Як працюють GSM-мережі, короткі засади зв'язку. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки /Мобільний зв'язок

 Коментарі до статті

Стільниковим телефоном користувалися практично всі, але мало хто думав - як же все це працює? У цьому літературному описі ми спробуємо розглянути, як відбувається зв'язок з погляду Вашого оператора зв'язку.

Коли Ви набираєте номер і починаєте дзвонити, ну, або Вам хтось дзвонить, Ваш апарат по радіоканалу зв'язується з однією з антен найближчої базової станції.

Кожна з базових станцій містить від однієї до дванадцяти приймально-передаючих антен, спрямованих у різні сторони, щоб забезпечити зв'язком абонентів з усіх боків. На професійному жаргоні антени також називають "секторами". Ви їх самі, напевно, неодноразово бачили - великі сірі прямокутні блоки.

Від антени сигнал кабелю передається безпосередньо в керуючий блок базової станції. Сукупність секторів та керуючого блоку зазвичай і називається - BS, Base Station, базова станція. Декілька базових станцій, чиї антени обслуговують якусь певну територію або район міста, приєднано до спеціального блоку - так званого LAC, Local Area Controller, "контролер локальної зони"часто називається просто контролером. До одного контролера зазвичай підключається до 15 базових станцій.

У свою чергу, контролери, яких також може бути кілька, підключені до центрального "мозкового" блоку - MSC, Mobile services Switching Center, Центр Управління Мобільними послугами, у народі більш відомий як комутатор. Комутатор забезпечує вихід (і вхід) на міські телефонні лінії, інших операторів стільникового зв'язку тощо.

Тобто вся схема виглядає приблизно так:

У невеликих GSM-мережах використовується тільки один комутатор, у більших, що обслуговують понад мільйон абонентів, можуть використовуватися два, три та більше MSCоб'єднаних між собою.

Навіщо така складність? Здавалося б, можна антени просто підключити до комутатора - і все, ніяких проблем не було б... Але не все так просто. Справа тут в одному простому англійському слові - здати. Цим терміном позначається естафетна передача обслуговування сотових мережах. Тобто, коли ви йдете вулицею або їдете на машині (електричці, велосипеді, роликових ковзанах, асфальтоукладачі...) і при цьому розмовляєте телефоном, то, щоб зв'язок не переривався (а він не переривається), необхідно вчасно перемикати Ваш телефон з одного сектора до іншого, з однієї BS до іншої, з однієї Local Area до іншої тощо. Відповідно, якби сектори були безпосередньо підключені до комутатора, то всіма цими перемиканнями довелося б керувати комутатору, якому і без того є чим зайнятися. Багаторівнева схема мережі дає можливість рівномірно розподілити навантаження, що знижує можливість відмови обладнання і, як наслідок, втрати зв'язку.

Приклад - якщо ви з телефоном переходите із зони дії одного сектора в зону дії іншого, то переведенням телефону займається керуючий блок BS, не торкаючись при цьому "вищих" пристроїв - LAC и MSC. Відповідно, якщо перехід відбувається між різними BS, то ним керує LAC і так далі.

Роботу комутатора слід розглянути докладніше. Комутатор у стільникової мережі здійснює практично ті ж функції, що й АТС у дротових телефонних мережах. Саме він визначає, куди Ви телефонуєте, хто Вам телефонує, відповідає за роботу додаткових послуг, і, зрештою - взагалі, визначає, чи можна телефонувати чи ні.

На останньому пункті зупинимося - а що відбувається, коли Ви вмикаєте свій телефон?

Ось, вмикаєте Ви свій телефон. На Вашій SIM-картці є спеціальний номер, так званий IMSI - International Subscriber Identification Number, Міжнародний Розпізнавальний Номер Абонента. Цей номер є унікальним для кожної SIM-картки у світі, і саме по ньому оператори відрізняють одного абонента від іншого. При включенні телефону він надсилає цей код, базова станція передає його на LAC, LAC - На комутатор, у свою чергу. Тут в дію вступають два додаткові модулі, пов'язані з комутатором - HLR, Home Location Register и VLR, Visitor Location Register. відповідно, Реєстр Домашніх Абонентів и Реєстр Гостьових Абонентів. У HLR зберігаються IMSI всіх абонентів, які підключені до цього оператора. У VLR у свою чергу містяться дані про всіх абонентів, які зараз користуються мережею даного оператора. IMSI передається в HLR (Зрозуміло, в сильно зашифрованому вигляді; вдаватися докладно особливо шифрування ми не буде, скажімо тільки, що за цей процес відповідає ще один блок - AuC, Центр Аутентифікації), HLR, у свою чергу, перевіряє - чи має він такий абонент, і, якщо є, то чи не заблокований він, наприклад, за несплату. Якщо все гаразд, то цей абонент прописується в VLR і з цього моменту може здійснювати дзвінки. У великих операторів може бути не один, а кілька паралельно працюючих HLR и VLR. А тепер спробуємо все вищесказане відобразити на малюнку:

Ось ми коротко розглянули, як працює стільникова мережа. Насправді там все набагато складніше, але якщо описувати все як є досконало, то цей виклад за обсягом цілком може перевищити "Війну і мир".

Далі ми розглянемо, а як (і головне – за що!) оператор списує у нас гроші з рахунку. Як Ви вже напевно чули, тарифні плани бувають трьох різних типів - так звані "кредитні", "авансові" та "припейд", від англійської Передоплата, тобто передплачений. У чому різниця? Розглянемо, як може відбуватися списання грошей під час розмови:

Припустимо, Ви кудись подзвонили. На комутаторі зафіксувалося - абонент такий телефонував туди, поговорив, припустимо, сорок п'ять секунд.

Перший випадок – у Вас кредитна або авансова система оплати. У такому разі відбувається таке: дані про Ваші і не тільки Ваші дзвінки накопичуються в комутаторі і потім, у порядку загальної черги, передаються в спеціальний блок, який називають Білінгомвід англійської to bill - платити за рахунками. Біллінг відповідає за всі питання, пов'язані з грошима абонентів – розраховує вартість дзвінків, списує абонентську плату, списує гроші за послуги тощо.

Швидкість передачі інформації з MSC в Біллінг залежить від того, яка обчислювальна потужність білінгу, або, іншими словами, з якою швидкістю він встигає переводити технічні дані про скоєні дзвінки у безпосередні гроші. Відповідно, чим більше абоненти розмовляють, чи чим "гальмівніший" білінг, тим повільніше рухатиметься черга, відповідно, тим більше буде затримка між самою розмовою та фактичним списанням грошей за цю розмову. З цим фактом пов'язане невдоволення, яке часто висловлюється деякими абонентами - "Мовляв, гроші крадуть! Два дні не розмовляв - енну суму списали...". Але при цьому зовсім не враховується, що за розмови, які відбувалися, наприклад, три дні тому, гроші одразу й не списали... Хороші люди намагаються не помічати... А в ці дні, наприклад, білінг міг просто не працювати - чи через аварію, чи через те, що його якось модернізували.

У зворотний бік - від білінгу до MSC - стоїть інша черга, в якій білінг повідомляє комутатор про стан рахунків абонентів. Знову ж таки досить частий випадок - заборгованість рахунку може досягати кількох десятків доларів, а по телефону ще можна дзвонити - це саме через те, що "зворотна" черга ще не підійшла і комутатор поки не знає про те, що Ви злісні неплатники і Вас давно треба заблокувати.

Авансовий від кредитного тарифи відрізняються лише способом розрахунку з абонентом - у першому випадку людина вносить якусь суму на рахунок, і гроші за розмови поступово віднімаються з цієї суми. Це спосіб зручний тим, що дозволяє певною мірою планувати і обмежувати свої витрати на зв'язок. Другий варіант - кредитний, при якому сумарна вартість усіх розмов за якийсь період ("білінговий цикл), зазвичай за місяць, виставляється у вигляді рахунку, який абонент повинен сплатити. Кредитна система зручна тим, що страхує Вас від тих випадків, коли терміново необхідно зателефонувати, а гроші на рахунку раптом закінчилися і телефон заблокований.

Припейди влаштовані зовсім інакше:

У припейді білінг як такий зазвичай називають "Припейд платформою".

Безпосередньо в момент початку телефонного з'єднання встановлюється прямий зв'язок між комутатором и припейд платформою. Жодних черг, дані передаються в обидві сторони безпосередньо в процесі розмови, в режимі реального часу. У зв'язку з цим припейдам притаманні такі характерні риси - відсутність абонентської плати (оскільки немає такого поняття, як білінговий період), обмежений набір додаткових послуг (їх технічно важко тарифікувати в режимі "реального часу"), неможливість "піти в мінус" - розмова просто перерветься, як тільки закінчаться гроші на рахунку. Явною гідністю припейдів є можливість точно контролювати кількість грошей на рахунку і, як наслідок, свої витрати.

В припейдах ще іноді спостерігається деяке кумедне явище – якщо припейд платформа з якихось причин відмовляється працювати, наприклад, через перевантаження, відповідно для абонентів припейд-тарифів у цей час усі дзвінки стають абсолютно безкоштовними. Що, власне, їх – абонентів – не може не тішити.

А як же розраховуються наші гроші, коли ми розмовляємо, перебуваючи в роумінгу? Та й як взагалі телефон працює у роумінгу? Що ж, спробуємо відповісти і на ці запитання:

номер IMSI складається з 15-ти цифр, та перші 5 цифр, так звані СС - Country Code (3 цифри) та NC - Network Code (5 цифр) – чітко характеризують оператора, до якого підключений даний абонент. За цими п'ятьма цифрами VLR гостьового оператора знаходить HLR домашнього оператора і дивиться в ньому - а чи можна цьому абоненту користуватися роумінгом у даного оператора? Якщо так, то IMSI прописується у VLR гостьового оператора, а в HLR домашнього - посилання на цей гостьовий VLR, щоб знати, де шукати абонента.

Зі списанням грошей у білінгу ситуація теж не дуже проста. Через те, що дзвінки обробляє гостьовий комутатор, але гроші підраховує свій, "домашній" білінг, Цілком можливі великі затримки в списанні коштів - до місяця. Хоча існують і системи, наприклад, "Верблюд2", які й у роумінгу працюють за принципом припейду, тобто списують гроші у реальному часі.

Тут виникає чергове питання - а за що списуються гроші в роумінгу? Якщо "вдома" все зрозуміло – є чітко прописані тарифні плани, то з роумінгом ситуація інша – грошей списують багато та незрозуміло, за що. Ну що ж, спробуємо розібратися:

Всі телефонні дзвінки в роумінгу поділяються на 3 основні категорії:

Вхідні дзвінки - у такому разі вартість дзвінка складається з:

Вартість міжнародного дзвінка з дому в гостьовий регіон
+
Вартість вхідного дзвінка у гостьового оператора
+
Якась надбавка, яка залежить від конкретного гостьового оператора

Вихідний дзвінок додому:

Вартість міжнародного дзвінка з гостьового регіону додому
+
Вартість вихідного дзвінка у оператора

Вихідний дзвінок по регіону:

Вартість вихідного дзвінка у оператора
+
Якась надбавка, яка залежить від конкретного оператора

Як видно, вартість дзвінків у роумінгу залежить лише від двох речей – від того, до якого оператора абонент підключений вдома та того, яким оператором абонент користується у гостях. При цьому виявляється одна дуже важлива річ – вартість хвилини у роумінгу абсолютно не залежить від обраного абонентом тарифного плану.

Хотілося б додати ще одне зауваження - якщо два телефони одного оператора разом знаходяться в роумінгу в іншого оператора (ну, наприклад, двоє друзів поїхали відпочивати), то розмовляти їм один з одним вийде дуже накладно - платить, що телефонує, як за вихідний додому, а приймаючий дзвінок – як за вхідний з дому. Це один із недоліків стандарту GSM - те, що зв'язок у цьому випадку йде через будинок. Хоча технічно цілком реально влаштувати зв'язок "безпосередньо", але хто з операторів на це піде, якщо можна залишити все як є і заробляти гроші?

Ще одне питання, яке останнім часом часто цікавить власників більш ніж одного мобільного телефону - а скільки буде коштувати переадресований дзвінок з одного телефону на інший? І це питання відповісти цілком реально:

Припустимо, з телефону B встановлена ​​переадресація на телефон С. З телефону А телефонують B - відповідно, дзвінок переадресовується на апарат С. У цьому випадку платять:

Телефон А - як за вихідний телефон В
(Взагалі, це логічно - адже він на нього і дзвонить)
Телефон В – платить ціну переадресації
(зазвичай кілька центів за хвилину)
+
вартість міжнародного дзвінка з регіону, де зареєстровано, в регіон, де зареєстровано
(якщо телефони одного регіону, то ця складова дорівнює нулю).
Телефон С - платить за вхідний з телефону А

На завершення тим хотілося б згадати ще один тонкий момент – а скільки коштуватиме переадресація у роумінгу? А ось тут починається найцікавіше:

Наприклад, у телефоні стоїть переадресація за умовами зайнятості на домашній номер. Тоді при вхідному дзвінку утворюється так звана "роумінгова петля- дзвінок піде на домашній телефон через гостьовий комутаторвідповідно вартість такого переадресованого дзвінка для роумера дорівнюватиме сумі вартості вхідного та вихідного додому дзвінків плюс ще вартість самої переадресації. І що кумедно при цьому - роумер може навіть не знати, що подібний дзвінок мав місце, і згодом здивуватися, побачивши рахунок за зв'язок.

Звідси випливає практична порада - при поїздках бажано відключати всі види переадресації (можна залишити тільки безумовну - у цьому випадку "роумінгової петлі" не виходить), особливо переадресації на голосову пошту - інакше згодом можна довго дивуватися - "Куди ж це гроші поділися, а?".

Список термінів, які використовувалися в тексті

AuC - Autentification Center, Центр Аутентифікації, відповідає за кодування інформації при передачі в мережі та прийомі з мережі
платіжний - Біллінг, система обліку коштів у оператора
BS - Base Station, базова станція, кілька приймально-передаючих антен, що належать одному керуючому пристрою.
Верблюд2 - одна із систем Prepaid, в якій реалізовано миттєве списування коштів у роумінгу
CC - Country Code, код країни у стандарті GSM (для Росії – 250)
GSM - Global System for Mobile Communications, найпоширеніший у світі стандарт стільникового зв'язку
Handover - передача керування трубкою від однієї антени/базової станції/LAC до іншої
HLR - Home Location Register, реєстр домашніх абонентів, містить докладну інформацію про всіх абонентів, підключених до оператора.
IMEI - International Mobile Equipment Identification, міжнародний серійний номер обладнання у стандарті GSM, унікальний у кожного апарату
IMSI - International Mobile Subscriber Identification, міжнародний серійний номер передплатника на послуги стандарту GSM, унікальний у кожного абонента
LAC - Local Area Controller, Контролер Локальної Зони, пристрої, що управляє роботою деякої кількості базових станцій, чиї антени обслуговують певну територію.
Місцевий район - Локальна зона, територія, що обслуговується BS, що входять до складу одного LAC
MSC - Mobile services Switching Center, Центр Управління Мобільними послугами, комутатор - центральна ланка мережі GSM.
NC - Network Code, Код мережі, код конкретного оператора в даній країні в стандарті GSM (для MTS - 01, BeeLine - 99).
Prepaid - Припейд, передоплата – система білінгу, заснована на миттєвому списанні коштів.
роумінг - Роумінг, користування мережею іншого, "гостяного" оператора.
ТАК - Subscriber Identification Module, Модуль Розпізнавання Абонента, СІМ-картка – електронний блок, що вставляється в телефон, на якому записано IMSI абонента.
VLR - Visitor Location Register, реєстр активних абонентів - містить інформацію про всіх абонентів, хто зараз користується послугами даного оператора.

Публікація: cxem.net

Дивіться інші статті розділу Мобільний зв'язок.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву Самоврядні крісла-коляски для аеропорту 15.05.2019 У Міжнародному аеропорту Наріта в Токіо, Японія, почнуть використовувати низку самоврядних електричних крісел-візків. За допомогою спеціального програмного забезпечення крісла-каталки самостійно здійснюватимуть навігацію в будівлі аеропорту. Пересуватися в аеропорту доводиться досить багато, що може бути особливо важким для людей похилого віку і для людей з обмеженими можливостями. Для вирішення цієї проблеми найбільша японська авіакомпанія All Nippon Airways – нові можливості мобільності в аеропортах у співпраці з компанією Panasonic. Раннім результатом роботи стали електричні роботизовані крісла-коляски, які будуть протестовані в Міжнародному аеропорту Наріта в Токіо: вони використовуватимуть спеціальне програмне забезпечення, яке дозволить їм самостійно пересуватися по будівлі аеропорту, уникаючи зіткнень з людьми та перешкодами на шляху до точки призначення. На початку тестування автоматизовані крісла-каталки супроводжуватимуться співробітниками авіакомпанії.

Інші цікаві новини:

▪ Вплив какао на розумову працездатність

▪ Їжа з комах створить безвідходне сільське господарство

▪ Кухонну губку потрібно міняти щотижня

▪ Світло випаровує воду без нагріву

▪ Біосумісна електродна тканина для одягу

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Попередні підсилювачі. Добірка статей

▪ стаття Штрихкод. Історія винаходу та виробництва

▪ стаття Який харчовий продукт є справжньою корою дерев? Детальна відповідь

▪ стаття Директор спортивного клубу. Посадова інструкція

▪ стаття Допустимий тривалий струм для проводів з гумовою та полівінілхлоридною ізоляцією з алюмінієвими жилами. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Трифазний інвертор, 36 вольт. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024