GSM-primer indeholder:
GSM-introduktion Netværksarkitektur Netværksarkitektur Netværksgrænseflader RF-interface / slot & burst GSM-rammer Effektklasser & kontrol Kanaler Audio codecs / vocoders Handover

GSM-netværksarkitekturen er en enkel og alligevel effektiv arkitektur til at levere de tjenester, der er nødvendige for et 2G celle- eller mobilkommunikationssystem.

Der var fire hovedelementer i den overordnede GSM-netværksarkitektur, og disse kunne ofte opdeles yderligere. Elementer som basisstationscontroller, MSC, AuC, HLR, VLR og lignende er samlet og udgør det samlede system.

GSM-netværksarkitekturen, der nu er forældet, giver en glimrende introduktion til nogle af de grundlæggende funktioner, der kræves for at etablere et mobilkommunikationsnetværk, og hvordan alle enhederne fungerer sammen.

GSM-netværksarkitekturelementer

For at GSM-systemet kan fungere sammen som et komplet system, samler den overordnede netværksarkitektur en række datanetværksidentiteter, der hver især har flere elementer.

GSM-netværksarkitekturen er defineret i GSM-specifikationerne, og den kan inddeles i fire hovedområder:

• Network and Switching Subsystem (NSS)
• Base-Station Subsystem (BSS)
• Mobile station (MS)
• Operation and Support Subsystem (OSS)

De forskellige elementer i GSM-nettet fungerer sammen, og brugeren er ikke opmærksom på de forskellige enheder i systemet.

Da GSM-nettet er defineret, men specifikationerne og standarderne gør det muligt for systemet at fungere pålideligt sammen uanset leverandøren af de forskellige elementer.

Et grundlæggende diagram over den overordnede systemarkitektur for 2G GSM-mobilkommunikationssystemet omfatter fire hovedelementer, som er vist nedenfor:

I dette diagram kan man se de forskellige netværksområder – de er grupperet i de fire områder, der giver forskellige funktioner, men som alle fungerer for at muliggøre pålidelig mobilkommunikation.

Den overordnede netværksarkitektur forudsat at være meget vellykket og blev videreudviklet for at muliggøre 2G-udviklingen til at overføre data og derefter med yderligere udviklinger for at muliggøre 3G at blive etableret.

Network Switching Subsystem (NSS)

GSM-systemarkitekturen indeholder en række forskellige elementer og betegnes ofte som kernenettet. Det er i det væsentlige et datanetværk med en forskellige enheder, der leverer den vigtigste kontrol og grænseflade for hele mobilnettet. De vigtigste elementer i kernenettet omfatter:

• Mobile Services Switching Centre (MSC): Det vigtigste element inden for kernenetværket i den overordnede GSM-netværksarkitektur er Mobile Switching Services Centre (MSC). MSC fungerer som en normal koblingsknude i et PSTN- eller ISDN-net, men det har også yderligere funktioner, der gør det muligt at opfylde mobilbrugernes krav. Det drejer sig bl.a. om registrering, autentificering, opkaldslokalisering, inter-MSC-omlægninger og viderestilling af opkald til en mobilabonnent. Det giver også en grænseflade til PSTN, således at mobilkommunikationsopkald kan dirigeres fra mobilnettet til en telefon, der er tilsluttet et fastnet. Der er grænseflader til andre MSC’er for at gøre det muligt at foretage opkald til mobiler på forskellige net.
• Home Location Register (HLR): Denne database indeholder alle de administrative oplysninger om hver enkelt abonnent sammen med deres sidst kendte placering. På denne måde er GSM-nettet i stand til at videresende opkald til den relevante basisstation for MS’en. Når en bruger tænder sin telefon, registrerer telefonen sig i nettet, og det er muligt at fastslå, hvilken BTS den kommunikerer med, således at indgående opkald kan dirigeres korrekt. Selv når telefonen ikke er aktiv (men tændt), registrerer den sig regelmæssigt igen for at sikre, at nettet (HLR) er bekendt med dens seneste position. Der er ét HLR pr. netværk, selv om det af driftsmæssige årsager kan være fordelt på forskellige undercentre.
• Visitor Location Register (VLR): Dette indeholder udvalgte oplysninger fra HLR, som gør det muligt at levere de valgte tjenester for den enkelte abonnent. VLR kan implementeres som en separat enhed, men det er normalt realiseret som en integreret del af MSC’en snarere end som en separat enhed. På denne måde gøres adgangen hurtigere og mere bekvem.
• Udstyrsidentitetsregister (EIR): EIR er den enhed, der beslutter, om et givet mobilt udstyr kan få adgang til nettet. Hvert mobiludstyr har et nummer, der er kendt som International Mobile Equipment Identity. Dette nummer er som nævnt ovenfor installeret i udstyret og kontrolleres af nettet i forbindelse med registreringen. Afhængigt af de oplysninger, der er indeholdt i EIR, kan mobiltelefonen få tildelt en af tre tilstande – adgang til nettet, adgangsforbud eller overvågning i tilfælde af problemer.
• Autentifikationscenter (AuC): AuC er en beskyttet database, der indeholder den hemmelige nøgle, som også er indeholdt i brugerens SIM-kort. Den bruges til autentificering og til kryptering på radiokanalen.
• Gateway Mobile Switching Centre (GMSC): GMSC er det sted, hvortil et ME-terminerende opkald i første omgang dirigeres uden kendskab til MS’ens placering. GMSC er således ansvarlig for at indhente MSRN-nummeret (Mobile Station Roaming Number) fra HLR på grundlag af MSISDN-nummeret (Mobile Station ISDN-nummer, en MS’s “nummer i telefonbogen”) og videresende opkaldet til den korrekte besøgte MSC. “MSC”-delen af udtrykket GMSC er misvisende, da gateway-operationen ikke kræver nogen forbindelse til en MSC.
• SMS Gateway (SMS-G): SMS-G eller SMS-gateway er den betegnelse, der anvendes til samlet at beskrive de to Short Message Services Gateways, der er defineret i GSM-standarderne. De to gateways håndterer meddelelser, der er rettet i forskellige retninger. SMS-GMSC (Short Message Service Gateway Mobile Switching Centre) er beregnet til korte meddelelser, der sendes til en ME. SMS-IWMSC (Short Message Service Inter-Working Mobile Switching Centre) anvendes til korte beskeder, der sendes fra en mobil på det pågældende net. SMS-GMSC’s rolle svarer til GMSC’s rolle, mens SMS-IWMSC udgør et fast adgangspunkt til Short Message Service Centre.

Disse enheder var de vigtigste enheder, der blev anvendt inden for GSM-nettet. De var typisk placeret på samme sted, men ofte var det overordnede kernenetværk fordelt rundt om i det land, hvor nettet var placeret. Dette gav en vis modstandsdygtighed i tilfælde af fejl.

Selv om GSM-systemet hovedsagelig var et talesystem, var kernenettet et datanet, da alle signaler blev håndteret digitalt.

Base Station Subsystem (BSS)

Base Station Subsystem (BSS) er en del af 2G GSM-netværksarkitekturen, der grundlæggende er forbundet med kommunikationen med mobilerne på nettet.

Det består af to elementer:

• Base Transceiver Station (BTS): BTS’en, der anvendes i et GSM-netværk, består af radiosendermodtagere og de tilhørende antenner, der sender og modtager for at kommunikere direkte med mobilerne. BTS’en er det definerende element for hver celle. BTS’en kommunikerer med mobilerne, og grænsefladen mellem de to er kendt som Um-interfacet med tilhørende protokoller.
• Base Station Controller (BSC): BSC’en udgør det næste trin tilbage i GSM-nettet. Den styrer en gruppe af BTS’er og er ofte placeret sammen med en af BTS’erne i sin gruppe. Den forvalter radioressourcerne og styrer f.eks. overdragelse inden for gruppen af BTS’er, tildeler kanaler og lignende. Den kommunikerer med BTS’erne via en såkaldt Abis-grænseflade.

Basestationssubsystemelementet i GSM-nettet udnyttede radioadgangsteknologien til at gøre det muligt for et antal brugere at få adgang til systemet samtidig. Hver kanal understøttede op til otte brugere, og ved at give en basestation mulighed for at have flere kanaler kunne den enkelte basestation tage imod et stort antal abonnenter.

Basestationerne er omhyggeligt placeret af netudbyderen for at muliggøre fuldstændig dækning af et område. Det område, der dækkes af en basisstation, betegnes ofte som en celle.

Da det ikke er muligt at forhindre overlapning af signalerne i de tilstødende celler, anvendes de kanaler, der anvendes i en celle, ikke i den næste. På denne måde reduceres interferens, som ville forringe opkaldskvaliteten, samtidig med at der stadig er tilstrækkelig genbrug af frekvenser.

Det er vigtigt, at de forskellige BTS’er er forbundet med BSS’et, og at BSS’erne er forbundet tilbage til kernenettet.

Der er anvendt en række forskellige teknologier for at opnå dette. Da de datahastigheder, der blev anvendt i GSM-nettet, var relativt lave, blev der ofte anvendt E1- eller T1-linjer, især til at forbinde BSS’erne tilbage til kernenettet.

Da der var behov for flere data med den stigende brug af GSM-nettet, og også efterhånden som andre mobilteknologier som 3G blev mere udbredt, blev der i mange forbindelser anvendt carrier grade Ethernet.

Ofte blev fjerntliggende BTS’er forbundet ved hjælp af små mikrobølgeforbindelser, da dette kunne reducere behovet for installation af specifikke linjer, hvis der ikke var nogen til rådighed. Da det ofte var nødvendigt at placere basisstationer for at opnå en god dækning og ikke i områder, hvor der kunne installeres linjer, var mikrobølgeforbindelser en attraktiv metode til at levere en dataforbindelse til nettet.

Mobilstation

Mobilstationer (MS), mobiludstyr (ME) eller som de er mest kendt som mobiltelefoner eller mobiltelefoner er den del af et GSM-mobilkommunikationsnet, som brugeren ser og betjener. I de seneste år er deres størrelse faldet drastisk, mens funktionsniveauet er steget kraftigt. En yderligere fordel er, at tiden mellem opladningerne er steget betydeligt.

Der er en række elementer i en mobiltelefon, selv om de to vigtigste elementer er hovedhardwaren og SIM-kortet.

Selve hardwaren indeholder de vigtigste elementer i mobiltelefonen, herunder skærmen, kabinettet, batteriet og den elektronik, der bruges til at generere signalet og behandle de data, som modtageren modtager og skal transmitteres.

Mobilstationen eller ME indeholder også et nummer, der kaldes IMEI (International Mobile Equipment Identity). Dette er installeret i telefonen ved fremstillingen og “kan ikke” ændres. Det tilgås af netværket under registreringen for at kontrollere, om udstyret er blevet rapporteret som stjålet.

SIM-modulet eller Subscriber Identity Module indeholder de oplysninger, der giver brugeren identitet til netværket. Det indeholder en række forskellige oplysninger, herunder et nummer, der er kendt som IMSI (International Mobile Subscriber Identity). Da dette er indeholdt i SIM-kortet, betyder det, at brugeren nemt kan skifte mobil ved at flytte SIM-kortet fra en mobil til en anden. Den nemme mulighed for at skifte mobil og samtidig beholde det samme nummer betød, at folk regelmæssigt opgraderede, hvilket skabte en yderligere indtægtskilde for netudbyderne og bidrog til at øge GSM’s samlede økonomiske succes.

Operation and Support Subsystem (OSS)

OSS eller operation support subsystem er et element i den overordnede GSM-mobilkommunikationsnetværksarkitektur, der er forbundet med komponenter i NSS og BSC. Det bruges til at styre og overvåge det samlede GSM-netværk og bruges også til at styre trafikbelastningen i BSS’et. Det skal bemærkes, at efterhånden som antallet af BS stiger i takt med, at antallet af abonnenter stiger, overføres nogle af vedligeholdelsesopgaverne til BTS’en, hvilket giver mulighed for besparelser i systemets ejeromkostninger.

Den 2G GSM-netarkitektur følger en logisk driftsmetode. Den er langt enklere end de nuværende netværksarkitekturer for mobiltelefoni, som anvender softwaredefinerede enheder for at muliggøre en meget fleksibel drift. 2G GSM-arkitekturen viser dog, hvilke grundlæggende funktioner der er nødvendige for tale og drift, og hvordan de passer sammen. Da GSM-systemet var helt digitalt, var netværket et datanetværk.

Trådløs & Kablet forbindelse Emner:
Mobilkommunikationsgrunde 2G GSM GSM 3G UMTS 4G LTE 5G WiFi IEEE 802.15.4 DECT trådløse telefoner NFC- Near Field Communication Netværksgrundlag Hvad er cloud Ethernet Seriel data USB SigFox LoRa VoIP SDN NFV SD-WAN
Vend tilbage til Trådløs & Kablet forbindelse