au scufundat în fundul celei mai adânci șanțuri Mariane din lume, au creat sisteme uriașe de transport aerian și rutier, au descoperit structura atomului și au detonat o bombă nucleară, dar un mic radiotelefon cu o zonă de acoperire nelimitată a rămas doar un vis.

Telefonul, ca și computerul, a trecut prin mai multe etape de dezvoltare. La început a fost o valiză grea cu un receptor de telefon. Valisa conținea multe diagrame și piese, iar greutatea dispozitivului „portabil” era de aproape zece kilograme. Apoi au apărut telefoanele din cărămidă. Erau mai ușoare, mai mici, dar designul lor era și destul de bogat, să spunem. În comparație cu acest telefon, radioul mare cu mai multe benzi arăta ca o mașină gonflabilă falsă lângă o limuzină adevărată. Abia la începutul anilor 90, telefonul mobil a devenit dispozitivul mic, de buzunar, pe care îl folosim astăzi. Și toate acestea datorită eforturilor dezvoltatorilor noului (la acea vreme) standard de comunicare celulară GSM. Numai odată cu introducerea tehnologiilor digitale în telefonia celulară a fost posibilă reducerea puterii emițătorilor, creșterea sensibilității receptoarelor și realizarea de comunicații de înaltă calitate cu dimensiunea neglijabilă a dispozitivului de abonat în sine - telefonul mobil.

Astăzi folosim un telefon mic și nici măcar nu ne gândim cum funcționează de fapt? Ce se întâmplă în interiorul unui telefon mobil? De ce acest dispozitiv mic și deja accesibil este clasificat ca fiind de înaltă tehnologie? Care este, exact, complexitatea sa (totuși, un dispozitiv telefonic obișnuit cu fir este surprinzător de simplu - mai simplu decât o râșniță de cafea sau un aparat de ras electric)? Și... ce este GSM?

Istoria GSM a început în anii 80 ai secolului trecut, când țările europene aveau propriile lor rețele celulare incompatibile. Țările scandinave, Marea Britanie, Franța și Germania au fost echipate cu propriile rețele. Incompatibilitatea standardelor a împiedicat răspândirea telefoniei celulare și a îngreunat viața atât operatorilor, cât și abonaților. Era imposibil, de exemplu, să se efectueze roaming automat atunci când se trece din aria de acoperire a unei rețele în aria de acoperire a alteia. Iar dispozitivele abonaților, telefoanele mobile în sine, erau departe de a fi universale. Pentru fiecare tip de comunicare celulară a fost necesar să se dezvolte echipamente unice.

Pentru a depăși bariera incompatibilității, un grup internațional a fost creat în 1982 pentru a dezvolta un standard comun de comunicații celulare - Groupe Special Mobile sau GSM. În 1990, Institutul European de Standarde de Telecomunicații, care a preluat autoritatea grupului GSM, a publicat așa-numitele specificații „faza I”, iar la jumătatea anului 1991 a început operarea comercială prima rețea a acestui standard. Astăzi GSM este cel mai răspândit sistem de comunicații celulare din lume, iar numele său reprezintă altceva - Global System for Mobile telecommunications sau „sistem global de telecomunicații mobile”.

Trebuie remarcat faptul că GSM este primul standard de comunicare celulară digitală general acceptat. În momentul în care s-a luat decizia introducerii acestuia, în lume existau deja mai multe sisteme analogice dezvoltate - pe lângă NMT-ul scandinav, acestea erau TACS-ul englez și AMPS-ul american. Dar dezvoltatorii noului sistem au crezut în mod rezonabil că metodele digitale de comprimare și codare a informațiilor vor extinde în mod semnificativ utilizarea comunicațiilor celulare, vor oferi o calitate mai bună și vor oferi utilizatorilor servicii fără precedent.

Comunicațiile celulare GSM utilizează frecvențe radio de 900, 1800 sau 1900 MHz (telefoanele tri-band pot fi utilizate în rețelele din oricare dintre intervalele de frecvență enumerate). Comparativ cu standardele analogice, GSM are o serie de avantaje. Principalele sunt utilizarea transmițătoarelor de putere redusă în dispozitivele abonaților și stațiile de bază. Acest lucru reduce costul echipamentului în sine, dar nu afectează calitatea comunicării. În plus, transferul de informații în formă digitală facilitează asigurarea unui grad ridicat de confidențialitate a negocierilor.

Tehnologia GSM este de fapt un întreg „buchet” de tehnologii complexe. Prima dintre ele este tehnologia de digitizare și codificare audio. Deoarece digitizarea sunetului necesită resurse de calcul considerabile, fiecare telefon mobil, chiar și cel mai ieftin, rulează un computer specializat destul de puternic, care îndeplinește funcțiile convertoarelor analog-digital și digital-analogic - ADC și DAC.

Urmează tehnologia de egalizare multicanal. Faptul este că în intervalul de 900 MHz și mai sus, semnalul radio este ușor reflectat de pereții clădirilor și alte obstacole. Ca urmare, telefonul va primi multe semnale care diferă ca fază, din care îl selectează pe cel necesar și ignoră restul.

Când abonatul se mută, telefonul mobil ar trebui să treacă automat de la frecvență la frecvență fără a întrerupe sesiunea de comunicare. Acest lucru este asigurat de tehnologia „slow frequency hop”. Mai mult, fiecare „porțiune” de informații (și întregul flux de informații digitale este împărțit în „porțiuni” în așa-numitul interval de timp - interval de timp) este transmisă pe diferite frecvențe.

O altă tehnologie GSM interesantă este transmisia intermitentă. Observați cum vorbim la telefon. Spune un cuvânt, întrerupe-te, spune alt cuvânt, întrerupe-te din nou. Deci, când tacem, telefonul oprește transmițătorul. De îndată ce începem să vorbim, se aprinde. Acest mecanism vă permite să minimizați consumul de energie al telefonului mobil. Se dovedește a fi o mașină inteligentă!

Ce inteligentă - telefonul și recepția funcționează, de asemenea, „intermitent”. Când este pornit, așteaptă un semnal de la stația de bază, dar se aprinde doar pentru o perioadă scurtă de timp și apoi se oprește imediat... Acum înțelegeți semnificația indicatorului luminos intermitent de pe telefonul dvs.?

Toate telefoanele mobile, în funcție de puterea emițătoarelor radio încorporate, sunt împărțite în mai multe clase - de la 20 de wați (monstri adevărați!) la 0,8 wați (cele mai populare modele). Dar, de obicei, atunci când stația de bază este situată lângă dispozitivul abonatului (și „celulele” GSM din orașele mari sunt amplasate suficient de dens pentru a evita zonele „moarte” între clădiri), puterea maximă a transmițătorului telefonului nu este necesară pentru a menține un conexiune stabilă. Pentru a regla puterea, se folosește un mecanism pentru a analiza numărul de erori în timpul transmisiei și recepției. Pe baza acestuia, puterea de transmisie a stației de bază și a telefonului este redusă la un nivel în care calitatea comunicației este destul de stabilă. Acest control al puterii este un lucru foarte subtil. Cele mai multe plângeri ale utilizatorilor despre calitatea slabă a apelurilor sunt vina lui.

© Nikolai Nadezhdin,

rețele GSM. O privire din interior.

Puțină istorie

În zorii dezvoltării comunicațiilor mobile (și nu cu mult timp în urmă - la începutul anilor optzeci), Europa era acoperită cu rețele analogice de diferite standarde - Scandinavia și-a dezvoltat sistemele, Marea Britanie... Acum este dificil să spune cine a fost inițiatorul revoluției care a urmat foarte curând - „topurile” sub forma producătorilor de echipamente care sunt nevoiți să-și dezvolte propriile dispozitive pentru fiecare rețea, sau „clasele inferioare” ca utilizatori nemulțumiți de limita limitată. zona de acoperire a telefonului lor. Într-un fel sau altul, în 1982, Comisia Europeană pentru Telecomunicații (CEPT) a creat un grup special pentru a dezvolta un sistem de comunicații mobile fundamental nou, paneuropean. Principalele cerințe pentru noul standard au fost: utilizarea eficientă a spectrului de frecvențe, posibilitatea de roaming automat, calitatea vorbirii îmbunătățită și protecția împotriva accesului neautorizat față de tehnologiile anterioare și, evident, compatibilitatea cu alte sisteme de comunicații existente (inclusiv cu fir) etc. .

Fructul muncii asidue a multor oameni din diferite țări (ca să fiu sincer, nici nu-mi imaginez cât de muncă au făcut-o!) a fost specificația unei rețele paneuropene de comunicații mobile prezentate în 1990, numită Sistem global pentru comunicații mobile sau doar GSM. Și apoi totul a fulgerat ca într-un caleidoscop - primul operator GSM a acceptat abonați în 1991, la începutul anului 1994, rețelele bazate pe standardul în cauză aveau deja 1,3 milioane de abonați, iar la sfârșitul anului 1995 numărul lor a crescut la 10 milioane! Într-adevăr, „GSM mătură planeta” - în prezent, aproximativ 200 de milioane de oameni au telefoane de acest standard, iar rețelele GSM pot fi găsite în toată lumea.

Să încercăm să ne dăm seama cum sunt organizate rețelele GSM și pe ce principii funcționează. Voi spune imediat că sarcina care urmează nu este una ușoară, totuși, credeți-mă, ca urmare ne vom bucura de frumusețea soluțiilor tehnice utilizate în acest sistem de comunicare.

Două aspecte foarte importante vor rămâne în afara domeniului de examinare: în primul rând, diviziunea timp-frecvență a canalelor (vă puteți familiariza cu aceasta) și, în al doilea rând, sistemele de criptare și protejare a vorbirii transmise (acesta este un subiect atât de specific și extins încât, poate în viitor, un articol separat îi va fi dedicat).

Principalele părți ale sistemului GSM, scopul și interacțiunea lor între ele.

Să începem cu cea mai dificilă și, poate, plictisitoare - luarea în considerare a scheletului (sau, după cum se spune la departamentul militar al Alma Mater, o diagramă bloc) a rețelei. Când descriu, voi respecta abrevierile în limba engleză acceptate în întreaga lume, desigur, oferindu-le interpretarea în limba rusă.

Aruncă o privire la fig. 1:

Fig.1 Arhitectura de rețea GSM simplificată.

Cea mai simplă parte a diagramei bloc - un telefon portabil, constă din două părți: „receptorul” însuși - PE MINE(Echipament mobil - dispozitiv mobil) și carduri inteligente SIM (Subscriber Identity Module - modul de identificare abonat), obținut la încheierea unui contract cu operatorul. La fel cum orice mașină este echipată cu un număr unic de caroserie, un telefon mobil are propriul său număr - IMEI(International Mobile Equipment Identity - identificator international de dispozitiv mobil), care poate fi transmis in retea la cererea acesteia (mai multe detalii despre IMEI poți afla). SIM , la rândul său, conține așa-numitul IMSI(International Mobile Subscriber Identity - numărul internațional de identificare a abonatului). Cred că diferența dintre IMEIȘi IMSI clar - IMEI corespunde unui anumit telefon și IMSI- unui anumit abonat.

„Sistemul nervos central” al rețelei este N.S.S.(Subsistem de rețea și comutare - subsistem de rețea și comutare), iar componenta care îndeplinește funcțiile „creierului” se numește M.S.C.(Servicii mobile Centru de comutare - centru de comutare). Acesta din urmă este numit în zadar (uneori cu aspirație) „tablou de distribuție” și, de asemenea, în cazul problemelor de comunicare, blamat pentru toate păcatele de moarte. M.S.C. poate fi mai mult de unul în rețea (în acest caz, analogia cu sistemele informatice multiprocesor este foarte potrivită) - de exemplu, la momentul scrierii, operatorul din Moscova Beeline introducea un al doilea comutator (produs de Alcatel). M.S.C. se ocupă de rutarea apelurilor, generarea de date pentru sistemul de facturare, gestionează multe proceduri - este mai ușor să spui ce NU este responsabilitatea comutatorului decât să enumerați toate funcțiile acestuia.

Următoarele componente de rețea cele mai importante, incluse și în N.S.S., as suna HLR(Registrul locației de acasă - registrul abonaților proprii) și VLR(Registrul locației vizitatorilor - registrul mișcărilor). Fiți atenți la aceste părți, le vom aminti des în viitor. HLR, în linii mari, este o bază de date a tuturor abonaților care au încheiat un contract cu rețeaua în cauză. Stochează informații despre numerele de utilizator (numerele înseamnă, în primul rând, cele menționate mai sus IMSI, iar în al doilea rând, așa-numitul MSISDN- ISDN abonat mobil, de ex. numărul de telefon în sensul său obișnuit), o listă de servicii disponibile și multe altele - mai departe în text parametrii care sunt în HLR.

Spre deosebire de HLR, care este singurul din sistem, VLR Pot fi mai multe dintre ele - fiecare dintre ele controlează propria parte a rețelei. ÎN VLR conține date despre abonații care se află pe teritoriul său (și numai al său!) (și nu sunt deserviți doar abonații proprii, ci și roamerii înregistrați în rețea). De îndată ce utilizatorul părăsește zona de acoperire a unora VLR, informațiile despre acesta sunt copiate în noul VLR, și este eliminat din cel vechi. De fapt, între ceea ce este disponibil despre abonat în VLR si in HLR, există multe în comun - uitați-vă la tabelele, care arată o listă de date pe termen lung (Tabelul 1) și temporare (Tabelele 2 și 3) despre abonații stocate în aceste registre. Încă o dată atrag atenția cititorului asupra diferenței fundamentale HLR din VLR: primul conține informații despre toți abonații rețelei, indiferent de locația acestora, iar al doilea conține date numai despre cei care se află în jurisdicția sa VLR teritorii. ÎN HLR Pentru fiecare abonat există întotdeauna un link către acesta VLR, care lucrează în prezent cu el (abonatul) (în timp ce el însuși VLR poate aparține rețelei altcuiva, situată, de exemplu, de cealaltă parte a Pământului).

1. Numărul internațional de identificare a abonatului ( IMSI)
2. Numărul de telefon al abonatului în sensul obișnuit ( MSISDN)
3. Categoria stației mobile
4. Cheia de identificare a abonatului ( Ki)
5. Tipuri de prestare a serviciilor suplimentare
6. Indexul grupului de utilizatori închis
7. Cod de blocare pentru un grup închis de utilizatori
8. Compoziția principalelor apeluri care pot fi transferate
9. Alerta apelantului
10. Identificarea numărului apelat
11. Programa
12. Notificare pentru partea apelată
13. Controlul semnalizării la conectarea abonaților
14. Caracteristicile unui grup închis de utilizatori
15. Beneficiile unui grup închis de utilizatori
16. Apeluri efectuate restricționate într-un grup închis de utilizatori
17. Numărul maxim de abonați
18. Parolele folosite
19. Clasa de acces prioritar
Tabelul 1. Compoziția completă a datelor pe termen lung stocate în HLRȘi VLR.
1. Opțiuni de autentificare și criptare
2. Număr de mobil temporar ( TMSI)
3. Adresa registrului de circulație în care se află abonatul ( VLR)
4. Zonele de mișcare a stației mobile
5. Predarea numărului de celulă
6. Starea de înregistrare
7. Fără temporizator de răspuns
8. Compoziția parolelor utilizate în prezent
9. Activitate de comunicare
Tabelul 2. Compoziția completă a datelor temporare stocate în HLR.
Tabelul 3. Compoziția completă a datelor temporare stocate în VLR.

N.S.S. mai conține două componente - AuC(Centrul de autentificare - centru de autorizare) și EIR(Registrul de identitate a echipamentului - registrul de identificare a echipamentelor). Primul bloc este utilizat pentru procedurile de autentificare a abonaților, iar al doilea, după cum sugerează și numele, este responsabil pentru a permite doar telefoanelor mobile autorizate să funcționeze în rețea. Funcționarea acestor sisteme va fi discutată în detaliu în următoarea secțiune dedicată înregistrării abonaților în rețea.

Executivul, ca să spunem așa, o parte a rețelei celulare este BSS(Base Station Subsystem - subsistemul stației de bază). Dacă continuăm analogia cu corpul uman, atunci acest subsistem poate fi numit membre ale corpului. BSS constă din mai multe „brațe” și „picioare” - BSC(Base Station Controller - controler pentru stația de bază), precum și multe „degete” - BTS(Base Transceiver Station - stație de bază). Stațiile de bază pot fi observate peste tot - în orașe, câmpuri (aproape că am spus „și râuri”) - de fapt, ele pur și simplu primesc și transmit dispozitive care conțin de la unul la șaisprezece emițători. Fiecare BSC controlează întregul grup BTSși este responsabil pentru gestionarea și distribuția canalelor, nivelul de putere al stațiilor de bază și altele asemenea. De obicei BSC nu există doar unul în rețea, ci un întreg set (există sute de stații de bază).

Operarea rețelei este gestionată și coordonată folosind OSS (Subsistem de operare și suport - subsistem de management și suport). OSS este format din tot felul de servicii și sisteme care controlează funcționarea și traficul - pentru a nu supraîncărca cititorul cu informații, funcționarea OSS nu va fi discutată mai jos.

Înregistrare online.

De fiecare dată când porniți telefonul după selectarea unei rețele, începe procedura de înregistrare. Să luăm în considerare cel mai general caz - înregistrarea nu în rețeaua de domiciliu, ci în rețeaua altcuiva, așa-numitul invitat (vom presupune că serviciul de roaming este permis abonatului).

Lasă rețeaua să fie găsită. La cererea rețelei, telefonul transmite IMSI abonat IMSIîncepe cu codul țării de „înregistrare” a proprietarului său, urmat de numere care definesc rețeaua de domiciliu și numai apoi - numărul unic al unui anumit abonat. De exemplu, începutul IMSI 25099... corespunde operatorului rus Beeline. (250-Rusia, 99 - Beeline). După număr IMSI VLR rețeaua de oaspeți identifică rețeaua de domiciliu și se asociază cu aceasta HLR. Acesta din urmă transmite toate informațiile necesare despre abonat către VLR care a făcut cererea și postează un link către aceasta VLR, pentru ca, dacă este necesar, să știți „unde să căutați” abonatul.

Procesul de determinare a autenticității unui abonat este foarte interesant. În timpul înregistrării AuC rețeaua de domiciliu generează un număr aleator de 128 de biți - RAND, trimis către telefon. Interior SIM folosind cheia Ki(cheia de identificare - la fel ca IMSI, este cuprins în SIM) și algoritmul de identificare A3, se calculează un răspuns de 32 de biți - SRES(REZULTAT semnat) folosind formula SRES = Ki * RAND. Exact aceleași calcule sunt efectuate simultan în AuC(conform selecției din HLR Ki utilizator). Dacă SRES, calculată în telefon, va coincide cu SRES, calculat AuC, atunci procesul de autorizare este considerat reușit și abonatul este atribuit TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity - numărul temporar de abonat mobil). TMSI servește exclusiv pentru a crește securitatea interacțiunii abonatului cu rețeaua și se poate modifica periodic (inclusiv atunci când se schimbă VLR).

Teoretic, la înregistrare ar trebui transmis și numărul IMEI, dar am mari îndoieli cu privire la ceea ce urmăresc operatorii de la Moscova IMEI telefoane folosite de abonați. Să luăm în considerare o anumită rețea „ideală” care funcționează așa cum au intenționat creatorii GSM. Deci, la primire IMEI rețea, el este trimis la EIR, unde este comparat cu așa-numitele „liste” de numere. Lista albă conține numere de telefon autorizate pentru utilizare, lista neagră este formată din IMEI telefoane, furate sau din orice alt motiv neaprobat pentru utilizare și, în sfârșit, lista gri - „refoane mobile” cu probleme, a căror funcționare este rezolvată de sistem, dar care sunt monitorizate în mod constant.

După procedura de identificare și interacțiune a invitaților VLR cu casa HLR pornește un contor de timp, setând momentul reînregistrării în absența oricăror sesiuni de comunicare. De obicei, perioada de înregistrare obligatorie este de câteva ore. Reînregistrarea este necesară pentru ca rețeaua să primească confirmarea că telefonul se află încă în zona de acoperire. Faptul este că, în modul de așteptare, „receptorul” monitorizează doar semnalele transmise de rețea, dar nu emite nimic în sine - procesul de transmisie începe numai atunci când se stabilește o conexiune, precum și în timpul mișcărilor semnificative față de rețea ( acest lucru va fi discutat în detaliu mai jos) - în astfel de cazuri În astfel de cazuri, numărătoarea inversă până la următoarea reînregistrare începe din nou. Prin urmare, dacă telefonul „cade” din rețea (de exemplu, bateria a fost deconectată sau proprietarul dispozitivului a intrat în metrou fără a opri telefonul), sistemul nu va ști despre asta.

Toți utilizatorii sunt împărțiți aleatoriu în 10 clase de acces egal (numerotate de la 0 la 9). În plus, există mai multe clase speciale cu numere de la 11 la 15 (diverse tipuri de servicii de urgență și de urgență, personal de servicii de rețea). Informațiile despre clasa de acces sunt stocate în SIM. Acces special, clasa 10, vă permite să efectuați apeluri de urgență (la 112) dacă utilizatorul nu aparține vreunei clase permise sau nu are acces deloc IMSI (SIM). În caz de urgență sau supraîncărcare a rețelei, unor clase li se poate refuza temporar accesul la rețea.

Împărțirea teritorială a rețelei și predea.

După cum am menționat deja, rețeaua este formată din multe BTS- stații de bază (una BTS- o „celulă”, celulă). Pentru a simplifica funcționarea sistemului și a reduce traficul de servicii, BTS grupate în grupuri – domenii numite LA.(Location Area - zone de locație). Fiecare LA. se potrivește cu codul dvs LAI(Identitatea zonei de locație). unu VLR poate controla mai multe LA.. Și exact LAI se potrivește în VLR pentru a seta locația abonatului mobil. Dacă este necesar, în mod corespunzător LA.(și nu într-o celulă separată, notă) abonatul va fi căutat. Când un abonat trece de la o celulă la alta în cadrul aceleiași LA. reînregistrarea și schimbarea înregistrărilor în VLR/HLR nu se efectuează, ci de îndată ce el (abonatul) intră pe teritoriul altuia LA. cum începe interacțiunea telefonului cu rețeaua. Probabil că fiecare utilizator a auzit interferențe periodice de mai multe ori (cum ar fi grunt-grunt---grunt-grunt---grunt-grunt :-)) în sistemul muzical al mașinii sale de la un telefon în modul de așteptare - adesea acesta este un consecință a reînregistrării la trecerea frontierelor LA.. La schimbare LA. vechiul prefix este șters din VLRși este înlocuit cu unul nou LAI, dacă următorul LA. controlat de altul VLR, atunci va fi o schimbare VLRși actualizarea intrării în HLR.

În general, împărțirea unei rețele în LA. o problemă de inginerie destul de dificilă care se rezolvă la construirea fiecărei rețele în mod individual. Prea mic LA. va duce la reînregistrarea frecventă a telefoanelor și, ca urmare, la o creștere a traficului de diferite tipuri de semnale de serviciu și la descărcarea mai rapidă a bateriilor de telefoane mobile. Dacă faci LA. mare, atunci dacă este necesară conectarea cu un abonat, semnalul de apel va trebui trimis către toate celulele incluse în LA., ceea ce duce, de asemenea, la o creștere nejustificată a transmiterii informațiilor de serviciu și la suprasolicitarea canalelor interne ale rețelei.

Acum să ne uităm la un algoritm foarte frumos numit predea`ra (acesta este numele dat schimbării canalului folosit în timpul procesului de conectare). În timpul unei conversații pe un telefon mobil, din mai multe motive (scoaterea receptorului de la stația de bază, interferența cu mai multe căi, deplasarea abonatului în așa-numita zonă umbră etc.), puterea (și calitatea) semnalul se poate deteriora. În acest caz, va comuta pe un canal (poate pe altul BTS) cu o calitate mai bună a semnalului, fără a întrerupe conexiunea curentă (voi adăuga - nici abonatul însuși, nici interlocutorul său, de regulă, nu observă ce s-a întâmplat predea`a). Predările sunt de obicei împărțite în patru tipuri:

  • schimbarea canalelor într-o stație de bază
  • schimbarea canalului unei stații de bază cu canalul altei stații, dar sub patronajul acesteia BSC.
  • comutarea canalelor între stațiile de bază controlate de diferite BSC, dar unul M.S.C.
  • comutarea canalelor între stațiile de bază, pentru care nu numai diferite BSC, dar de asemenea M.S.C..

În general, efectuarea predea`a - sarcină M.S.C.. Dar în primele două cazuri, numite interne predea Pentru a reduce sarcina pe liniile de comutare și de serviciu, procesul de schimbare a canalelor este controlat BSC, A M.S.C. informează doar despre ceea ce s-a întâmplat.

În timpul unei conversații, telefonul mobil monitorizează constant nivelul semnalului din vecinătate BTS(lista de canale (până la 16) care trebuie monitorizate este setată de stația de bază). Pe baza acestor măsurători, sunt selectați cei mai buni șase candidați, date despre care sunt transmise în mod constant (cel puțin o dată pe secundă). BSCȘi M.S.C. pentru a organiza o eventuală trecere. Există două scheme principale predea`a:

  • „Modul de comutare cel mai scăzut” (performanță minimă acceptabilă). În acest caz, când calitatea comunicării se deteriorează, telefonul mobil crește puterea emițătorului său cât mai mult posibil. Dacă, în ciuda creșterii nivelului semnalului, conexiunea nu se îmbunătățește (sau puterea a atins maximul), atunci predea.
  • „Mod de economisire a energiei” (buget de putere). În același timp, puterea de transmisie a telefonului mobil rămâne neschimbată, iar dacă calitatea se deteriorează, canalul de comunicare se schimbă ( predea).

Interesant este că nu numai un telefon mobil poate iniția o schimbare de canal, ci și M.S.C., de exemplu, pentru o mai bună distribuție a traficului.

Dirijarea apelurilor.

Să vorbim acum despre modul în care sunt direcționate apelurile de pe telefonul mobil primite. Ca și înainte, vom lua în considerare cazul cel mai general, când abonatul se află în aria de acoperire a rețelei de oaspeți, înregistrarea a avut succes, iar telefonul este în modul de așteptare.

Când se primește o solicitare (Fig. 2) pentru o conexiune de la un sistem telefonic cu fir (sau alt sistem celular) la M.S.C. rețeaua de domiciliu (apelul „găsește” comutatorul dorit folosind numărul de abonat mobil format MSISDN, care conține țara și codul de rețea).


Fig.2 Interacțiunea blocurilor principale ale rețelei la sosirea unui apel.

M.S.C.înaintează către HLR număr ( MSISDN) abonat. HLR, la rândul său, face o cerere către VLR rețeaua de oaspeți în care se află abonatul. VLR selectează unul dintre cei pe care îi are la dispoziție MSRN(Mobile Station Roaming Number - numărul stației mobile „în roaming”). Ideologia destinației MSRN este foarte asemănătoare cu atribuirea dinamică a adreselor IP în accesul dial-up la Internet prin modem. HLR rețeaua de domiciliu primește de la VLR atribuite abonatului MSRNși, însoțindu-l IMSI utilizator, transmite către comutatorul rețelei de domiciliu. Etapa finală a stabilirii unei conexiuni este direcționarea apelului, urmată de IMSIȘi MSRN, comutatorul de rețea pentru oaspeți, care generează un semnal special transmis PAGCH(Canal PAGer - canal de apel) pe tot parcursul LA. unde se află abonatul.

Dirijarea apelurilor de ieșire nu reprezintă nimic nou sau interesant din punct de vedere ideologic. Voi da doar câteva dintre semnalele de diagnosticare (Tabelul 4) care indică imposibilitatea stabilirii unei conexiuni și pe care utilizatorul le poate primi ca răspuns la o încercare de a stabili o conexiune.

Tabelul 4. Principalele semnale de eroare de diagnosticare la stabilirea unei conexiuni.

Concluzie

Desigur, nimic nu este perfect pe lume. Sistemele celulare GSM discutate mai sus nu fac excepție. Numărul limitat de canale creează probleme în centrele de afaceri ale megalopolelor (și recent, marcate de creșterea rapidă a bazei de abonați și la periferia acestora) - pentru a efectua un apel, de multe ori trebuie să așteptați încărcarea sistemului. scădea. Rata scăzută, conform standardelor moderne, de transfer de date (9600 bps) nu permite trimiterea de fișiere mari, ca să nu mai vorbim de materiale video. Iar posibilitățile de roaming nu sunt atât de nelimitate - America și Japonia își dezvoltă propriile sisteme de comunicații digitale fără fir, incompatibile cu GSM.

Desigur, este prea devreme să spunem că zilele GSM sunt numărate, dar nu se poate să nu remarci apariția așa-numitelor 3G-sisteme care reprezintă începutul unei noi ere în dezvoltarea telefoniei celulare și sunt lipsite de dezavantajele enumerate. Cum mi-ar plăcea să privesc câțiva ani înainte și să văd ce oportunități vom primi cu toții din noile tehnologii! Totuși, așteptarea nu este atât de lungă - începerea funcționării comerciale a primei rețele de a treia generație este programată pentru începutul anului 2001... Dar ce soartă îi rezervă noilor sisteme - creștere explozivă, precum GSM, sau ruină și distrugerea, ca Iridium, timpul va spune...

Tradus din engleză, GSM este tradus ca un sistem global de comunicații mobile aparținând rețelelor de a doua generație. Să ne întoarcem puțin în istorie și să vedem cum a apărut și s-a dezvoltat acest standard popular.

Standarde de rețea GSM

  1. Conexiune analogică – 1G. Acest tip de comunicare și-a început dezvoltarea în 1982. În timpul apariției AMPS - Serviciu avansat de telefonie mobilă. Acest serviciu a fost utilizat pentru canalele de comunicații vocale care funcționează la o frecvență de 800 MHz.
  2. Comunicare digitală – 2G. Odată cu apariția anilor 90, progresul a făcut un pas înainte și a apărut a doua generație de comunicații celulare. Dezvoltându-se activ în direcția stăpânirii comunicațiilor digitale, au fost dezvoltate standarde precum EDGE - 2.7G și GPRS - 2.5G.
  3. Comunicații digitale în bandă largă – 3G. Acest standard a apărut relativ recent și, pe lângă serviciile de comunicații celulare, oferă utilizatorilor săi acces la Internet. Urmează standardul îmbunătățit HSDPA – 3.5G.
  4. Comunicații mobile de mare viteză – 4G. Noua generație de comunicații celulare diferă de standardele anterioare prin viteza mai mare și calitatea semnalului. Pe lângă comunicațiile celulare, acceptă și accesul la Internet.

În zilele noastre, standardul GSM este cel mai popular și răspândit nu numai în Rusia, ci în întreaga lume. Telefoanele mobile din acest standard funcționează în 4 benzi de frecvență - 850 MHz, precum și 900, 1800 și 1900 MHz.

Cum a început totul

Inițial, abrevierea GSM avea un alt sens - Groupe Special Mobile, denumirea grupului de specialiști care a creat acest standard. Ulterior, sensul s-a schimbat în cel deja familiar - Global System for Mobile Communications, tradus ca Global Mobile Communications System. Acest nume a prins rădăcini în toată lumea.

Totul a început când, în 1982, 26 de companii de telefonie din Europa au început să dezvolte un standard comun de telefonie. Sa decis ca sistemul de comunicații să funcționeze în intervalul de frecvență de 900 MHz.

În 1989 al aceluiași secol, Institutul de Standarde de Telecomunicații a preluat dezvoltarea unui nou standard de comunicații. Și în 1991, rețeaua GSM funcționa deja în Europa. Ulterior, acest standard s-a răspândit în întreaga lume și este încă principalul standard de comunicare celulară căutat.

Ce servicii sunt disponibile cu GSM

Principalele servicii disponibile în rețeaua GSM:

  • Schimb de date – schimb sincron și asincron.
  • GPRS – transfer de pachete de date.
  • Comunicatie vocala.
  • Recepția și transmiterea mesajelor text – SMS.
  • Trimiterea de mesaje fax.

Servicii suplimentare disponibile în rețeaua GSM:

Identificarea numărului apelantului.

  • Identificarea numărului anti-ieșire – un serviciu care blochează capacitatea de a vă identifica numărul.
  • Redirecționați un apel primit la alt număr.
  • Apel în așteptare. Mod de asteptare.
  • Comunicare simultană cu mai mulți adversari pentru a crea conferințe vocale.
  • Mesageria vocală.

Avantajele și dezavantajele rețelei GSM.

Avantaje:

  1. Telefoanele folosite în rețeaua GSM sunt compacte, ușoare și au un consum redus de energie. Dispozitivele moderne sunt capabile să funcționeze mult timp fără a reîncărca bateria, spre deosebire de predecesorii lor analogici. Datorită controlului de la stațiile de bază ale operatorului, nivelul semnalului scade dacă depășește nivelul necesar pentru funcționare. Toate acestea contribuie la calitatea și comoditatea comunicării.
  2. Posibilitatea unui număr mare de conexiuni simultane. Acest serviciu este disponibil atât în ​​cadrul rețelei, cât și între diferiți operatori care oferă servicii celulare.
  3. Cantitatea minimă de interferențe radio. Comunicațiile mobile funcționează pe propriile game de frecvență independente. Datorită acestui fapt, nivelul de interferență este menținut la minimum și nimic nu interferează cu comunicarea dvs.
  4. GSM are protecție fiabilă împotriva invazării confidențialității dvs. - interceptarea ilegală a conversațiilor personale și alte acțiuni ilegale. Acest lucru se realizează prin algoritmi complecși de criptare digitală. Acest sistem a fost dezvoltat de Nokia, iar astăzi este standardul mondial pentru protejarea rețelelor celulare.
  5. Disponibilitatea roamingului în cadrul rețelei și între diferiți operatori. Datorită acestui fapt, un abonat situat oriunde în lume poate suna în diferite țări și orașe, indiferent de operatorul care primește semnalul. Tranziția semnalului de la o rețea la alta are loc automat.

Defecte:

  1. Probabilitatea de apariție a distorsiunii vocii în timpul procesării semnalului digital. Acest factor depinde în primul rând de calitatea semnalului transmis și de dispozitivul celular în sine.
  2. Calitate slabă a comunicației departe de stația de bază a operatorului. Comunicarea stabilă este asigurată pe o rază de 120 km, între telefonul mobil și stația de bază. În orașe, acest fenomen practic nu este observat, dar pe rutele suburbane lungi semnalul poate pluti - dispărând și apărând. Acest lucru se întâmplă din cauza distanței dintre receptorul telefonului și stația de bază.
  3. Niveluri crescute de radiații de la telefoanele mobile. Această circumstanță poate dăuna real sănătății fizice a unei persoane. Pentru a evita astfel de consecințe, folosiți huse și nu purtați telefonul în buzunarele interioare ale hainelor. Deși progresul nu stă pe loc. Telefoanele moderne sunt mai sigure și nu dăunează sănătății umane, spre deosebire de omologii lor timpurii.

WCDMA și GSM sunt standarde de comunicare pentru rețelele mobile. Astăzi, în Rusia, cel mai popular este GSM, în care operează majoritatea operatorilor ruși. Și foarte rar, utilizatorii pot auzi de WCDMA, de exemplu, când au observat din greșeală tarifele operatorilor WCDMA sau au vrut să cumpere un telefon care acceptă doar acest standard de comunicare. Până acum, GSM nu se va muta pe piața rusă, dar unele avantaje ale rețelei WCDMA îi fac pe utilizatori să se gândească la care este mai bine - WCMDA sau GSM. Care este diferența dintre aceste standarde de comunicare și care este mai bine să alegeți? Să încercăm să ne dăm seama.

Ce este WCDMA și GSM într-un telefon?

Este imposibil de explicat diferența fără a vorbi despre însăși esența acestor standarde. Prin urmare, înainte de a ne da seama care este diferența, vom lua în considerare standardele WCDMA sau GSM mai detaliat.

Să începem cu GSM. Această abreviere înseamnă Global System for Mobile Communications. Și acesta este primul standard celular digital global, care este oarecum un model.

A fost dezvoltat de ETSI (Europa) în anii 90 și s-a bazat pe principiile diviziunii canalelor TDMA, securității, criptării și transmisiei de date. GMS vă permite să transmiteți:

  1. Vorbire.
  2. Mesaje text.
  3. Fax.
  4. Pachete de date (GPRS).

De asemenea, datorită acestui standard, pentru prima dată a devenit posibilă determinarea numărului de telefon mobil de la care se primește un apel și redirecționarea către un alt număr. Nu trebuie să uităm de posibilitatea de a crea un apel conferință, în care mai multe telefoane mobile pot fi combinate simultan, și de a menține un apel în modul de așteptare. La un moment dat, GSM a creat o revoluție în domeniul comunicațiilor celulare.

Ce este WCMDA?

Când vorbim despre WCDMA sau GSM și care este diferența dintre ele, este întotdeauna potrivit să menționăm că WCMDA este într-o oarecare măsură un add-on care îmbunătățește standardul GSM. Sau, mai degrabă, așa a fost inițial conceput totul, dar astăzi WCDMA este un standard de comunicare de a treia generație, care se bazează pe șapte proiecte internaționale. Dar GSM a rămas standardul de comunicare de a doua generație (a se citi 2G).

WCDMA se bazează pe tehnologia DS-CDMA, care, în comparație cu TDMA, este mai rezistentă la interferențe și are un randament mai mare. Telefoanele care funcționează în mediul WCMDA pot îndeplini aceleași funcții ca în standardul GSM (transfer voce sau informații digitale), dar calitatea și viteza vor fi mult mai mari. Prin urmare, operatorii care susțin WCMDA oferă servicii de acces la Internet la viteze mai mari.

WCDMA sau GSM - care este diferența?

Cea mai importantă și cheie diferență este în tehnologiile utilizate (TDMA și DS-CDMA), adică în metodele de separare a canalelor. În GSM, separarea canalelor este temporară și, din această cauză, abonatului i se alocă o bandă de frecvență mică pentru o anumită perioadă de timp.

În WCMDA, totul este diferit: folosește diviziunea de cod a fluxurilor, datorită căreia informațiile sunt transmise între dispozitive pe o bandă largă de frecvență. Ca urmare, viteza de transfer de date crește foarte mult. De aici și numele Wideband Code Division Multiple Access.

Aceasta este principala diferență dintre standardele GSM și WCDMA LTE. Care este diferența pentru utilizator? Va avea viteze mai mari de internet și mult mai puține interferențe atunci când vorbește. În ciuda tuturor acestor avantaje, cel mai popular standard de comunicare celulară este încă GSM. Remarcăm însă că în fiecare an sunt mai mulți abonați WCDMA, iar mulți operatori de telecomunicații trec treptat la acest standard pentru a oferi viteze mai mari de transfer de date. Astăzi, zonele nelocuite și satele nu sunt acoperite de rețeaua WCMDA, astfel încât locuitorii acestor zone nu au încă o alternativă la GSM.

Pe care sa aleg?

Totul devine evident acum că știi diferența. Atât modemurile WCDMA, cât și cele GSM vor oferi acces la Internet, dar la viteze diferite. Trăind într-un oraș mare, este mai logic să acordați preferință standardului de comunicare WCDMA datorită vitezei mai mari de transfer de date. În același timp, merită să înțelegeți că atunci când călătoriți, telefonul nu va prinde rețeaua în multe regiuni ale țării, deoarece acoperirea WCMDA este limitată astăzi.

Trebuie să alegeți între aceste standarde în funcție de nevoile dvs. În general, GSM este un tip de comunicare „ieftin și vesel”. Va fi garantat peste tot, chiar și în regiunile îndepărtate. Ca bonus, puteți evidenția capacitatea de a naviga pe internet. Dacă aveți nevoie de internet rapid la îndemână și nu sunt planificate călătorii lungi, atunci puteți prefera în siguranță standardul WCMDA. Cu toate acestea, ar trebui să verificați mai întâi dacă telefonul și operatorul dvs. de telefonie mobilă îl acceptă.

Dacă vorbim de generații de comunicații mobile, 2G este cel mai dezvoltat și mai larg reprezentat în Rusia. Principalele standarde de a doua generație din Federația Rusă sunt GSM 900/1800 și CDMA 450. Atât GSM, cât și CDMA sunt folosite pentru apeluri vocale, mesaje text și acces la internet mobil. Deși a doua generație nu poate oferi aceleași viteze ca, să zicem, 3G sau 4G, este singurul tip de comunicare celulară care este prezent în toate regiunile Federației Ruse, chiar și în cele mai îndepărtate. Cei mai mari furnizori de telefonie mobilă din Federația Rusă sunt MegaFon, MTS, Beeline, VimpelCom și Tele2. În medie, acoperirea teritoriului Federației Ruse este de 85%, dar MTS, de exemplu, oferă o acoperire de 100% a Rusiei.

(Click pe imagine pentru a o vedea la dimensiune completă)

Standardul GSM din Rusia folosește frecvențe de 900 și 1800 MHz. Deoarece toate telefoanele mobile sunt dispozitive duplex, două frecvențe sunt folosite pentru comunicare, una pentru recepție, cealaltă pentru transmiterea datelor. Apropo, atunci când se utilizează metoda de triangulare pe turnurile celulare, se folosesc aceste două frecvențe. CDMA folosește două frecvențe în benzile de 450 și 850 MHz, cu aceeași alocare duplex. Cel mai mare furnizor CDMA este SKYLINK. După cum am menționat deja, aceste standarde sunt utilizate în principal pentru apelurile vocale, mesajele text și accesul la Internet mobil. Accesul la internet este implementat folosind tehnologiile GPRS și EDGE.

A treia generație de comunicații mobile sau 3G, care este utilizată pe scară largă în întreaga lume, este reprezentată și în Rusia. Cele mai mari rețele 3G din țară funcționează pe tehnologie WCDMA și, conform deciziei SCRF, funcționează la frecvențe de 2000-2100 MHz. 3G ar trebui să fie înțeles ca 3G cu toate suplimentele: HSUPA, HSPDA HSPA+, care sunt adesea etichetate eronat ca . Vitezele de transmisie a datelor în astfel de rețele sunt incomparabil mai mari decât în ​​rețeaua GSM și variază în intervalul 2-14 Mbit/s. Această generație de comunicații mobile ne permite să ne bucurăm de internet mobil rapid și să efectuăm apeluri video.

Cei mai mari operatori de pe piața serviciilor 3G din Rusia sunt MTS, MegaFon, VimpelCom, Beeline și SKYLINK. Împreună, aceste companii furnizează rețele 3G în peste 120 de orașe mari ale Federației Ruse. Acoperirea rețelelor de a treia generație nu este atât de mare și este concentrată în principal în orașele dens populate. 3G este adesea folosit pentru a organiza supravegherea video fără fir sub acoperire, deoarece viteza de transmisie permite streaming video, iar consumul redus de energie crește timpul de funcționare al camerei ascunse. Acest lucru explică parțial popularitatea.

Rețelele de generația a patra se dezvoltă, de asemenea, în mod activ. Primele companii care au început să construiască o astfel de rețea au fost Yota și Freshtel, după care giganți precum MTS și MegaFon s-au alăturat dezvoltării acestei generații de comunicații în Federația Rusă. Tot în Rusia au fost organizate recent unități de producție care dezvoltă și asamblează echipamente pentru stațiile de bază din a patra generație, precum și produc toate echipamentele periferice necesare pentru aceasta. Primul oraș în care a fost lansată rețeaua 4G a fost Novosibirsk, iar după aceea a apărut a patra generație de comunicații mobile la Moscova. 4G este reprezentat de două standarde - LTE (791-862 MHz) și Wi-Max (2500-2600 MHz). Astăzi, rețeaua 4G este implementată complet în orașe precum Moscova, Sankt Petersburg, Soci, Samara, Novosibirsk, Ufa și Krasnodar.

Cele mai comune standarde de comunicare celulară au fost date mai sus, dar este de remarcat faptul că Federația Rusă și-a creat și propriul sistem de poziționare globală, numit. A fost creat pentru a înlocui sistemul american de navigație prin satelit GPS. GLONASS este foarte diferit de GPS. Sistemul american funcționează pe trei canale și utilizează 3 frecvențe diferite: 1575,42, 1227,60 și 1176,45 MHz și este împărțit în sectoare civilă și militară, iar frecvența 1575,42 MHz este rezervată activității serviciului de salvare. GLONASS, la rândul său, funcționează cu două canale, frecvențele lor: 1602-1615 și 1246-1256 MHz. GLONASS este cel mai popular în regiunile polare, deoarece orbitele sateliților GLONASS sunt mai înalte decât orbitele GPS și au o vizibilitate mai bună. Cu toate acestea, este de remarcat faptul că GPS-ul determină coordonatele mai precis.

În general, putem spune că Rusia are o acoperire bună cu diverse standarde și generații de comunicații celulare, iar tarifele ridicate nu pot decât să mulțumească utilizatorilor activi de gadgeturi mobile.