|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Mạng GSM hoạt động như thế nào. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện /truyền thông di động GSM (hoặc Hệ thống toàn cầu cho truyền thông di động) được phát triển vào năm 1990. Nhà khai thác GSM đầu tiên chấp nhận thuê bao vào năm 1991; đến đầu năm 1994, các mạng dựa trên tiêu chuẩn được đề cập đã có 1.3 triệu thuê bao và đến cuối năm 1995, con số này đã tăng lên 10 triệu! Hãy bắt đầu với điều phức tạp nhất và có lẽ nhàm chán nhất - sơ đồ khối mạng. Các chữ viết tắt tiếng Anh được quốc tế chấp nhận sẽ được sử dụng trong phần mô tả. Phần đơn giản nhất trong sơ đồ cấu trúc là một chiếc điện thoại di động, gồm hai phần: bản thân “thiết bị cầm tay” - ME (Thiết bị di động - thiết bị di động) và thẻ thông minh SIM (Mô-đun nhận dạng thuê bao - mô-đun nhận dạng thuê bao), thu được khi kết thúc một cuộc gọi hợp đồng với nhà điều hành. Giống như bất kỳ chiếc ô tô nào đều được trang bị số thân duy nhất, điện thoại di động cũng có số riêng - IMEI (Nhận dạng thiết bị di động quốc tế), số này có thể được truyền tới mạng theo yêu cầu. Ngược lại, SIM chứa cái gọi là IMSI (Nhận dạng thuê bao di động quốc tế - số nhận dạng thuê bao quốc tế). Do đó, IMEI tương ứng với một điện thoại cụ thể và IMSI tương ứng với một thuê bao cụ thể. “Hệ thống thần kinh trung ương” của mạng là NSS (Hệ thống con chuyển mạch và mạng) và thành phần thực hiện các chức năng của “bộ não” được gọi là MSC (Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động). Cái sau mà mọi người gọi là “công tắc”, và trong trường hợp có vấn đề về giao tiếp, người ta đổ lỗi cho mọi tội trọng. Có thể có nhiều hơn một MSC trên mạng. MSC tham gia vào việc định tuyến cuộc gọi, tạo dữ liệu cho hệ thống thanh toán và quản lý nhiều thủ tục - dễ dàng nói những gì không phải là trách nhiệm của bộ chuyển mạch hơn là liệt kê tất cả các chức năng của nó. Các thành phần mạng quan trọng tiếp theo, cũng có trong NSS, tôi sẽ gọi là HLR (Đăng ký vị trí nhà - sổ đăng ký của các thuê bao riêng) và VLR (Đăng ký vị trí khách truy cập - sổ đăng ký chuyển động). Hãy chú ý đến những phần này, chúng tôi sẽ đề cập đến chúng thường xuyên trong tương lai. Nói một cách đại khái, HLR là cơ sở dữ liệu của tất cả những người đăng ký đã ký kết hợp đồng với mạng được đề cập. Nó lưu trữ thông tin về số người dùng (các số này trước hết có nghĩa là IMSI đã đề cập ở trên và thứ hai là cái gọi là ISDN thuê bao MSISDN-Mobile, tức là số điện thoại theo nghĩa thông thường), danh sách các dịch vụ có sẵn và nhiều hơn thế nữa. - Hơn nữa trong văn bản các thông số nằm trong HLR thường sẽ được mô tả. Không giống như HLR, là một trong hệ thống, có thể có một số VLR - mỗi VLR kiểm soát phần mạng riêng của nó. VLR chứa dữ liệu về các thuê bao nằm trên lãnh thổ (và chỉ của nó!) (và nó không chỉ phục vụ các thuê bao của chính nó mà còn phục vụ cả những người chuyển vùng đã đăng ký trên mạng). Ngay khi người dùng rời khỏi vùng phủ sóng của VLR, thông tin về người đó sẽ được sao chép sang VLR mới và xóa khỏi VLR cũ. Trên thực tế, có rất nhiều điểm chung giữa những gì có sẵn về thuê bao trong VLR và trong HLR - hãy xem các bảng hiển thị danh sách dữ liệu dài hạn (Bảng 1) và tạm thời (Bảng 2 và 3) về các thuê bao được lưu trữ. trong các sổ đăng ký này. Một lần nữa về sự khác biệt giữa HLR và VLR: phần đầu tiên chứa thông tin về tất cả các thuê bao mạng, bất kể vị trí của họ và phần thứ hai chỉ chứa dữ liệu về những người nằm trong lãnh thổ thuộc thẩm quyền của VLR này. Trong HLR, đối với mỗi thuê bao, luôn có một liên kết đến VLR hiện đang làm việc với anh ta (thuê bao) (trong khi bản thân VLR có thể thuộc về mạng của người khác, chẳng hạn như nằm ở phía bên kia Trái đất) . Dữ liệu dài hạn được lưu trữ trong HLR và VLR 1. Nhận dạng thuê bao quốc tế (IMSI)
Dữ liệu tạm thời được lưu trữ trong HLR
Dữ liệu tạm thời được lưu trữ trong VLR
NSS chứa thêm hai thành phần - AuC (Trung tâm xác thực) và EIR (Đăng ký nhận dạng thiết bị). Khối đầu tiên được sử dụng cho các thủ tục xác thực thuê bao và khối thứ hai, như tên cho thấy, chịu trách nhiệm chỉ cho phép các điện thoại di động được ủy quyền hoạt động trên mạng. Có thể nói, bộ phận điều hành của mạng di động là BSS (Hệ thống con trạm gốc). Nếu chúng ta tiếp tục tương tự với cơ thể con người, thì hệ thống con này có thể được gọi là các chi của cơ thể. BSS bao gồm một số “cánh tay” và “chân” - BSC (Bộ điều khiển trạm gốc - bộ điều khiển trạm gốc), cũng như nhiều "ngón tay" - BTS (Trạm thu phát gốc - trạm gốc). Các trạm gốc có thể được quan sát ở khắp mọi nơi - trong các thành phố, cánh đồng - trên thực tế, chúng chỉ đơn giản là các thiết bị thu và phát có chứa từ một đến mười sáu bộ phát. Mỗi BSC điều khiển toàn bộ nhóm BTS và chịu trách nhiệm quản lý và phân bổ kênh, mức công suất của trạm gốc, v.v. Thông thường trong mạng không có một BSC mà là cả một bộ (thường có hàng trăm, hàng nghìn trạm gốc). Hoạt động của mạng được quản lý và điều phối bằng OSS (Hệ thống con vận hành và hỗ trợ). OSS bao gồm tất cả các loại dịch vụ và hệ thống kiểm soát hoạt động và lưu lượng. Mỗi lần bạn bật điện thoại sau khi chọn mạng, quy trình đăng ký sẽ bắt đầu. Hãy xem xét trường hợp chung nhất - đăng ký không phải trong mạng gia đình mà trong mạng của người khác, được gọi là mạng khách (chúng tôi sẽ giả định rằng dịch vụ chuyển vùng được phép đối với thuê bao). Hãy để mạng được tìm thấy. Theo yêu cầu của nhà mạng, điện thoại sẽ truyền IMSI của thuê bao. IMSI bắt đầu bằng mã quốc gia của chủ sở hữu, theo sau là các số xác định mạng gia đình và chỉ sau đó - số duy nhất của một thuê bao cụ thể. Ví dụ: phần đầu của IMSI 25099... tương ứng với nhà điều hành Beeline của Nga. (250-Nga, 99 - Beeline). Dựa trên số IMSI, VLR của mạng khách xác định mạng gia đình và liên lạc với HLR của nó. Sau này truyền tất cả thông tin cần thiết về thuê bao đến VLR đã đưa ra yêu cầu và đặt một liên kết đến VLR này để nếu cần, nó biết “nơi cần tìm” cho thuê bao. Quá trình xác định tính xác thực của một thuê bao rất thú vị. Khi đăng ký, mạng gia đình AuC tạo ra một số ngẫu nhiên 128 bit - RAND - được gửi đến điện thoại. Bên trong SIM, sử dụng khóa Ki (khóa nhận dạng - giống như IMSI, nó được chứa trong SIM) và thuật toán nhận dạng A3, phản hồi 32 bit được tính toán - SRES (SignedRESult) bằng công thức SRES = Ki * RAND. Chính xác thì các phép tính tương tự được thực hiện đồng thời trong AuC (theo Ki của người dùng được chọn từ HLR). Nếu SRES tính trong điện thoại khớp với SRES do AuC tính thì quá trình cấp phép được coi là thành công và thuê bao được cấp một TMSI (Nhận dạng thuê bao di động tạm thời). TMSI chỉ phục vụ mục đích cải thiện tính bảo mật trong tương tác của thuê bao với mạng và có thể thay đổi định kỳ (bao gồm cả khi VLR được thay đổi). Về mặt lý thuyết, số IMEI cũng phải được truyền trong quá trình đăng ký, nhưng tôi thực sự nghi ngờ về việc nhà điều hành Minsk theo dõi IMEI của điện thoại mà các thuê bao sử dụng. Hãy xem xét một mạng "lý tưởng" nhất định hoạt động như dự định của những người tạo ra GSM. Vì vậy, khi mạng nhận được IMEI, nó sẽ được gửi đến EIR, nơi nó được so sánh với cái gọi là “danh sách” các số. Danh sách trắng chứa số điện thoại được phép sử dụng, danh sách đen bao gồm IMEI, bị đánh cắp hoặc vì lý do nào khác không được chấp thuận cho sử dụng điện thoại và cuối cùng là danh sách xám - “điện thoại di động” có vấn đề, hoạt động của nó là được hệ thống cho phép, nhưng việc giám sát liên tục được thực hiện. Sau thủ tục nhận dạng và tương tác giữa VLR khách với HLR nhà, bộ đếm thời gian được khởi động, thiết lập thời điểm đăng ký lại trong trường hợp không có bất kỳ phiên liên lạc nào. Thông thường, thời gian đăng ký bắt buộc là vài giờ. Việc đăng ký lại là cần thiết để mạng nhận được xác nhận rằng điện thoại vẫn nằm trong vùng phủ sóng của nó. Thực tế là ở chế độ chờ, “thiết bị cầm tay” chỉ giám sát các tín hiệu được truyền qua mạng chứ không tự phát ra bất cứ thứ gì - quá trình truyền chỉ bắt đầu khi kết nối được thiết lập, cũng như trong các chuyển động đáng kể so với mạng ( điều này sẽ được thảo luận chi tiết bên dưới) - trong những trường hợp như vậy, đồng hồ đếm ngược cho đến lần đăng ký lại tiếp theo sẽ bắt đầu lại. Do đó, nếu điện thoại “rơi ra khỏi mạng” (ví dụ: hết pin hoặc chủ sở hữu thiết bị vào tàu điện ngầm mà không tắt điện thoại), hệ thống sẽ không biết về điều đó. Tất cả người dùng được chia ngẫu nhiên thành 10 lớp truy cập bằng nhau (được đánh số từ 0 đến 9). Ngoài ra, còn có một số lớp đặc biệt có số lượng từ 11 đến 15 (các loại dịch vụ cấp cứu, cấp cứu, nhân viên phục vụ mạng). Thông tin về lớp truy cập được lưu trữ trong SIM. Lớp truy cập đặc biệt, thứ 10, cho phép bạn thực hiện các cuộc gọi khẩn cấp (đến 112) nếu người dùng không thuộc bất kỳ lớp được phép nào hoặc hoàn toàn không có IMSI (SIM). Trong trường hợp khẩn cấp hoặc quá tải mạng, một số lớp có thể tạm thời bị từ chối truy cập mạng. Như đã đề cập, mạng bao gồm nhiều BTS - trạm gốc (một BTS - một "ô", ô). Để đơn giản hóa chức năng của hệ thống và giảm lưu lượng dịch vụ, BTS được kết hợp thành các nhóm - miền, gọi là LA (Location Area). Mỗi LA có mã LAI (Nhận dạng khu vực vị trí) riêng. Một VLR có thể điều khiển nhiều LA. Và chính LAI được đặt trong VLR để thiết lập vị trí của thuê bao di động. Nếu cần, người đăng ký sẽ được tìm kiếm trong LA tương ứng (chứ không phải trong một ô riêng biệt). Khi một thuê bao di chuyển từ ô này sang ô khác trong một LA, việc đăng ký lại và thay đổi các mục trong VLR/HLR không được thực hiện, nhưng ngay khi thuê bao đó (thuê bao) đi vào lãnh thổ của LA khác, điện thoại sẽ tương tác với mạng. bắt đầu. Khi LA được thay đổi, mã vùng cũ sẽ bị xóa khỏi VLR và được thay thế bằng LAI mới, nhưng nếu LA tiếp theo được điều khiển bởi một VLR khác thì VLR sẽ bị thay đổi và mục nhập trong HLR được cập nhật. Nói chung, việc chia một mạng thành LA là một vấn đề kỹ thuật khá khó khăn, được giải quyết khi xây dựng từng mạng riêng lẻ. LA quá nhỏ sẽ dẫn đến việc đăng ký lại điện thoại thường xuyên và do đó, làm tăng lưu lượng truy cập của các loại tín hiệu dịch vụ khác nhau và làm pin điện thoại di động xả nhanh hơn. Nếu bạn đặt LA lớn, thì nếu cần kết nối với một thuê bao, tín hiệu cuộc gọi sẽ phải được gửi đến tất cả các ô có trong LA, điều này cũng dẫn đến sự gia tăng vô lý trong việc truyền tải thông tin dịch vụ và tình trạng quá tải của kênh mạng nội bộ. Bây giờ chúng ta hãy xem xét một thuật toán rất hay của cái gọi là chuyển giao (đây là tên được đặt để thay đổi kênh được sử dụng trong quá trình kết nối). Trong quá trình trò chuyện trên điện thoại di động, vì một số lý do (xóa máy khỏi trạm gốc, nhiễu đa đường, thuê bao di chuyển vào vùng gọi là vùng tối, v.v.), sức mạnh (và chất lượng) của tín hiệu có thể xấu đi. Trong trường hợp này, việc chuyển đổi sẽ xảy ra với một kênh (có thể là một BTS khác) với chất lượng tín hiệu tốt hơn mà không làm gián đoạn kết nối hiện tại (tôi sẽ nói thêm rằng cả người đăng ký và người đối thoại của anh ta, theo quy định, đều không nhận thấy việc chuyển giao đã xảy ra). Chuyển giao thường được chia thành 4 loại: 1. thay đổi kênh trong một trạm gốc
Nói chung, chuyển giao là nhiệm vụ của MSC. Nhưng trong hai trường hợp đầu tiên, được gọi là chuyển giao nội bộ, để giảm tải trên các đường truyền chuyển mạch và dịch vụ, quá trình thay đổi kênh được điều khiển bởi BSC và MSC chỉ được thông báo về những gì đã xảy ra. Trong khi trò chuyện, điện thoại di động liên tục theo dõi mức tín hiệu từ các BTS lân cận (danh sách các kênh (tối đa 16) cần giám sát do trạm gốc thiết lập). Dựa trên các phép đo này, sáu ứng cử viên tốt nhất được chọn, dữ liệu về chúng được truyền liên tục (ít nhất một lần mỗi giây) đến BSC và MSC để tổ chức chuyển đổi khả thi. Có hai phương án chuyển giao chính: "Chế độ chuyển đổi thấp nhất" (Hiệu suất tối thiểu có thể chấp nhận được). Trong trường hợp này, khi chất lượng liên lạc giảm sút, điện thoại di động sẽ tăng công suất của bộ phát càng lâu càng tốt. Nếu mặc dù đã tăng mức tín hiệu nhưng kết nối không được cải thiện (hoặc công suất đã đạt mức tối đa) thì quá trình chuyển giao sẽ diễn ra. "Chế độ tiết kiệm năng lượng" (Ngân sách điện năng). Đồng thời, công suất phát của điện thoại di động không thay đổi và nếu chất lượng kém thì kênh liên lạc (chuyển giao) sẽ thay đổi.
Bây giờ chúng ta hãy nói về cách định tuyến các cuộc gọi điện thoại di động đến. Như trước đây, chúng ta sẽ xem xét trường hợp chung nhất, khi thuê bao nằm trong vùng phủ sóng của mạng khách, đăng ký thành công và điện thoại ở chế độ chờ.
MSC gửi số thuê bao (MSISDN) tới HLR. Đến lượt HLR đưa ra yêu cầu tới VLR của mạng khách nơi thuê bao đang ở. VLR phân bổ một trong các MSRN (Số chuyển vùng trạm di động) theo ý của nó. Hệ tư tưởng của việc gán MSRN rất giống với việc gán động các địa chỉ IP khi truy cập Internet quay số qua modem. HLR của mạng gia đình nhận MSRN được gán cho thuê bao từ VLR và kèm theo IMSI của người dùng, truyền nó đến bộ chuyển mạch mạng gia đình. Giai đoạn cuối cùng của quá trình thiết lập kết nối là định tuyến cuộc gọi, kèm theo IMSI và MSRN, đến bộ chuyển mạch mạng khách, tạo ra tín hiệu đặc biệt được truyền trên PAGCH (PAGer CHannel) khắp LA nơi đặt thuê bao. Định tuyến các cuộc gọi đi không có gì mới hoặc thú vị từ quan điểm tư tưởng. Tôi sẽ chỉ đưa ra một số tín hiệu chẩn đoán cho biết không thể thiết lập kết nối và người dùng có thể nhận được tín hiệu này khi cố gắng thiết lập kết nối. Tín hiệu chẩn đoán lỗi cơ bản khi thiết lập kết nối Số thuê bao đang bận - 425±15 Hz - 500ms bíp, tạm dừng 500ms
Xuất bản: cxem.net
Máy tỉa hoa trong vườn
02.05.2024 Kính hiển vi hồng ngoại tiên tiến
02.05.2024 Bẫy không khí cho côn trùng
01.05.2024
▪ Khái niệm nhà ở quỹ đạo sáng tạo từ Airbus ▪ Người trăm tuổi khác nhau về vi khuẩn đường ruột ▪ Bãi cỏ được cắt tỉa cẩn thận rất nguy hiểm ▪ Ổ đĩa flash vượt trội hơn ổ cứng HDD về mật độ lưu trữ
▪ phần của trang web Nguồn điện. Lựa chọn các bài viết ▪ Bài viết của Hubble Edwin. Tiểu sử của một nhà khoa học ▪ bài viết Ai đã giải một bài toán khó bằng cách nhầm nó với bài tập về nhà? đáp án chi tiết ▪ bài viết Logger và lumberjack. Hướng dẫn tiêu chuẩn về bảo hộ lao động ▪ bài báo Thiên vị động trong máy ghi âm. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài báo Dò và phát hiện. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này