Аппаратные решения

Частоты и стандарты сотовой связи используемые в россии

Введение

Среди современных систем мобильной радиосвязи наиболее стремительно развиваются системы сотовой радиотелефонной связи. Их внедрение позволило решить проблему экономического использования выделенной полосы радиочастот путем передачи сообщений на одних и тех же частотах и увеличить пропускную способность телекоммуникационных сетей. Эти системы построены в соответствии с сотовым принципом разделения частот по территории обслуживания и предназначены для обеспечения радиосвязью большого числа абонентов с выходом в ТфОП.

Использование современных информационных технологий позволяет обеспечить абонентам таких сетей высокое качество речевых сообщений, надежность и конфиденциальность связи, защиту от несанкционированного доступа в сеть и еще очень широкий набор иных услуг. В настоящее время в сфере радиосвязи с подвижными объектами широко используются как аналоговые (NMT-450, NMT-900, AMPS и др.), так и цифровые стандарты (GSM-900, GSM-1800, GSM-1900, D-AMPS, и др.). Наиболее успешно развиваются мобильные технологии, связанные со стандартом GSM. По отношению к другим цифровым стандартам сотовых систем подвижной связи GSM обеспечивают лучшие энергетические и качественные характеристики связи, самые высокие характеристики безопасности и конфиденциальности связи. Стандарт GSM, кроме того, предоставляет ряд услуг связи, которые не реализованы в других стандартах сотовой связи.

Целью данного дипломного проекта является проектирование фрагмента сотовой системы связи стандарта DCS-1800 оператора «Астелит» и оценка электромагнитной совместимости данной системы.


1.1 Описание и основные характеристики стандарта GSM

Использование в странах Западной Европы целого ряда аналоговых стандартов сотовой связи, не совместимых друг с другом и имеющих значительные недостатки в сравнении с цифровыми стандартами, привело к необходимости разработки единого общеевропейского цифрового стандарта сотовой связи GSM-900. Он обеспечивает высокое качество и конфиденциальность связи, позволяет предоставить абонентам большой набор услуг. Стандарт допускает возможность организации автоматического роуминга. По состоянию на июль 1999 г. доля абонентов стандарта GSM-900 составляла: в мире примерно 43%, в Западной Европе более 85%.

Стандарт GSM известен также под названиями DCS (Digital Cellular System) или PCN (Personal Communications Network), а также модификация стандарта GSM-900 для диапазона 1800 МГц: стандарт GSM-1800. Стандарт GSM включает в себя наиболее полный набор услуг по сравнению с другими.

Сотовые сети стандарта GSM изначально проектируются как сети большой емкости, рассчитанные на массового потребителя и предназначенные для предоставления широкого набора услуг абонентам при пользовании связью как внутри зданий, так и на улице, в том числе при передвижении на автомобиле .

В стандарте GSM используется TDMA, что позволяет на одной несущей частоте разместить одновременно 8 речевых каналов. В качестве речепреобразующего устройства используется речевой кодек RPE-LTP с регулярным импульсным возбуждением и скоростью преобразования речи
13 кбит/с.

Для защиты от ошибок, возникающих в радиоканалах, применяется блочное и сверточное кодирование с перемежением. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения MS достигается медленным переключением рабочих частот в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в секунду .

Для борьбы с интерференционными замираниями принимаемых сигналов, вызванными многолучевым распространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре связи используются эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание импульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением времени задержки до 16 мкс. Система синхронизации оборудования рассчитана на компенсацию абсолютного времени задержки сигналов до 233 мкс. Это соответствует максимальной дальности связи 35 км (максимальный радиус соты).

Для модуляции радиосигнала применяется спектрально-эффективная гуссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK). Обработка речи в данном стандарте осуществляется в рамках системы прерывистой передачи речи DTX (Discontinuous Transmission).

В стандарте GSM достигается высокая степень безопасности передачи сообщений; осуществляется шифрование сообщений по алгоритму шифрования с открытым ключом (RSA).

В целом, система связи, действующая в стандарте GSM рассчитана на ее использование в различных сферах. Она предоставляет пользователям широкий диапазон услуг и возможность применять разнообразное оборудование для передачи речевых сообщений и данных, вызывных и аварийных сигналов; подключаться к телефонным сетям общего пользования (PSTN), сетям передачи данных (PDN) и цифровым сетям с интеграцией служб (ISDN).

Ниже приведены основные характеристики стандарта GSM :

Частота передачи MS и приема BTS, МГц 890–915;

Частота приема MS и передачи BTS, МГц 935–960;

Дуплексный разнос частот приема и передачи, МГц 45;

Скорость передачи сообщений в радиоканале, кбит/c 270,833;

Скорость преобразования речевого кодека, кбит/c 13;

Ширина полосы канала связи, кГц 200;

Максимальное количество каналов связи 124;

Вид модуляции GMSK;

Индекс модуляции BT=0,3;

Ширина полосы пропускания предмодуляционного

гаусовского фильтра, кГц 81,2;

Количество скачков по частоте в секунду 217;

Максимальный радиус соты, км до 35;

Схема организации каналов комбинированная TDMA/FDMA;

Требуемое отношение несущая / интерференция 9 дБ.

Оборудование сетей GSM включает в себя подвижные (радиотелефоны) и базовые станции, цифровые коммутаторы, центр управления и обслуживания, различные дополнительные системы и устройства. Функциональное сопряжение элементов системы осуществляется с помощью ряда интерфейсов. На структурной схеме (рисунок 1.1) показано функциональное построение и интерфейсы, принятые в стандарте GSM .

Рисунок 1.1 – Структурная схема сети стандарта GSM


MS состоят из оборудования, которое предназначено для организации доступа абонентов GSM к существующим сетям связи. В рамках стандарта GSM приняты пять классов MS: от модели 1-го класса с выходной мощностью до 20 Вт, устанавливаемой на транспортных средствах, до модели 5-го класса с максимальной выходной мощностью до 0,8 Вт (таблица 1.1). При передаче сообщений предусматривается адаптивная регулировка мощности передатчика, обеспечивающая требуемое качество связи. MS и BTS независимы друг от друга.

Таблица 1.1 – Классификация подвижных станций стандарта GSM

Каждая MS имеет свой МИН – международный идентификационный номер (IMSI), записанный в ее памяти. Каждой MS присваивается еще один МИН – IMEI, который используется для исключения доступа к сетям GSM с помощью похищенной станции или станции, не обладающей такими полномочиями.

Оборудование BSS состоит из контроллера базовых станций BSC и собственно приемопередающих базовых станций BTS . Один контроллер может управлять нескольким станциями. Он выполняет следующие функции: управление распределением радиоканалов; контроль соединения и регулировка их очередности; обеспечение режима работы с «прыгающей» частотой, модуляция и демодуляция сигналов, кодирование и декодирование сообщений, кодирование речи, адаптацию скорости передачи речи, данных и сигналов вызова; управление очередностью передачи сообщений персонального вызова.

Транскодер ТСЕ обеспечивает преобразование выходных сигналов канала передачи речи и данных MSC (64 кбит/с) к виду, соответствующему рекомендациям GSM по радиоинтерфейсу (13 кбит/с). Транскодер обычно располагается вместе с MSC.

Оборудование подсистемы коммутации SSS состоит из ЦК подвижной связи MSC, регистра положения HLR, регистра перемещения VLR, центра аутентификации AUC и регистра идентификации оборудования EIR.

MSC обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений MS. Он представляет собой интерфейс между сетью подвижной связи и фиксированными сетями, такими как PSTN, PDN, ISDN, и обеспечивает маршрутизацию вызовов и функцию управления вызовами. Кроме этого, MSC выполняет функции коммутации радиоканалов, к которым относятся эстафетная передача, обеспечивающая непрерывность связи при перемещении MS из соты в соту, и переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностей. Каждый MSC обслуживает абонентов, расположенных в пределах определенной географической зоны. MSC управляет процедурами установления вызова и маршрутизации. Для PSTN он обеспечивает функции системы сигнализации SS №7, передачи вызова или другие виды интерфейсов. Также MSC формирует данные для тарификации разговоров, составляет статистические данные, поддерживает процедуры безопасности при доступе к радиоканалу .

MSC также управляет и процедурами регистрации местоположения и передачи управления в подсистеме базовых станций (BSC). Процедура передачи вызова в сотах, управляемых одним BSC, осуществляется этим BSC. Если передача вызова осуществляется между двумя сетями, управляемыми разными BSC, то первичное управление осуществляется в MSC. Также в стандарте GSM предусмотрена процедура передачи вызова между контроллерами (сетями), относящимися к разным MSC.

MSC осуществляет постоянное слежение за MS, используя регистры: HLR (регистр положения или домашний регистр) и VLR (перемещения или гостевой регистр).

В HLR хранится та часть информации о местоположении какой-либо MS, которая позволяет MSC доставить вызов. Этот регистр содержит МИН подвижного абонента (IMS1), который используется для опознавания MS в центре аутентификации (AUC), а также данные, необходимые для нормальной работы сети GSM.

В наличии комплекты, работающие во всех присутствующих на территории РФ диапазонах частот сотовой связи. Каждый комплект подбирается индивидуально под нужды объекта менеджерами отдела продаж на основании данных, полученных в ходе проведенных предварительных замеров, имеющегося плана здания (этажности, метража, материала несущих стен и перегородок).

Делается это с одной целью - клиент буквально сразу же после монтажа комплекта репитера получает мощный, стабильный, не прерывающийся сигнал сотовой связи во всех помещениях, в том числе подвальных. Оборудование может быть установлено в любом здании (жилого, нежилого типа), в загородном доме либо на дачном участке.

Комплекты усилителя сотовой связи подбираются нашими специалистами после детального согласования с заказчиком.

Благодаря готовым комплектам «ДалСВЯЗЬ», включающим в себя полный перечень необходимого оборудования, у клиента отпадает необходимость дозакупки не хватающих кабелей или иных комплектующих. Мы предлагаем нашим клиентам более пятнадцати вариантов комплектов репитера, которые подбираются индивидуально.

Мы можем предложить, как уже готовые решения, так и скомплектовать оборудование исключительно под требования заказчика и специфику объекта, где необходимо усилить сигнал сотовой связи и мобильного интернета.

Подберем комплект усилителя сотовой связи в индивидуальном порядке

В нашей компании предлагаются комплекты усиления сигнала сотовой связи 2G GSM, 3G UMTS, 4G LTE. Ассортимент нашего производства включает оборудование, позволяющее решать абсолютно все проблемы, связанные с покрытием сотовой сети. Репитеры функционируют в самых разных диапазонах частот. Также мы можем предложить модели усилителей, которые работают одновременно сразу в нескольких частотных диапазонах.

По всем вопросам подбора, приобретения, монтажа и комплектации Вы можете проконсультироваться со специалистами компании «ДалСВЯЗЬ», являющейся одним из ведущих производителей систем усиления сигнала мобильной связи в Российской Федерации.

Расширенная гарантия!

Только в нашей компании действует расширенная гарантия (от двух до пяти лет) на все оборудование и комплектующие!

Профессиональный подход в работе

Мы ответственно подходим к выполнению своей работы, дорожим своей репутацией, поэтому предлагаем комплекты усиления сигнала, подобранные под жилой/нежилой объект исключительно с учетом требований объекта, пожеланий клиента.

DownLink — канал связи от базовой станции до абонента
UpLink — канал связи от абонента до базовой станции оператора.

Стандарт 4G/ LTE Частота 2500

Данный вид связи сравнительно недавно развивается и преимущественно в городах.


FDD (Frequency Division Duplex — частотное разделение каналов) — это DownLink и UpLink работают на разных полосах частот.
TDD (Time division duplex — временное разделение каналов)- это DownLink и UpLink работают на одной и той же полосе частот.

Yota: FDD DownLink 2620-2650 МГц, UpLink 2500-2530 МГц
Мегафон: FDD DownLink 2650-2660 МГц, UpLink 2530-2540 МГц
Мегафон: TDD 2575-2595 МГц — эта полоса частот выделена только в Московском регионе.
МТС: FDD DownLink 2660-2670 МГц, UpLink 2540-2550 МГц
МТС: TDD 2595-2615 МГц — эта полоса частот выделена только в Московском регионе.
Билайн: FDD DownLink 2670-2680 МГц, UpLink 2550-2560 МГц
Ростелеком: FDD DownLink 2680-2690 МГц, UpLink 2560-2570 МГц
После покупки Мегафоном компании Yota, Yota виртуально стала работать как Мегафон.

Стандарт 4G/ LTE Частота 800

В коммерческую эксплуатацию сеть запустили в начале 2014 года, преимущественно за городом, в сельской местности.

UpLink / DownLink (МГц)

Ростелеком: 791-798,5 / 832 — 839,5
МТС: 798,5-806 / 839,5 — 847,5
Мегафон: 806-813,5 / 847 — 854,5
Билайн: 813,5 — 821 / 854,5 — 862

Стандарт 3G/UMTS Частота 2000

3G/UMTS2000 — самый распространнёный стандарт сотовой связи в Европе в основном используется для передачи данных.


UpLink / DownLink (МГц)

Скайлинк: 1920-1935 / 2110 — 2125 — в конечном итоге наиболее вероятно эти частоты отойдут Ростелекому. На данный момент сеть не используется.
Мегафон: 1935-1950 / 2125 — 2140
МТС: 1950-1965 / 2140 — 2155
Билайн:1965 — 1980 / 2155 — 2170

Стандарт 2G/DCS Частота 1800

DCS1800 — тот же самый GSM, только в другом частотном диапазоне, преисущественно используется в городах. Но, например, есть регионы, где оператор ТЕЛЕ2 работает только в диапазоне 1800 МГц.

UpLink 1710-1785 МГц и Downlink 1805-1880 МГц

Показывать деление по операторам особого смысла нету, т.к. в каждом регионе распределение частот является индивидуальным.

Стандарт 2G/DCS Частота 900

GSM900 — самый распространённый на сегодняшний день стандарт связи в России и считается связью второго поколения.

Присутствует 124 канала в GSM900 МГц. Во всех регионах РФ частотные диапазоны GSM распределяются между операторами индивидуально. И существует E-GSM существует как дополнительный частотный диапазон GSM. Он смещен по частоте отновительно базового на 10 МГц..

UpLink 890-915 МГц и Downlink 935-960 МГц

UpLink 880-890 МГц и Downlink 925-935 МГц

Стандарт 3G Частота 900

Из-за нехватки каналов на 2000 частоте, под 3G были выделенны частоты в 900 Мгц. Активно используются в области.

Стандарт CDMA Частота 450

CDMA450 — в центральной части России этот стандарт использует только оператор SkyLink (Скайлинк).

UpLink 453 — 457.5 МГц и DownLink 463 — 467.5 МГц.

01.02.2011

Uplink – канал связи от абонента (телефона или модема) к базовой станции сотового оператора. Downlink – канал связи от базовой станции к абоненту.

Общая таблица радиочастот

Новый для Московского региона оператор TELE2 имеет частоты только LTE800, WCDMA2100, LTE2600.

Соответственно, если хотите усилить сигнал ТЕЛЕ2, то необходимо устанавливать 3G репитеры , т.к. только в этом диапазоне есть голосовая связь.

Частота 3G:

Сотоваясвязь 3-го поколения 3G/UMTS2100 в России работает на частотах Uplink 1920 – 1980 МГц и Downlink 2110 – 2170 МГц.



Вместо скайлинка на данный момент эти частоты использует ТЕЛЕ2. Поскольку частотных не хватает из-за роста абонентов, то 3G стали запускать на частотах GSM900 и E-GSM, т.е. Uplink 880-915 МГц и DownLink 925-960 МГц.

Пример 3G/UMTS900 для Московского региона (частоты указаны DownLink, в UpLink всё аналогично):


В одном и том же кусочке частот не могут находиться одновременно и GSM и 3G, например как у Мегафона 2-я полоса в частотах E-GSM. У 3G полоса частот всегда и везде 5 МГц. В Московском регионе 3G/UMTS900 у Мегафона практически везде есть. МТС и Билайн в основном только на Юге МО используют из-за запрета военных работать на 2000-х частотах. (актуально на январь 2015 года).

Частота 4G/LTE2600:

4G/LTE2500 - связь 4-го поколения, работает на частотах 2500-2700 МГц.

Информация актуальна на январь 2013 г.


FDD (frequency division duplex - частотное разделение каналов) - это как в GSM входящий и исходящий каналы идут на разных частотах.

TDD (time division duplex - временное разделение каналов)- это исходящий и входящий каналы на одной и той же частоте!

Билайну доставлось всего 10 МГц.

TELE2 тоже доставлось только 10 МГц. (смотрим частоты Рос)

МТС - 35 МГц в Московском регионе и 10 МГц по всей стране.

А Мегафону и Yota (это один и тот же холдинг) досталось аж 65 МГц на двоих в Московском регионе и 40 МГц по всей России!

Через Yota в Москве виртаульно работает только Мегафон в стандарте 4G, в других регионах - Мегафон и МТС. В диапазоне TDD по всей России кроме Москвы будут работать телевидение (Космос-ТВ и др.)

Частоты 4G/LTE800:

По результатам конкурса ГКРЧ от 12 июля 2012 года:
DownLink / UpLink (МГц)
TELE2: 791-798,5 / 832 - 839,5
МТС: 798,5-806 / 839,5 - 847,5
Мегафон: 806-813,5 / 847 - 854,5
Билайн: 813,5 - 821 / 854,5 - 862
Данная сеть активно уже развивается.

4G частоты "других операторов"

Частоты 4G "Основа Телеком" LTE TDD 2300-2340 МГц Частоты 4G "Antares" LTE TDD 1900-1920 МГц - кто такие и кому они связь предоставляют непонятно)

Частота GSM:

GSM – это связь 2го поколения. GSM частоты: uplink 890-915 МГц, downlink 935-960 МГц.

Частота CDMA450(SkyLink):

На CDMA 450 работает Скайлинк и W-CDMA (UMTS) работают операторы «большой тройки». Slylink CDMA частота - uplink 453-457.5 МГц и downlink 463-467.5 МГц. W-CDMA (UMTS) - Uplink 1920 – 1980 МГц и Downlink 2110 – 2170 МГц.


Частоты UMTS:

UMTS (англ. Universal Mobile Telecommunications System - универсальная система мобильной электросвязи).Собственно говоря, это и есть 3G. UMTS частоты: Uplink 1920 – 1980 МГц и Downlink 2110 – 2170 МГц.

Частоты репитеров:

Если Вам нужна только голосовая связь, то выбирайте репитеры GSM с частотами 900 МГц или DCS 1800 МГц. Если нужен и интернет, то частота репитера должна совпадать с частотами 3G/UMTS.

Диапазон частот GSM:

GSM 900: uplink 890-915 МГц, downlink 935-960 МГц. Существует дополнительный диапазон частот GSM, так называемый E-GSM – это дополнительные 10 МГц. E-GSM: uplink 880-890 МГц, downlink 925-935 МГц.

Частоты GSM в России:

GSM 900: uplink 890-915 МГц, downlink 935-960 МГц. Всего 124 канала в GSM900. В каждой области России частоты GSM распределяются между сотовыми операторами индивидуально.

Частота 3G МТС:

Uplink 1950 – 1965 МГц и Downlink 2140 – 2155 МГц. МТС как и другие сотовые операторы в 3G диапазоне имеет ширину 15 МГц.

Частоты 3G модемов:

Как правило, все модемы 3G работают на частотах 3G/UMTS: Uplink 1920 – 1980 МГц и Downlink 2110 – 2170 МГц., и поддерживают частоты сетей 2G, то есть GSM900: uplink 890-915 МГц, downlink 935-960 МГц и DCS 1800 (он же GSM1800) Uplink 1710-1785 МГц и Downlink 1805-1880 МГц.

Диапазон частот 3G:

3G – в России это CDMA450 (Скайлинк) и UMTS 2100. Частотный диапазон UMTS: Uplink 1920 – 1980 МГц и Downlink 2110 – 2170 МГц, a CDMA450 - uplink 453-457.5 МГц и downlink 463-467.5 МГц

Частота Скайлинк:

Существующая сеть CDMA450 - uplink 453-457.5 МГц и downlink 463-467.5 МГц. В Сентябре 2010 года Скайлинк получил лицензию на частоты 2100, а именно 1920 – 1935 МГц и Downlink 2110 – 2125 МГц.

Частоты GSM 1800:

Стандарт GSM 1800 правильнее называть DCS1800. Его частоты - Uplink 1710-1785 МГц и Downlink 1805-1880 МГц.

На какой частоте работает 3G:

3G работает на частотах UMTS - Uplink 1920 – 1980 МГц и Downlink 2110 – 2170 МГц. Например, сотовый оператор Билайн в Московском регионе тестирует свой 3G в частотном диапазоне GSM900.

Частоты 3G в России:

Частоты 3G для всех регионов России одинаковые: Uplink 1920 – 1980 МГц и Downlink 2110 – 2170 МГц.

3G мегафон частоты:

Мегафон в диапазоне 3G/UMTS работает на частотах: Uplink 1935 – 1950 МГц и Downlink 2125 – 2140 МГц.

Эта статья первая из цикла статей про сотовую связь. В данном цикле я хотел бы подробно описать принципы работы сетей сотовой связи второго, третьего и четвертого поколений. Стандарт GSM относится ко второму поколению (2G).

Сотовая связь первого поколения была аналоговой и сейчас не используются, поэтому рассматривать мы ее не будем. Второе поколение является цифровым и эта особенность позволила полностью вытеснить сети 1G. Цифровой сигнал по сравнению с аналоговым более помехоустойчивый, что является крупным преимуществом в подвижной радиосвязи. Кроме того, цифровой сигнал помимо речи позволяет передавать данные (SMS, GPRS). Стоит отметить, что данная тенденция по переходу с аналогового сигнала на цифровой является характерной не только для сотовой связи.

GSM (Global System Mobile) – глобальный стандарт цифровой мобильной связи, с разделение каналов по времени TDMA и частоте FDMA. Разработан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 1980-х годов.

GSM обеспечивает поддержку услуг:

  • Передачи данных GPRS
  • Передача речи
  • Передача коротких сообщений SMS
  • Передача факса

Кроме того, существуют дополнительные услуги:

  • Определение номера
  • Переадресация вызова
  • Ожидание и удержание вызова
  • Конференц-связь
  • Голосовая почта

Архитектура сети GSM

Рассмотрим подробнее из каких элементов строится сеть GSM и каким образом они взаимодействуют между собой.

Сеть GSM делится на две системы: SS (Switching System) – коммутационная подсистема, BSS (Base Station System) – система базовых станций. SS выполняет функции обслуживания вызовов и установления соединений, а также отвечает за реализацию всех назначенных абоненту услуг. BSS отвечает за функции, относящиеся к радиоинтерфейсу.

SS включает в себя:

  • MSC (Mobile Switching Center) – узел коммутации сети GSM
  • GMSC (Gate MSC) – коммутатор, который обрабатывает вызовы от внешних сетей
  • HLR (Home Location Register) – база данных домашних абонентов
  • VLR (Visitor Location Register) – база данных гостевых абонентов
  • AUC (Authentication Cetner) – центр аутентификации (проверки подлинности абонента)

BSS включает в себя:

  • BSC (Base Station Controller) – контроллер базовых станций
  • BTS (Base Transeiver Station) – приемо-передающая станция
  • MS (Mobile Station) – мобильная станция

Состав коммутационной подсистемы SS

MSC выполняет функции коммутации для мобильной связи. Данный центр контролирует все входящие и исходящие вызовы, поступающие из других телефонных сетей и сетей передачи данных. К данным сетям можно отнести PSTN, ISDN, сети передачи данных общего пользования, корпоративные сети, а также сети мобильной связи других операторов. Функции проверки подлинности абонентов также выполняются в MSC. MSC обеспечивает маршрутизацию вызовов и функции управления вызовами. На MSC возлагаются функции коммутации. MSC формирует данные, необходимые для тарификации предоставленных сетью услуг связи, накапливает данные по состоявшимся разговорам и передаёт их в центр расчётов (биллинг-центр). MSC составляет также статистические данные, необходимые для контроля работы и оптимизации сети. MSC не только участвует в управлении вызовами, но также управляет процедурами регистрации местоположения и передачи управления.

В системе GSM каждый оператор располагает базой данных, содержащей информацию обо всех абонентах принадлежащих своей PLMN. В сети одного оператора логически HLR – один, а физически их много, т.к. это
распределенная база данных. Информация об абоненте заносится в HLR в момент регистрации абонента (заключения абонентом контракта на обслуживание) и хранится до тех пор, пока абонент не расторгнет контракт и не будет удалён из регистра HLR.
Хранящаяся информация в HLR включает в себя:

  • Идентификаторы (номера) абонента.
  • Дополнительные услуги, закрепленные за абонентом
  • Информацию о местоположении абонента, с точностью до номера MSC/VLR
  • Аутентификационную информацию абонента (триплеты)

HLR может быть выполнен как встроенная функция в MSC/VLR, так и отдельно. Если емкость HLR исчерпана, то может быть добавлен дополнительный HLR. И в случае организации нескольких HLR база данных остаётся единой – распределённой. Запись данных об абоненте всегда остаётся единственной. К данным, хранящихся в HLR, могут получить доступ MSC и VLR, относящиеся к другим сетям, в рамках обеспечения межсетевого роуминга абонентов.

База данных VLR содержит информацию о всех абонентах мобильной связи, расположенных в данный момент в зоне обслуживания MSC. Таким образом, для каждого MSC на сети существует свой VLR. В VLR временно хранится информация о услугах, и благодаря этому связанный с ним MSC может обслуживать всех абонентов, находящихся в зоне обслуживания данного MSC. В HLR и VLR хранится очень похожая информация об абоненте, но есть некоторые отличия, которые будут рассмотрены в следующих главах. Когда абонент перемещается в зону обслуживания нового MSC, VLR, подключенный к данному MSC, запрашивает информацию об абоненте из того HLR, в котором хранятся данные этого абонента. HLR посылает копию информации в VLR и обновляет у себя информацию о местоположении абонента. После того как информация обновится, MS может осуществлять исходящие/входящие соединения.

Для исключения несанкционированного использования ресурсов системы связи вводятся механизмы аутентификации – удостоверения подлинности абонента. AUC – центр проверки подлинности абонента, состоит из нескольких блоков и формирует ключи аутентификации и шифрации (осуществляется генерация паролей). С его помощью MSC проверяет подлинность абонента, и при установлении соединения на радиоинтерфейсе будет включена шифрация передаваемой информации.

Состав подсистемы базовых станций BSS

BSC управляет всеми функциями, относящимися к работе радиоканалов в сети GSМ. Это коммутатор, который обеспечивает такие функции, как хэндовер MS, назначение радиоканалов и сбор данных о конфигурации сот. Каждый MSC может управлять несколькими BSC.

BTS управляет радиоинтерфейсом с MS. BTS включает в себя такое радиооборудование, как приемо-передатчики и антенны, которые необходимы для обслуживание каждой соты в сети. Контроллер BSC управляет несколькими BTS.

Географическое построение сетей GSM

Каждая телефонная сеть нуждается в определенной структуре для маршрутизации вызовов к требуемой станции и далее к абоненту. В сети мобильной связи эта структура особенно важна, так как абоненты перемещаются по сети, то есть меняют свое местоположение и это местоположение должно постоянно отслеживаться.

Не смотря на то, что сота является базовой единицей системы связи GSM, дать четкое определение очень сложно. Привязать этот термин к антенне или к базовой станции невозможно, т.к. существуют различные соты. Тем не менее, сота – это некоторая географическая область, которая обслуживается одной или несколькими базовыми станциями и в которой действует одна группа контрольных логических каналов GSM (сами каналы будут рассмотрены в следующих главах). Каждой соте назначается свой уникальной номер, называемый Глобальным идентификатором соты (CGI). В сети, охватывающей, например, целую страну, число сот может быть очень большим.

Зона местоположения (LA) определяется как группа сот, в которой будет производиться вызов мобильной станции. Местоположение абонента в пределах сети связано с той LA, в которой в данный момент находится абонент. Идентификатор данной зоны (LAI) хранится в VLR. Когда MS пересекает границу между двумя сотами, принадлежащими различным LA, она передает в сеть информацию о новой LA. Это происходит только в том случае, если MS находится в режиме Idle. Информация о новом местоположении не передается в течение установленного соединения, этот процесс будет происходить после окончания соединения. Если MS пересекает границу между сотами в пределах одной LA, она не сообщает сети о своем новом местоположении. При поступлении входящего вызова к MS пейджинговое сообщение распространяется в пределах всех сот, принадлежащих одной LA.

Зона обслуживания MSC состоит из некоторого числа LA и отображает географическую часть сети, находящуюся под управлением одного MSC. Для того, чтобы направить вызов к MS информация о зоне обслуживания MSC также необходима, поэтому зона обслуживания также отслеживается и информация о ней записывается в базе данных (HLR).

Зона обслуживания PLMN представляет собой совокупность сот, обслуживаемых одним оператором и определяется как зона, в которой оператор обеспечивает абоненту радиопокрытие и доступ к своей сети. В любой стране может быть несколько PLMN, по одной на каждого оператора. Определение роуминг употребляется в случае перемещения MS из одной области обслуживания PLMN в другую. Так называемый внутри сетевой роуминг представляет собой смену MSC/VLR.

Зона обслуживания GSM представляет собой всю географическую область, в которой абонент может получить доступ к сети GSM. Зона обслуживания GSM увеличивается по мере того, как новые операторы подписывают контракты, предусматривающие совместную работу по обслуживанию абонентов. В настоящее время зона обслуживания GSM охватывает с некоторыми промежутками многие страны от Ирландии до Австралии и от Южной Африки до Америки.

Международный роуминг – это термин, который применяется в том случае, когда MS перемещается от одной национальной PLMN в другую национальную PLMN.

Частотный план GSM

GSM включает в себя несколько диапазонов частот, наиболее распространены: 900, 1800, 1900 МГц. Изначально под стандарт GSM был выделен диапазон 900 МГц. В настоящее время данный диапазон остаётся всемирным. В некоторых странах используются расширенные диапазоны частот, обеспечивающие большую ёмкость сети. Расширенные диапазоны частот называются E-GSM и R-GSM, в то время как обычный диапазон носит название P-GSM (primary).

  • P-GSM900 890-915/935-960 MHz
  • E-GSM900 880-915/925-960 MHz
  • R-GSM900 890-925/935-970 MHz
  • R-GSM1800 1710-1785/1805-1880 MHz

В 1990 г. для увеличения конкуренции между операторами, в Великобритании начали развивать новую версию GSM, которая адаптирована к диапазону частот 1800. Сразу после утверждения данного диапазона несколько стран сделали заявку на использование данного диапазона частот. Введение данного диапазона увеличило рост количества операторов, приводя к увеличению конкуренции и, соответственно, улучшению качества
обслуживания. Применение данного диапазона позволяет увеличивать емкость сети за счёт увеличения полосы пропускания и, соответственно, увеличение количества несущих. Диапазон частот 1800 использует следующие диапазоны частот: GSM 1710-1805/1785-1880 MHz. До 1997 года стандарт 1800 носил название Digital Cellular System (DCS) 1800 MHz, в настоящее время носит название GSM 1800.

В 1995 году в США была специфицирована концепция PCS (Personal Cellular System). Основной идеей этой концепции является возможность предоставления персональной связи, то есть связи между двумя абонентами, а не между двумя мобильными станциями. PCS не требует, чтобы эти услуги были реализованы на основе сотовой технологии, но в настоящее время эта технология признана наиболее эффективной для данной концепции. Частоты, доступные для реализации PCS, находятся в области 1900 МГц. Поскольку в Северной Америке стандарт GSM 900 не может быть использован из-за того, что эта полоса частот занята другим стандартом, стандарт GSM 1900 является возможностью заполнения этого пробела. Основным различием между американским стандартом GSM 1900 и GSM 900 является то, что GSM 1900 поддерживает сигнализацию ANSI.

Традиционно полоса 800 МГц была занята распространенным в США стандартом TDMA (AMPS и D-AMPS). Как и в случае со стандартом GSM 1800 этот стандарт дает возможность получения дополнительных лицензий, то есть расширяет область работы стандарта на национальных сетях предоставляя операторам дополнительную емкость.


Подписывайтесь на нашу