Abordul GSM include:
GSM introducere Arhitectura rețelei Arhitectura rețelei Interfețe de rețea Interfața RF / slot & rafală de cadre GSM Clase de putere & control Canale Codecuri audio / vocoders Handover

Arhitectura rețelei GSM a oferit o arhitectură simplă și totuși eficientă pentru a furniza serviciile necesare pentru un sistem de comunicații celulare sau mobile 2G.

Existau patru elemente principale în arhitectura generală a rețelei GSM, iar acestea puteau fi adesea divizate în continuare. Elemente precum controlerul stației de bază, MSC, AuC, HLR, VLR și altele asemenea sunt reunite pentru a forma sistemul global.

Arhitectura rețelei GSM 2G, deși acum depășită, oferă o excelentă introducere în unele dintre capacitățile de bază necesare pentru a configura o rețea de telefonie mobilă de comunicații și modul în care toate entitățile funcționează împreună.

Elemente ale arhitecturii rețelei GSM

Pentru ca sistemul GSM să funcționeze împreună ca un sistem complet, arhitectura generală a rețelei reunește o serie de identități de rețea de date, fiecare cu mai multe elemente.

Arhitectura rețelei GSM este definită în specificațiile GSM și poate fi grupată în patru domenii principale:

• Subsistemul de rețea și comutare (NSS)
• Subsistemul stației de bază (BSS)
• Stația mobilă (MS)
• Subsistemul de operare și suport (OSS)

Diferitele elemente ale rețelei GSM funcționează împreună, iar utilizatorul nu este conștient de diferitele entități din cadrul sistemului.

Cum rețeaua GSM este definită dar specificațiile și standardele, aceasta permite sistemului să funcționeze în mod fiabil împreună, indiferent de furnizorul diferitelor elemente.

O diagramă de bază a arhitecturii generale a sistemului pentru sistemul de comunicații mobile GSM 2G include patru elemente majore care sunt prezentate mai jos:

În cadrul acestei diagrame pot fi observate diferitele zone ale rețelei – acestea sunt grupate în cele patru zone care oferă funcționalități diferite, dar toate funcționează pentru a permite realizarea unor comunicații mobile fiabile.

Arhitectura generală a rețelei s-a dovedit a fi foarte reușită și a fost dezvoltată în continuare pentru a permite evoluția 2G pentru a transporta date și apoi, cu alte evoluții, pentru a permite stabilirea 3G.

Subsistemul de comutare a rețelei (NSS)

Arhitectura sistemului GSM conține o varietate de elemente diferite și este adesea denumită rețeaua centrală. Este, în esență, o rețea de date cu diverse entități care asigură controlul și interfața principală pentru întreaga rețea mobilă. Principalele elemente din cadrul rețelei centrale includ:

• Centrul de comutare a serviciilor mobile (MSC): Principalul element din zona rețelei centrale a arhitecturii generale a rețelei GSM este Centrul de servicii de comutare a serviciilor mobile (MSC). MSC acționează ca un nod de comutare normal în cadrul unei rețele PSTN sau ISDN, dar oferă, de asemenea, o funcționalitate suplimentară pentru a permite susținerea cerințelor unui utilizator mobil. Printre acestea se numără înregistrarea, autentificarea, localizarea apelurilor, transferurile inter-MSC și rutarea apelurilor către un abonat mobil. De asemenea, oferă o interfață cu PSTN, astfel încât apelurile de comunicații mobile să poată fi direcționate din rețeaua mobilă către un telefon conectat la o linie fixă. Interfețele cu alte MSC sunt furnizate pentru a permite efectuarea de apeluri către telefoane mobile din diferite rețele.
• Registrul de localizare la domiciliu (HLR): Această bază de date conține toate informațiile administrative despre fiecare abonat, împreună cu ultima locație cunoscută a acestuia. În acest fel, rețeaua GSM este capabilă să direcționeze apelurile către stația de bază relevantă pentru MS. Atunci când un utilizator își pornește telefonul, acesta se înregistrează în rețea și astfel se poate stabili cu ce stație BTS comunică, astfel încât apelurile primite să poată fi direcționate în mod corespunzător. Chiar și atunci când telefonul nu este activ (dar este pornit), acesta se reînregistrează periodic pentru a se asigura că rețeaua (HLR) este la curent cu cea mai recentă poziție a sa. Există un HLR pentru fiecare rețea, deși acesta poate fi distribuit în diferite subcentre din motive operaționale.
• Registrul de localizare a vizitatorilor (VLR): Acesta conține informații selectate din HLR care permit furnizarea serviciilor selectate pentru abonatul individual. VLR poate fi implementat ca o entitate separată, dar în mod obișnuit este realizat ca parte integrantă a MSC, mai degrabă decât ca o entitate separată. În acest fel, accesul este mai rapid și mai convenabil.
• Registrul de identitate a echipamentului (EIR): EIR este entitatea care decide dacă un anumit echipament mobil poate fi admis în rețea. Fiecare echipament mobil are un număr cunoscut sub numele de Identitatea internațională a echipamentului mobil. Acest număr, după cum s-a menționat mai sus, este instalat în echipament și este verificat de rețea în timpul înregistrării. În funcție de informațiile conținute în EIR, echipamentului mobil i se poate aloca una dintre cele trei stări – accesul în rețea este permis, accesul îi este interzis sau este monitorizat în caz de probleme.
• Centrul de autentificare (AuC): AuC este o bază de date protejată care conține cheia secretă conținută și în cartela SIM a utilizatorului. Ea este utilizată pentru autentificare și pentru criptare pe canalul radio.
• Gateway Mobile Switching Centre (GMSC): GMSC este punctul către care este direcționat inițial un apel de terminare a unui ME, fără a se cunoaște locația MS. Astfel, GMSC are sarcina de a obține MSRN (Mobile Station Roaming Number – numărul de roaming al stației mobile) de la HLR pe baza MSISDN (Mobile Station ISDN number – numărul ISDN al stației mobile, „numărul de repertoriu” al unui MS) și de a ruta apelul către MSC vizitat corect. Partea „MSC” din termenul GMSC este înșelătoare, deoarece operațiunea de gateway nu necesită nicio legătură cu un MSC.
• SMS Gateway (SMS-G): SMS-G sau gateway-ul SMS este termenul care este utilizat pentru a descrie în mod colectiv cele două gateway-uri pentru servicii de mesaje scurte definite în standardele GSM. Cele două gateway-uri tratează mesajele direcționate în direcții diferite. SMS-GMSC (Short Message Service Gateway Mobile Switching Centre) este destinat mesajelor scurte care sunt trimise către un ME. SMS-IWMSC (Short Message Service Inter-Working Mobile Switching Centre) este utilizat pentru mesajele scurte provenite de la un mobil din rețeaua respectivă. Rolul SMS-GMSC este similar cu cel al GMSC, în timp ce SMS-IWMSC oferă un punct de acces fix la centrul de servicii de mesaje scurte.

Aceste entități au fost principalele utilizate în cadrul rețelei GSM. Ele erau de obicei colocalizate, dar adesea rețeaua centrală globală era distribuită în jurul țării în care era localizată rețeaua. Acest lucru a conferit o anumită rezistență în caz de defecțiune.

Deși sistemul GSM a fost în mod esențial un sistem de voce, rețeaua centrală a fost o rețea de date, deoarece toate semnalele au fost tratate digital.

Subsistemul stației de bază (BSS)

Subsistemul stației de bază (BSS) secțiune a arhitecturii rețelei GSM 2G care este asociată în mod fundamental cu comunicarea cu telefoanele mobile din rețea.

Este format din două elemente:

• Stația de emisie-recepție de bază (BTS): BTS utilizată într-o rețea GSM cuprinde emițătoarele-receptoare radio și antenele asociate acestora, care transmit și recepționează pentru a comunica direct cu telefoanele mobile. BTS este elementul definitoriu pentru fiecare celulă. BTS comunică cu telefoanele mobile, iar interfața dintre cele două este cunoscută sub numele de interfață Um și protocoalele asociate.
• Controlerul stației de bază (BSC): BSC formează următoarea etapă înapoi în rețeaua GSM. Acesta controlează un grup de BTS și este adesea amplasat împreună cu una dintre BTS-urile din grupul său. Acesta gestionează resursele radio și controlează elemente cum ar fi transferul în cadrul grupului de BTS-uri, alocă canale și altele asemenea. Acesta comunică cu BTS-urile prin ceea ce se numește interfața Abis.

Elementul subsistemului stației de bază al rețelei GSM a utilizat tehnologia de acces radio pentru a permite unui număr de utilizatori să acceseze simultan sistemul. Fiecare canal suporta până la opt utilizatori și, permițând unei stații de bază să aibă mai multe canale, fiecare stație de bază putea găzdui un număr mare de abonați.

Stațiile de bază sunt amplasate cu grijă de către furnizorul de rețea pentru a permite acoperirea completă a unei zone. Zona acoperită de o stație de bază fiind deseori denumită celulă.

Deoarece nu este posibil să se prevină suprapunerea semnalelor în celulele adiacente, canalele utilizate într-o celulă nu sunt utilizate în următoarea. În acest fel, interferențele care ar reduce calitatea apelurilor sunt reduse, menținându-se în același timp o reutilizare suficientă a frecvențelor.

Este important ca diferitele BTS să fie conectate la BSS și BSS să fie conectate înapoi la rețeaua centrală.

Pentru a realiza acest lucru au fost utilizate o varietate de tehnologii. Deoarece ratele de date utilizate în cadrul rețelei GSM erau relativ scăzute, s-au folosit adesea linii E1 sau T1, în special pentru a lega BSS-ul de rețeaua centrală.

Deoarece erau necesare mai multe date odată cu creșterea utilizării rețelei GSM și, de asemenea, pe măsură ce alte tehnologii celulare, cum ar fi 3G, deveneau mai răspândite, multe legături au folosit Ethernet de nivel operator.

Adesea, BTS-urile la distanță au fost conectate folosind mici legături cu microunde, deoarece acest lucru ar putea reduce necesitatea instalării de linii specifice, dacă nu erau disponibile. Deoarece stațiile de bază trebuiau adesea să fie amplasate pentru a asigura o bună acoperire mai degrabă decât în zone în care puteau fi instalate linii, opțiunea legăturii cu microunde a oferit o metodă atractivă pentru asigurarea unei legături de date pentru rețea.

Stația mobilă

Stațiile mobile (MS), echipamentele mobile (ME) sau, așa cum sunt cunoscute cel mai larg, telefoanele celulare sau mobile sunt secțiunea unei rețele de comunicații mobile GSM pe care utilizatorul o vede și o operează. În ultimii ani, dimensiunea lor a scăzut dramatic, în timp ce nivelul de funcționalitate a crescut foarte mult. Un alt avantaj este că timpul dintre încărcări a crescut semnificativ.

Există o serie de elemente ale telefonului mobil, deși cele două elemente principale sunt hardware-ul principal și SIM-ul.

Hardware-ul propriu-zis conține principalele elemente ale telefonului mobil, inclusiv afișajul, carcasa, bateria și componentele electronice utilizate pentru a genera semnalul și pentru a procesa receptorul de date și pentru a fi transmise.

Stația mobilă sau ME conține, de asemenea, un număr cunoscut sub numele de International Mobile Equipment Identity (IMEI). Acesta este instalat în telefon la fabricare și „nu poate” fi modificat. Acesta este accesat de către rețea în timpul înregistrării pentru a verifica dacă echipamentul a fost raportat ca fiind furat.

Modulul SIM sau modulul de identitate al abonatului conține informațiile care furnizează identitatea utilizatorului către rețea. Acesta conține o varietate de informații, inclusiv un număr cunoscut sub numele de International Mobile Subscriber Identity (IMSI). Întrucât acesta este inclus în SIM, înseamnă că, prin mutarea cartelei SIM de la un telefon mobil la altul, utilizatorul poate schimba cu ușurință telefonul mobil. Ușurința de a schimba telefoanele mobile, păstrând același număr, a făcut ca oamenii să facă upgrade în mod regulat, creând astfel un flux suplimentar de venituri pentru furnizorii de rețele și contribuind la creșterea succesului financiar general al GSM.

Subsistemul de operare și suport (OSS)

Subsistemul OSS sau subsistemul de suport pentru operare este un element din cadrul arhitecturii generale a rețelei de comunicații mobile GSM care este conectat la componentele NSS și BSC. Acesta este utilizat pentru a controla și monitoriza întreaga rețea GSM și este, de asemenea, utilizat pentru a controla sarcina de trafic a BSS. Trebuie remarcat faptul că, pe măsură ce numărul de BS crește odată cu scalarea populației de abonați, unele dintre sarcinile de întreținere sunt transferate către BTS, permițând economii în costul de proprietate al sistemului.

Arhitectura rețelei GSM 2G urmează o metodă logică de funcționare. Ea este mult mai simplă decât arhitecturile actuale ale rețelelor de telefonie mobilă, care utilizează entități definite prin software pentru a permite o funcționare foarte flexibilă. Cu toate acestea, arhitectura GSM 2G arată funcțiile de bază de voce și operaționale care sunt necesare și modul în care acestea se potrivesc între ele. Deoarece sistemul GSM era în întregime digital, rețeaua era o rețea de date.

Wireless & Wired Connectivity Subiecte:
Bazele comunicațiilor mobile 2G GSM 3G UMTS 4G LTE 5G WiFi IEEE 802.15.4 DECT telefoane fără fir NFC- Near Field Communication Fundamentele rețelelor Ce este Cloud Ethernet Date seriale USB SigFox LoRa VoIP SDN NFV SD-WAN
Return to Wireless & Wired Connectivity