A GSM alapozó tartalmazza:
GSM bevezetés Hálózati architektúra Hálózati interfészek RF interfész / slot & burst GSM keretek Teljesítményosztályok & vezérlés Csatornák Audio codec / vocoders Handover

A GSM hálózati architektúra egyszerű és mégis hatékony architektúrát biztosított a 2G cellás vagy mobil kommunikációs rendszerhez szükséges szolgáltatások biztosításához.

A teljes GSM-hálózati architektúrának négy fő eleme volt, és ezeket gyakran tovább lehetett osztani. Az olyan elemek, mint a bázisállomás-vezérlő, az MSC, az AuC, a HLR, a VLR és hasonlók együtt alkotják a teljes rendszert.

A 2G GSM hálózati architektúra, bár mára már elavult, kiváló bevezetést nyújt néhány alapvető képességbe, amelyek egy mobiltelefon-hálózat létrehozásához szükségesek, valamint abba, hogy az összes egység hogyan működik együtt.

GSM hálózati architektúra elemei

Hogy a GSM rendszer teljes rendszerként működjön együtt, a teljes hálózati architektúra egy sor, több elemmel rendelkező adathálózati identitást foglal magában.

A GSM hálózati architektúrát a GSM specifikációk határozzák meg, és négy fő területre csoportosítható:

• Hálózati és kapcsolási alrendszer (NSS)
• Bázisállomás alrendszer (BSS)
• Mobilállomás (MS)
• Működési és támogatási alrendszer (OSS)

A GSM-hálózat különböző elemei együtt működnek, és a felhasználó nincs tisztában a rendszeren belüli különböző entitásokkal.

Mivel a GSM-hálózat meghatározott, de a specifikációk és szabványok lehetővé teszik, hogy a rendszer megbízhatóan működjön együtt, függetlenül a különböző elemek szállítójától.

A 2G GSM mobilkommunikációs rendszer általános rendszerarchitektúrájának alapdiagramja négy fő elemet tartalmaz, amelyek az alábbiakban láthatók:

A diagramon belül a különböző hálózati területek láthatók – ezek a négy területbe vannak csoportosítva, amelyek különböző funkciókat biztosítanak, de mindegyike a megbízható mobilkommunikáció megvalósítása érdekében működik.

A teljes hálózati architektúra nagyon sikeresnek bizonyult, és továbbfejlesztették, hogy a 2G fejlődése lehetővé tegye az adatátvitelt, majd további fejlesztésekkel lehetővé tegye a 3G létrehozását.

Hálózatkapcsoló alrendszer (NSS)

A GSM rendszerarchitektúra számos különböző elemet tartalmaz, és gyakran nevezik maghálózatnak. Ez lényegében egy olyan adathálózat, amely különböző egységekkel rendelkezik, amelyek a teljes mobilhálózat fő vezérlését és kapcsolódási pontjait biztosítják. A törzshálózat főbb elemei a következők:

• Mobilszolgáltatási kapcsolóközpont (MSC): A teljes GSM-hálózati architektúra törzshálózati területén belül a fő elem a Mobil Szolgáltatáskapcsoló Központ (MSC). Az MSC úgy működik, mint egy normál kapcsolási csomópont a PSTN-en vagy ISDN-en belül, de további funkciókat is biztosít a mobil felhasználók igényeinek támogatása érdekében. Ezek közé tartozik a regisztráció, a hitelesítés, a hívás helymeghatározása, az MSC-k közötti átadás és a hívásirányítás a mobil előfizetőhöz. Emellett interfészt is biztosít a PSTN-hez, hogy a mobilkommunikációs hívások a mobilhálózatból a vezetékes hálózathoz csatlakoztatott telefonra továbbíthatók legyenek. Más MSC-khez interfészeket biztosítanak, hogy lehetővé tegyék a hívások indítását különböző hálózatokban lévő mobilok felé.
• Otthoni helyregiszter (HLR): Ez az adatbázis tartalmazza az összes adminisztratív információt az egyes előfizetőkről, valamint az utolsó ismert tartózkodási helyüket. Így a GSM-hálózat képes a hívásokat az MS számára megfelelő bázisállomásra irányítani. Amikor egy felhasználó bekapcsolja a telefonját, a telefon regisztrál a hálózatban, és ebből megállapítható, hogy melyik BTS-szel kommunikál, így a bejövő hívásokat megfelelően lehet továbbítani. Még akkor is, ha a telefon nem aktív (de bekapcsolt állapotban van), rendszeresen újra regisztrál, hogy a hálózat (HLR) tisztában legyen a legutóbbi helyzetével. Hálózatonként egy HLR van, bár üzemeltetési okokból különböző alközpontok között is lehet elosztva.
• Visitor Location Register (VLR): Ez tartalmazza a HLR-ből kiválasztott információkat, amelyek lehetővé teszik az egyes előfizetők számára a kiválasztott szolgáltatások nyújtását. A VLR különálló egységként is megvalósítható, de általában nem különálló egységként, hanem az MSC szerves részeként valósítják meg. Így a hozzáférés gyorsabbá és kényelmesebbé válik.
• Készülékazonosító nyilvántartás (EIR): Az EIR az a szervezet, amely eldönti, hogy egy adott mobil berendezés beléphet-e a hálózatba. Minden mobil berendezésnek van egy száma, amelyet nemzetközi mobileszköz-azonosítónak neveznek. Ez a szám, mint már említettük, a berendezésben van elhelyezve, és a hálózat a regisztráció során ellenőrzi. Az EIR-ben tárolt információktól függően a mobileszköz háromféle állapotot kaphat: a hálózatba való belépést engedélyezik, a hozzáférést megtiltják, vagy probléma esetén megfigyelik.
• Hitelesítési központ (AuC): Az AuC egy védett adatbázis, amely a felhasználó SIM-kártyáján is található titkos kulcsot tartalmazza. A hitelesítésre és a rádiócsatornán történő titkosításra szolgál.
• Gateway Mobile Switching Centre (GMSC): A GMSC az a pont, ahová az ME végződő hívást eredetileg irányítják, anélkül, hogy ismernék a tagállam tartózkodási helyét. A GMSC feladata tehát az MSRN (Mobile Station Roaming Number, mobilállomás barangolási száma) megszerzése a HLR-ből az MSISDN (Mobile Station ISDN number, az MS “címjegyzékszáma”) alapján, és a hívás továbbítása a megfelelő látogatott MSC-hez. A GMSC kifejezés “MSC” része félrevezető, mivel az átjáró művelet nem igényel semmilyen összekapcsolást egy MSC-vel.
• SMS Gateway (SMS-G): Az SMS-G vagy SMS átjáró a GSM-szabványokban meghatározott két rövidüzenet-szolgáltatási átjáró együttes leírására használt kifejezés. A két átjáró különböző irányú üzeneteket kezel. Az SMS-GMSC (Short Message Service Gateway Mobile Switching Centre) az ME-nek küldött rövid üzenetekre szolgál. Az SMS-IWMSC (Short Message Service Inter-Working Mobile Switching Centre) az adott hálózaton lévő mobilról érkező rövid üzenetekre szolgál. Az SMS-GMSC szerepe hasonló a GMSC-éhez, míg az SMS-IWMSC a Rövid Üzenet Szolgáltató Központhoz való állandó hozzáférési pontot biztosítja.

Ezek az egységek voltak a GSM-hálózaton belül használt fő egységek. Jellemzően egy helyen voltak elhelyezve, de gyakran a teljes törzshálózatot szétosztották az országon belül, ahol a hálózat elhelyezkedett. Ez bizonyos rugalmasságot biztosított meghibásodás esetén.

Bár a GSM-rendszer alapvetően hangrendszer volt, a törzshálózat adathálózat volt, mivel minden jelet digitálisan kezeltek.

Bázisállomás alrendszer (BSS)

A 2G GSM hálózati architektúra bázisállomás alrendszer (BSS) része, amely alapvetően a hálózaton lévő mobilokkal való kommunikációhoz kapcsolódik.

Két elemből áll:

• Bázis adó-vevő állomás (BTS): A GSM-hálózatban használt BTS a rádióadó-vevőkészülékekből és a hozzájuk tartozó antennákból áll, amelyek a mobiltelefonokkal való közvetlen kommunikáció érdekében sugároznak és fogadnak. A BTS az egyes cellák meghatározó eleme. A BTS kommunikál a mobilokkal, és a kettő közötti interfész az Um interfész néven ismert, a hozzá tartozó protokollokkal együtt.
• Bázisállomás-vezérlő (BSC): A BSC képezi a következő lépcsőfokot a GSM-hálózatban. BTS-ek egy csoportját vezérli, és gyakran a csoportjába tartozó egyik BTS-sel együtt van elhelyezve. Kezeli a rádiós erőforrásokat és olyan elemeket, mint a BTS-csoporton belüli átadás-átvétel, a csatornák kiosztása és hasonlók. A BTS-ekkel az úgynevezett Abis interfészen keresztül kommunikál.

A GSM-hálózat bázisállomás-alrendszer eleme a rádió-hozzáférési technológiát használta, hogy lehetővé tegye több felhasználó egyidejű hozzáférését a rendszerhez. Minden csatorna legfeljebb nyolc felhasználót támogatott, és azáltal, hogy egy bázisállomás több csatornával rendelkezhetett, egy-egy bázisállomás nagyszámú előfizetőt tudott fogadni.

A bázisállomásokat a hálózati szolgáltató gondosan elhelyezi, hogy egy terület teljes lefedettségét lehetővé tegye. A bázisállomás által lefedett területet gyakran cellának nevezik.

Mivel nem lehet megakadályozni a jelek átfedését a szomszédos cellákba, az egyik cellában használt csatornák nem használhatók a következőben. Ily módon csökken a hívásminőséget rontó interferencia, miközben a frekvencia megfelelő mértékű újrafelhasználása is megmarad.

Nagyon fontos, hogy a különböző BTS-ek összekapcsolódjanak a BSS-szel, a BSS-ek pedig a törzshálózattal.

Ezek eléréséhez különböző technológiákat alkalmaztak. Mivel a GSM-hálózaton belüli adatátviteli sebesség viszonylag alacsony volt, gyakran használtak E1 vagy T1 vonalakat, különösen a BSS és a törzshálózat összekapcsolására.

Mivel a GSM-hálózat növekvő használatával egyre több adatra volt szükség, és mivel más cellás technológiák, például a 3G is egyre elterjedtebbé vált, sok összeköttetés hordozói szintű Ethernetet használt.

A távoli BTS-eket gyakran kis mikrohullámú összeköttetésekkel kötötték össze, mivel így csökkenthető volt a külön vonalak telepítésének szükségessége, ha nem álltak rendelkezésre. Mivel a bázisállomásokat gyakran úgy kellett elhelyezni, hogy jó lefedettséget biztosítsanak, nem pedig olyan területeken, ahol vonalakat lehetett volna telepíteni, a mikrohullámú kapcsolat lehetősége vonzó módszert jelentett a hálózat adatkapcsolatának biztosítására.

Mobilállomás

A mobilállomások (MS), mobilberendezések (ME) vagy ahogy a legszélesebb körben ismertek, cellák vagy mobiltelefonok a GSM-mobilkommunikációs hálózatnak az a része, amelyet a felhasználó lát és működtet. Az utóbbi években méretük drámaian csökkent, miközben a funkcionalitás szintje jelentősen nőtt. További előnyük, hogy a töltések közötti idő jelentősen megnőtt.

A mobiltelefonnak számos eleme van, bár a két fő elem a fő hardver és a SIM.

A hardver maga tartalmazza a mobiltelefon fő elemeit, beleértve a kijelzőt, a tokot, az akkumulátort és a jel előállítására, valamint az adatfogadó és továbbítandó adatok feldolgozására használt elektronikát.

A mobilállomás vagy ME egy IMEI (International Mobile Equipment Identity) néven ismert számot is tartalmaz. Ez a gyártáskor kerül a telefonba, és “nem lehet” megváltoztatni. A hálózat a regisztráció során fér hozzá, hogy ellenőrizze, nem jelentették-e lopottnak a készüléket.

A SIM vagy Subscriber Identity Module (előfizetői azonosító modul) tartalmazza azokat az információkat, amelyek a felhasználó személyazonosságát biztosítják a hálózat számára. Számos információt tartalmaz, többek között egy IMSI (International Mobile Subscriber Identity) néven ismert számot. Mivel ez szerepel a SIM-kártyán, és ez azt jelenti, hogy a SIM-kártya egyik mobilról a másikra történő áthelyezésével a felhasználó könnyen tud mobiltelefont váltani. A mobiltelefonok egyszerű cseréje ugyanazon szám megtartása mellett azt jelentette, hogy az emberek rendszeresen frissítettek, ami további bevételi forrást teremtett a hálózati szolgáltatók számára, és hozzájárult a GSM általános pénzügyi sikerének növeléséhez.

Működéstámogató alrendszer (OSS)

Az OSS vagy működéstámogató alrendszer a GSM-mobilkommunikációs hálózat teljes architektúrájának egy eleme, amely az NSS és a BSC elemeihez kapcsolódik. A teljes GSM-hálózat vezérlésére és felügyeletére szolgál, és a BSS forgalmi terhelésének szabályozására is szolgál. Meg kell jegyezni, hogy a BS-ek számának növekedésével az előfizetői populáció méretezésével a karbantartási feladatok egy része a BTS-re kerül át, ami megtakarítást tesz lehetővé a rendszer üzemeltetési költségeiben.

A 2G GSM-hálózat architektúrája logikus működési módszert követ. Ez sokkal egyszerűbb, mint a jelenlegi mobiltelefon-hálózati architektúrák, amelyek szoftveresen definiált egységeket használnak a nagyon rugalmas működés érdekében. A 2G GSM architektúra azonban megmutatja a szükséges hang- és üzemeltetési alapfunkciókat és azok egymáshoz való illeszkedését. Mivel a GSM-rendszer teljesen digitális volt, a hálózat egy adathálózat volt.

Vezeték nélküli & Vezetékes kapcsolat Témák:
Mobilkommunikációs alapok 2G GSM 3G UMTS 4G LTE 5G WiFi IEEE 802.15.4 DECT vezeték nélküli telefonok NFC- Near Field Communication Hálózati alapok Mi az a felhő Ethernet Soros adatok USB SigFox LoRa VoIP SDN NFV SD-WAN
Return to Wireless & Wired Connectivity

.