La communication téléphonique est la transmission d'informations vocales sur de longues distances. Grâce à la téléphonie, les gens ont la possibilité de communiquer en temps réel.

Si, au moment de l'émergence de la technologie, il n'existait qu'une seule méthode de transmission de données - l'analogique, divers systèmes de communication sont actuellement utilisés avec succès. Les communications téléphoniques, satellites et mobiles, ainsi que la téléphonie IP, assurent un contact fiable entre les abonnés, même s'ils se trouvent dans des régions différentes du globe. Comment fonctionne la communication téléphonique selon chaque méthode ?

La bonne vieille téléphonie filaire (analogique)

Le terme communication « téléphonique » désigne le plus souvent la communication analogique, mode de transmission de données devenu monnaie courante depuis près d’un siècle et demi. Lors de son utilisation, les informations sont transmises en continu, sans codage intermédiaire.

La connexion entre deux abonnés est régulée en composant un numéro, puis la communication s'effectue en transmettant un signal de personne à personne par fil au sens le plus littéral du terme. Les abonnés ne sont plus connectés par des opérateurs téléphoniques, mais par des robots, ce qui a grandement simplifié et réduit le coût du processus, mais le principe de fonctionnement des réseaux de communication analogiques reste le même.

Communications mobiles (cellulaires)

Les abonnés des opérateurs cellulaires croient à tort avoir « coupé le fil » les reliant aux centraux téléphoniques. En apparence, tout est ainsi - une personne peut se déplacer n'importe où (dans la zone de couverture du signal) sans interrompre la conversation et sans perdre le contact avec l'interlocuteur, et<подключить телефонную связь стало легче и проще.

Cependant, si nous comprenons le fonctionnement des communications mobiles, nous ne trouverons pas beaucoup de différences par rapport au fonctionnement des réseaux analogiques. En fait, le signal « flotte dans l’air », seulement depuis le téléphone de l’appelant, il va à l’émetteur-récepteur, qui, à son tour, communique avec l’équipement similaire le plus proche de l’abonné appelé… via des réseaux de fibre optique.

L'étape de transmission des données radio couvre uniquement le chemin du signal du téléphone à la station de base la plus proche, qui est connectée à d'autres réseaux de communication de manière tout à fait traditionnelle. Le fonctionnement des communications cellulaires est clair. Quels sont ses avantages et ses inconvénients ?

La technologie offre une plus grande mobilité par rapport à la transmission de données analogiques, mais comporte les mêmes risques d'interférences indésirables et la possibilité d'écoutes téléphoniques.

Chemin du signal cellulaire

Examinons de plus près comment le signal atteint l'abonné appelé.

1. L'utilisateur compose un numéro.
2. Son téléphone établit un contact radio avec une station de base à proximité. Ils sont situés sur des immeubles de grande hauteur, des bâtiments industriels et des tours. Chaque station est composée d'antennes émettrices-réceptrices (de 1 à 12) et d'une unité de contrôle. Les stations de base qui desservent un territoire sont connectées au contrôleur.
3. Depuis l'unité de commande de la station de base, le signal est transmis par câble au contrôleur et de là, également par câble, au commutateur. Cet appareil fournit une entrée et une sortie de signal à diverses lignes de communication : opérateurs mobiles interurbains, urbains, internationaux et autres. Selon la taille du réseau, il peut s'agir d'un ou de plusieurs commutateurs reliés entre eux par des fils.
4. Depuis « votre » switch, le signal est transmis via des câbles haut débit jusqu'au switch d'un autre opérateur, et ce dernier détermine facilement dans la zone de couverture de quel contrôleur se trouve l'abonné auquel l'appel est adressé.
5. Le commutateur appelle le contrôleur souhaité, qui envoie le signal à la station de base, qui « interroge » le téléphone mobile.
6. L'appelé reçoit un appel entrant.

Cette structure de réseau multicouche permet à la charge d'être répartie uniformément entre tous ses nœuds. Cela réduit le risque de panne de l'équipement et garantit une communication ininterrompue.

Le fonctionnement des communications cellulaires est clair. Quels sont ses avantages et ses inconvénients ? La technologie offre une plus grande mobilité par rapport à la transmission de données analogiques, mais comporte les mêmes risques d'interférences indésirables et la possibilité d'écoutes téléphoniques.

Connexion par satellite

Voyons comment fonctionnent les communications par satellite, le plus haut niveau de développement des communications par relais radio aujourd'hui. Un répéteur placé en orbite est capable de couvrir à lui seul une vaste zone de la surface de la planète. Un réseau de stations de base, comme c'est le cas pour les communications cellulaires, n'est plus nécessaire.

Un abonné individuel a la possibilité de voyager pratiquement sans restrictions, restant connecté même dans la taïga ou la jungle. Un abonné personne morale peut connecter un mini-PBX entier à une antenne répéteur (c'est la « parabole » désormais familière), mais il faut prendre en compte le volume de messages entrants et sortants, ainsi que la taille du fichiers qui doivent être envoyés.

Inconvénients de la technologie :

• une forte dépendance aux intempéries. Un orage magnétique ou un autre cataclysme peut laisser un abonné sans communication pendant une longue période.
• Si quelque chose tombe physiquement en panne sur un répéteur satellite, le temps nécessaire à la restauration complète des fonctionnalités prendra très longtemps.
• le coût des services de communication sans frontières dépasse souvent les factures plus conventionnelles. Lors du choix d'une méthode de communication, il est important de considérer à quel point vous avez besoin d'une telle connexion fonctionnelle.

Communications par satellite : avantages et inconvénients

La principale caractéristique du « satellite » est qu'il offre aux abonnés une indépendance par rapport aux lignes de communication terrestres. Les avantages de cette approche sont évidents. Ceux-ci inclus:

• mobilité des équipements. Il peut être déployé dans un délai très court ;
• la capacité de créer rapidement des réseaux étendus couvrant de vastes territoires ;
• communication avec les zones difficiles d'accès et éloignées ;
• réservation de chaînes pouvant être utilisées en cas de panne des communications terrestres ;
• flexibilité des caractéristiques techniques du réseau, lui permettant de s'adapter à presque toutes les exigences.

Inconvénients de la technologie :

• une forte dépendance aux intempéries. Un orage magnétique ou autre cataclysme peut laisser un abonné sans communication pendant une longue période ;
• si quelque chose tombe physiquement en panne sur le répéteur satellite, la période jusqu'à ce que la fonctionnalité du système soit complètement restaurée prendra beaucoup de temps ;
• le coût des services de communication sans frontières dépasse souvent les factures plus conventionnelles.

Lors du choix d'une méthode de communication, il est important de considérer à quel point vous avez besoin d'une telle connexion fonctionnelle.

Le type de communication mobile le plus courant aujourd’hui est la communication cellulaire. Les services de communication cellulaire sont fournis aux abonnés par les sociétés opérateurs.

Un réseau de stations de base permet une communication sans fil avec un téléphone portable.

Chaque station donne accès au réseau dans une zone limitée dont la superficie et la configuration dépendent du terrain et d'autres paramètres. Les zones de couverture qui se chevauchent créent une structure en nid d'abeille ; Le terme « communication cellulaire » vient de cette image. Lorsqu'un abonné déménage, son téléphone est desservi par l'une ou l'autre station de base, et la commutation (changement de cellule) s'effectue automatiquement, totalement inaperçue pour l'abonné, et n'affecte en rien la qualité de la communication. Cette approche permet, à l'aide de signaux radio de faible puissance, de couvrir de vastes zones avec un réseau de communications mobiles, ce qui offre à ce type de communication, outre l'efficacité, également un haut niveau de respect de l'environnement.

L'opérateur fournit non seulement techniquement des communications mobiles, mais noue également des relations économiques avec des abonnés qui lui achètent un certain ensemble de services de base et supplémentaires. Comme il existe de nombreux types de services, leurs prix sont regroupés en ensembles appelés plans tarifaires. Le coût des services fournis à chaque abonné est calculé par le système de facturation (un système matériel et logiciel qui conserve des enregistrements des services fournis à l'abonné).

Le système de facturation de l'opérateur interagit avec des systèmes similaires d'autres sociétés, par exemple ceux fournissant des services d'itinérance à l'abonné (possibilité d'utiliser les communications mobiles dans d'autres villes et pays). L'abonné effectue tous les paiements mutuels des communications mobiles, y compris en roaming, avec son opérateur, qui est pour lui un centre de règlement unique.

Le roaming est l’accès aux services de communication mobile en dehors de la zone de couverture du réseau de l’opérateur « d’origine » avec lequel l’abonné a souscrit un contrat.

En itinérance, l'abonné conserve généralement son numéro de téléphone et continue d'utiliser son téléphone portable, passant et recevant des appels de la même manière que sur le réseau domestique. Toutes les actions nécessaires à cet effet, y compris l'échange de trafic entre opérateurs et l'attraction de ressources d'autres sociétés de communication (par exemple, fourniture de communications transcontinentales) si nécessaire, sont effectuées automatiquement et ne nécessitent aucune action supplémentaire de la part de l'abonné. Si les réseaux domestique et invité proposent des services de communication selon des standards différents, le roaming reste possible : l'abonné peut se voir attribuer un appareil différent pendant toute la durée du voyage, tout en conservant son numéro de téléphone et en acheminant automatiquement les appels.

Histoire des communications cellulaires.

Les travaux sur la création de systèmes de communication mobiles civils ont commencé dans les années 1970. À cette époque, le développement des réseaux téléphoniques conventionnels dans les pays européens avait atteint un tel niveau que la prochaine étape dans l'évolution des communications ne pouvait être que la disponibilité des communications téléphoniques partout et partout.

Les réseaux basés sur la première norme cellulaire civile, NMT-450, sont apparus en 1981. Bien que le nom de la norme soit une abréviation des mots Nordic Mobile Telephony (« téléphonie mobile des pays nordiques »), le premier réseau cellulaire de la planète a été déployé en Arabie Saoudite. En Suède, en Norvège, en Finlande (et dans d'autres pays nordiques), les réseaux NMT ont été mis en service plusieurs mois plus tard.

Deux ans plus tard - en 1983 - le premier réseau de la norme AMPS (Advanced Mobile Phone Service), créé au centre de recherche des Laboratoires Bell, est lancé aux États-Unis.

Les normes NMT et AMPS, qui sont généralement considérées comme la première génération de systèmes de communication cellulaire, prévoyaient la transmission de données sous forme analogique, ce qui ne permettait pas un niveau approprié d'immunité au bruit et de protection contre les connexions non autorisées. Par la suite, ils ont développé des modifications améliorées grâce à l'utilisation des technologies numériques, par exemple DAMPS (la première lettre de l'abréviation doit son apparition au mot Digital).

Les normes de deuxième génération (dites 2G) - GSM, IS-95, IMT-MC-450, etc., initialement créées sur la base des technologies numériques, ont dépassé les normes de première génération en termes de qualité sonore et de sécurité, et aussi, comme il s'est avéré plus tard, sous-jacent au niveau de potentiel de développement.

Déjà en 1982, la Conférence européenne des administrations des postes et télécommunications (CEPT) avait créé un groupe chargé de développer une norme commune pour les communications cellulaires numériques. L'idée originale de ce groupe était le GSM (Global System for Mobile Communications).

Le premier réseau GSM a été lancé en Allemagne en 1992. Aujourd'hui, le GSM est la norme de communication cellulaire dominante en Russie et dans le monde. En 2004, dans notre pays, les réseaux GSM desservaient plus de 90 % des abonnés cellulaires ; dans le monde, le GSM était utilisé par 72 % des abonnés.

Plusieurs gammes de fréquences sont allouées au fonctionnement des équipements standard GSM - elles sont indiquées par des chiffres dans les noms. Dans la région européenne, les GSM 900 et GSM 1800 sont principalement utilisés, en Amérique - GSM 950 et GSM 1900 (au moment de l'approbation de la norme aux États-Unis, les fréquences « européennes » y étaient occupées par d'autres services).

La popularité de la norme GSM a été assurée par ses fonctionnalités importantes pour les abonnés :

– protection contre les interférences, les interceptions et les « doubles » ;

– disponibilité d'un grand nombre de services supplémentaires;

– la capacité, en présence de « add-ons » (tels que GPRS, EDGE, etc.), d'assurer une transmission de données à haut débit ;

– présence sur le marché d'un grand nombre de téléphones fonctionnant sur les réseaux GSM ;

– simplicité de la procédure de passage d'un appareil à un autre.

Au cours du processus de développement, les réseaux cellulaires GSM ont acquis la capacité de s'étendre grâce à certains « ajouts » à l'infrastructure existante, permettant un transfert de données à haut débit. Les réseaux GSM prenant en charge le GPRS (General Packet Radio Service) sont appelés 2,5G, et les réseaux GSM prenant en charge EDGE (Enhanced Data rate for Global Evolution) sont parfois appelés réseaux 2,75G.

À la fin des années 1990, les réseaux de troisième génération (3G) sont apparus au Japon et en Corée du Sud. La principale différence entre les normes sur lesquelles les réseaux 3G sont construits et leurs prédécesseurs réside dans les capacités étendues de transmission de données à haut débit, qui permettent la mise en œuvre de nouveaux services dans ces réseaux, en particulier la visiophonie. En 2002-2003, les premiers réseaux commerciaux 3G ont commencé à fonctionner dans certains pays d’Europe occidentale.

Bien que les réseaux 3G n'existent actuellement que dans un certain nombre de régions du monde, des travaux sont déjà en cours dans les laboratoires d'ingénierie des plus grandes entreprises pour créer des normes de communication cellulaire de quatrième génération. Au premier plan se trouve non seulement une nouvelle augmentation de la vitesse de transmission des données, mais également une augmentation de l'efficacité de l'utilisation de la capacité des bandes de fréquences allouées aux communications mobiles, afin qu'un grand nombre d'abonnés situés dans une zone limitée puissent accéder aux services. (ce qui est particulièrement important pour les mégalopoles) .

Autres systèmes de communication mobile.

Outre les communications cellulaires, il existe aujourd'hui d'autres systèmes de communication civile qui assurent également des communications mobiles via des canaux radio, mais qui reposent sur des principes techniques différents et s'adressent à d'autres terminaux d'abonnés. Ils sont moins courants que les communications cellulaires, mais sont utilisés lorsque l'utilisation des téléphones portables est difficile, impossible ou économiquement non viable.

La norme de communication microcellulaire DECT, utilisée pour les communications dans une zone limitée, devient de plus en plus populaire. Une station de base DECT est capable de fournir des combinés (jusqu'à 8 d'entre eux peuvent être desservis simultanément) entre eux, un renvoi d'appel et un accès au réseau téléphonique public. Le potentiel de la norme DECT permet d'assurer des communications mobiles au sein des quartiers urbains, des entreprises individuelles ou des appartements. Ils s'avèrent optimaux dans les régions dotées d'immeubles de faible hauteur, dont les abonnés n'ont besoin que de communications vocales et peuvent se passer de la transmission de données mobiles et d'autres services supplémentaires.

Dans la téléphonie par satellite, les stations de base sont situées sur des satellites en orbite terrestre basse. Les satellites assurent les communications là où le déploiement d'un réseau cellulaire classique est impossible ou peu rentable (en mer, dans de vastes zones peu peuplées de toundra, de déserts, etc.).

Les réseaux à ressources partagées, qui permettent aux terminaux d'abonnés (on les appelle généralement non pas des téléphones, mais des stations de radio) de communiquer sur un certain territoire, sont des systèmes de stations de base (répéteurs) qui transmettent des signaux radio d'un terminal à un autre lorsqu'ils sont considérablement éloignés de chacun. autre. Étant donné que les réseaux à ressources partagées assurent généralement la communication avec les employés des services (ministère de l'Intérieur, ministère des Situations d'urgence, ambulance, etc.) ou sur les grands sites technologiques (le long des autoroutes, sur les chantiers de construction, sur le territoire des usines, etc.), les terminaux n'ont pas de capacités de divertissement ni de plaisirs de conception en matière de décoration.

Les radios portables communiquent directement entre elles, sans systèmes de communication intermédiaires. Les communications mobiles de ce type sont privilégiées aussi bien par les structures gouvernementales (police, pompiers, etc.) et départementales (pour les communications au sein d'un complexe d'entrepôts, de parkings ou de chantiers), que par les particuliers (cueilleurs de champignons, pêcheurs ou touristes), en situations où il est plus facile et moins coûteux d'utiliser des radios de poche pour communiquer entre elles que des téléphones portables (par exemple, dans les zones reculées où il n'y a pas de couverture de réseau cellulaire).

La communication par radiomessagerie assure la réception de messages courts vers les terminaux d'abonnés - téléavertisseurs. Actuellement, les communications par radiomessagerie ne sont pratiquement pas utilisées dans les communications civiles ; en raison de leurs limites, elles sont poussées dans le domaine des solutions hautement spécialisées (par exemple, elles sont utilisées pour avertir le personnel des grandes institutions médicales, transmettre des données à des panneaux d'information électroniques, etc. .).

Depuis 2004, un nouveau sous-type de communication mobile est devenu de plus en plus répandu, offrant la possibilité de transmission de données à haut débit sur un canal radio (dans la plupart des cas, le protocole Wi-Fi est utilisé pour cela). Les zones avec une couverture Wi-Fi disponible pour un usage public (payant ou gratuit) sont appelées hotspots. Dans ce cas, les terminaux des abonnés sont des ordinateurs - à la fois des ordinateurs portables et des PDA. Ils peuvent également fournir une communication vocale bidirectionnelle sur Internet, mais cette fonctionnalité est extrêmement rarement utilisée ; la connexion est principalement utilisée pour accéder aux services Internet les plus courants - courrier électronique, sites Web, systèmes de messagerie instantanée (par exemple, ICQ), etc. .

Où vont les communications mobiles ?

Dans les régions développées, la principale direction de développement des communications mobiles dans un avenir proche est la convergence : fournir aux terminaux d'abonnés une commutation automatique d'un réseau à un autre afin d'utiliser le plus efficacement possible les capacités de tous les systèmes de communication. La commutation automatique, par exemple, du GSM au DECT (et vice versa), du satellite aux communications terrestres, et lors de la transmission de données sans fil, permettra la commutation automatique, par exemple, entre GPRS, EDGE, Wi-Fi et d'autres normes, de nombreux dont (par exemple, WiMAX) n'attendent que dans les coulisses.

La place des communications mobiles dans l'économie mondiale.

Les communications constituent le secteur le plus dynamique de l’économie mondiale. Mais les communications mobiles, même comparées aux autres domaines des télécommunications, se développent à un rythme plus rapide.

En 2003, le nombre total de téléphones mobiles sur la planète dépassait le nombre d'appareils fixes connectés aux réseaux publics filaires. Dans certains pays, le nombre d’abonnés mobiles dépassait déjà le nombre d’habitants en 2004. Cela signifie que certaines personnes utilisaient plus d'un « mobile », par exemple deux téléphones portables avec des opérateurs différents, ou un téléphone vocal et un modem sans fil pour accéder à l'Internet mobile. De plus, pour assurer les communications technologiques, de plus en plus de modules de communication sans fil étaient nécessaires (dans ces cas, les abonnés ne sont pas des personnes, mais des ordinateurs spécialisés).

Actuellement, les opérateurs cellulaires assurent une couverture complète du territoire de toutes les régions économiquement développées de la planète, mais le développement étendu des réseaux se poursuit. De nouvelles stations de base sont installées pour améliorer la réception dans les endroits où le réseau existant, pour une raison quelconque, ne peut pas fournir une réception stable (par exemple, dans les longs tunnels, dans les zones métropolitaines, etc.). De plus, les réseaux cellulaires pénètrent progressivement dans les régions à faible revenu. Le développement des technologies de communication mobile, accompagné d'une forte réduction du coût des équipements et des services, rend les services cellulaires accessibles à un nombre croissant de personnes sur la planète.

La production de téléphones portables est l’un des domaines les plus dynamiques de l’industrie de haute technologie.

Le secteur des services de téléphonie mobile connaît également une croissance rapide, proposant des accessoires pour personnaliser les appareils : des appels originaux (sonneries) aux porte-clés, en passant par les économiseurs d'écran graphiques, les autocollants pour le corps, les panneaux de remplacement, les étuis et les cordons pour porter l'appareil.

Types de téléphones.

Le téléphone cellulaire (mobile) est un terminal d'abonné fonctionnant dans un réseau cellulaire. En fait, chaque téléphone portable est un ordinateur spécialisé, qui vise principalement à fournir (dans la zone de couverture d'un réseau domestique ou invité) une communication vocale aux abonnés, mais prend également en charge l'échange de messages texte et multimédia, est équipé de un modem et une interface simplifiée. Les téléphones mobiles modernes permettent la transmission de la voix et des données sous forme numérique.

La division antérieure des appareils en modèles « bon marché », « fonctionnels », « commerciaux » et « à la mode » perd de plus en plus de sens - les appareils professionnels acquièrent les caractéristiques des modèles d'image et des fonctions de divertissement ; grâce à l'utilisation d'accessoires, peu coûteux les téléphones deviennent à la mode, tandis que les fonctionnalités à la mode se développent rapidement.

La miniaturisation des combinés, qui a culminé en 1999-2000, a pris fin pour des raisons tout à fait objectives : les appareils ont atteint une taille optimale, leur réduction supplémentaire rend difficile l'appui sur les boutons, la lecture du texte à l'écran, etc. Mais le téléphone portable est devenu un véritable objet d'art : de grands designers participent au développement de l'apparence des appareils et les propriétaires ont de nombreuses possibilités de personnaliser eux-mêmes leurs appareils.

Actuellement, les fabricants accordent une attention particulière aux fonctionnalités des téléphones mobiles, à la fois de base (augmentation de la durée de vie de la batterie, amélioration des écrans, etc.) et à leurs capacités supplémentaires (appareils photo numériques, enregistreurs vocaux, lecteurs MP3 et autres appareils « associés » sont intégrés dans le appareils). » appareils).

Presque tous les appareils modernes, à l'exception de certains modèles de gamme de prix inférieure, vous permettent de télécharger des programmes. La plupart des appareils peuvent exécuter des applications Java, et le nombre de téléphones utilisant des systèmes d'exploitation hérités ou portés des PDA augmente : Symbian, Windows Mobile pour Smartphones, etc. Les téléphones dotés de systèmes d'exploitation intégrés sont appelés smartphones (de la combinaison des mots anglais « smart » et « phone » - « smart phone »).

Aujourd'hui, les communicateurs peuvent également être utilisés comme terminaux d'abonnés - des ordinateurs de poche équipés d'un module prenant en charge les normes GSM/GPRS, et parfois EDGE et de troisième génération.

Services non vocaux des réseaux cellulaires.

Les abonnés au réseau cellulaire ont accès à toute une gamme de services non vocaux, dont la « gamme » dépend des capacités d'un téléphone particulier et de la gamme d'offres de l'opérateur. La liste des services de votre réseau domestique peut différer de la liste des services disponibles en itinérance.

Les services peuvent être de communication (fournissant diverses formes de communication avec d'autres personnes), informatifs (par exemple, rapports sur les prévisions météorologiques ou les cours du marché), fournissant un accès à Internet, commerciaux (pour payer divers biens et services à partir de téléphones), de divertissement ( jeux mobiles, quiz), casinos et loteries) et autres (cela inclut, par exemple, le positionnement mobile). Aujourd'hui, apparaissent de plus en plus de services « à l'intersection », par exemple, la plupart des jeux et loteries sont payants, des jeux utilisant les technologies de positionnement mobile apparaissent, etc.

Presque tous les opérateurs et la plupart des appareils modernes prennent en charge les services suivants :

– SMS – Short Message Service – transmission de messages texte courts ;

– MMS – Multimedia Messaging Service – transmission de messages multimédia : photos, vidéos, etc. ;

– l'itinérance automatique ;

– identification du numéro de l'abonné appelant;

– commander et recevoir divers moyens de personnalisation directement via les canaux de communication cellulaires ;

– accès à Internet et consultation de sites spécialisés (WAP) ;

– télécharger des sonneries, des images, du matériel d'information à partir de ressources spécialisées ;

– transfert de données à l'aide du modem intégré (il peut être effectué à l'aide de différents protocoles en fonction des technologies prises en charge par un appareil particulier).

Communications mobiles en Russie.

Il n’existait pas de systèmes de communication mobiles civils en URSS. Avec un peu d'étirement, on peut qualifier de « civil » le système de téléphonie mobile de l'Altaï, construit sur la base de la norme MRT-1327, qui au tournant des années 1970 et 1980 a été créée pour fournir des communications aux représentants du parti, de l'État et de l'économie. direction. "Altaï" est exploité avec succès à ce jour. Bien sûr, il ne peut pas rivaliser avec les réseaux cellulaires, mais il est utilisé pour résoudre certains problèmes très spécialisés : assurer la communication avec les unités mobiles des services d'urgence de la ville, installer des téléphones dans les cafés d'été, etc.

Les premiers réseaux cellulaires commerciaux construits selon la norme NMT ont été créés en Russie à l'automne 1991. Les pionniers de la téléphonie mobile dans notre pays étaient Delta Telecom (Saint-Pétersbourg) et Moscou Cellular Communications. Le premier appel sur un téléphone portable a eu lieu le 9 septembre 1991 à Saint-Pétersbourg : Anatoly Sobchak, alors maire de la ville, a appelé son collègue, le maire de New York.

En juillet 1992, les premiers appels sont effectués sur le réseau BeeLine AMPS.

Le premier réseau GSM russe, créé par MTS, a commencé à connecter les abonnés en juillet 1994.

En 2005, il y avait trois opérateurs de téléphonie mobile fédéraux en Russie qui fournissaient des services selon la norme GSM : MTS, BeeLine et MegaFon. La gamme et la qualité des services de télécommunications qu'ils proposent, ainsi que leurs prix, sont à peu près les mêmes. En 2005, le nombre de stations de base dans les réseaux des principaux opérateurs métropolitains de Moscou et de sa région immédiate était d'environ 3 000, et la zone de couverture dépassait celle de la plupart des pays européens. En plus d'eux, de nombreux opérateurs locaux existent et fonctionnent de manière assez efficace – qu'il s'agisse de filiales des Trois Grands ou de sociétés indépendantes.

Les opérateurs développent activement le marché, augmentant la couverture de leurs réseaux et popularisant les communications mobiles auprès d'une grande variété de segments de la population. Si au milieu des années 1990, le téléphone portable n'était accessible qu'aux représentants des couches les plus riches de la population, aujourd'hui, presque tout le monde peut utiliser les communications mobiles. Les opérateurs russes introduisent les services les plus récents dans leurs réseaux et proposent des services construits sur cette base, souvent même avant la plupart des entreprises européennes. Actuellement, les trois opérateurs GSM fédéraux se préparent au déploiement de réseaux commerciaux de troisième génération.

Outre les réseaux GSM des opérateurs cellulaires fédéraux et locaux en Russie, des réseaux d'autres normes continuent d'être utilisés : DAMPS, IS-95, NMT-450, DECT et IMT-MC-450. Cette dernière norme a un statut fédéral et les réseaux construits sur cette base (par exemple SkyLink) se développent très activement. Cependant, ni en termes de zone de couverture ni en termes de nombre d'abonnés desservis, les réseaux de tous standards autres que GSM ne peuvent créer une concurrence notable pour les trois principaux opérateurs fédéraux.

Littérature:

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Zakirov Z.G., Nadeev A.F., Faizullin R.R. Norme de communication cellulaire GSM. État actuel, transition vers les réseaux de troisième génération(« Bibliothèque MTS »). M., « Eco-Tendances », 2004
Popov V.I. Bases des communications cellulaires GSM(« Encyclopédie d'ingénierie du complexe de combustibles et d'énergie »). M., « Eco-Tendances », 2005



Introduction

Algorithme pour le fonctionnement des systèmes de communication cellulaire

Initialisation et établissement de la connexion

Authentification et identification

Remise (routage)

Itinérance

Service d'appel en norme GSM

Conclusion

Introduction

L'informatisation des équipements de télécommunications va de pair avec les processus de privatisation des systèmes de communication nationaux, l'émergence de grandes sociétés d'opérateurs sur le marché, ce qui entraîne une concurrence accrue. En conséquence, les prix des services de télécommunications sont réduits, leur gamme est élargie et les utilisateurs ont la possibilité de choisir.

La plupart des pays industrialisés se tournent intensivement vers une norme de communication numérique, qui permet de transférer instantanément d'énormes quantités d'informations avec un degré élevé de protection de leur contenu. Dans le domaine des télécommunications mondiales, on observe une nette tendance au développement de réseaux à service complet construits sur la base de la technologie de commutation de paquets.

Actuellement, les dix pays disposant des systèmes de communications et de télécommunications les plus développés et conformes aux normes internationales sont Singapour, la Suède, la Nouvelle-Zélande, la Finlande, le Danemark, les États-Unis, Hong Kong, la Turquie, la Norvège et le Canada. Dans le classement des pays en termes de niveau de développement des systèmes de télécommunications, le Kazakhstan est inférieur non seulement aux pays industrialisés, mais également à de nombreux pays en développement.

La demande de technologies de l’information, d’ordinateurs modernes et de matériel de bureau ces dernières années a eu un impact significatif sur la dynamique et la structure de l’économie mondiale. Une véritable révolution dans le domaine des technologies de l'information a été l'émergence et le développement rapide du système de communication cellulaire, qui, au début du troisième millénaire, était devenu l'un des principaux secteurs de l'économie mondiale.

itinérance cellulaire

1. Algorithme pour le fonctionnement des systèmes de communication cellulaire

Les algorithmes de fonctionnement des systèmes de communication cellulaire de différentes normes sont fondamentalement similaires. Lorsqu'une station mobile est en mode veille, son récepteur balaie en permanence soit tous les canaux, soit uniquement les canaux de contrôle (CC). Pour appeler un abonné, toutes les BS transmettent un signal d'appel via des canaux de contrôle. A la réception de ce signal, le PS de l'abonné appelé répond via l'une des CU libres. La BS qui a reçu le signal de réponse transmet des informations sur ses paramètres au centre de commutation (SC), qui commute la conversation vers la BS où est enregistré le niveau maximum du signal PS de l'abonné appelé.

Lors de la composition d'un numéro, le PS occupe l'un des canaux libres, dont le niveau de signal de la BS est actuellement maximum. Au fur et à mesure que l'abonné s'éloigne de la BS ou en raison de la dégradation des conditions de propagation du signal, l'abonné bascule automatiquement sur un autre canal gratuit ou une autre BS. Une procédure spéciale appelée transfert relais (Remettre) vous permet de basculer en permanence la conversation vers un canal gratuit d'une autre BS, dans la zone de couverture de laquelle se trouve l'abonné. Pour contrôler de telles situations, la BS est équipée d'un récepteur spécial qui mesure périodiquement le niveau du signal du PS et le compare à un seuil acceptable. (Certains modèles PS mesurent également périodiquement le niveau du signal reçu et évaluent sa qualité). Si le niveau du signal est inférieur au seuil, les informations à ce sujet sont automatiquement transmises au centre de commutation via le canal de communication de service. Le centre de commutation émet une commande pour mesurer le signal d'un abonné donné vers d'autres BS (plusieurs à la fois) entourant l'abonné PS. Après avoir reçu une réponse de ces BS, le centre de commutation sélectionne la BS la plus adaptée.

Si tous les canaux BS sont occupés à desservir les abonnés et qu'à ce moment-là, une demande de service est reçue de l'abonné suivant, alors comme mesure temporaire(jusqu'à ce qu'un des canaux soit libéré), il est possible d'utiliser le principe du handover même au sein d'une même cellule. Dans ce cas, l'appel n'est pas bloqué, mais tous les abonnés participant à la connexion sont basculés un à un de canal en canal. Dans ce processus, vous pouvez alternativement donner du temps de toutes les chaînes à un nouvel abonné. Une sorte de canal « de réserve » se forme.

L'un des services les plus importants d'un réseau cellulaire est la fourniture d'un ensemble de services à un abonné à partir de la même station mobile (radiotéléphone) dans d'autres villes, régions et même d'autres pays, ce qu'on appelle itinérance (Itinérance). Pour mettre en œuvre un tel service, il doit y avoir un accord entre les opérateurs de réseaux cellulaires pour fournir le roaming aux abonnés provenant de zones desservies par d'autres opérateurs.

2. Initialisation et établissement de la connexion

Dans l'exploitation d'une sous-station dans la zone de desserte de « son » réseau, on peut distinguer quatre modes, essentiellement similaires pour des systèmes de standards différents :

· Mode veille;

· mode de connexion (appel);

· mode de communication (conversation téléphonique).

Si le PS est complètement éteint (hors tension), alors après la mise sous tension, le processus est automatiquement effectué sur le PS initialisation - lancement initial. Pendant ce mode, le PS est configuré pour fonctionner en tant que partie du système - en fonction des signaux régulièrement transmis par les stations de base via les canaux de contrôle (CC). Une fois l'initialisation terminée, le PS passe en mode veille. Le contenu spécifique des opérations d'initialisation dépend du standard du système de communication cellulaire.

En pause, pistes PS :

· les changements d'informations du système, associés à la fois à des changements dans le fonctionnement du système et en relation avec les mouvements du PS lui-même ;

· commandes du système (par exemple, confirmer le fonctionnement, mesurer le niveau du signal reçu, etc. ;

· recevoir un appel du système ;

· initialisation d'un appel depuis son propre abonné.

De plus, le PS peut périodiquement, par exemple, une fois toutes les 10 à 15 minutes, confirmer son fonctionnement en transmettant les signaux correspondants à la BS ou transmettre d'autres messages au système, quelle que soit la session de communication. Dans le centre de commutation (SC), pour chacune des sous-stations incluses, la cellule dans laquelle elle est « enregistrée », ce qui facilite l'organisation de la procédure d'appel d'un abonné mobile. Si le PS ne confirme pas son fonctionnement dans un certain délai, alors le Comité Central le considère éteint et l'appel arrivant à ce PS n'est pas transmis. Par conséquent, l'alimentation du PS n'est généralement pas coupée et le PS est en mode de réception en veille.

Procédure établir la communication est comme suit. Si un appel vers le numéro d'un abonné mobile est reçu du système ou du réseau PSTN, la CC envoie cet appel à la BS de la cellule dans laquelle le PS a été enregistré, ou à plusieurs BS à proximité de cette cellule (en tenant compte compte des déplacements éventuels de l'abonné). Les BS transmettent l'appel via les canaux d'appel appropriés. Si le PS est en mode veille, alors il reçoit l'appel et y répond via sa BS, transmettant simultanément les données pour la procédure d'authentification. Si le résultat de l'authentification via la BS est positif, un canal de trafic est attribué à la MS et le numéro du canal de fréquence est signalé. La station mobile est accordée sur un canal dédié et, conjointement avec la BS, exécute les étapes nécessaires pour préparer la session de communication. À ce stade, le PS, à l'aide de signaux de synchronisation, est ajusté au numéro d'emplacement spécifié dans la trame, clarifie le délai, ajuste le niveau de puissance émise, etc. Le choix de la temporisation est fait dans le but d'une coordination temporaire des créneaux dans la trame (pour la réception à la BS) lors de l'organisation des communications avec des stations mobiles situées à différentes distances de la BS. Dans ce cas, le délai du paquet transmis par le PS est ajusté en fonction des commandes BS.

La BS émet alors un message de sonnerie, qui est reconnu par la station mobile, et l'appelant entend la tonalité de sonnerie. Lorsque l'abonné appelé répond à l'appel (« décroche le téléphone »), le PS émet une demande à la BS pour mettre fin à la connexion. Lorsque la connexion se termine, la session de communication proprement dite (conversation) commence.

Au cours d'une conversation, le PS traite les signaux vocaux transmis et reçus, ainsi que les signaux de commande transmis simultanément avec la parole. A la fin de la conversation, des messages de service sont échangés entre le PS et la BS (une demande ou une commande de déconnexion avec confirmation), après quoi l'émetteur PS est éteint et la station passe en mode veille (mode veille).

Si l'appel est lancé depuis le PS, c'est-à-dire L'abonné PS compose le numéro appelé, s'assure sur l'afficheur que la numérotation est correcte et appuie sur le bouton d'appel correspondant sur le panneau PS, puis le PS envoie un message via sa BS indiquant le numéro de l'abonné appelé et les données d'authentification de la station. . Après une authentification réussie, la BS attribue un canal de trafic. Les étapes suivantes pour préparer une session de communication sont effectuées de la même manière que lorsqu'un appel arrive du système.

Si une connexion est établie entre deux abonnés mobiles, la procédure d'établissement d'une connexion n'est pratiquement pas différente de l'établissement d'une connexion avec les abonnés du réseau PSTN, puisque toutes les connexions sont établies via le commutateur mobile du Comité central (MSC). Si les deux abonnés mobiles appartiennent au même système cellulaire, alors la communication s'établit via le centre de communication central sans accès aux commutateurs du réseau PSTN.

3. Authentification et identification

Des procédures d'authentification et d'identification sont effectuées à chaque fois qu'une connexion est établie. Authentification - procédure de confirmation de l'authenticité (validité, légalité, disponibilité des droits d'utilisation des services d'un réseau cellulaire) d'un abonné. Identification est une procédure permettant d'identifier un dispositif mobile (c'est-à-dire une station mobile). Dans le même temps, le PS appartient à l'un des groupes présentant certaines caractéristiques, et les appareils défectueux et volés sont identifiés.

L'idée de la procédure d'authentification dans un système numérique est de crypter certains mots de passe identifiants à l'aide de nombres quasi-aléatoires transmis périodiquement au PS avec un contrôle central, et un algorithme de cryptage individuel pour chaque PS. Ce cryptage, utilisant les mêmes données sources et les mêmes algorithmes, est effectué à la fois au niveau du PS et au centre de contrôle central (ou au centre d'authentification). L'authentification est considérée comme réussie si les deux résultats correspondent.

4. Handover (pendant le routage)

La station de base, située approximativement au centre de la cellule, dessert toutes les MS à l'intérieur de sa cellule. Lorsqu'une MS passe d'une cellule à une autre, son service est en conséquence transféré vers une autre BS. Le processus de transfert s'effectue sans interruption de la communication, c'est-à-dire est passe transfert de relais service. Si une MS se déplace d'une cellule à une autre en mode veille, elle suit simplement ces mouvements à l'aide des informations système transmises sur les canaux de contrôle et, au bon moment, passe à un signal plus fort provenant d'une autre BS.

La décision de transfert est prise par le centre de commutation. Une commande est envoyée du centre de commutation à la « nouvelle » BS pour remettre le service afin que cette BS puisse attribuer les canaux nécessaires, puis les commandes nécessaires sont transmises au PS via « l'ancienne » BS indiquant le nouveau canal de fréquence. , numéro d'emplacement de travail, etc. Le PS est automatiquement reconstruit sur le nouveau canal et configuré pour fonctionner avec la nouvelle BS. Le processus de restructuration prend une fraction de seconde et reste invisible pour l'abonné.

5. Itinérance

Itinérance- il s'agit d'une fonction ou d'une procédure permettant de fournir des services de système de communication cellulaire à un abonné d'un opérateur dans le système d'un autre opérateur (bien entendu, selon des normes compatibles). Lorsqu'un abonné passe à un autre réseau et établit une connexion, le commutateur central du nouveau réseau demande (via des canaux de communication spéciaux) des informations sur l'abonné au réseau d'origine sur lequel l'utilisateur est enregistré. Si l'abonné a une confirmation d'autorité, le nouveau réseau l'enregistre auprès de lui-même. Les données sur la localisation de l'abonné sont constamment mises à jour dans le réseau d'origine et tous les appels qui y sont reçus sont automatiquement redirigés vers le réseau où se trouve actuellement l'abonné.

Pour organiser le roaming, les réseaux participant à un tel accord doivent être de standards compatibles. Les centres de commutation de tous les réseaux doivent être interconnectés par des canaux de communication spéciaux (lignes filaires, lignes téléphoniques, communications radio, etc.) pour l'échange de données de service.

Il existe trois types de roaming : manuel, semi-automatique et automatique. Avec l'itinérance manuelle, il se peut qu'il n'y ait pas de connexions de service entre les centres centraux. Simplement, lorsqu'un abonné passe à un autre réseau, il échange son radiotéléphone contre un autre connecté au nouveau système. Avec l'option semi-automatique, l'abonné doit d'abord informer son opérateur du passage au système de service d'un autre réseau.

Des opérations beaucoup plus complexes doivent être effectuées avec le roaming automatique. Un abonné au réseau cellulaire qui se trouve sur le territoire d'un autre réseau lance un appel de la manière habituelle, comme dans son propre réseau. Le Comité central du nouveau réseau, s'assurant que cet abonné n'est pas répertorié dans son registre d'accueil HLR, le perçoit comme un itinérant et l'inscrit dans le registre d'invités VLR. En même temps (ou avec un certain retard), il demande au HLR du système « natif » du itinérant des informations le concernant, nécessaires à l'organisation du service (types de services convenus, mots de passe, chiffrements), et indique également dans quel système le le roamer est actuellement localisé. La nouvelle localisation est enregistrée dans le HLR du système « natif ». Le roamer utilise ensuite les communications cellulaires dans le nouveau système, comme à la maison. Les appels qui en proviennent sont traités de la manière habituelle, à la seule différence que les informations qui s'y rapportent ne sont pas enregistrées dans le HLR. Et en VLR. Les appels reçus par un itinérant sur son réseau « domestique » sont transmis par le réseau « domestique » vers le système où réside le itinérant. Lorsque le roamer rentre chez lui, l'adresse du système où il se trouvait est effacée dans le HLR du système « natif », et dans le VLR de ce système, à son tour, les informations sur le itinérant sont effacées.

La norme GSM inclut la procédure de roaming comme élément obligatoire. De plus, la norme GSM a la capacité de itinérance avec les cartes SIM avec le réarrangement de ces cartes d'un appareil à l'autre pour prendre en charge différentes variantes de la norme GSM (GSM-900, GSM-1800 ? GSM-1900), puisque les trois les variantes de la norme utilisent des cartes SIM unifiées. La procédure d'itinérance dans la norme GSM devient encore plus pratique avec l'avènement des terminaux d'abonnés bimodes, et à l'avenir trimodes, qui assurent un fonctionnement dans toutes les gammes de fréquences de la norme GSM.

6. Service d'appel dans la norme GSM

Lors de l'examen des réseaux de téléphonie cellulaire au sein du réseau mondial, il convient de tenir compte du fait que le réseau téléphonique de l'abonné est connecté non seulement à un commutateur mobile, mais directement à un réseau qui peut unir non seulement plusieurs réseaux cellulaires au sein d'un même pays, mais également des réseaux. de nombreux pays. En général, on peut distinguer les zones de service suivantes du réseau téléphonique mondial :

· nid d'abeille (Cellule);

· localisation ou zone de recherche (Location Area) ;

· zone de service du standard mobile central (MSC Service Area) ;

· zone de service d'un réseau téléphonique cellulaire public (CTN) avec plusieurs centres de commutation (PLMN Service Area) ;

· zone de service du système global (zone de service GSM).

Une cellule fait ici référence à la zone de service de cette BS (BTS). Une localisation ou une zone de recherche combine un certain nombre de cellules contrôlées par un ou plusieurs contrôleurs (BSC) mais au sein d'un seul commutateur mobile (MSC). Dans le même temps, l'abonné peut se déplacer librement dans la zone de localisation sans mettre à jour les données dans le registre des invités (VLR). De plus, au sein de cette zone de service, une adresse est transmise pour rechercher un PS spécifique.

La zone de service du centre de commutation (MSC) fait partie du système global. L'abonné est enregistré dans le VLR d'un CC spécifique et il peut se déplacer librement dans cette zone de service sans transférer ses données d'abonné vers un autre VLR et sans mettre à jour les données dans le HLR.

La zone de service des systèmes de communication cellulaire publics est déterminée par les zones de service de chaque centre de commutation inclus dans ce système et à travers lesquelles l'accès à d'autres réseaux de télécommunication est fourni, y compris d'autres zones de service des réseaux téléphoniques cellulaires publics.

La zone de service du réseau téléphonique cellulaire mondial comprend toutes les zones de service des réseaux téléphoniques cellulaires nationaux. Cela signifie que tous les réseaux cellulaires nationaux doivent être construits conformément à la norme GSM.

Cette approche de l'organisation fonctionnelle du réseau mondial par zones détermine également le système de numérotation du réseau. Considérant que le réseau téléphonique cellulaire GSM peut assurer la communication entre les abonnés PS et le réseau PSTN fixe (dans le futur RNIS), et à travers lui avec les abonnés d'autres réseaux de télécommunication, il convient de l'inclure dans le plan général de numérotation du réseau PSTN fixe conformément à Recommandations E.164 du CCITT.

Dans ce cas, le numéro de station mobile dans le plan de numérotation général MSISDN (Mobile Station ISDN Number) contient : indicatif du pays, indicatif du réseau, numéro d'abonné. Pour la Russie, ce numéro sera présenté sous la forme : 7АВСАвххххх. Cependant, le GSM STS est dédié et peut fédérer les STS de différents pays. Ainsi, conformément aux recommandations de la norme GSM, une numérotation unique a été adoptée au sein du réseau GSM, et lors de son inscription, l'abonné se voit attribuer un seul numéro IMSI international dont la longueur ne doit pas dépasser 15 chiffres. La structure du numéro IMSI est similaire à la structure du numéro MSISDN, mais 3 chiffres sont alloués pour l'indicatif du pays dans le réseau GSM ; 1 à 2 chiffres pour le code réseau ; maximum 11 chiffres par numéro d'abonné. De plus, un problème se pose lors du routage des appels du réseau PSTN entrant vers le CC du fait que le PS, se déplaçant librement, peut changer de zone de service (et, par exemple, se retrouver dans la zone d'un autre PBX avec un numérotation différente). Par conséquent, contrairement aux réseaux téléphoniques fixes, le numéro de liste (MSIDN IMSI) ne peut pas contenir un code de direction de communication logique identifiant de manière unique le MSC dans la zone de service duquel se trouve actuellement la sous-station appelée. Pour fournir une capacité de routage, chaque MSC (VLR) dispose d'un ensemble de MSRN, qui sont fournis sur demande au MSC parent (si le système possède plusieurs MSC) uniquement pendant que l'appel est acheminé vers un MSC spécifique. Compte tenu de cela, le numéro MSRN, contrairement au numéro MSISDN, ne contient pas le numéro d'abonné, mais un numéro qui identifie le MSC. Dans MSC (VLR), le numéro MSRN attribué est placé dans une correspondance unique avec le numéro IMSI de la MS appelée. Pour déterminer la zone de recherche (emplacement) dans le réseau GSM, on utilise le numéro LAI, qui diffère du numéro IMSI en ce sens que l'indicatif régional de localisation est indiqué ici au lieu du numéro d'abonné.

Outre les numéros discutés utilisés dans le processus d'acheminement des appels, la norme GSM fournit un numéro d'identification de l'équipement IMEI et un numéro d'abonné TMSI temporaire utilisé pour garantir la confidentialité. Le numéro IMEI comprend des codes pour le type d'équipement, le fabricant et le numéro de série. Le numéro TMSI est déterminé par l'administration du réseau et sa longueur ne doit pas dépasser 4 octets.

Authentification de l'abonné, identification de l'équipement de la station mobile et fermeture des informations

Pour assurer l'authentification et la fermeture des informations lors de l'enregistrement, l'abonné se voit attribuer non seulement un numéro IMSI, mais également une clé d'abonné individuelle Ki, qui est stockée dans le centre d'authentification (AUC), ainsi que dans l'équipement de la station mobile. La clé d'abonné Ki dans le centre d'authentification est utilisée pour former un triplet : la clé de fermeture d'information Kc, la réponse marquée SRES et le nombre aléatoire RAND (Fig. 1). Tout d'abord, un nombre RAND aléatoire est généré. RAND et Ki sont les données d'entrée pour le calcul de Kc et SRES. Dans ce cas, deux algorithmes de calcul différents sont utilisés. Les triplets générés pour chacun des abonnés enregistrés dans le réseau GSM sont transférés au registre HLR, et, si nécessaire, fournis au registre invité du centre de commutation. L'algorithme de calcul de Kc et SRES est implémenté non seulement dans le centre d'authentification, mais également dans la station mobile.

Riz. 1. Formation de Kc, SRES, RAND

Dans la norme GSM, la procédure d'authentification implique l'utilisation d'un module d'identification d'abonné (SIM). Le module SIM est une carte en plastique amovible qui s'insère dans la prise de l'appareil de l'abonné. Cette carte contient une puce électronique dans laquelle toutes les informations nécessaires sont « câblées ». Le module SIM permet de mener une conversation depuis n'importe quel appareil du même type, y compris un téléphone public. Le module contient le code PIN de l'abonné, l'identifiant IMSI, la clé Ki, l'algorithme d'authentification individuel de l'abonné A3, l'algorithme A8 de calcul de la clé de cryptage. L'IMSI unique pour l'opération en cours est remplacé par un TMSI temporaire, attribué à l'appareil lors de son premier enregistrement dans une région spécifique, définie par le LAI, et réinitialisé lorsque l'appareil quitte cette région. L'identifiant PIN est un code connu uniquement de l'abonné, qui doit servir de protection contre toute utilisation non autorisée de la carte SIM. Par exemple, s'il est perdu. Après trois tentatives infructueuses de composition du code PIN, la carte SIM est bloquée. Le blocage peut être supprimé soit en composant un code supplémentaire (connu uniquement de l'abonné) - un code de déverrouillage personnel (PUK), soit par commande du centre de commutation.

La procédure d'authentification se déroule comme suit. Lorsqu'une MS demande l'accès au réseau, le centre d'authentification AUC via le MSC (centre de commutation) transmet un numéro RAND aléatoire à la MS. La station mobile, ayant reçu le numéro RAND et utilisant la clé d'abonné Ki qui y est stockée, utilise l'algorithme A3 pour calculer la réponse marquée SRES. Après avoir généré le SRES, la station mobile le transmet au MSC, où le SRES reçu est comparé au SRES calculé par le réseau. S'ils correspondent, le PS est autorisé à accéder au réseau. La procédure d'authentification est effectuée lors de l'enregistrement d'un PS, de la tentative d'établissement d'une connexion, de la mise à jour des données, ainsi que lors de l'activation et de la désactivation de types de services supplémentaires. La procédure d'authentification est illustrée à la Fig. 2.

Riz. 2. Principe d'authentification

L'identification de l'équipement de l'utilisateur lui-même commence par une demande du PS du numéro IMEI. Le centre de commutation (MSC) transfère le numéro IMEI reçu au registre d'identification des équipements EIR (Equipment Identity Register), où se trouvent trois listes d'équipements de sous-station : autorisés à l'utilisation, interdits à l'utilisation dans le système de communication et défectueux. Sur la base des informations de la liste, il est déterminé à quel groupe appartient le PS avec le numéro IMEI). Les résultats sont envoyés au centre de commutation, où une décision est prise quant à savoir si l'équipement de l'utilisateur peut accéder au réseau.

La clôture des informations utilisateur transmises sur le canal radio est effectuée dans la BS et dans le PS. Les deux utilisent les mêmes algorithmes pour crypter les messages transmis. Pour fermer les informations utilisateur, le numéro de cycle d'accès et la clé de fermeture d'informations Kc sont utilisés. Dans la BS, la clé Kc des triplets est utilisée, et dans la PS, elle est calculée sur la base du nombre aléatoire obtenu RAND et de la clé d'abonné Ki à l'aide de l'algorithme A8.

L'algorithme A8 est utilisé pour calculer la clé de cryptage des messages et est stocké dans le module SIM. Après avoir reçu RAND, la station mobile calcule, en plus de la réponse SRAS, également la clé de chiffrement Kc, en utilisant RAND, Ki et l'algorithme A8 selon la Fig. 2. En plus de RAND, le réseau envoie la séquence numérique de la clé de chiffrement au PS. Ce nombre est lié à la valeur de Kc et permet d'éviter de générer une mauvaise clé. La valeur Kc est stockée dans le PS et est contenue dans chaque premier message transmis au réseau.

Riz. 3. Définition du mode de cryptage

Pour définir le mode de cryptage, le réseau envoie la commande CMC (Ciphering Mode Command) au PS pour passer en mode de cryptage, après quoi le PS, à l'aide de la clé Kc, commence à crypter et déchiffrer les messages. Le flux de données transmis est crypté bit par bit ou chiffrement de flux à l'aide de l'algorithme de cryptage A5 et de la clé Kc. La procédure de configuration du mode de cryptage est illustrée à la Fig. 3.

Conclusion

Dans chaque pays, la gestion de l'industrie des télécommunications a ses propres spécificités. Cependant, l'avènement des technologies numériques et l'introduction massive de services d'accès à Internet ont conduit au fait qu'aujourd'hui presque tous les opérateurs de télécommunications opèrent non seulement sur le marché local (régional ou national), mais également sur le marché mondial des services de télécommunications.

L’avènement du numérique a entraîné des changements radicaux dans l’industrie des télécommunications. Les services de communication vocale traditionnels ont commencé à être remplacés par des services interactifs tels qu'Internet, la transmission de données et les communications mobiles.

Mais malgré les changements, le marché intérieur des services de communication reste assez fermé. D’une part, cela est dû à l’immense étendue du territoire du pays, grâce à laquelle se constituent les principaux revenus des opérateurs de télécommunications. D'un autre côté, le Kazakhstan reste encore en dehors du marché mondial du trafic international, ce qui était jusqu'à présent dû au niveau de numérisation insuffisamment élevé des principaux canaux et à une qualité de communication inférieure par rapport aux normes mondiales. augmenter.

Malgré le taux élevé d'introduction des technologies modernes, le pourcentage de couverture de la population de la République du Kazakhstan par de nouveaux types de communications, tels que les communications cellulaires, la radiomessagerie et Internet, reste faible.

Liste des sources utilisées

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Soukatchev E.A. Réseaux de radiocommunication cellulaire avec objets en mouvement : Manuel. - Éd. 2e, rév. et supplémentaire - Odessa : UGAS, 2000. - 119s

Yu.A. Gromakov. Systèmes de communication radio mobile cellulaire. Technologies des communications électroniques. Volume 48. "Eco-Tendances". Moscou. 1994.

Aujourd'hui, l'Internet mobile est devenu familier aux utilisateurs de téléphones portables. De telles opportunités se sont présentées grâce à ses progrès, qui, par ordre chronologique, peuvent être représentés comme suit :

1984 – 1G – norme analogique, fournissant uniquement une communication vocale à un débit de transfert de données de 1,9 kbit/s ;
1991 – 2G – ce sont déjà des standards numériques, offrant un débit de 9,6 kbit/s, l'envoi de SMS est possible (les plus courants sont CDMA, GSM) ;
1999 - La norme GPRS, intermédiaire, est une continuation du GSM, la transmission par paquets d'informations numériques est mise en œuvre et permet d'utiliser Internet à une vitesse théorique de plus de 100 kbit/s, en réalité - 2 à 3 fois plus lente en raison de la congestion du réseau;
2003 – technologie EDGE améliorée pour les réseaux GSM et TDMA avec des vitesses allant jusqu'à 384 kbit/s ;
2002 - La 3G, représentée par les normes - UMTS, continuation du GSM, et CDMA2000, grâce à des débits allant jusqu'à 2 Mbit/s, permet la communication vidéo et la visualisation vidéo ;
2008-2010 – émergence de la technologie 4G, spécifiquement axée sur la transmission de mégavolumes de données à des vitesses allant jusqu'à 1 Git/s ; ses normes WiMAX et LTE les plus courantes offrent aujourd'hui 100 à 300 Mbit/s pour la réception.

Quelles technologies les opérateurs mobiles russes utilisent-ils ?

Actuellement, les réseaux de génération 2G utilisant EDGE et GPRS sont les mieux développés en Russie. Ils assurent une couverture presque complète du territoire de la Fédération de Russie et assurent l'accès à Internet, la communication vocale et l'échange de SMS. Parmi les plus grands fournisseurs opérant en 2G, la plupart utilisent la norme GSM et SKYLINK utilise le CDMA.

Les réseaux 3G fonctionnent grâce à la technologie WCDMA, offrant des débits d'environ 10 Mbit/s, suffisants pour les appels vidéo. De nombreux grands opérateurs proposent ce service, assurant une couverture dans les grandes villes.

Le réseau 4G a été le premier à apparaître à Novossibirsk. Aujourd'hui, les réseaux 4G fonctionnent dans 79 régions de la Fédération de Russie. Ce service est fourni par les opérateurs Yota Freshtel, MTS, Beeline, MegaFon. En Russie, la technologie LTE est utilisée uniquement pour accéder à Internet et non pour les communications vocales. Dans ce cas, vous avez besoin d'une carte SIM spéciale et d'un appareil mobile de nouvelle génération.

Lors du choix d'un smartphone, tenez compte du standard de l'opérateur dont vous utilisez le service. Habituellement, les tarifs du réseau 2G sont moins chers pour les conversations, mais pour Internet, ils sont trop lents. Il est donc avantageux d'utiliser un smartphone prenant en charge les normes requises avec 2 cartes SIM : une pour parler, la seconde pour Internet.

Il est difficilement possible aujourd’hui de trouver une personne qui n’a jamais utilisé de téléphone portable. Mais est-ce que tout le monde comprend comment fonctionnent les communications cellulaires ? Comment ce à quoi nous avons tous pris l’habitude de travailler et de travailler ? Les signaux des stations de base sont-ils transmis par fil ou tout cela fonctionne-t-il différemment ? Ou peut-être que toutes les communications cellulaires fonctionnent uniquement grâce aux ondes radio ? Nous essaierons de répondre à ces questions et à d’autres dans notre article, en laissant la description de la norme GSM hors de son champ d’application.

Au moment où une personne essaie de passer un appel depuis son téléphone portable, ou lorsqu'elle commence à l'appeler, le téléphone est connecté par ondes radio à l'une des stations de base (la plus accessible), à ​​l'une de ses antennes. Les stations de base sont visibles ici et là, en regardant les maisons de nos villes, les toits et les façades des bâtiments industriels, les immeubles de grande hauteur et enfin les mâts rouges et blancs spécialement érigés pour les gares (notamment le long des autoroutes).

Ces stations ressemblent à des boîtes grises rectangulaires, d'où sortent diverses antennes dans des directions différentes (généralement jusqu'à 12 antennes). Les antennes fonctionnent ici à la fois pour la réception et pour l'émission, et elles appartiennent à l'opérateur cellulaire. Les antennes des stations de base sont orientées dans toutes les directions (secteurs) possibles pour fournir une « couverture réseau » aux abonnés de toutes les directions à une distance allant jusqu'à 35 kilomètres.

L'antenne d'un secteur est capable de desservir jusqu'à 72 appels simultanément, et s'il y a 12 antennes, alors imaginez : 864 appels peuvent, en principe, être desservis par une grande station de base en même temps ! Bien qu'ils soient généralement limités à 432 canaux (72*6). Chaque antenne est reliée par câble à l'unité de contrôle de la station de base. Et des blocs de plusieurs stations de base (chaque station dessert sa propre partie du territoire) sont connectés au contrôleur. Jusqu'à 15 stations de base sont connectées à un contrôleur.

La station de base est, en principe, capable de fonctionner sur trois bandes : le signal 900 MHz pénètre mieux à l'intérieur des bâtiments et des structures et se propage plus loin, cette bande est donc souvent utilisée dans les villages et les champs ; un signal à une fréquence de 1 800 MHz ne va pas si loin, mais plus d'émetteurs sont installés dans un secteur, de sorte que de telles stations sont installées plus souvent dans les villes ; enfin 2100 MHz c'est un réseau 3G.

Bien entendu, il peut y avoir plusieurs contrôleurs dans une zone ou une région peuplée, de sorte que les contrôleurs, à leur tour, sont connectés par des câbles au commutateur. Le but du commutateur est de connecter les réseaux des opérateurs mobiles entre eux et avec les lignes urbaines de communication téléphonique régulière, de communication longue distance et de communication internationale. Si le réseau est petit, un seul commutateur suffit ; s'il est grand, deux commutateurs ou plus sont utilisés. Les interrupteurs sont reliés entre eux par des fils.

Lors du déplacement d'une personne parlant sur un téléphone portable dans la rue, par exemple : elle marche, prend les transports en commun ou conduit une voiture personnelle, son téléphone ne doit pas perdre le réseau pendant un instant et la conversation ne peut pas être interrompu.

La continuité de la communication est obtenue grâce à la capacité d'un réseau de stations de base à faire basculer très rapidement un abonné d'une antenne à une autre lorsqu'il passe de la zone de couverture d'une antenne à la zone de couverture d'une autre (de cellule à cellule). L'abonné lui-même ne remarque pas comment il cesse d'être connecté à une station de base et est déjà connecté à une autre, comment il passe d'antenne en antenne, de station en station, de contrôleur en contrôleur...

Dans le même temps, le commutateur assure une répartition optimale de la charge sur une conception de réseau à plusieurs niveaux afin de réduire le risque de panne d'équipement. Un réseau multi-niveaux est construit comme ceci : téléphone portable - station de base - contrôleur - switch.

Disons que nous passons un appel et que le signal a déjà atteint le standard. Le commutateur transmet notre appel à l'abonné de destination - au réseau de la ville, au réseau de communication international ou longue distance, ou au réseau d'un autre opérateur mobile. Tout cela se produit très rapidement grâce aux canaux de câble à fibre optique à haut débit.

Ensuite, notre appel est dirigé vers le commutateur situé du côté du destinataire de l'appel (celui que nous avons appelé). Le commutateur « récepteur » dispose déjà de données sur l'endroit où se trouve l'abonné appelé, dans quelle zone de couverture du réseau : quel contrôleur, quelle station de base. Ainsi, une étude du réseau commence depuis la station de base, le destinataire est localisé et un appel est reçu sur son téléphone.

L'ensemble de la chaîne d'événements décrits, depuis le moment où le numéro est composé jusqu'au moment où l'appel est entendu au destinataire, ne dure généralement pas plus de 3 secondes. Aujourd’hui, nous pouvons donc appeler partout dans le monde.

Andreï Povny