Обзор системы GSM. Корпоративный тренинг icon

Обзор системы GSM. Корпоративный тренинг


1 чел. помогло.
Смотрите также:
С. В., Тваровский Ю. В., Шорин О. А., Дю К. О...
Т. В. Александрова «Корпоративный контроллинг и управление затратами»: метод материал для студ...
Описание сигнализации Компакт-gsm-t...
На заре развития мобильной связи (а было это не так давно в начале восьмидесятых) Европа...
На заре развития мобильной связи (а было это не так давно в начале восьмидесятых) Европа...
Система централизованного мониторинга и охраны автотранспорта и грузов...
Правила проведения акции «Новогодний фейерверк» условия проведения лотереи и участия в лотерее...
Семинар-тренинг Современные технологии разработки индивидуальных программ фитнес-тренинга...
Редактор Н. Нарциссова Архангельский Г...
Программы курсов обучения в тренинг-центре «Корпоративные библиотечно-информационные системы и...
Тренгинг
Бартенева О. А., Шапиро В. Д., Ольдерогге Н. Г...



страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13
вернуться в начало
^

2.5 Процесс передачи в системе GSM



На рис. 2.23 представлен процесс передачи в системе стандарта GSM.




Рис 2.23. Процесс передачи в системе GSM


Условно процесс передачи в системе GSM можем разделить на несколько этапов.

  • Аналого-цифровое преобразование (АЦП):

  • Формирование выборки сигнала (дискретизация)

  • Квантование по уровням

  • Кодирование

  • Сегментация

  • Речевое кодирование

  • Канальное кодирование

  • Интерливинг (перемежение)

  • Шифрование

  • Форматирование кадров

  • Модуляция и передача
^

2.5.1. Аналого-цифровое преобразование. (Analog To Digital (A/D) Conversion)


Одним из первых шагов работы MS является шаг преобразования аналогового речевого сигнала в цифровую форму: A/D Conversion. Результатом преобразования аналогового сигнала в цифровую форму является набор битов, среди которых присутствуют нули и единицы.




Рис. 2.24. А/Ц преобразование


Процесс преобразования речи в цифровой сигнал носит название ИКМ (Импульсно кодовой модуляции). Процесс ИКМ включает в себя три основных этапа:

  • Дискретизацию (формирование выборки сигнала)

  • Квантование

  • Кодирование



^

2.5.1.1 Дискретизация (Sampling)



Дискретизация или формирование выборки сигнала означает измерение уровня аналогового сигнала в определённые временные интервалы.




Рис. 2.25. Формирование выборки сигнала


Точность описания аналогового сигнала в терминах "цифра", зависит от того, как часто осуществляется выборка сигнала. Последнее определяется частотой формирования выборки сигнала. Теорема Котельникова гласит, что для передачи сигнала с ограниченным спектром без искажений необходимо производить определение уровня сигнала с частотой, равной двум частотам наивысшей гармоники аналогового сигнала.

Обычная речь, передаваемая в телефонии, содержит частоты, лежащие в диапазоне от 300 до 3400 Гц. Мощность наивысшей частоты речи невелика, поэтому может не приниматься во внимание. Согласно теории дискретизации аналоговых сигналов частота формирование выборки сигнала должна равняться 2*3.4 кГц = 6.8 кГц. В телекоммуникационных системах частота дискретизации составляет 8 кГц, что удовлетворяет предъявляемым требованиям.

^

2.5.1.2 Квантование (Quantization)



Следующий этап – этап квантования. Квантование позволяет каждому полученному при дискретизации отсчёту (уровню сигнала) присвоить конкретное значение. В связи с этим амплитуда сигнала во время его дискретизации измеряется, а затем сопоставляется в заранее известным уровнем сигнала, таким образом абсолютное значение измеренного сигнала заменяется на конкретное значение - номер уровня заранее известной последовательности.

На рис. 2.26. схематично представлено квантование аналогового сигнала. Может показаться, что при аппроксимации сигнала вносится ошибка передачи достоверного сигнала. Последнее зависит от количества уровней квантования. Следует отметить, что в обычной телефонии используется 256 уровней квантования, в то время как в системе GSM используется 8192 уровней.





Рис 2.26 Процесс квантования


^

2.5.1.3 Кодирование (Coding)



Процесс кодирования включает в себя преобразование квантованных значений в бинарный код 1/0.

Каждое значение представляется бинарным кодом из 13 бит (). Например, значению 2157 будет соответствовать число 0100001101101.





Рис 2.27 Представление числа 2157 двоичным кодом


Результатом аналого-цифрового преобразования является оцифровка 8000 отчётов за секундный интервал и представление каждого отсчёта в виде бинарного кода длинной в 13 бит. Последнее в терминах скорости передачи данных соответствует скорости в 104 кбит/сек.

В случае, если 8 абонентов используют один радиоканал (одну несущую), то общая скорость передачи составляет 8*104 кбит/сек = 832 кбит/сек.

Исходя из того, что за одну секунду (одно колебание частотой один Герц) передаётся 1 бит информации и, учитывая, что полоса радиоканала составляет 200 кГц, можно увидеть, что 8 абонентов не могут быть обслужены со скоростью 832 кбит/сек.. Для осуществления передачи абонентской информации с требуемой скоростью в системе GSM осуществляется сегментация и речевое кодирование.

^

2.5.2. Сегментация (Segmentation)



Основным методом уменьшения скорости битового потока, представляющего собой закодированную речь, является передача информации о речи, а не самой речи, то есть в системе GSM непосредственно речевые сигналы не передаются. Вместо речи предаются параметры речи: тон (частота речевого сигнала), продолжительность конкретного тона, высота звука (уровень речевого сигнала)…. Параметры речи после их генерации передаются через сеть к другой MS, которая воспроизводит речь по полученным параметрам речи.

Ниже более подробно представлено описание процессов сегментации и речевого кодирования.

Процесс воспроизведения человеческой речи начинается с вокального аккорда, производимого генерирующим тональные сигналы речевым органом. Такие речевые органы как рот, язык, зубы и т.д. работают как фильтр, изменяя природу данного тона. Цель речевого кодирования в системе GSM заключается в передачи только информации об оригинальном тоне и о фильтрах.

Поскольку речевые органы являются достаточно инерционными параметры фильтра, представляющего речевые органы, остаются постоянными в течение минимум 20 мсек. В связи с этим при речевом кодировании в системе GSM используется блочное кодирование с длительностью каждого блока в 20 мсек.




Рис 2.28 Сегментация и речевое кодирование

Кодирование осуществляется одним набором битов. На самом деле данный процесс похож на оцифровку речи с частотой 50 раз в секунду вместо 8000, как это используется при стандартном аналого-цифровом преобразовании.

      1. ^

        Речевое кодирование4 (Speech Coding)



Вместо использования кодирования последовательностью из 13 битов, применяемого в аналого-цифровом преобразовании, в речевом кодировании используется кодирование последовательностью из 260 битов. Следовательно, общая скорость передачи информации о речи составляет 50*260 = 13 кбит/сек. Данное кодирование обеспечивает удовлетворительное качество речи, которое приемлемо в мобильной телефонии и сравнимо с качеством проводных линий сетей общего пользования PSTN.




Рис 2.29 Зависимость качества речи от скорости кодирования


В настоящее время существует множество различных речевых кодеров. Некоторые кодеры являются высококачественными с большей скоростью кодирования (waveform coders – кодирование формы сигнала). Некоторые кодеры обладают низким качеством, но обеспечивают меньшую скорость кодирования (vocoders). В системе GSM используются гибридные кодеры (Hybrid Coders), которые обеспечивают удовлетворительное качество речи при относительно малой скорости кодирования.

Речевой GSM кодер осуществляет кодирование со скоростью 13 кбит/сек для одного абонента. Следовательно, 8 абонентов при использовании одной несущей будут обслуживаться со скоростью 8*13 кбит/сек = 104 кбит/сек. Оптимальность такого метода кодирования особенно заметна при сравнении с кодированием при аналого-цифровом преобразовании со скоростью 832 кбит/сек.

Однако речевое кодирование не защищает передаваемую информацию от искажения и ошибок при её передаче через радиоэфир. Для защиты речи от этих негативных явлений используются другие методы:

  • канальное кодирование

  • перемежение (интерливинг)



      1. ^

        Канальное кодирование (Channel Coding)







Рис. 2.30. Канальное кодирование


Канальное кодирование в системе GSM использует 260 бит, получаемых после речевого кодирования, как входную величину, и преобразует в последовательность, состоящую из 456 бит.

260 бит информации распределяются согласно их относительной важности:

  • Блок 1: 50 бит – очень важные биты

  • Блок 2: 132 бит - важные биты

  • Блок 3: 78 бит – не очень важные биты

Первый блок, состоящий из 50 бит, передаётся через кодер (устройство блочного кодирования), который добавляет ещё 3 бита для проверки четности, следовательно, получается последовательность из 53 битов. Эти 3 бита предназначаются для обнаружения ошибок в принимаемом сообщении.

После блочного кодирования 53 бита первого блока и 132 бита второго блока плюс 4 хвостовых бита (в общем 189 бит) передаются в свёрточный кодер 1:2, на выходе которого получается 378 бит информации. Добавленные биты при свёрточном кодировании позволяют исправлять ошибки при приёме сообщений.

Остальные же биты третьего блока не защищены.

      1. ^

        Перемежение (Interleaving)




2.5.5.1. Первый уровень перемежения



Следует отметить, что канальный кодер осуществляет кодирование последовательностью из 456 битов для каждых 20 мсек. речи. После этого осуществляется интерливинг, в результате чего формируется 8 блоков по 57 бит каждый. См. рис 2.31.

Как показано на рис 2.32 в обычном пакете (normal burst) есть пространство для двух таких речевых блоков (по 57 бит). Назначение остальных битов будет рассматриваться ниже. Таким образом, если один из этих блоков теряется, это будет соответствовать 25 % BER внутри интервала речи продолжительностью 20 мсек. (2/8 = 25%)



Рис. 2.31. Интерливинг кодированной речи в интервале 20 мсек.




Рис. 2.32. Normal burst (обычный интервал)


^

2.5.5.2. Второй уровень интерливинга






Рис. 2.33. Речевой кадр





Рис. 2.34. Второй уровень интерливинга


Как указывалось выше, при первом уровне интерливинга результирующие потери составляют 25%. Последнее слишком велико для осуществления корректировки в канальном кодере. Введение второго уровня интерливинга позволяет снизить BER до 12.5 %.

Вместо передачи двух блоков по 57 бит речевого сообщения для интервала 20 мсек. внутри одного пакета, система передаёт один блок информации из одного 20 миллисекундного речевого сообщения и один блок информации из другого 20 миллисекундного речевого сообщения вместе. Такая одновременная передача организует в системе задержку в 20 мсек., вследствие чего MS должна ждать следующие 20 мсек. речи. Однако система при потере всего пакета (burst) теряет только 12.5% бит каждого временного кадра. Последнее хорошо исправляется канальным кодером.

      1. ^

        Шифрование (Ciphering/Encryption)



Цель шифрования (Ciphering/Encryption) заключается в зашифровке речевого пакета (burst) таким образом, чтобы никто другой не смог расшифровать данное сообщение при использовании различных внешних декодеров. Алгоритм шифрования в системе GSM называется алгоритмом А5. Данный алгоритм не осуществляет добавления каких-либо дополнительных битов, следовательно, на выходе мы имеем те же 456 бит речевого сообщения для интервала 20 мсек.

      1. ^

        Форматирование пакета (Burst Formatting)



Как указывалось выше, каждая передача информации от MS/BТS содержит излишнюю информацию (тестовую последовательность). Процесс форматирования пакета заключается в добавлении этих битов (среди которых имеются хвостовые биты) к основной передаваемой информации, увеличивая тем самым скорость (bit rate) кодирования, но в то же самое время решая проблемы, возникающие при передаче информации через радиоэфир.

В системе GSM входной информацией для форматирования пакета является шифрованная информация объемом в 456 бит. Процедура форматирования пакета добавляет ещё 136 бит на блок из 20 мсек., в общем преобразуя исходное сообщение в результирующее сообщение объемом 592 бит.

Однако продолжительность каждого временного интервал кадра TDMA составляет 0.577 мсек. Следовательно, имеется возможность передать 156.25 бит информации (передача каждого бита занимает 3.7 мксек.), но пакет содержит только 148 бит. Свободное пространство в 8.25 бит является пустым и называется защитным периодом (Guard Period - GP). Данный период времени дает возможность MS/BТS осуществить процедуру “ramp up” , “ramp down”. Ramp up означает получение питание от батареи или от источника питания MS для передачи сигналов. Процедура Ramp down осуществляется после каждой передачи, и необходима для того, чтобы убедиться, что MS не использует энергию батареи в течение временного интервала, занятого другой MS.

После форматирования пакет состоит из 156.25 бит (для одного пакета) или 625 бит (в четырех пакетах) для речевого отсчета продолжительностью 20 мсек. Однако для того, чтобы настроить модулятор, с двух сторон пакета доступа используются несколько пустых битов. Это увеличивает объем сообщения до 676 бит для каждого речевого отсчета в 20 мсек. При использовании одной несущей в кадре TDMA кадре для организации связи одновременно для 8 абонентов общая скорость битов для системы GSM составляет 270.4 кбит/сек.

      1. ^

        Модуляция и передача



После составления сообщения из 676 бит для каждого речевого отсчета в 20 мсек, оно передаётся через радиоэфир, используя несущую частоту. Как указывалось выше, в GSM используется метод модуляции GSMK. Биты модулируются на несущей частоте (например, 916.4 МГц) и передаются через эфир.


^

Глава 3 – Концепция построения каналов в системе GSM




3.1. Физические и логические каналы



Каждый временной интервал (time slot - TS) внутри кадра TDMA называется физическим каналом. В системе GSM используется 8 физических каналов на одной несущей частоте.

Физический канал предназначен для передачи речи, данных или сигнальной информации.





Рис 3.1. Организация каналов TDMA


По физическому каналу могут передаваться любые сообщения. Последнее зависит от информации, которую нужно передать. Информация по каналам передается в виде логических сообщений. В соответствии с типами сообщений каналы подразделяются на различные типы логических каналов, то есть в зависимости от типа передаваемого сообщения физическому каналу присваивается определенное наименование. Например, один из физических каналов используется для передачи трафика, то есть трафик передаётся по каналам TCH – Traffic Channel, в виде речевых сообщений - Traffic messages), в то время как хэндоверные команды передаются, используя сообщения канала управления с быстрым доступом Fast Associated Control Channel (FACCH).

^

3.1.1. Логические каналы



В системе GSM существует большое количество логических каналов, которые разработаны для передачи различной информации к/от MS.

Информация, передаваемая от и к MS должна всегда передаваться корректно, таким образом, чтобы принимающее устройство могло правильно разобрать, что означает каждый переданный бит информации. Как упоминалось выше, пакет передачи (burst), используемый для передачи трафика, помимо речи передаёт другие вспомогательные данные, такие как тестовая последовательность. Существует несколько типов пакетов (burst). Соотношения между пакетами и логическими каналами показано на рис 3.2.




Рис. 3.2 Логические каналы и пакеты


^

3.1.1.1 Каналы управления



Когда мобильная станция включается, она начинает искать BTS, чтобы соединиться с ней. MS сканирует весь частотный диапазон или, в качестве варианта, использует список частот, принадлежащих оператору. Когда MS находит несущую с самым большим уровнем сигнала, она должна определить канал управления. Первый из каналов, который MS должна найти – это широковещательный логический канал Broadcast Control Channel (BCCH) - канал управления с широковещательной передачей.

Несущая частота BCCH содержит важную информацию для MS, включающую, например, идентификатор зоны местоположения (LA), идентификатор сети, информацию о синхронизации. Без такой информации MS не может работать с сетью. Данная информация передается в определённом временном интервале и называется широковещательной информацией, так как предназначена всем MS, способным получить доступ к этой несущей. Именно поэтому канал Broadcast Channel (BCH) называется широковещательным.

После того, как MS закончит анализировать информацию на канале BCH, она будет располагать всей информацией, необходимой для нормального функционирования и работы с сетью. Однако, если MS переходит в другую соту (этот процесс называется роуминг - roaming), она должна повторить всю процедуру сканирования системы, читая информацию на каналах FCCH, SCH, BCCH.

Если абонент инициализирует вызов с помощью MS, то мобильная станция должна использовать общий канал управления Common Control CHannel (CCCH)


Таблица 3.1 – Информация о канале BCH.

^ Broadcast Channel (BCH) - Широковещательные каналы

Логический канал

Направление

BTS

MS

FCCH

Канал коррекции частоты (Frequency Correction Channel)


Downlink – от BTS к MS,

точка-многоточка

Передаёт несущую частоту.

Идентифицирует несущую BCCH посредством несущей частоты и позволяет осуществить синхронизацию с частотой.

SCH

Канал синхронизации (Synchronization Channel)


Downlink – от BTS к MS,

точка-многоточка

Передаёт информацию о структуре кадра TDMA в соте
(номер кадра) и идентификатор BТS (Base Station Identity Code -BTSIC).

Позволяет осуществить синхронизацию со структурой кадра внутри конкретной соты для обеспечения гарантии того, что выбранная BTS принадлежит GSM – если BTS принадлежит сети GSM, то декодировать BTSIC может только MS.

BCCH

Канал управления с широковещательной передачей (Broadcast Control Channel)

Downlink – от BTS к MS,

точка-многоточка

Передаёт всю общую информацию о соте:

  • идентификатор зоны местоположения (LAI),

  • максимальную допустимую выходную мощность в соте,

  • идентификатор несущей BCCH для соседних сот.
Принимает LAI; в качестве части процедуры обновления местоположения уведомляет сеть о том, отличается ли LAI от того, который хранится в SIM; устанавливает выходную мощность на основе информации, принятой на BCCH. Кроме того, MS хранит список несущих BCCH, на которых были произведены измерения уровня приема для принятия решения о хэндовере.



Таблица 3.2 – Информация о канале CCCH.

^ Common Control Channel (CCCH)

Логический канал

Направление

BTS

MS

PCH

Канал вызова MS

(Paging Channel)


Downlink, от BTS к MS,

точка - точка

Передаёт вызывное сообщение, чтобы оповестить MS о входящем вызове или поступлении сообщения SMS. Содержит идентификационный номер абонента, с которым система желает установить связь.

MS прослушивает PCH в определённые временные интервалы и, если обнаруживает собственный номер (номер идентификатора абонента), то она отвечает.

RACH

Канал запроса доступа в сеть

(Random Access Channel)


Uplink, от MS к BTS,

точка - точка

Принимает запрос от MS для установления соединения, обновления информации о местоположении, передачи SMS.

Отвечает на пэйджинговые сообщения по каналу RACH путем запроса предоставления канала сигнализации.

AGCH - Канал уведомления о разрешении доступа (Access Grant Channel)

Downlink от BTS к MS,

точка - точка

Назначение сигнального канала SDCCH для MS.
^
Приём команды назначения сигнальногоканала SDCCH.


На этой стадии MS и BSS готовы выполнить процедуры установления соединения. Для этого MS и BSS используют выделенные каналы управления - DCCH (Dedicated Control channel).


Таблица 3.3 – Информация о каналах DCCH.

^ Common Control Channel (CCCH)

Логический канал

Направление

BTS

MS

SDCCH

Сигнальный канал

(Stand alone Dedicated Control Channel)

Оба направления

(Uplink, Downlink),

точка - точка

BTS переключается на назначенный канал SDCCH, используемый для сигнализации при установлении соединения. С помощью этого канала BSC назначает канал TCH. SDCCH используется также для передачи в направлении MS текстовых сообщений SMS.

MS переключается на выделяемый канал SDCCH, осуществляется процедура установления соединения.

MS получает информацию о назначении TCH (несущую и временной интервал)

CBCH

Канал широковещательной

передачи в соте

(Cell Broadcast Channel)

Downlink, от BTS к MS,

точка - многоточка

Использует данный канал для широковещательной передачи текстовых сообщений (SMS) всем MS, находящимся в определенной соте.

MS принимает широковещательные текстовые сообщения

SACCH

Канал управления с медленным доступом

(Slow Associated Control Channel)

Оба направления

(Uplink, Downlink),

точка - точка

Оповещает MS о том, на какой мощности осуществлять связь, а также передаёт информацию о временной задержке.

Отсылает отчеты об усредненных измерениях в обслуживающую её BTS (уровень сигнала, качество, временная задержка) и соседние BTS (уровень сигнала). MS в процессе разговора постоянно использует SDCCH.

FACCH

Канал управления с быстрым доступом (Fast Associated Control Channel)

Оба направления

(Uplink, Downlink),

точка - точка

Передаёт информацию о хэндовере.

Передает необходимую информацию о хэндовере в пакете доступа.



^

3.1.1.2 Каналы для передачи трафика



После завершения процедуры установления соединения по физическому каналу управления, MS настраивается на физический канал передачи трафика. Для этого используется логический канал TCH (Traffic Channel). Существует два типа каналов TCH:

  • Полноскоростной канал (FR-TCH): передача осуществляется со скоростью 13 кбит/сек. То есть TCH занимает под трафик один физический канал.

  • Полускоростной канал (HR-TCH): передача осуществляется со скоростью 5.6 кбит/сек. Два полускоростных канала занимают один физический канал, тем самым увеличивая пропускную способность соты вдвое.



^

3.1.2. Пакеты (Bursts)



В структуре кадра TDMA для передачи информации по каналам связи и управления, подстройки несущих частот, обеспечения временной синхронизации и доступа к каналу связи используются пять видов пакетов (bursts):


Таблица 3.4 – Типы пакетов

^ Тип пакета

Для чего используется

Исполь-зуется:

Содержит

^ Normal Burst

Нормальный пакет

Используется для передачи информации на каналах трафика и управления

BCCH,

PCH,

AGCH,

SDCCH,

CBCH,

SACCH,

FACCH,

TCH

Два блока по 57 бит каждый, для передачи трафика.

Тестовую последовательность (26 бит).

Индикаторы заимствования (Steal flags) – каждый состоит из 1 бита, указывающего на то, что канал FACCH временно занял 57 бит.

Хвостовые биты (Tail bits) (всегда 000)

Защитный период (Guard period) длительность 8.25 бит.

^ Frequency Correction Burst

Пакет подстройки частоты

Используется для частотной синхронизации MS

FCCH

142 бита коррекции частоты.

Хвостовые биты.

Защитный период: 8.25 бит.

^ Synchronization Burst

Пакет синхронизации

Используется для кадровой синхронизации MS

SCH

Два блока по 39 бит информации о кадровой структуре TDMA.

64 бит синхронизации.

Хвостовые биты.

Защитный период: 8.25 бит.

^ Dummy Burst

Установочный пакет

«Пустышка»

Используется тогда, когда не передается никакой информации – «пустышка»

Все свободные TS канала C0 (1-7)

Модель пакета идентична нормальному интервалу, но содержит тестовую последовательность.

^ Access Burst

Пакет доступа

Используется для случайного доступа и для хэндоверов

RACH,

FACCH

41 бит синхронизации.

36 бит информации о доступе (например, набираемый В-номер).

Хвостовые биты.

Защитный период (GP): 68.25 бит . Больший GP используется из-за того, что при установке соединения нет информации о временной задержке.



^ Нормальный пакет – NB (Normal Burst)

NB используется для передачи информации по каналам связи и управления, за исключением канала доступа RACH. Он состоит из 114 бит зашифрованного сообщения и включает защитный интервал (GP) в 8,25 бит длительностью 30,46 мксек. Информационный блок в 114 бит разделен на два самостоятельных блока по 57 бит, отделенных друг от друга обучающей последовательностью в 26 бит, которая используется для установки эквалайзера в приемнике в соответствии с характеристиками канала связи в данный момент времени.

В состав NB включены два контрольных бита (Steeling Flag), которые служат признаком того, какую информацию содержит передаваемая группа: речевую информацию или информацию сигнализации. В последнем случае информационный канал (Traffic Channel) используется для обеспечения сигнализации, то есть «украден» у канала трафика.

Между двумя группами зашифрованных бит в составе NB находится обучающая последовательность из 26 бит, известная в приемнике. С помощью этой последовательности обеспечивается:

- оценка частоты появления ошибок в двоичных разрядах по результатам сравнения принятой и эталонной последовательностей. В процессе сравнения вычисляется параметр RXQUAL, принятый для оценки качества связи. Конечно, речь идет только об оценке связи, а не о точных измерениях, так как проверяется только часть передаваемой информации. Параметр RXQUAL используется при вхождении в связь, при выполнении процедуры хэндовера и при оценке зоны покрытия радиосвязью;

- оценка импульсной характеристики радиоканала на интервале передачи NB для последующей коррекции тракта приема сигнала за счет использования адаптивного эквалайзера в тракте приема;

-определение задержек распространения сигнала между базовой и подвижной станциями для оценки дальности связи. Эта информация необходима для того, чтобы пакеты данных от разных подвижных станций не накладывались при приеме на базовой станции. Поэтому удаленные на большее расстояние подвижные станции должны передавать свои пакеты раньше станций, находящихся в непосредственной близости от базовой станции.


^ Пакет подстройки частоты – FCB (Frequency Correction Burst)

FCB предназначен для синхронизации по частоте подвижной станции. Все 142 бита в этом временном интервале - нулевые, что соответствует немодулированной несущей со сдвигом 1625/24 кГц выше номинального значения частоты несущей. Это необходимо для проверки работы своего передатчика и приемника при небольшом частотном разносе каналов (200 кГц), что составляет около 0,022% от номинального значения полосы частот 900 МГц. FCB содержит защитный интервал 8,25 бит так же, как и нормальный пакет. Повторяющиеся пакеты подстройки частоты (FCB) образуют канал коррекции частоты (FCCH).


^ Пакет синхронизации – SB (Synchronization Burst)

SB используется для синхронизации по времени базовой и подвижной станций. Он состоит из синхропоследовательности длительностью 64 бита, несет информацию о номере кадра TDMA и идентификационный код базовой станции. Этот пакет передается вместе с пакетом подстройки частоты. Повторяющиеся пакеты синхронизации образуют так называемый канал синхронизации (SCH).


^ Установочный пакет – DB (Dummy Burst)

DB обеспечивает установление и тестирование канала связи. По своей структуре DB совпадает с NB (рис. 3.3) и содержит установочную последовательность длиной 26 бит. В DB отсутствуют контрольные биты, и не передается никакой информации. DB лишь информирует о том, что передатчик функционирует.


^ Пакет доступа – AB (Access Burst)

АВ обеспечивает разрешение доступа подвижной станции к новой базовой станции. АВ передается подвижной станцией при запросе канала сигнализации. Это первый передаваемый подвижной станцией пакет, следовательно, время прохождения сигнала еще не измерено. Поэтому пакет имеет специфическую структуру. Сначала передается концевая комбинация 8 бит, затем - последовательность синхронизации для базовой станции (41 бит), что позволяет базовой станции обеспечить правильный прием последующих 36 зашифрованных бит. Пакет содержит большой защитный интервал (68,25 бит, длительностью 252 мксек.), что обеспечивает (независимо от времени прохождения сигнала) достаточное временное разнесение от пакетов других подвижных станций.

Этот защитный интервал соответствует двойному значению наибольшей задержки сигнала в рамках одной соты и тем самым устанавливает максимально допустимые размеры соты. Особенность стандарта GSM - возможность обеспечения связью подвижных абонентов в сотах с радиусом около 35 км. Время распространения радиосигнала в прямом и обратном направлениях составляет при этом 233,3 мксек.

^

3.1.2.1. Соотношения между временными интервалами и кадрами





Рис. 3.3. Соотношения между временными интервалами и кадрами


^

3.2. Размещение логических каналов на физических каналах



Известно, что логические каналы образуются с помощью физических каналов. Метод размещения логических каналов на физических называется «отображением» - mapping.

Несмотря на то, что большинство логических каналов занимают только один временной интервал, некоторые логические каналы могут занимать более чем 1 TS. В этом случае информация логических каналов передаётся в одном и том же временном интервале физического канала в последовательных кадрах TDMA.

Поскольку логические каналы являются короткими, несколько логических каналов могут занимать один и тот же физический канал, что позволяет более эффективно использовать временные интервалы.

На рис. 3.4. показан случай, когда на одной несущей соты каналом DCCH из-за высокой нагрузки занимается дополнительный временной интервал.




Рис. 3.4. Размещение логических каналов на физических каналах


^

3.2.1. Несущая «0», временной интервал «0»



Нулевой временной интервал на нулевой несущей частоте в соте всегда резервируется для сигнализации. Таким образом, когда MS определила, что несущая частота является несущей BCCH, она знает, где и как считывать информацию.

При направлении передачи от BTS к MS (downlink) передается информация BCH и CCCH. Единственным каналом, по которому информация передается только в направлении от MS к BTS (uplink), является канал RACH. Канал для передачи информации RACH всегда свободен, поэтому MS может осуществить доступ в сеть в любое время.


^

3.2.2. Несущая «0», временной интервал «1»



Как правило, первый («1») временной интервал на нулевой несущей частоте в соте также всегда резервируется для сигнальных целей. Единственным исключением являются соты, где наблюдаются высокий или низкий трафик.

Как видно из рис. 3.4, если трафик в соте большой, то в целях установления соединения может быть занят третий физический канал, используя DCCH. Этим каналом может быть любой временной интервал, исключая временные интервалы «0» и «1» на несущей «0».

Это же происходит и тогда, когда нагрузка в соте низкая. В этом случае есть возможность занять временной интервал «0» на несущей «0» для передачи/приёма всей сигнальной информации: BCH, CCCH и DCCH. Таким образом, физический канал «1» может быть освобождён под трафик.

Восемь SDCCH каналов и 4 SACCH канала могут совместно использовать один и тот же физический канал. Это означает, что на одном физическом канале может быть установлено одновременно 8 соединений.


^

3.2.3. Несущая «0», временные интервалы со второго по седьмой и все остальные временные интервалы других несущих той же самой соты



Все остальные интервалы, кроме сигнальных интервалов «0» и «1» используются в соте под трафик, то есть для передачи речи или данных. В этом случае используется логический канал TCH.

Дополнительно MS во время разговора передает результаты измерений уровня сигнала, качества, временной задержки. Для этой цели используется канал SACCH, занимая на время один временной интервал TCH.


^

3.3. Пример обслуживания входящего вызова к MS



Рис. 3.5 схематично показывает обслуживание входящего вызова к MS и использование различных каналов управления.





Рис. 3.5. Вызов к MS


MSC/VLR располагает информацией о том, в какой LA находится MS. Сигнальное сообщение пейджинга передаётся тем BSC, который контролирует данную LA.



  1. BSC распределяет вызывное сообщение между всеми базовыми станциями в требуемой LA. Базовые станции передают вызывные сообщения через эфир, используя канал PCH.

  2. Когда MS обнаруживает идентифицирующий ее PCH, она осуществляет запрос на выделение канала управления через канал RACH.

  3. BSC использует канал AGCH для информирования MS о том, какие каналы SDCCH и SACCH она может использовать.

  4. SDCCH и SACCH используются для установления соединения. Занимается канал ТСН, а канал SDCCH освобождается.

  5. MS и BTS переключаются на частоту канала TCH и выделенный под этот канал временной интервал. Если абонент отвечает, то соединение устанавливается. В процессе разговора радиосоединение контролируется посредством информации, передаваемой и получаемой MS по каналу SACCH.



^

Глава 4 - GPRS Служба пакетной передачи данных по радиоканалам общего пользования



GPRS использует общий физический ресурс радиоинтерфейса совместно с существующими ресурсами системы GSM с коммутацией каналов. Службу GPRS можно рассматривать как наложенную на сеть GSM. Это позволяет использовать одну и ту же физическую среду в сотах как для передачи речи с коммутацией каналов, так и для передачи данных с коммутацией пакетов. Ресурсы GPRS могут выделяться под передачу данных динамически в периоды, когда отсутствует сессия передачи информации с коммутацией каналов.

Для GPRS будет использовать те же физические каналы, но эффективность их использования намного больше по сравнению с традиционной GSM с коммутацией каналов, поскольку несколько пользователей GPRS могут использовать один канал. Это позволяет повысить утилизацию каналов. Кроме того, GPRS использует ресурсы только в период передачи и приема данных.

^

4.1 Архитектура сети GPRS



На приведено ниже рисунке показана структура системы GPRS. Поскольку GPRS является новой службой GSM, для нее используется существующая инфраструктура GSM с некоторыми модификациями. Решение для системы GPRS разрабатывалось таким образом, чтобы можно было быстро внедрять GPRS на сети с небольшими затратами.

Для внедрения GPRS необходимо выполнить модернизацию программного обеспечения элементов существующих сетей GSM, за исключением BSC, для которого требуется модернизация аппаратных средств (см. рис. 4.1). В сети GSM появляются два новых узла: Обслуживающий узел поддержки GPRS – Serving GPRS Support Node (SGSN) и Шлюзовой узел поддержки GPRS – Gateway GPRS Support Node (GGSN). Эта два узла физически могут быть реализованы в виде одного аппаратного узла. Возможно гибкое внедрение GPRS, сначала возможно, например, внедрение централизованного узла GPRS, который может представлять собой комбинацию узлов SGSN и GGSN. На следующей стадии они могут быть разделены на выделенные узлы SGSN и GGSN.

Ниже описывается, каким образом внедрение системы GPRS оказывает влияние на узлы GSM и какие терминалы GPRS существуют в сети.





Рис. 4.1 Архитектура сети GPRS (показаны BSS, CSS и PSS)


Интерфейс между SSGN и BSC является поддерживающим открытый интерфейс Gb, определенный в стандарте ETSI. Этот интерфейс позволяет оператору работать с мультивендорной конфигурацией.

^

4.2 Система базовых станций (BSS)



Система GPRS по радиоинтерфейсу взаимодействует с MS, передавая и принимая радиосигналы через систему BSS. BSS управляет передачей и приемом радиосигналов для всех видов сообщений: речи и данных, передаваемых в режиме коммутации каналов и коммутации пакетов. При внедрении GPRS для базовых станций BTS требуется дополнительное программное обеспечение и дополнительные аппаратные блоки.

BSS используется для разделения данных, передаваемых в режиме коммутации каналов и в режиме коммутации пакетов, поскольку только сообщения, передаваемые в режиме коммутации каналов направляются в MSC. Пакеты перенаправляются в новые узлы коммутации пакетов GPRS.

^

Система коммутации каналов (CSS)



CSS представляет собой традиционную систему SS сети GSM, включающую в себя уже рассмотренные ранее узлы (см. Главу 1, раздел 1.7: «Описание компонентов сети GSM»).

При внедрении GPRS необходима модернизация программного обеспечения MSC, которая позволяет выполнять комбинированные процедуры GSM/GPRS, например, комбинированную процедуру подключения MS (Attach): IMSI/GPRS.

Внедрение GPRS не оказывает влияния на GMSC, так как этот центр участвует в установлении соединения к абонентам сети GSM от абонентов сети фиксированной связи PSTN.

HLR является базой данных, в которой содержатся все абонентские данные, в том числе данные, относящиеся к абонированию службы GPRS. Таким образом, в HLR хранятся данные как для службы коммутации каналов, так и для службы коммутации пакетов. Эта информация включает в себя, например, разрешение/запрет на использование услуг GPRS абоненту, имя узла доступа (Access Point Name – APN) провайдера службы Интернет (Internet Service Provider – ISP), а также указание на то, выделены ли для MS адреса IP. Эта информация хранится в HLR как контекстное абонирование (context subscription) протокола пакетной передачи данных PDP. В HLR может храниться до 5 контекстов PDP на одного абонента. Доступ к хранящейся в HLR информации осуществляется из SGSN. При роуминге обращение за информацией может осуществляться в HLR, не связанный с собственным узлом SGSN.

Для работы HLR в сети GPRS необходима модернизация его программного обеспечения.
^

4.3.1 Центр аутентификации (AUC)



AUC не требует какой-либо модернизации при работе с GPRS. Новым свойством с точки зрения AUC в сети GPRS является только новый алгоритм шифрования, который определен для GPRS как А5.

Служба коротких сообщений – взаимодействующий MSC (SMS-IW-MSC) позволяет MS с функциями GPRS передавать и принимать SMS через радиоканалы GPRS. SMS-IW-MSC не изменяется при внедрении GPRS.

^

4.3.2Система коммутации пакетов (PSS)



PSS является новой системой, разработанной специально для GPRS. Эта система основана на протоколах Интернет (IP). Она включает в себя новые узлы пакетной коммутации, в общем контексте известные как GSN (Узлы поддержки GPRS). В настоящее время существуют два вида узлов GPRS: Обслуживающий узел поддержки GPRS (SGSN) и Шлюзовой узел поддержки GPRS (GGSN). Интерфейсы SGSN связывают его со стандартными узлами сети GSM, такими, как MSC/BSC, а интерфейсы GGSN связывают этот узел в с внешними сетями пакетной передачи данных, такими, как сеть Интернет или корпоративная сеть Интернет.

^

4.3.3 Терминалы GGSN



Существуют три класса MS, которые могут работать с GPRS.

Класс А: MS класса А одновременно поддерживает GPRS и другие службы GSM. Это означает, что MS одновременно выполняет функции подключения (attach), активизации, мониторинга, передачи информации и т.д. как для передачи речи, так и для пакетной передачи данных. MS класса А одновременно может обслуживать вызов для речевой службы и принимать пакетные данные.

Класс В: MS класса В одновременно наблюдает за каналами GSM и GPRS, но в каждый момент времени может принимать/передавать информацию либо службы с коммутацией каналов, либо службы с коммутацией пакетов.


Класс С: MS класса С поддерживает только неодновременные операции, например, attach. Если MS этого класса поддерживает как службы GSM, так и службы GPRS, она может получать вызовы только от выбранной по умолчанию или назначенной оператором службы. Не назначенные или не выбранные службы являются недоступными.

^

4.3.4 Другие объекты



Биллинговый шлюз (Biling Gateway – BGw).

BGw облегчает внедрение GPRS в сети мобильной связи путем реализации функций, упрощающих управление начислением оплаты для GPRS в биллинговой системе. В частности, очень полезной является функция Advanced Processing – усовершенствованная обработка биллинговой информации.

Критерии начисления оплаты при пользовании услугами GPRS фундаментально отличаются от тех критериев, которые применяются для служб с коммутацией каналов. В частности, они основаны на объеме переданной/полученной информации, не на времени занятия каналов. Сессия GPRS может быть активной в течение достаточно длительного периода времени, тогда как реальная передача данных осуществляется в короткие промежутки времени при наличие свободных радиоресурсов. В этом случае время занятия радиоресурсов является несущесвтенным критерием для начилсения полаты в сравнении с обхемом данных.

Информация о начислении оплаты может быть получена от SGSN и GGSN, использующих интерфейсы, отличающиеся от интерфейсов MSC и для этой информации создаются отчеты CDR нового типа. Некоторыми новыми типами CDR являются:

  • S-CDR, связанные с использованием радиосети и переданные от SGSN.

  • G-CDR, связанные с использованием внешних сетей передачи данных и переданные от GGSN.

  • CDR, связанные с использованием службы коротких сообщений, основанной на GPRS.

Во время одной сессии GPRS может быть сгенерировано несколько S-CDR и G-CDR.

BGw позволяет начислять оплату за услуги передачи данных с минимальным влиянием на уже существующие биллинговые системы. BGw может либо трансформировать данные в тот формат, который распознается существующей биллинговой системой, либо может использоваться для создания нового биллингового приложения, специально адаптированного для начисления оплаты за объем. Это позволяет внедрять службы передачи данных очень быстро и осуществлять начисление оплаты за пользование услугами немедленно, в реальном режиме времени.


^ Узлы поддержки GPRS

Узлами поддержки GPRS являются SGSN и GGSN, каждый из которых выполняет специфические функции в составе сети GPRS. Ниже описываются эти конкретные индивидуальные функции.


^ Обслуживающий узел поддержки GPRS (SGSN)

SGSN расположен в сети GPRS, как показано на рис. 4.2. Этот узел взаимодействует с BSC, MSC/VLR, SMS-G и HLR. Этот узел подключается к базовой сети передачи данных (backbone network) для организации связи с GGSN и другими SGSN.





Рис. 4.2 Интерфейсы SGSN

SGSN обслуживает всех абонентов GPRS, физически расположенных в пределах географической зоны обслуживания SGSN. SGSN выполняет в GPRS функции, аналогичные тем, которые выполняет MSC в сети GSM. То есть этот узел управляет функциями подключения, отключения MS, обновления информации о местоположении и т.д. Абоненты GPRS могут быть обслужены любым узлом SGSN в сети в зависимости от их местоположения.


^ Функции SGSN.

В составе сети GPRS узел SGSN выполняет следующие функции. Управление мобильностью (ММ). Узел SGSN реализует функции протокола ММ в MS и по сетевым интерфейсам. Процедурами ММ, поддерживаемыми по этому интерфейсу, являются подключение IMSI как для вызовов GPRS, так и для вызовов с коммутацией каналов, обновление зоны маршрутизации, обновление комбинированной зоны маршрутизации и зоны местоположения, передача пейджинговых сигналов.

Протокол ММ позволяет сети поддерживать перемещающихся абонентов. ММ позволяет MS перемещаться из одной соты в другую, перемещаться из одной зоны маршрутизации SGSN в другую, перемещаться между узлами SGSN в пределам сети GPRS.

Понятие «зона местоположения» (LA) не используется в GPRS. Аналогом этого понятия в GPRS является зона маршрутизации (Routing Area – RA). RA состоит из одной или нескольких сот. В первой реализации RA была эквивалентна LA.

ММ позволяет абонентам передавать и получать данные во время перемещения в пределах своей сети PLMN, а также при перемещении в другую сеть PLMN. SGSN поддерживает стандартный интерфейс Gs в направлении MSC/VLR для MS классов A и B, что позволяет выполнять следующие процедуры:

  • ^ Комбинированное подключение/отключение GPRS/IMSI. Процедура «IMSI attach» осуществляется через SGSN. Это позволяет объединять/комбинировать действия и таким образом экономить радиоресурсы. Эти действия зависят от класса MS.

  • ^ Комбинированный пейджинг. Если MS зарегистрирована одновременно как IMSI/GPRS терминал, (работа в режиме I), MSC/VLR выполняет пейджинг через SGSN. Сеть также может координировать предоставление служб с коммутацией каналов или с коммутацией пакетов. Координация пейджинговой операции означает, что сеть передает пейджинговые сообщения для служб с коммутацией каналов по тем же каналам, которые используются для служб с коммутацией пакетов, то есть пейджинговый канал GPRS или канал трафика GPRS.

  • ^ Комбинированные обновление метоположения (зоны местоположения LA или зоны маршрутизации RA) для служб с коммутацией каналов GSM и служб с коммутацией пакетов GPRS. MS выполняет функции обновления местоположения отдельно, передавая информацию о новой LA в MSC и новой RA в SGSN. По интерфейсу Gs оба узла: MSC и SGSN могут обмениваться информацией об обновлении местоположения абонента, позволяя тем самым друг другу выполнять обновление. Это позволяет экономить на функциях сигнализации по радиоинтерфейсу.


^ Управление сеансами (Session Management – SM)

Процедуры SM включают в себя активизацию контекста протокола пакетной передачи данных (PDP), деактивизацию этого контекста и его модификацию.

Контекст PDP используется для установления и разъединения виртуального канала передачи данных между терминалом, подключенным к MS и GGSN.

SGSN затем сохраняет данные, которые включают в себя:

  • Идентификатор контекста PDP - индекс, используемый для указания на конкретный контекст PDP.

  • Тип PDP. Это тип контекста PDP. В настоящее время поддерживается IPv4.

  • Адрес PDP. Это адрес мобильного терминала. Это либо адрес IPv4, если абонент указывает его при заключения контракта на предоставление услуг пакетной передачи данных, либо это пустое множество при использовании динамического режима назначения адреса.

  • Имя узла доступа (APN). Это сетевой идентификатор внешней сети, например: wap.beeline.ru

  • Определенное качество обслуживания (QoS). Это профиль QoSЮ, на который может подписаться абонент.

Контекст PDP должен быть активным в SGSN до того, как какой-либо блок пакетной передачи данных (PDU) может быть передан в MS или получен из MS.

Когда в SGSN поступает сообщение о запросе на активизацию контекста PDP, он запрашивает функцию управления разрешением. Эта функция ограничивает число регистраций в пределах одного узла SGSN и контролирует качество в пределах каждой зоны. Затем SGSN проверяет, разрешен ли абоненту доступ к конкретной сети ISP или корпоративной сети передачи данных.


^ Начисление оплаты

Эта функция обеспечивает оператора достаточной информацией о действиях абонента и позволяет составлять счета на основе объема переданной информации (объем переданных данных, SMS), а также о продолжительности сеанса передачи данных (время включения/регистрации, продолжительность активного состояния контекста PDP) .

Возможности службы GPRS по начислению оплаты полностью соответствуют спецификациям ETSI для S-CDR (SGSN), G-CDR (GGSN) и SMS CDR.

CDR содержит все обязательные поля и следующие опциональные поля:

  • S-CDR: отметку о классе MS, информацию о зоне маршрутизации RA, код зоны, идентификатор соты, информацию о смене SGSN в процессе сеанса, диагностическую информацию, номер последовательности в отчете, идентификатор узла.

  • G-CDR: флаг динамического адреса, диагностическую информацию, номер последовательности в отчете, идентификатор узла.

  • У всех CDR имеются идентификаторы, благодаря этому можно отсортировать все CDR, относящиеся к одному сеансу управления мобильностью ММ и связанные с соответствующими сеансами PDP, что является важным с точки зрения выставления счетов. Это распространятеся на все CDR от всех узлов GPRS.

CDR в узлах GPRS сначала подпадают в буфер временного хранения, в котором хранятся около 15 минут, затем они записываются на жесткий диск. Емкость диска для хранения данных о начислении оплаты приблизительно рассчитана на хранение данных о начислении оплаты, эквивалентных 72 часам.

Оператор может конфигурировать следующие параметры:

  • пункт назначения (например, биллинговая система);

  • максимальный объем памяти на диске для хранения CDR;

  • максимальное время хранения CDR;

  • таймер буферизации в оперативной памяти (RAM);

  • объем буферизации в оперативной памяти (RAM);

  • метод извлечения данных.



^

Выбор GGSN



SGSN выбирает GGSN (включая сервер доступа) на основе протокола пакетной передачи данных (PDP), имени узла доступа (APN) и данных о конфигурации. Он использует сервер доменного имени (Domain Name Server) в базовой сети для установления идентичности SGSN, обслуживающего запрашиваемый APN. Затем SGSN устанавливает тоннель с помощью тоннельного протокола GPRS (GTP) для подготовки GGSN к дальнейшей обработке.





Рис. 4.3 Выбор GGSN


^

Функции GPRS




4.5.1 Маршрутизация



Функции маршрутизации интегрированы в оба узла: SGSN и GGSN. Эти функции включают в себя стандартные функции маршрутизатора IP и дополнительные функции для распределения внутренней нагрузки как для полезной нагрузки, так и для трафика управления. Маршрутизатор таким образом способен обрабатывать как общий трафик IP, так и специальные протоколы GPRS.

Функции маршрутизации строго говоря не являются частью стандарта по GPRS ETSI, но они составляют существенную часть сети GPRS. Путем интеграции маршрутизации в узлы GPRS эти узлы позволяют освободить операторов от усилий по интеграции маршрутизаторов в действующие сети. GPRS поддерживает следующие протоколы маршрутизации: RIP v2, OSPF v2, BGP v4 (протокол внешней маршрутизации).

Статическая маршрутизация также поддерживается интерфейсами GPRS. В настоящее время в узлах рекомендуется использовать комбинацию статической маршрутизации и OSPF v2.

^

4.5.2 Передача SMS с помощью GPRS



SGSN поддерживает стандартный интерфейс Gd в направлении к SMS-GMSC и SMS-IW-MSC. Это позволяет передавать SMS с помощью GPRS без участия находящийся в данное время в эксплуатации центров SMS.

Путем достаки сообщений SMS по радиоканалам GPRS оператор может экономить на выделенных каналах сигнализации, которые используются для передачи сообщений SMS через сеть с коммутацией каналов.

MS, зарегистрированные для использования в сети GPRS, могут получать и передавать короткие сообщения по радиоканалам GPRS. Те MS, которые зарегистрированы для работы в сети GPRS, но не зарегистрированы по IMSI, будут получать и передавать короткие сообщения по радиоканалам GPRS. Те MS, которые зарегистрированы как для работы в сети GPRS, так и зарегистрированы по IMSI, будут передавать короткие сообщения как по радиоканалам GPRS, так и по радиоканалам сети GSM. Если для передачи SMS используется канал сети GSM, пейджинговое сообщение для MS о поступлении на него сообщения SMS может передаваться через SGSN.

Ниже приведен пример успешной доставки сообщения SMS по радиоканалам GPRS:

  1. SMS-C определяет, что необходимо переслать сообщение в MS. SMS-C перенаправляет это сообщение в SMS-GMSC.

  2. SMS-GMSC проверяет адрес пункта назначения и запрашивает информацию о маршрутизации из HLR для доставки SMS.

  3. HLR передает результирующее сообщение, которое может включать в себя информацию о SGSN, в зоне действия которого в данный момент находится искомая MS, информацию о MSC или информацию об обоих узлах. Если результирующее сообщение не содержит номер SGSN, это означает, что HLR располагает информацией о том, что MS находится вне зоны действия SGSN и недоступна через этот SGSN. Если результирующее сообщение содержит номер MSC, сообщение SMS будет доставляться традиционным образом через сеть GSM.

  4. Если результирующее сообщение содержит номер SGSN, SMS-GMSC перенаправит SMS в SGSN.

  5. SGSN передаст SMS в MS, и отправит сообщение об успешной доставке сообщения в SMS-C.



^

4.6 Шлюзовой узел поддержки GPRS (GGSN)



GGSN обеспечивает интерфейс в направлении внешней IP сети с пакетной передачей данных. GGSN обеспечивает функции доступа для внешних устройств, таких, как маршрутизаторы ISP и серверы RADIUS, обеспечивающие функции безопасности. С точки зрения внешней сети IP GGSN действует как маршрутизатор для адресов IP всех абонентов, обслуживаемых сетью GPRS. Направление пакетов к нужному SGSN и преобразование протоколов также обеспечивается узлом GGSN.
^

4.7 Функции GGSN



GGSN выполняет следующие функции в составе сети GSPR:

  • Подключение к сети IP. GGSN поддерживает соединения с внешними сетями IP с помощью сервера доступа. Сервер доступа использует сервер RADIUS для назначения динамических адресов IP.

  • ^ Обеспечение безопасности передачи данных по протоколу IP. Эта функция обеспечивает безопасную передачу между SGSN и GGSN (интерфейс Gi). Эта функция необходима при подключении абонентов GPRS через их собственную корпоративную сеть (VPN). Она также повышает безопасность управления трафиком между узлами GPRS и системами управления. Функции безопасности протокола IP позволяют шифровать все передаваемые данные. Это является защитой от нелегального доступа и обеспечивает гарантии конфиденциальности передачи пакетов данных, целостность данных и аутентификацию источника данных. Механизмы обеспечения безопасности основываются на фильтрации, аутентификации и шифровании на уровне IP. Для обеспечения более высокой степени безопасности при передаче по базовой сети IP эта функция интегрируется в маршрутизатор как в SGSN, так и в GGSN (а также в шлюзовые устройства, действующие на границах сетей). Для этого решения используется заголовок аутентификации Opv4 IPSEC, использующий алгоритм MD5 и инкапсулированную нагрузку для обеспечения безопасности (ESP), в которой используется режим цепочечного блочного шифрования американского стандарта шифрования данных (DES-CBC). Система также готова к введению новых алгоритмов шифрования (например, ассиметричного протокола аутентификации с ключами общего пользования и т.д.)

  • Маршрутизация. Маршрутизация является функцией SGSN.

  • ^ Управление сеансами. GGSN поддерживает процедуры управления сеансами (то есть активизацию, деактивизацию и модификацию контекста PDP). Управление сеансами описано в разделе «Функции SGSN. Управление сеансами».

  • ^ Поддержка функции начисления оплаты. GGSN также генерирует CDR для каждой обслуживаемой MS. CDR содержит регистрационный файл с отметкой времени для процедур управления сеансами в случае применения режима начисления оплаты, основанного на учете времени и файл с учетом объема переданной информации.



^

4.8 Логические каналы



В системе GSM определено около 10 типов логических каналов. Эти каналы используются для передачи различных типов информации. Так, например, пейджинговый канал PCH используется для передачи вызывного сообщения, а по широковещательному каналу управления BCCH передается информация о системе. Для GPRS определена новая совокупность логических каналов. Большинство из них имеют наименования, аналогичные и соответствующие наименованиям каналов в GSM. Наличие в сокращенном наименовании логического канала буквы «Р», означающей «Packet» и стоящей перед всеми остальными буквами, указывает на то, что это канал GPRS. Так, например, пейджинговый канал в GPRS обозначается как PPCH – Packet Paging Channel.

Новым логическим каналом системы GPRS является канал PTCCH (Packet Timing advance Control Channel). Это канал уведомления о временной задержке TA, он необходим для регулировки этого параметра. В системе GSM информация, относящаяся к этому параметру, передается по каналу SACCH.

Для поддержки GPRS могут быть назначены группы каналов для соединений с коммутацией пакетов (PS). Каналы, назначенные для GPRS для обслуживания трафика, поступающего из домена с коммутацией каналов (CSD), обозначаются как каналы пакетной передачи данных PDCH. Эти PDCH будут принадлежать домену с коммутацией пакетов (PSD). Для назначения PDCH используется мультислотовая структура кадра и TCH, способный поддерживать PS.

В соте каналы PDCH будут сосуществовать с каналами обслуживания трафика для CS. Ответственным за назначение каналов PDCH является блок управления пакетной передачей PCU.

В PSD несколько соединений PS могут совместно использовать один и тот же канала PDCH. Одно соединение PS определяется как поток временных блоков (TBF), который передается в обоих направлениях: uplink и downlink. MS может располагать одновременно двумя TBF, один из их которых используется в направлении uplink, а другой – в направленииdownlink.

При назначении TBF для MS резервируется один или несколько PDCH. PDCH располагаются в совокупности каналов PDCH, называемой PSET и только один канал PDCH в одном и том же PSET может использоваться для MS. До резервирования канала система должна убедиться в том, что в PSD есть один или несколько свободных каналов PDCH.

^

4.9 Назначение каналов в системе GPRS



PBCCH

Канал PBCCH так же, как и канал BCCH в GSM, является широковещательным каналом управления и используется только в информационной системе пакетной передачи данных. Если оператор не назначает в системе каналы PBCCH, информационная система пакетной передачи данных использует для своих целей канал BCCH.


PCCCH

Этот канал состоит из логических каналов, используемых для общей сигнализации управления, необходимой для пакетной передачи данных.


PPCH

Этот канал пейджингового вызова используется только в направлении downlink. Он используется для передачи вызывного сигнала к MS до начала передачи пакетов. PPCH может быть использован в группе пейджинговых каналов как для режима коммутации пакетов, так и для режима коммутации каналов. Использование канала PPCH для режима с коммутацией каналов возможно только для терминалов GPRS классов А и В в сети с режимом работы I.


PRACH – Packet Random Acces Channel, используется только в направлении uplink. PRACH используется MS для инициализации передачи в направлении uplink для передачи данных или сигнализации.


PAGCH – Packet Access Grant Channel используется только в направлении downlink в фазе установления соединения для передачи информации о назначении ресурса. Передается в MS до начала передачи пакетов.


PNCH – Packet Notification Channel используется только в направлении downlink. Этот канал используется для передачи уведомления PTM-M (Point-to-MultipoinMulticast) к группе MS до передачи пакета PTM-M. Для мониторинга канала PNCH должен быть назначен режим DRX. Услуги DRX не специфицированы для GPRS фазы 1.


PАCCH - Packet Associated Control Channel переносит информацию сигнализации, связанную с конкретным MS. Информация сигнализации включает в себя, например, подтверждения и информацию управления выходной мощностью терминала. По каналу PАCCH передаются также сообщения о назначении или переназначении ресурса. Этот канал использует ресурсы совместно с каналами PDTCH, назначенными конкретной MS. Кроме того, по этому каналу может быть передано пейджинговое сообщение в сторону MS, находящейся в состоянии соединения с коммутацией каналов, о том, что данная MS вовлекается в режим передачи пакетов.


PTCCH/U - Packet Timing advance Control Channel используется только в направлении uplink. Этот канал используется для передачи пакета случайного доступа для оценки временной задержки одной MS, находящейся в режиме передачи пакетов.


PTCCH/D - Packet Timing advance Control Channel используется только в направлении downlink.. Этот канал используется для передачи информации об обновлении значения временной задержки для нескольких MS. Один PTCCH/D используется совместно с несколькими PTCCH/U .


PDTCH

По этому каналу передаются пакеты данных. Если система работает в режиме PTM-M, он временно назначается для одной MS из группы. Если система работает в мультислотовом режиме, одна MS может параллельно использовать несколько каналов PDTCH для одного сеанса передачи пакетов. Все трафиковые каналы передачи пакетов являются двунаправленными, при этом различают PDTCH/U для направления передачи uplink, и PDTCH/D для направления передачи downlink.


^

Глава 5 - Система коммутации



Введение



Система коммутации подвижной радиосвязи приведена на рис. 5.1




Рис 5.1 Система коммутации


Таблица 5.1 – Описание основных узлов системы коммутации
^

Основные узлы


MSC/

VLR

Mobile services Station Center/ Visitor Location Register

Центр коммутации подвижной связи/ Визитный регистр

GMSC

Gateway MSC

Шлюзовой MSC

HLR

Home Location Register

Опорный регистр местоположения

ILR

Interworking Location Register

Межсетевой регистр местоположения

AUC


Authentication Center

Центр аутентификации

EIR

Equipment Identity Register

Регистр идентификации оборудования

DTI

Data Transmission Interface

Интерфейс передачи данных

Дополни-тельные

MC

Message Center

Центр сообщений




оставить комментарий
страница5/13
Дата11.10.2011
Размер2.41 Mb.
ТипОбзор, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13
плохо
  1
хорошо
  2
отлично
  5
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх