Стандарт GSM

Стандарт GSM относится к новому - второму - поколению сотовой связи, основанному на цифровой технологии, использующей временное разделение каналов - TDMA. Это позволяет реализовать ряд преимуществ по отношению к аналоговым стандартам первого поколения NMT-450 и AMPS,а также его цифрового варианта DAMPS (IS 54), который принят в 14 странах, включая Россию, для построения сетей сотовой связи.

Например, по данным одной из ведущих фирм-разработчиков оборудования и систем связи Ericsson для обеспечения одинаковой дальности связи мощность передатчика абонентской станции сети DAMPS должна быть в несколько раз больше, чем в GSM. Эти же соотношения относятся и для вероятности ошибки в канале связи. В реальных каналах связи при замираниях сигналов энергетические затраты в DAMPS выше на 6-10 дБ по отношению к GSM.

Мощность ручных абонентских радиотелефонов GSM составляет всего 100 и 250 мВт, а мощность ручных абонентских радиотелефонов DAMPS равна 600 мВт. Преимущества GSM в этом плане очевидны, так как значительно снижают вредное биологическое воздействие высокочастотного излучения на организм человека. Кроме того, высокие энергетические характеристики канала связи GSM позволяют увеличить качество связи и время непрерывной работы ручных радиотелефонов с одним источником питания.

Услуги, предоставляемые в стандарте GSM Однако не только эти особенности стандарта GSM сделали его "глобальным", признанным лидером сотовой связи на всех континентах, включая Америку. Он обладает рядом услуг связи, которые не реализованы в других стандартах сотовой связи. К ним относятся:

использование SIM-карт для доступа к каналу и услугам связи;
закрытый для подслушивания радиоинтерфейс;
шифрование передаваемых сообщений;
аутентификация абонента и идентификация абонентского оборудования по криптографическим алгоритмам;
использование службы коротких сообщений;
автоматический роуминг абонентов различных сетей GSM.

Одним из ключевых моментов в организации связи стандарта GSM является использование модуля подлинности абонента (SIM-карты), практически закрывающего дорогу любым мошенничествам на сетях связи. Модуль оформлен в виде банковской карточки и содержит в памяти все необходимые данные, связанные с полномочиями абонента и предоставляемыми ему услугами связи. С абонентской станцией поступают так же как с банкоматом: пока в станции нет карты - услуги связи не предоставляются. SIM-карта позволяет абоненту пользоваться любой станцией стандарта GSM, например, установленной в такси, поезде или в телефонной будке. Использование SIM-карт позволило исключить "двойников" на сетях связи стандарта GSM.

В стандарте GSM используется устройство, исключающее случайное или специальное подслушивание переговоров абонентов - закрытый радиоинтерфейс речевых сообщений и данных осуществляется пакетами в сложной структуре временных (ТDMA) кадров. На одной и той же рабочей частоте могут одновременно "разговаривать" восемь пар абонентов. Доступ абонентских станций к каналу связи без SIM-карт и полномочий, предоставляемых сетью, исключается. Полная гарантия безопасности связи обеспечивается в стандарте GSM шифрованием передаваемых сообщений по методу с "открытым ключом".

"Служба коротких сообщений" очень напоминает широко известную службу пейджинга - персонального радиовызова. В рамках этой услуги связи абоненты могут обмениваться буквенно-цифровыми и текстовыми сообщениями в объеме до 160 знаков. Передача коротких сообщений может быть использована в чрезвычайных ситуациях или в случае перегрузки каналов речевой связи. Тарифы на передачу "коротких сообщений" обычно значительно ниже тарифов речевой связи.

Разработчики стандарта GSM ставили перед собой задачу устранить недостатки действующих стандартов сотовой связи, главным из которых было отсутствие взаимодействия сетей между собой в разных странах.

Использование автоматического роуминга ("блуждания") абонентов применяемого в стандарте GSM позволило снять ограничения на предоставление услуг подвижной связи в рамках одной сети.

Так как оборудование общеевропейского цифрового стандарта GSM отвечает самым современным требованиям, и этот стандарт принят многими странами мира, было решено на его основе строить федеральную цифровую сотовую сеть России.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНДАРТА GSM

Pабочие частоты
890-915/935-960 Мгц, что составляет 124 дуплексных радиоканала каждый частотной шириной по 200 КГц. GSM использует TDMA (множественный доступ с разделением по времени) с 200 КГц каналами, разделенными на 8 тайм-слотов.

Kомпоненты сети
мобильная станция (в простонародии - трубка)
базовая передающая станция, служит как интерфейс с мобильной станцией
контроллер базовых станций - координирует работу нескольких базовых станций
центр коммутации, в котором, собственно, все и происходит.

Mощность трубок
Для GSM-900 существует 5 классов мощности: 1-й - 20 Вт, 2-й - 8Вт, 3-й - 5 Вт, 4-й - 2 Вт и 5-й - 0.8 Вт. По всей видимости, носимые/мобильные аппараты имеют не более чем 2 Вт мощности.

Mаксимальное удаление от базовой станции
Без ухищрений - 35 км, связано это с самой технологией TDMA - каждой мобильной станции выделяется тайм-слот в 0.577 миллисекунд (15/26 если быть точным), за это время мобильная станция должна успеть ответить, а скорость распространения радиоволн не так уж велика - всего 300 тыс км/сек Под "ухищрениями" в данном контексте понимается использование коммутатора и, возможно, базовых станций поддерживающего такой специальный режим, который позволяет увеличить время отклика мобильной станции. Такое "железо" производят некоторые фирмы, используется ли это где-либо на практике неизвестно.
Для GSM-1800 максимальный радиус соты составляет 10 км.

Базы данных, используемые в GSM
Home Location Register (HLR) - хранит информацию о подписчиках и текущем положении подписчика.
Visitor's Location Register (VLR) - динамическая информация о мобильных станциях в их зонах, отображает HLR на положение мобильных станций.
Authentication Centre (AUC) - хранит IMSI абонентов, ключи идентификации подписчиков, алгоритмы кодирования
Equipment Identify Register (EIR) - содержит список типов допустимых мобильных аппаратов, содержит список украденных аппаратов. Есть серьезные подозрения, что МТС этот список не поддерживает.

Типы сот

типы сот радиус когда используется
пикосота до 100 м дома, в магазинах
микросота 50-300 м в городе
макросота 1-20 км вдоль дорог
гиперсота больше 20 км вне города

Механизмы защиты
Механизмы защиты состоят из следующих частей: аутентификация (проверка подлинности) абонента, секретность передачи данных, секретность абонента, секретность направления вызова. Для шифрования данных используется алгоритм RSA. Для аутентификации абонента используется хранящаяся на SIM-карте информация: IMSI абонента, индивидуальный ключ аутентификации Ki, алгоритм аутентификации A3.

Для обеспечения секретности передаваемый разговор подвергается шифрованию, причем алгоритм генерации ключей А8 также хранится на SIM-карте. Собственно алгоритм шифрования именуется А5.

В последнее время в прессе муссируется информация о клонировании SIM-карт. Однако для подобного клонирования требуется либо иметь на руках клонируемую карту, либо перехватить достаточно большой объем трафика "карты" в пределах одной базовой станции. На практике же, даже если карту удается клонировать, работать в сети два аппарата не будут и скорее всего оба будут заблокированы. По некоторым соображениям, клону удастся совершить как максимум один звонок да и то, в том случае, если оригинал не сделает звонка первым после клонирования: это связано с тем, что в пределах некоторой зоны расположения абоненту присваивается временный идентификатор - TMSI (Time Mobile Subscriber Identity). Подробнее по этому вопросу можно посмотреть здесь.

handover
HANDOVER - это смена харакетирстик связи мобильной станции (трубки) с сетью во время разговора. Хэндоверы бывают двух типов:
внутренний - когда во время разговора меняется канал приема/передачи.
внешний - когда меняется базовая стенция, через которую идет свзяь с сетью GSM Кроме этого различают также хэндоверы в рамках одного бэнда (только 900 или только 1800) или между ними - с 900 на 1800 и наоборот.

Обычно хэндовер происходит в том случае, если сигнал по другому каналу или от другой базовой станции более эффективен для работы. Под эффективностю тут понимается как слышимость МС сигнала с базовой, так и наоборот. Часто это происходит при движении абонента, ведущего разговор.

Отличия GSM-1800 и GSM-1900 от GSM-900
Фактически - только рабочими частотами. Предоставляемый сервис зависит больше от оператора, чем от диапазона. Однако здесь есть ряд интересных моментов:

из-за более высокой частоты уменьшается максимально возможный радиус соты, а точнее - максимальное удаление абонента от базовой станции. Напомним, что для 900-го диапазона это расстояние равно 35 км. Для 1800 - около 10 км.
на частотах 1800-2000 МГц радиоволны имеют несколько иные проникающие свойства. Лучше это или хуже 900 Мгц сказать сложно, но есть подозрение, что хуже.
резкий плюс - куда больший частотный ресурс, так как этот частотный диапазон не успели в свое время захватить компетентные и иные органы :-). Кроме этого в диапазонах 1800 и 1900 частотное планирование выполняется более гибко.

© Copyright Cellguru.Ru 2006-2012          

В случае использования информации с сайта гиперссылка на нас обязательна!