GSM primer obsahuje:
GSM úvod Síťová architektura Síťová rozhraní RF rozhraní / slot & burst GSM rámce Výkonové třídy & řízení Kanály Zvukové kodeky / vokodéry Handover

Síťová architektura GSM poskytla jednoduchou a přitom efektivní architekturu pro poskytování služeb potřebných pro 2G buňkový nebo mobilní komunikační systém.

V celkové architektuře sítě GSM byly čtyři hlavní prvky, které lze často dále rozdělit. Prvky jako řadič základnové stanice, MSC, AuC, HLR, VLR a podobně jsou spojeny dohromady a tvoří celkový systém.

Architektura sítě 2G GSM, ačkoli je již překonaná, poskytuje vynikající úvod do některých základních možností potřebných k vytvoření mobilní komunikační telefonní sítě a do toho, jak všechny subjekty společně fungují.

Prvky architektury sítě GSM

Aby systém GSM fungoval společně jako kompletní systém, spojuje celková architektura sítě řadu identit datové sítě, z nichž každá má několik prvků.

Síťová architektura GSM je definována ve specifikacích GSM a lze ji rozdělit do čtyř hlavních oblastí:

• Síťový a přepínací subsystém (NSS)
• Subsystém základní stanice (BSS)
• Mobilní stanice (MS)
• Provozní a podpůrný subsystém (OSS)

Různé prvky sítě GSM fungují společně a uživatel si není vědom různých entit v rámci systému.

Jak je síť GSM definována, ale specifikace a normy, umožňuje systému spolehlivě fungovat společně bez ohledu na dodavatele různých prvků.

Základní schéma celkové architektury systému mobilní komunikace 2G GSM zahrnuje čtyři hlavní prvky, které jsou uvedeny níže:

V rámci tohoto schématu lze vidět různé oblasti sítě – jsou seskupeny do čtyř oblastí, které poskytují různé funkce, ale všechny fungují tak, aby umožnily dosažení spolehlivé mobilní komunikace.

Celková architektura sítě poskytla být velmi úspěšná a byla dále rozvíjena, aby umožnila evoluci 2G pro přenos dat a poté s další evolucí umožnila vznik 3G.

Síťový přepínací subsystém (NSS)

Architektura systému GSM obsahuje řadu různých prvků a často se označuje jako základní síť. Je to v podstatě datová síť s různými entitami, které zajišťují hlavní řízení a propojení celé mobilní sítě. Mezi hlavní prvky v rámci základní sítě patří:

• Přepínací centrum mobilních služeb (MSC): Hlavním prvkem v oblasti hlavní sítě celkové architektury sítě GSM je Centrum mobilních přepínacích služeb (MSC). MSC funguje jako běžný přepojovací uzel v rámci PSTN nebo ISDN, ale poskytuje také další funkce, které umožňují podporovat požadavky mobilního uživatele. Patří mezi ně registrace, ověřování, lokalizace volání, předávání mezi MSC a směrování volání mobilnímu účastníkovi. Poskytuje také rozhraní k PSTN, aby bylo možné směrovat volání mobilní komunikace z mobilní sítě na telefon připojený k pevné lince. Rozhraní s jinými MSC jsou k dispozici, aby bylo možné volat na mobilní telefony v různých sítích.
• Registr domovské polohy (HLR): Tato databáze obsahuje všechny administrativní informace o každém účastníkovi spolu s jeho poslední známou polohou. Tímto způsobem je síť GSM schopna směrovat volání na příslušnou základnovou stanici pro MS. Když uživatel zapne svůj telefon, telefon se zaregistruje v síti a na základě toho je možné určit, se kterou BTS komunikuje, aby mohla být příchozí volání vhodně směrována. I když telefon není aktivní (ale je zapnutý), pravidelně se znovu registruje, aby síť (HLR) věděla o jeho poslední poloze. V každé síti je jeden HLR, i když z provozních důvodů může být rozdělen do různých dílčích center.
• Registr polohy návštěvníků (VLR): Obsahuje vybrané informace z HLR, které umožňují poskytovat vybrané služby pro jednotlivé účastníky. VLR může být realizován jako samostatná entita, ale běžně se realizuje spíše jako nedílná součást MSC než jako samostatná entita. Tímto způsobem je přístup k němu rychlejší a pohodlnější.
• Registr identity zařízení (EIR): EIR je subjekt, který rozhoduje o tom, zda dané mobilní zařízení může být vpuštěno do sítě. Každé mobilní zařízení má číslo známé jako mezinárodní identita mobilního zařízení. Toto číslo je, jak bylo uvedeno výše, instalováno v zařízení a je kontrolováno sítí při registraci. V závislosti na informacích uložených v EIR může být mobilnímu zařízení přidělen jeden ze tří stavů – povolen vstup do sítě, zakázán přístup nebo může být monitorováno v případě problémů.
• Autentizační centrum (AuC): AuC je chráněná databáze, která obsahuje tajný klíč obsažený také na kartě SIM uživatele. Používá se pro ověřování a pro šifrování na rádiovém kanálu.
• Brána mobilního přepojovacího centra (GMSC): GMSC je místo, kam je volání ukončující ME zpočátku směrováno, aniž by byla známa poloha MS. GMSC má tedy na starosti získání MSRN (Mobile Station Roaming Number) od HLR na základě MSISDN (Mobile Station ISDN number, „directory number“ MS) a směrování volání do správného navštíveného MSC. Část „MSC“ v termínu GMSC je zavádějící, protože operace brány nevyžaduje žádné propojení s MSC.
• Brána SMS (SMS-G): SMS-G nebo SMS brána je termín, který se používá pro souhrnné označení dvou bran služeb krátkých zpráv definovaných v normách GSM. Tyto dvě brány zpracovávají zprávy směřující různými směry. Brána SMS-GMSC (Short Message Service Gateway Mobile Switching Centre) je určena pro krátké zprávy odesílané do ME. SMS-IWMSC (Short Message Service Inter-Working Mobile Switching Centre) se používá pro krátké zprávy odesílané mobilním telefonem v dané síti. Úloha SMS-GMSC je podobná úloze GMSC, zatímco SMS-IWMSC poskytuje pevný přístupový bod k centru služby krátkých zpráv.

Tyto entity byly hlavními entitami používanými v rámci sítě GSM. Obvykle byly umístěny společně, ale často byla celková hlavní síť rozmístěna po celé zemi, kde se síť nacházela. To poskytovalo určitou odolnost v případě poruchy.

Ačkoli byl systém GSM v zásadě hlasovým systémem, hlavní síť byla datovou sítí, protože všechny signály byly zpracovávány digitálně.

Podsystém základní stanice (BSS)

Podsystém základní stanice (BSS) je část architektury sítě 2G GSM, která je zásadně spojena s komunikací s mobilními telefony v síti.

Skládá se ze dvou prvků:

• Základní vysílací stanice (BTS): BTS používaná v síti GSM se skládá z přijímačů rádiových vysílačů a přidružených antén, které vysílají a přijímají pro přímou komunikaci s mobilními telefony. BTS je určujícím prvkem pro každou buňku. BTS komunikuje s mobilními telefony a rozhraní mezi nimi je známé jako rozhraní Um s příslušnými protokoly.
• Řídicí jednotka základnové stanice (BSC): BSC tvoří další stupeň zpět do sítě GSM. Řídí skupinu BTS a často je umístěna společně s jednou z BTS ve své skupině. Spravuje rádiové zdroje a řídí položky, jako je předávání v rámci skupiny BTS, přidělování kanálů apod. S BTS komunikuje prostřednictvím takzvaného rozhraní Abis.

Prvek subsystému základnové stanice sítě GSM využíval technologii rádiového přístupu, aby umožnil souběžný přístup řady uživatelů k systému. Každý kanál podporoval až osm uživatelů a tím, že základnová stanice mohla mít několik kanálů, mohla každá základnová stanice obsloužit velký počet účastníků.

Základnové stanice jsou pečlivě rozmístěny poskytovatelem sítě tak, aby umožnily úplné pokrytí oblasti. Oblast pokrytá základnovou stanicí se často označuje jako buňka.

Jelikož není možné zabránit překrývání signálů do sousedních buněk, kanály používané v jedné buňce se nepoužívají v další. Tímto způsobem se snižuje rušení, které by snižovalo kvalitu volání, a zároveň se zachovává dostatečné opakované využití kmitočtů.

Je důležité, aby různé BTS byly propojeny s BSS a BSS byly propojeny zpět s páteřní sítí.

K dosažení tohoto cíle byly použity různé technologie. Vzhledem k tomu, že rychlosti přenosu dat používané v síti GSM byly relativně nízké, používaly se často linky E1 nebo T1, zejména pro propojení BSS zpět s hlavní sítí.

Protože s rostoucím využíváním sítě GSM a také s rozšířením dalších mobilních technologií, jako je 3G, bylo zapotřebí více dat, používalo se v mnoha spojeních ethernetové připojení na úrovni operátora.

Často se vzdálené BTS propojovaly pomocí malých mikrovlnných spojů, protože to mohlo snížit potřebu instalace zvláštních linek, pokud nebyly k dispozici. Vzhledem k tomu, že základnové stanice bylo často nutné umístit tak, aby poskytovaly dobré pokrytí, a nikoli v oblastech, kde by bylo možné instalovat vedení, představovala možnost mikrovlnného spoje atraktivní metodu pro zajištění datového spojení pro síť.

Mobilní stanice

Mobilní stanice (MS), mobilní zařízení (ME) nebo, jak jsou nejčastěji známé, mobilní telefony či mobilní telefony jsou částí mobilní komunikační sítě GSM, kterou uživatel vidí a ovládá. V posledních letech se jejich velikost dramaticky zmenšila, zatímco úroveň funkčnosti výrazně vzrostla. Další výhodou je, že se výrazně prodloužila doba mezi jednotlivými nabitími.

Mobilní telefon má řadu prvků, ačkoli dvěma hlavními prvky jsou hlavní hardware a SIM karta.

Samotný hardware obsahuje hlavní prvky mobilního telefonu včetně displeje, pouzdra, baterie a elektroniky používané ke generování signálu a zpracování přijímaných a vysílaných dat.

Mobilní stanice neboli ME obsahuje také číslo známé jako IMEI (International Mobile Equipment Identity). To je v telefonu instalováno při výrobě a „nelze“ jej změnit. Síť k němu přistupuje při registraci a kontroluje, zda zařízení nebylo nahlášeno jako odcizené.

Modul SIM neboli Subscriber Identity Module obsahuje informace, které poskytují síti identitu uživatele. Obsahuje řadu informací včetně čísla známého jako International Mobile Subscriber Identity (IMSI). Jelikož je toto číslo obsaženo v SIM kartě, znamená to, že přesunutím SIM karty z jednoho mobilního telefonu do druhého může uživatel snadno změnit mobilní telefon. Snadná změna mobilních telefonů při zachování stejného čísla znamenala, že lidé pravidelně upgradovali, čímž vznikl další zdroj příjmů pro poskytovatele sítí a přispělo to ke zvýšení celkového finančního úspěchu GSM.

Subsystém podpory provozu (OSS)

Subsystém podpory provozu je prvek v rámci celkové architektury mobilní komunikační sítě GSM, který je propojen se součástmi NSS a BSC. Slouží k řízení a monitorování celé sítě GSM a také se používá k řízení provozního zatížení BSS. Je třeba poznamenat, že s rostoucím počtem BS se škálováním počtu účastníků se některé úkoly údržby přenášejí na BTS, což umožňuje úsporu nákladů na vlastnictví systému.

Architektura sítě 2G GSM se řídí logickým způsobem provozu. Je mnohem jednodušší než současné architektury sítí mobilních telefonů, které využívají softwarově definované entity umožňující velmi flexibilní provoz. Architektura sítě 2G GSM však ukazuje základní hlasové a provozní funkce, které jsou potřebné, a jejich vzájemnou provázanost. Protože systém GSM byl celý digitální, jednalo se o datovou síť.

Bezdrátové připojení & Drátové připojení Témata:
Základy mobilní komunikace 2G GSM 3G UMTS 4G LTE 5G WiFi IEEE 802.15.4 DECT bezdrátové telefony NFC- Near Field Communication Základy sítí Co je to cloud Ethernet Sériová data USB SigFox LoRa VoIP SDN NFV SD-WAN
Zpět na bezdrátové připojení & Drátové připojení

.