Comunicarea telefonică este transmiterea de informații vocale pe distanțe lungi. Cu ajutorul telefoniei, oamenii au posibilitatea de a comunica în timp real.

Dacă la momentul apariției tehnologiei exista o singură metodă de transmitere a datelor - analogică, atunci în prezent sunt utilizate cu succes o varietate de sisteme de comunicații. Comunicațiile telefonice, prin satelit și mobile, precum și telefonia IP, asigură un contact sigur între abonați, chiar dacă aceștia se află în diferite părți ale globului. Cum funcționează comunicarea telefonică folosind fiecare metodă?

Telefonie veche cu fir (analogică) bună

Termenul de comunicare „telefonic” se referă cel mai adesea la comunicarea analogică, o metodă de transmitere a datelor care a devenit obișnuită în aproape un secol și jumătate. Când se utilizează aceasta, informațiile sunt transmise continuu, fără codificare intermediară.

Conexiunea dintre doi abonați este reglementată prin formarea unui număr, iar apoi comunicarea se realizează prin transmiterea unui semnal de la persoană la persoană prin fire în sensul cel mai literal al cuvântului. Abonații nu mai sunt conectați prin operatorii de telefonie, ci prin roboți, ceea ce a simplificat și redus foarte mult costul procesului, dar principiul de funcționare al rețelelor de comunicații analogice rămâne același.

Comunicații mobile (celulare).

Abonații operatorilor de telefonie mobilă cred în mod eronat că au „tăiat firul” care îi conectează la centralele telefonice. În aparență, totul este așa - o persoană se poate deplasa oriunde (în cadrul acoperirii semnalului) fără a întrerupe conversația și fără a pierde contactul cu interlocutorul și<подключить телефонную связь стало легче и проще.

Cu toate acestea, dacă înțelegem cum funcționează comunicațiile mobile, nu vom găsi multe diferențe față de funcționarea rețelelor analogice. Semnalul de fapt „plutește în aer”, doar de la telefonul apelantului ajunge la transceiver, care, la rândul său, comunică cu echipamente similare cele mai apropiate de abonatul apelat... prin rețele de fibră optică.

Etapa de transmisie de date radio acoperă doar calea semnalului de la telefon la cea mai apropiată stație de bază, care este conectată la alte rețele de comunicații într-un mod complet tradițional. Este clar cum funcționează comunicațiile celulare. Care sunt avantajele și dezavantajele sale?

Tehnologia oferă o mobilitate mai mare în comparație cu transmisia analogică de date, dar prezintă aceleași riscuri de interferență nedorită și posibilitatea de interceptare.

Calea semnalului celular

Să aruncăm o privire mai atentă la modul exact în care semnalul ajunge la abonatul apelat.

1. Utilizatorul formează un număr.
2. Telefonul său stabilește contact radio cu o stație de bază din apropiere. Sunt situate pe clădiri înalte, clădiri industriale și turnuri. Fiecare stație constă din antene transceiver (de la 1 la 12) și o unitate de control. Stațiile de bază care deservesc un teritoriu sunt conectate la controler.
3. De la unitatea de control al stației de bază, semnalul este transmis prin cablu către controler, iar de acolo, tot prin cablu, către comutator. Acest dispozitiv oferă semnal de intrare și ieșire către diferite linii de comunicație: intercity, oraș, internațional și alți operatori de telefonie mobilă. În funcție de dimensiunea rețelei, poate implica unul sau mai multe comutatoare conectate între ele folosind fire.
4. De la comutatorul „dvs.”, semnalul este transmis prin cabluri de mare viteză către comutatorul altui operator, iar acesta din urmă determină cu ușurință în zona de acoperire a cărui controler se află abonatul căruia îi este adresat apelul.
5. Comutatorul apelează controlerul dorit, care trimite semnalul către stația de bază, care „interogează” telefonul mobil.
6. Partea apelată primește un apel.

Această structură de rețea multistrat permite ca sarcina să fie distribuită uniform între toate nodurile sale. Acest lucru reduce probabilitatea defecțiunii echipamentului și asigură o comunicare neîntreruptă.

Este clar cum funcționează comunicațiile celulare. Care sunt avantajele și dezavantajele sale? Tehnologia oferă o mobilitate mai mare în comparație cu transmisia analogică de date, dar prezintă aceleași riscuri de interferență nedorită și posibilitatea de interceptare.

Conexiune prin satelit

Să vedem cum funcționează comunicațiile prin satelit, cel mai înalt nivel de dezvoltare a comunicațiilor prin releu radio de astăzi. Un repetor plasat pe orbită este capabil să acopere singur o zonă uriașă a suprafeței planetei. O rețea de stații de bază, așa cum este cazul comunicațiilor celulare, nu mai este necesară.

Un abonat individual are posibilitatea de a călători practic fără restricții, rămânând conectat chiar și în taiga sau junglă. Un abonat care este o entitate juridică poate atașa un întreg mini-PBX la o antenă repetoare (aceasta este „antena” cunoscută), dar trebuie să țină cont de volumul mesajelor primite și trimise, precum și de dimensiunea fișierele care trebuie trimise.

Dezavantajele tehnologiei:

• dependență gravă de vreme. O furtună magnetică sau un alt cataclism poate lăsa un abonat fără comunicare pentru o lungă perioadă de timp.
• Dacă ceva se defectează fizic pe un repetor de satelit, timpul necesar pentru ca funcționalitatea să fie complet restaurată va dura foarte mult.
• costul serviciilor de comunicații fără granițe depășește adesea facturile mai convenționale. Atunci când alegeți o metodă de comunicare, este important să aveți în vedere cât de mult aveți nevoie de o astfel de conexiune funcțională.

Comunicații prin satelit: argumente pro și contra

Caracteristica principală a „satelitului” este că oferă abonaților independență față de liniile de comunicații terestre. Avantajele acestei abordări sunt evidente. Acestea includ:

• mobilitatea echipamentelor. Poate fi implementat într-un timp foarte scurt;
• capacitatea de a crea rapid rețele extinse care acoperă teritorii mari;
• comunicarea cu zonele greu accesibile și îndepărtate;
• rezervarea de canale care pot fi utilizate în cazul unei defecțiuni a comunicațiilor terestre;
• flexibilitatea caracteristicilor tehnice ale rețelei, permițându-i să fie adaptată la aproape orice cerințe.

Dezavantajele tehnologiei:

• dependență gravă de vreme. O furtună magnetică sau un alt cataclism poate lăsa un abonat fără comunicare pentru o lungă perioadă de timp;
• dacă ceva eșuează fizic pe repetorul de satelit, perioada până la restabilirea completă a funcționalității sistemului va dura mult timp;
• costul serviciilor de comunicații fără granițe depășește adesea facturile mai convenționale.

Atunci când alegeți o metodă de comunicare, este important să aveți în vedere cât de mult aveți nevoie de o astfel de conexiune funcțională.

Cel mai obișnuit tip de comunicare mobilă astăzi este comunicarea celulară. Serviciile de comunicații celulare sunt furnizate abonaților de către companiile operator.

O rețea de stații de bază oferă comunicații fără fir cu un telefon mobil.

Fiecare stație oferă acces la rețea într-o zonă limitată, a cărei zonă și configurație depind de teren și de alți parametri. Zonele de acoperire suprapuse creează o structură de tip fagure; Termenul „comunicare celulară” provine din această imagine. Când un abonat se mută, telefonul său este deservit de una sau alta stație de bază, iar comutarea (schimbarea celulei) are loc automat, complet neobservată de abonat și nu afectează în niciun fel calitatea comunicării. Această abordare permite, folosind semnale radio de putere redusă, acoperirea unor suprafețe mari cu o rețea de comunicații mobile, ceea ce oferă acestui tip de comunicare, pe lângă eficiență, și un nivel ridicat de prietenos cu mediul.

Compania operatoră nu numai că furnizează comunicații mobile din punct de vedere tehnic, ci intră și în relații economice cu abonații care achiziționează de la ea un anumit set de servicii de bază și suplimentare. Deoarece există destul de multe tipuri de servicii, prețurile pentru acestea sunt combinate în seturi numite planuri tarifare. Costul serviciilor oferite fiecărui abonat este calculat de sistemul de facturare (un sistem hardware și software care ține evidența serviciilor furnizate abonatului).

Sistemul de facturare al operatorului interacționează cu sisteme similare ale altor companii, de exemplu, cele care furnizează servicii de roaming abonatului (capacitatea de a utiliza comunicațiile mobile în alte orașe și țări). Abonatul efectuează toate plățile reciproce pentru comunicațiile mobile, inclusiv în roaming, cu operatorul său, care este un singur centru de decontare pentru el.

Roamingul este accesul la servicii de comunicații mobile în afara zonei de acoperire a rețelei operatorului „de acasă” cu care abonatul are un contract.

În roaming, abonatul își păstrează de obicei numărul de telefon și continuă să-și folosească telefonul mobil, efectuând și primind apeluri în același mod ca în rețeaua de domiciliu. Toate acțiunile necesare în acest sens, inclusiv schimbul de trafic interoperator și atragerea resurselor altor companii de comunicații (de exemplu, furnizarea de comunicații transcontinentale), după caz, sunt efectuate automat și nu necesită acțiuni suplimentare din partea abonatului. Dacă rețelele de acasă și de oaspeți oferă servicii de comunicații în standarde diferite, roaming-ul este în continuare posibil: abonatului i se poate oferi un alt dispozitiv pe durata călătoriei, păstrând în același timp numărul de telefon și direcționând automat apelurile.

Istoria comunicațiilor celulare.

Lucrările la crearea sistemelor de comunicații mobile civile au început în anii 1970. Până în acest moment, dezvoltarea rețelelor telefonice convenționale în țările europene a atins un astfel de nivel încât următorul pas în evoluția comunicațiilor ar putea fi doar disponibilitatea comunicațiilor telefonice oriunde și peste tot.

Rețelele bazate pe primul standard celular civil, NMT-450, au apărut în 1981. Deși numele standardului este o abreviere a cuvintelor Nordic Mobile Telephony („telefonia mobilă a țărilor nordice”), prima rețea celulară de pe planetă a fost desfășurat în Arabia Saudită. În Suedia, Norvegia, Finlanda (și alte țări nordice), rețelele NMT au intrat în funcțiune câteva luni mai târziu.

Doi ani mai târziu - în 1983 - a fost lansată în Statele Unite prima rețea a standardului AMPS (Advanced Mobile Phone Service), creată la centrul de cercetare Bell Laboratories.

Standardele NMT și AMPS, care sunt în general considerate a fi prima generație de sisteme de comunicații celulare, prevedeau transmisia de date în formă analogică, ceea ce nu permitea nivelul adecvat de imunitate la zgomot și protecție împotriva conexiunilor neautorizate. Ulterior, au dezvoltat modificări îmbunătățite prin utilizarea tehnologiilor digitale, de exemplu, DAMPS (prima literă a abrevierei își datorează aspectul cuvântului Digital).

Standardele de a doua generație (așa-numitele 2G) - GSM, IS-95, IMT-MC-450 etc., create inițial pe baza tehnologiilor digitale, au depășit standardele de prima generație în ceea ce privește calitatea sunetului și securitatea și, de asemenea, după cum sa dovedit mai târziu, în baza standardului de potențial de dezvoltare.

Deja în 1982, Conferința Europeană a Administrațiilor Poștale și Telecomunicațiilor (CEPT) a creat un grup pentru a dezvolta un standard comun pentru comunicațiile celulare digitale. Creația acestui grup a fost GSM (Global System for Mobile Communications).

Prima rețea GSM a fost lansată în Germania în 1992. Astăzi, GSM este standardul dominant de comunicații celulare atât în ​​Rusia, cât și în întreaga lume. În 2004, în țara noastră, rețelele GSM deserveau peste 90% dintre abonații de telefonie mobilă; în lume GSM a fost folosit de 72% dintre abonați.

Pentru funcționarea echipamentelor standard GSM sunt alocate mai multe intervale de frecvență - acestea sunt indicate prin numere în nume. În regiunea europeană se folosesc cu precădere GSM 900 și GSM 1800, în America - GSM 950 și GSM 1900 (la momentul în care standardul a fost aprobat în SUA, frecvențele „europene” de acolo erau ocupate de alte servicii).

Popularitatea standardului GSM a fost asigurată de caracteristicile sale semnificative pentru abonați:

– protecție împotriva interferențelor, interceptării și „dublelor”;

– disponibilitatea unui număr mare de servicii suplimentare;

– capacitatea, în prezența unor „suplimente” (cum ar fi GPRS, EDGE etc.), de a oferi transmisie de date la viteze mari;

– prezența pe piață a unui număr mare de telefoane care funcționează în rețele GSM;

– simplitatea procedurii de schimbare a unui dispozitiv cu altul.

În procesul de dezvoltare, rețelele celulare GSM au dobândit capacitatea de a se extinde datorită unor „suplimente” peste infrastructura existentă, oferind transfer de date de mare viteză. Rețelele GSM care acceptă GPRS (General Packet Radio Service) sunt numite 2.5G, iar rețelele GSM care acceptă EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution) sunt uneori numite rețele 2.75G.

La sfârșitul anilor 1990, rețelele de a treia generație (3G) au apărut în Japonia și Coreea de Sud. Principala diferență între standardele pe care sunt construite rețelele 3G și predecesorii lor este capacitățile extinse de transmisie de date de mare viteză, care permite implementarea de noi servicii în astfel de rețele, în special, telefonia video. În 2002–2003, primele rețele comerciale 3G au început să funcționeze în unele țări din Europa de Vest.

Deși rețelele 3G există în prezent doar într-un număr de regiuni ale lumii, se lucrează deja în laboratoarele de inginerie ale celor mai mari companii pentru a crea standarde de comunicații celulare de a patra generație. În prim-plan se află nu doar o creștere suplimentară a vitezei de transmisie a datelor, ci și o creștere a eficienței utilizării capacității benzilor de frecvență alocate comunicațiilor mobile, astfel încât un număr mare de abonați aflați într-o zonă limitată să poată accesa servicii. (ceea ce este deosebit de important pentru megaorașe) .

Alte sisteme de comunicații mobile.

Pe lângă comunicațiile celulare, astăzi există și alte sisteme de comunicații civile care asigură și comunicații mobile prin canale radio, dar sunt construite pe principii tehnice diferite și sunt destinate altor terminale de abonat. Sunt mai puțin frecvente decât comunicațiile celulare, dar sunt folosite atunci când utilizarea telefoanelor celulare este dificilă, imposibilă sau neviabilă din punct de vedere economic.

Standardul de comunicații microcelulare DECT, care este utilizat pentru comunicații într-o zonă limitată, devine din ce în ce mai popular. O stație de bază DECT este capabilă să ofere telefoane (până la 8 dintre ele pot fi deservite simultan) între ele, redirecționare a apelurilor și acces la rețeaua publică de telefonie. Potențialul standardului DECT face posibilă furnizarea de comunicații mobile în cartierele urbane, companiile individuale sau apartamentele. Se dovedesc a fi optime în regiunile cu clădiri joase, ai căror abonați au nevoie doar de comunicații vocale și se pot descurca fără transmisia de date mobile și alte servicii suplimentare.

În telefonia prin satelit, stațiile de bază sunt situate pe sateliți pe orbite joase ale Pământului. Sateliții asigură comunicații acolo unde desfășurarea unei rețele celulare convenționale este imposibilă sau neprofitabilă (pe mare, în vaste zone slab populate de tundra, deșerturi etc.).

Rețelele trunking, care asigură terminalelor de abonați (de obicei nu se numesc telefoane, ci stații radio) cu comunicație pe un anumit teritoriu, sunt sisteme de stații de bază (repetoare) care transmit semnale radio de la un terminal la altul atunci când sunt îndepărtate semnificativ de la fiecare. alte. Întrucât rețelele de trunchiuri asigură de obicei comunicare către angajații departamentelor (Ministerul Afacerilor Interne, Ministerul Situațiilor de Urgență, Ambulanța etc.) sau la marile șantiere tehnologice (de-a lungul autostrăzilor, pe șantiere, pe teritoriul fabricilor etc.), trunking terminalele nu au capacități de divertisment și design se bucură de decor.

Radiourile purtabile comunică între ele direct, fără sisteme intermediare de comunicare. Comunicațiile mobile de acest tip sunt preferate atât de structurile guvernamentale (poliție, pompieri etc.), cât și de structurile departamentale (pentru comunicații în cadrul unui complex de depozite, parcări sau șantier), cât și persoane fizice (culegători de ciuperci, pescari sau turiști), în situații , când este mai ușor și mai ieftin să folosiți radiouri de buzunar pentru a comunica între ele decât telefoanele mobile (de exemplu, în zone îndepărtate unde nu există acoperire a rețelei celulare).

Comunicarea de paginare asigură primirea de mesaje scurte către terminalele de abonat - pagere. În prezent, comunicațiile de paginare nu sunt practic utilizate în comunicațiile civile; datorită limitărilor lor, sunt împinse în domeniul soluțiilor de înaltă specializare (de exemplu, sunt folosite pentru a sesiza personalul din instituțiile medicale mari, transmite date către panouri electronice de informare etc. .).

Din 2004, un nou subtip de comunicație mobilă a devenit din ce în ce mai răspândit, oferind posibilitatea transmiterii de date de mare viteză pe un canal radio (în cele mai multe cazuri, se folosește protocolul Wi-Fi pentru aceasta). Zonele cu acoperire Wi-Fi disponibilă pentru uz public (plătit sau gratuit) se numesc hotspot-uri. În acest caz, terminalele de abonat sunt computere - atât laptopuri, cât și PDA-uri. Ele pot oferi, de asemenea, comunicații vocale bidirecționale prin Internet, dar această caracteristică este utilizată extrem de rar; conexiunea este utilizată în principal pentru a accesa cele mai comune servicii de internet - e-mail, site-uri web, sisteme de mesagerie instantanee (de exemplu, ICQ) etc. .

Unde se îndreaptă comunicațiile mobile?

În regiunile dezvoltate, direcția principală de dezvoltare a comunicațiilor mobile pentru viitorul apropiat este convergența: furnizarea terminalelor abonaților cu comutare automată de la o rețea la alta pentru a utiliza cel mai eficient capacitățile tuturor sistemelor de comunicații. Comutarea automată, de exemplu, de la GSM la DECT (și invers), de la comunicații prin satelit la terestre și atunci când se asigură transmisia de date fără fir, va permite comutarea automată, de exemplu, între GPRS, EDGE, Wi-Fi și alte standarde, multe dintre care (de exemplu, WiMAX) doar așteaptă în aripi.

Locul comunicațiilor mobile în economia globală.

Comunicațiile sunt sectorul cel mai dinamic în dezvoltare al economiei mondiale. Dar comunicațiile mobile, chiar și în comparație cu alte domenii ale telecomunicațiilor, se dezvoltă într-un ritm mai rapid.

În 2003, numărul total de telefoane mobile de pe planetă a depășit numărul de dispozitive fixe conectate la rețelele publice prin cablu. În unele țări, numărul abonaților de telefonie mobilă a depășit deja numărul locuitorilor în 2004. Aceasta înseamnă că unii oameni au folosit mai mult de un „mobil” – de exemplu, două telefoane mobile cu operatori diferiți sau un telefon vocal și un modem fără fir pentru accesul la internet mobil. În plus, au fost necesare din ce în ce mai multe module de comunicații fără fir pentru a furniza comunicații tehnologice (în aceste cazuri, abonații nu sunt oameni, ci calculatoare specializate).

În prezent, operatorii de telefonie celulară oferă o acoperire completă a teritoriului tuturor regiunilor dezvoltate economic ale planetei, dar dezvoltarea extinsă a rețelelor continuă. Sunt instalate noi stații de bază pentru a îmbunătăți recepția în locurile în care rețeaua existentă din anumite motive nu poate oferi o recepție stabilă (de exemplu, în tuneluri lungi, în zonele de metrou etc.). În plus, rețelele celulare pătrund treptat în regiunile cu venituri mici. Dezvoltarea tehnologiilor de comunicații mobile, însoțită de o reducere drastică a costurilor echipamentelor și serviciilor, face ca serviciile celulare să fie accesibile unui număr tot mai mare de oameni de pe planetă.

Producția de telefoane mobile este una dintre cele mai dinamice domenii ale industriei de înaltă tehnologie.

Industria de service pentru telefoane mobile este, de asemenea, în creștere rapidă, oferind accesorii pentru personalizarea dispozitivelor: de la apeluri originale (tonuri de apel) la brelocuri, screensavere grafice, autocolante pentru corp, panouri de schimb, huse și cabluri pentru purtarea dispozitivului.

Tipuri de telefoane.

Telefonul celular (mobil) este un terminal de abonat care operează într-o rețea celulară. De fapt, fiecare telefon mobil este un computer specializat, care se concentrează în primul rând pe furnizarea (în aria de acoperire a unei rețele de acasă sau de oaspeți) comunicații vocale pentru abonați, dar și suportă schimbul de mesaje text și multimedia, este dotat cu un modem și o interfață simplificată. Telefoanele mobile moderne oferă transmisie de voce și date în formă digitală.

Împărțirea anterioară a dispozitivelor în modele „necostisitoare”, „funcționale”, „de afaceri” și „modă” își pierde din ce în ce mai mult sensul - dispozitivele de afaceri dobândesc caracteristicile modelelor de imagine și funcțiilor de divertisment; ca urmare a utilizării accesoriilor, ieftine telefoanele devin la modă, în timp ce funcționalitatea celor la modă crește rapid.

Miniaturizarea telefoanelor, care a atins apogeul în 1999–2000, s-a încheiat din motive destul de obiective: dispozitivele au atins o dimensiune optimă, reducerea ulterioară a acestora face incomod apăsarea butoanelor, citirea textului pe ecran etc. Însă telefonul mobil a devenit un adevărat obiect de artă: designeri de frunte sunt implicați în dezvoltarea aspectului dispozitivelor, iar proprietarilor li se oferă oportunități ample de a-și personaliza singuri dispozitivele.

În prezent, producătorii acordă o atenție deosebită funcționalității telefoanelor mobile, atât de bază (creșterea duratei de viață a bateriei, îmbunătățirea ecranelor etc.), cât și capacitățile suplimentare ale acestora (camere digitale, înregistratoare vocale, playere MP3 și alte dispozitive „conexe” sunt încorporate în dispozitive). » dispozitive).

Aproape toate dispozitivele moderne, cu excepția unor modele din gama de prețuri mai mici, vă permit să descărcați programe. Majoritatea dispozitivelor pot rula aplicații Java, iar numărul de telefoane care utilizează sisteme de operare moștenite de la PDA-uri sau portate de la acestea este în creștere: Symbian, Windows Mobile pentru Smartphones etc. Telefoanele cu sisteme de operare încorporate se numesc smartphone-uri (din combinația cuvintelor engleze „smart” și „phone” - „smart phone”).

Astăzi, comunicatoarele pot fi folosite și ca terminale de abonat - calculatoare de buzunar echipate cu un modul care suportă GSM/GPRS și uneori standarde EDGE și a treia generație.

Servicii non-voce ale rețelelor celulare.

Abonații rețelei celulare au acces la o întreagă gamă de servicii non-voice, a căror „gamă” depinde de capacitățile unui anumit telefon și de gama de oferte ale companiei operatorului. Lista de servicii din rețeaua dvs. de domiciliu poate diferi de lista de servicii disponibile în roaming.

Serviciile pot fi de comunicare (furnizarea diverselor forme de comunicare cu alte persoane), informaționale (de exemplu, raportare privind prognozele meteo sau cotații de pe piață), furnizarea de acces la Internet, comerciale (pentru plata diverselor bunuri și servicii de pe telefoane), divertisment ( jocuri mobile, chestionare), cazinouri și loterie) și altele (aceasta include, de exemplu, poziționarea mobilă). Astăzi apar din ce în ce mai multe servicii care se află „la intersecție”, de exemplu, majoritatea jocurilor și loteriilor sunt plătite, apar jocuri care folosesc tehnologii de poziționare mobilă etc.

Aproape toți operatorii și majoritatea dispozitivelor moderne acceptă următoarele servicii:

– SMS – Short Message Service – transmiterea de mesaje text scurte;

– MMS – Serviciu Mesagerie Multimedia – transmiterea de mesaje multimedia: fotografii, videoclipuri etc.;

– roaming automat;

– identificarea numărului de abonat apelant;

– comandarea și primirea diverselor mijloace de personalizare direct prin canale de comunicare celulară;

– acces la internet și vizualizare site-uri specializate (WAP);

– descărcarea tonurilor de apel, imagini, materiale informative din resurse specializate;

– transfer de date folosind modemul încorporat (se poate efectua folosind diverse protocoale în funcție de tehnologiile suportate de un anumit dispozitiv).

Comunicații mobile în Rusia.

Nu existau sisteme de comunicații mobile civile în URSS. Cu o oarecare întindere, se poate numi sistemul de telefonie mobilă Altai „civil”, construit pe baza standardului MRT-1327, care la începutul anilor 1970 și 1980 a fost creat pentru a furniza comunicații reprezentanților partidului, statului și economiei. conducere. „Altai” este operat cu succes până în prezent. Desigur, nu poate concura cu rețelele celulare, dar este folosit pentru a rezolva unele probleme foarte specializate: furnizarea de comunicații către unitățile mobile ale serviciilor de urgență ale orașului, instalarea de telefoane în cafenelele de vară etc.

Primele rețele celulare comerciale construite conform standardului NMT au fost create în Rusia în toamna anului 1991. Pionierii telefoniei mobile în țara noastră au fost Delta Telecom (Sankt. Petersburg) și Moscow Cellular Communications. Primul apel pe un telefon mobil a fost făcut pe 9 septembrie 1991 la Sankt Petersburg: Anatoly Sobchak, pe atunci primarul orașului, l-a sunat pe colegul său, primarul New York-ului.

În iulie 1992, au fost efectuate primele apeluri pe rețeaua BeeLine AMPS.

Prima rețea GSM rusă, creată de MTS, a început să conecteze abonații în iulie 1994.

În 2005, în Rusia existau trei operatori celulari federali care furnizează servicii în standardul GSM: MTS, BeeLine și MegaFon. Gama și calitatea serviciilor de telecomunicații pe care le oferă, precum și prețurile acestora sunt aproximativ aceleași. Până în 2005, numărul de stații de bază din rețelele operatorilor metropolitani de top din Moscova și regiunea imediată a Moscovei era de aproximativ 3000, iar aria de acoperire a depășit aria majorității țărilor europene. Pe lângă aceștia, există și funcționează destul de eficient numeroși operatori locali - atât subsidiare ale celor Trei Mari, cât și companii independente.

Operatorii dezvoltă în mod activ piața, cresc acoperirea rețelelor lor și popularizează comunicațiile mobile într-o mare varietate de segmente ale populației. Dacă la mijlocul anilor 1990 un telefon mobil era disponibil doar reprezentanților celor mai bogate segmente ale populației, astăzi aproape toată lumea poate folosi comunicațiile mobile. Operatorii ruși introduc cele mai noi servicii în rețelele lor și oferă servicii construite pe baza lor, adesea chiar înaintea majorității companiilor europene. În prezent, toți cei trei operatori GSM federali se pregătesc pentru implementarea rețelelor comerciale de a treia generație.

Pe lângă rețelele GSM ale operatorilor de telefonie celulară federală și locală din Rusia, continuă să fie utilizate rețele de alte standarde: DAMPS, IS-95, NMT-450, DECT și IMT-MC-450. Ultimul standard are statut federal, iar rețelele construite pe baza lui (de exemplu, SkyLink) se dezvoltă foarte activ. Cu toate acestea, nici în ceea ce privește aria de acoperire și nici în ceea ce privește numărul de abonați deserviți, rețelele de toate standardele, altele decât GSM, nu pot crea concurență notabilă pentru cei trei operatori federali de top.

Literatură:

Malyarevsky A., Olevskaya N. Telefonul dvs. mobil(tutorial popular). M, „Peter”, 2004
Zakirov Z.G., Nadeev A.F., Faizullin R.R. Standard de comunicare celulară GSM. Starea actuală, trecerea la rețelele de a treia generație(„Biblioteca MTS”). M., „Eco-Trends”, 2004
Popov V.I. Bazele comunicațiilor celulare GSM(„Enciclopedia de inginerie a complexului de combustibil și energie”). M., „Eco-Trends”, 2005



Introducere

Algoritm pentru funcționarea sistemelor de comunicații celulare

Inițializarea și stabilirea conexiunii

Autentificare și identificare

Predare (rutare)

Roaming

Serviciu de apel în standard GSM

Concluzie

Introducere

Informatizarea echipamentelor de telecomunicații merge în paralel cu procesele de privatizare a sistemelor naționale de comunicații, apariția pe piață a marilor companii operator, ceea ce duce la creșterea concurenței. Ca urmare, prețurile la serviciile de telecomunicații sunt reduse, gama lor este extinsă, iar utilizatorii au posibilitatea de a alege.

Majoritatea țărilor industrializate trec intens la un standard de comunicare digitală, care face posibilă transferul instantaneu de cantități enorme de informații cu un grad ridicat de protecție a conținutului acesteia. În telecomunicațiile globale, există o tendință clară spre dezvoltarea rețelelor cu servicii complete construite pe baza tehnologiei de comutare de pachete.

În prezent, primele zece țări care au cele mai dezvoltate sisteme de comunicații și telecomunicații care îndeplinesc standardele internaționale includ Singapore, Suedia, Noua Zeelandă, Finlanda, Danemarca, SUA, Hong Kong, Turcia, Norvegia și Canada. În clasamentul țărilor în ceea ce privește nivelul de dezvoltare a sistemelor de telecomunicații, Kazahstanul este inferior nu numai țărilor industrializate, ci și multor țări în curs de dezvoltare.

Cererea de tehnologia informației, computere moderne și echipamente de birou din ultimii ani a avut un impact semnificativ asupra dinamicii și structurii economiei mondiale. O adevărată revoluție în domeniul tehnologiei informației a fost apariția și dezvoltarea rapidă a sistemului de comunicații celulare, care până la începutul mileniului trei devenise unul dintre sectoarele de frunte ale economiei mondiale.

roaming celular

1. Algoritm pentru funcționarea sistemelor de comunicații celulare

Algoritmii de operare pentru sistemele de comunicații celulare de diferite standarde sunt în principiu similari. Când o stație mobilă este în modul inactiv, receptorul său scanează continuu fie toate canalele, fie numai canalele de control (CC). Pentru a apela un abonat, toate BS transmit un semnal de apel prin canale de control. La primirea acestui semnal, PS-ul abonatului apelat răspunde prin intermediul unuia dintre CU-urile gratuite. BS care a primit semnalul de răspuns transmite informații despre parametrii săi către centrul de comutare (SC), care comută conversația la BS unde este înregistrat nivelul maxim al semnalului PS al abonatului apelat.

În timp ce formează un număr, PS ocupă unul dintre canalele libere, nivelul semnalului BS în care este în prezent maxim. Pe măsură ce abonatul se îndepărtează de BS sau din cauza înrăutățirii condițiilor de propagare a semnalului, abonatul trece automat la un alt canal liber sau la un alt BS. O procedură specială numită transfer releu (Predea) vă permite să comutați în mod continuu conversația pe un canal gratuit al altui BS, în zona de acoperire a căreia se află abonatul. Pentru a controla astfel de situații, BS este echipat cu un receptor special care măsoară periodic nivelul semnalului de la PS și îl compară cu un prag acceptabil. (Unele modele PS măsoară periodic nivelul semnalului primit și evaluează calitatea acestuia). Dacă nivelul semnalului este mai mic decât pragul, atunci informațiile despre acesta sunt transmise automat la centrul de comutare prin canalul de comunicare de serviciu. Centrul de comutare emite o comandă pentru a măsura semnalul de la un abonat dat către alte BS (mai multe simultan) din jurul abonatului PS. După primirea unui răspuns de la aceste BS, centrul de comutare selectează cel mai potrivit BS.

Dacă toate canalele BS sunt ocupate cu deservirea abonaților și în acest moment se primește o solicitare de serviciu de la următorul abonat, atunci ca măsură temporară(până când unul dintre canale este eliberat), este posibil să se folosească principiul transferului chiar și în cadrul aceleiași celule. În acest caz, apelul nu este blocat, dar toți abonații care participă la conexiune sunt comutați unul câte unul de la canal la canal. În acest proces, puteți acorda alternativ timp de la toate canalele unui nou abonat. Se formează un fel de canal „de rezervă”.

Unul dintre cele mai importante servicii ale unei rețele celulare este furnizarea unui set de servicii pentru un abonat de la aceeași stație mobilă (radiotelefon) în alte orașe, regiuni și chiar alte țări, așa-numitele roaming (Roaming). Pentru a implementa un astfel de serviciu, trebuie să existe un acord între operatorii de rețele celulare pentru a oferi roaming abonaților care provin din zonele deservite de alți operatori.

2. Inițializarea și stabilirea conexiunii

În funcționarea unei substații în zona de serviciu a rețelei „sa”, pot fi distinse patru moduri, în esență similare pentru sisteme de standarde diferite:

· Mod de asteptare;

· modul de conectare (apel);

· modul de comunicare (convorbire telefonică).

Dacă PS este complet oprit (dezactivat), atunci după pornirea alimentării, procesul este efectuat automat pe PS initialization - lansare initiala. În acest mod, PS este configurat să funcționeze ca parte a sistemului - conform semnalelor transmise în mod regulat de stațiile de bază prin canalele de control (CC). La finalizarea inițializării, PS intră în modul de așteptare. Conținutul specific al operațiunilor de inițializare depinde de standardul sistemului de comunicații celulare.

In asteptare, piese PS:

· modificări ale informațiilor din sistem, asociate atât cu modificări în funcționarea sistemului, cât și în legătură cu mișcările PS în sine;

· comenzile sistemului (de exemplu, confirmarea operabilității, măsurarea nivelului semnalului primit etc.;

· primirea unui apel de la sistem;

· inițializarea unui apel de la propriul abonat.

În plus, PS poate periodic, de exemplu, o dată la 10-15 minute, să își confirme funcționalitatea prin transmiterea semnalelor corespunzătoare către BS sau să transmită alte mesaje către sistem, indiferent de sesiunea de comunicare. În centrul de comutare (SC), pentru fiecare dintre substațiile pornite, celula în care este „înregistrată” este fixă, ceea ce facilitează organizarea procedurii de apelare a unui abonat mobil. Dacă PS nu își confirmă operabilitatea într-un anumit timp, atunci Comitetul Central îl consideră oprit și apelul care sosește la acest PS nu este transmis. Prin urmare, alimentarea PS nu este de obicei oprită și PS este în modul de recepție standby.

Procedură stabilirea comunicării este după cum urmează. Dacă se primește un apel către numărul unui abonat mobil de la sistem sau din rețeaua PSTN, CC trimite acest apel către BS a celulei în care a fost înregistrat PS-ul sau către mai multe BS din vecinătatea acestei celule (luând în considerare ține cont de posibila mișcare a abonatului). BS-urile transmit apelul prin canalele de apel adecvate. Dacă PS este în modul de așteptare, atunci primește apelul și îi răspunde prin BS-ul său, transmițând simultan date pentru procedura de autentificare. Dacă rezultatul autentificării prin BS este pozitiv, un canal de trafic este atribuit MS și numărul canalului de frecvență este raportat. Stația mobilă este reglată pe un canal dedicat și, împreună cu BS, efectuează pașii necesari pentru pregătirea sesiunii de comunicare. În această etapă, PS, folosind semnale de sincronizare, este ajustat la numărul de slot specificat în cadru, clarifică întârzierea, ajustează nivelul de putere emisă etc. Alegerea întârzierii se face în scopul coordonării temporare a sloturilor în cadru (pentru recepția la BS) la organizarea comunicațiilor cu stații mobile situate la distanțe diferite de BS. În acest caz, întârzierea de timp a pachetului transmis de PS este ajustată conform comenzilor BS.

BS emite apoi un mesaj de apel, care este confirmat de stația mobilă, iar apelantul aude tonul de apel. Când abonatul apelat răspunde la apel („preia telefonul”), PS emite o solicitare către BS pentru a întrerupe conexiunea. Când se termină conexiunea, începe sesiunea de comunicare propriu-zisă (conversația).

În timpul unei conversații, PS procesează semnalele vocale transmise și primite, precum și semnalele de control transmise simultan cu vorbirea. La sfârșitul conversației, mesajele de serviciu sunt schimbate între PS și BS (o cerere sau comandă de deconectare cu confirmare), după care transmițătorul PS este oprit și stația intră în modul de așteptare (modul de așteptare).

Dacă apelul este inițiat de la PS, de ex. Abonatul PS formează numărul apelat, se asigură pe afișaj că apelarea este corectă și apasă butonul de apel corespunzător de pe panoul PS, apoi PS trimite un mesaj prin BS-ul său indicând numărul abonatului apelat și date pentru autentificarea postului . După autentificarea cu succes, BS atribuie un canal de trafic. Pașii următori pentru pregătirea unei sesiuni de comunicare sunt efectuate în același mod ca atunci când sosește un apel din sistem.

Dacă se stabilește o conexiune între doi abonați de telefonie mobilă, atunci procedura de stabilire a unei conexiuni nu este practic diferită de stabilirea unei conexiuni cu abonații rețelei PSTN, deoarece toate conexiunile sunt stabilite prin comutatorul mobil al Comitetului Central (MSC). Dacă ambii abonați de telefonie mobilă aparțin aceluiași sistem celular, atunci comunicarea se stabilește prin centrul de comunicații central fără acces la comutatoarele rețelei PSTN.

3. Autentificare și identificare

Procedurile de autentificare și identificare sunt efectuate de fiecare dată când se stabilește o conexiune. Autentificare - procedura de confirmare a autenticității (validitatea, legalitatea, disponibilitatea drepturilor de utilizare a serviciilor unei rețele celulare) a unui abonat. Identificare este o procedură de identificare a unui dispozitiv mobil (adică, o stație mobilă). Totodată, PS aparține unuia dintre grupurile care are anumite caracteristici, fiind identificate dispozitivele defecte și furate.

Ideea procedurii de autentificare într-un sistem digital este criptarea unor parole de identificare folosind numere cvasialeatoare transmise periodic către PS cu un control central și un algoritm de criptare individual pentru fiecare PS. O astfel de criptare, folosind aceleași date și algoritmi sursă, se realizează atât la PS, cât și la Centrul de control central (sau la centrul de autentificare). Autentificarea este considerată reușită dacă ambele rezultate se potrivesc.

4. Predare (în timpul rutei)

Stația de bază, situată aproximativ în centrul celulei, deservește toate MS-urile din celula sa. Când un MS se mută de la o celulă la alta, serviciul său este transferat în consecință către o altă BS. Procesul de predare are loc fără întrerupere a comunicării, adică. se întâmplă transfer de releu serviciu. Dacă un MS trece de la o celulă la alta în modul inactiv, pur și simplu urmărește aceste mișcări folosind informațiile de sistem transmise prin canalele de control și, la momentul potrivit, trece la un semnal mai puternic de la un alt BS.

Decizia de predare este luată de centrul de comutare. O comandă este trimisă de la centrul de comutare către „noul” BS pentru a preda serviciul, astfel încât acest BS să poată aloca canalele necesare, iar apoi comenzile necesare sunt transmise PS prin „vechiul” BS indicând noul canal de frecvență , numărul slotului de lucru etc. PS este reconstruit automat pe noul canal și configurat să funcționeze împreună cu noul BS. Procesul de restructurare durează o fracțiune de secundă și rămâne invizibil pentru abonat.

5. Roaming

Roaming- aceasta este o funcție sau procedură pentru furnizarea de servicii de sistem de comunicații celulare unui abonat al unui operator în sistemul altui operator (desigur, în standarde compatibile). Atunci când un abonat se mută într-o altă rețea și stabilește o conexiune, comutatorul central al noii rețele solicită (prin canale de comunicare speciale) informații despre abonat din rețeaua originală în care este înregistrat utilizatorul. Dacă abonatul are confirmare de autoritate, noua rețea îl înregistrează cu ea însăși. Datele despre locația abonatului sunt actualizate constant în rețeaua originală și toate apelurile primite acolo sunt redirecționate automat către rețeaua în care se află în prezent abonatul.

Pentru a organiza roaming-ul, rețelele care participă la un astfel de acord trebuie să aibă standarde compatibile. Centrele de comutare ale tuturor rețelelor trebuie să fie interconectate prin canale speciale de comunicații (linii de fir, linii telefonice, comunicații radio etc.) pentru schimbul de date de serviciu.

Există trei tipuri de roaming: manual, semi-automat și automat. Cu roamingul manual, este posibil să nu existe conexiuni de serviciu între centrele centrale. Pur și simplu, atunci când un abonat se mută într-o altă rețea, își schimbă radiotelefonul cu altul conectat la noul sistem. Cu opțiunea semi-automată, abonatul trebuie să își anunțe mai întâi operatorul despre trecerea la sistemul de servicii al altei rețele.

Operațiuni mult mai complexe trebuie efectuate cu roaming automat. Un abonat la o rețea celulară care se află pe teritoriul unei alte rețele inițiază un apel în mod obișnuit, ca în propria rețea. Comitetul Central al noii rețele, asigurându-se că acest abonat nu este înscris în registrul său de domiciliu HLR, îl percepe ca roamer și îl înscrie în registrul de oaspeți VLR. În același timp (sau cu o oarecare întârziere), solicită de la HLR sistemul „nativ” al roamerului informații legate de acesta, necesare organizării serviciului (tipuri de servicii convenite, parole, cifruri), precum și rapoarte în ce sistem roamerul este localizat în prezent. Noua locație este înregistrată în HLR al sistemului „nativ”. După aceasta, roamerul folosește comunicațiile celulare în noul sistem la fel ca acasă. Apelurile care provin de la acesta sunt deservite în mod obișnuit, singura diferență fiind că informațiile legate de acesta nu sunt înregistrate în HLR. Și în VLR. Apelurile primite de un roamer în rețeaua lui „de acasă” sunt redirecționate de către rețeaua „acasă” către sistemul în care locuiește roamerul. Când roamerul se întoarce acasă, adresa sistemului în care era localizat roamerul este ștearsă în HLR-ul sistemului „nativ”, iar în VLR-ul acelui sistem, la rândul său, informațiile despre roamer sunt șterse.

Standardul GSM include procedura de roaming ca element obligatoriu. În plus, standardul GSM are capacitatea de a roaming cu cartelele SIM cu rearanjarea acestor carduri de la un dispozitiv la altul pentru a suporta diferite variante ale standardului GSM (GSM-900, GSM-1800? GSM-1900), întrucât toate cele trei variantele standardului folosesc carduri SIM unificate. Procedura de roaming în standardul GSM devine și mai convenabilă odată cu apariția terminalelor de abonat dual-mode și, în viitor, tri-mode, care asigură funcționarea în toate gamele de frecvență ale standardului GSM.

6. Apelați serviciul în standardul GSM

Atunci când luăm în considerare rețelele de telefonie celulară din cadrul rețelei globale, trebuie luat în considerare faptul că rețeaua de telefonie a abonatului este conectată nu doar la un comutator mobil, ci direct la o rețea care poate uni nu numai mai multe rețele celulare într-o singură țară, ci și rețele. din multe ţări. În general, se pot distinge următoarele zone de servicii ale rețelei telefonice globale:

· fagure (Celula);

· locație sau zonă de căutare (Location Area);

· zona de deservire a centralei mobile centrale (MSC Service Area);

· zona de deservire a unei rețele publice de telefonie celulară (CTN) cu mai multe centre de comutare (Zona de servicii PLMN);

· zona de serviciu globală a sistemului (Zona de servicii GSM).

O celulă aici se referă la zona de serviciu a acelei BS (BTS). O locație sau o zonă de căutare combină un număr de celule controlate de unul sau mai multe controlere (BSC), dar într-un singur switch mobil (MSC). În același timp, abonatul se poate deplasa liber în zona de locație fără a actualiza datele din registrul oaspeților (VLR). În plus, în această zonă de serviciu, este transmisă o adresă pentru a căuta un anumit PS.

Zona de serviciu a centrului de comutare (MSC) face parte din sistemul general. Abonatul este înregistrat în VLR al unui anumit CC și se poate deplasa liber în această zonă de serviciu fără a-și transfera datele abonatului către un alt VLR și a actualiza datele în HLR.

Zona de serviciu a sistemelor publice de comunicații celulare este determinată de zonele de serviciu ale fiecărui centru de comutație incluse în acest sistem și prin care se asigură accesul la alte rețele de telecomunicații, inclusiv alte zone de servicii ale rețelelor publice de telefonie celulară.

Zona de serviciu globală a rețelei de telefonie celulară include toate zonele de servicii ale rețelelor naționale de telefonie celulară. Aceasta înseamnă că toate rețelele celulare naționale trebuie să fie construite în conformitate cu standardul GSM.

Această abordare a organizării funcționale a rețelei globale pe zone determină și sistemul de numerotare a rețelei. Având în vedere că rețeaua de telefonie mobilă GSM poate asigura comunicații între abonații PS și fix PSTN (în viitor ISDN), iar prin aceasta cu abonații altor rețele de telecomunicații, aceasta ar trebui inclusă în planul general de numerotare pentru rețeaua fixă ​​PSTN în conformitate cu Recomandările CCITT E.164.

În acest caz, numărul stației mobile din planul general de numerotare MSISDN (Mobile Station ISDN Number) conține: codul țării, codul rețelei, numărul abonatului. Pentru Rusia, acest număr va fi prezentat sub forma: 7АВСАвххххх. Cu toate acestea, GSM STS este dedicat și poate uni STS din diferite țări. Prin urmare, în conformitate cu recomandările standardului GSM, în cadrul rețelei GSM a fost adoptată o singură numerotare, iar la înregistrare, abonatului i se atribuie un singur număr IMSI internațional, a cărui lungime nu trebuie să depășească 15 cifre. Structura numărului IMSI este similară cu structura numărului MSISDN, dar sunt alocate 3 cifre pentru codul de țară în rețeaua GSM; 1-2 cifre pentru codul de rețea; maxim 11 cifre pentru fiecare număr de abonat. În plus, apare o problemă la rutarea apelurilor din rețeaua PSTN care sosesc către CC, datorită faptului că PS, mișcându-se liber, poate schimba zonele de servicii (și, de exemplu, ajunge în zona unui alt PBX cu un numerotare diferită). Ca urmare, spre deosebire de rețelele de telefonie fixă, numărul de listă (MSIDN IMSI) nu poate conține un cod logic de direcție de comunicare care să identifice în mod unic MSC-ul în a cărui zonă de serviciu se află în prezent stația apelată. Pentru a oferi capacitatea de rutare, fiecare MSC (VLR) are la dispoziție o colecție de MSRN-uri, care sunt furnizate la cerere MSC-ului părinte (dacă sistemul are mai multe MSC-uri) numai în timp ce apelul este direcționat către un MSC specific. Ținând cont de acest lucru, numărul MSRN, spre deosebire de numărul MSISDN, nu conține numărul de abonat, ci un număr care identifică MSC-ul. În MSC (VLR), numărul MSRN alocat este plasat într-o corespondență unică cu numărul IMSI al MS apelat. Pentru a determina zona de căutare (locația) în rețeaua GSM, se folosește numărul LAI, care diferă de numărul IMSI prin faptul că aici este indicat codul zonei de locație în locul numărului de abonat.

Alături de numerele discutate utilizate în procesul de rutare a apelurilor, standardul GSM oferă un număr de identificare a echipamentului IMEI și un număr temporar de abonat TMSI utilizat pentru a asigura confidențialitatea. Numărul IMEI include coduri pentru tipul de echipament, producător și numărul de serie. Numărul TMSI este determinat de administrația rețelei, iar lungimea sa nu trebuie să fie mai mare de 4 octeți.

Autentificarea abonaților, identificarea echipamentelor stației mobile și închiderea informațiilor

Pentru a asigura autentificarea și închiderea informațiilor în timpul înregistrării, abonatului i se atribuie nu numai un număr IMSI, ci și o cheie individuală de abonat Ki, care este stocată în centrul de autentificare (AUC), precum și în echipamentul stației mobile. Cheia de abonat Ki din centrul de autentificare este folosită pentru a forma un triplet: cheia de închidere a informațiilor Kc, răspunsul marcat SRES și numărul aleatoriu RAND (Fig. 1). În primul rând, este generat un număr RAND aleatoriu. RAND și Ki sunt datele de intrare pentru calcularea Kc și SRES. În acest caz, sunt utilizați doi algoritmi de calcul diferiți. Tripletele generate pentru fiecare dintre abonații înregistrați în rețeaua GSM sunt transferate în registrul HLR și, dacă este necesar, furnizate registrului de oaspeți al centrului de comutare. Algoritmul pentru calcularea Kc și SRES este implementat nu numai în centrul de autentificare, ci și în stația mobilă.

Orez. 1. Formarea Kc, SRES, RAND

În standardul GSM, procedura de autentificare implică utilizarea unui Modul de identitate a abonatului (SIM). Modulul SIM este o cartelă de plastic detașabilă care este introdusă în priza dispozitivului de abonat. Acest card conține un cip electronic în care toate informațiile necesare sunt „conectate”. Modulul SIM vă permite să conduceți o conversație de pe orice dispozitiv de același tip, inclusiv un telefon public. Modulul conține PIN-ul abonatului, identificatorul IMSI, cheia Ki, algoritmul de autentificare individuală a abonatului A3, algoritmul A8 pentru calcularea cheii de criptare. IMSI unic pentru operațiunea curentă este înlocuit cu un TMSI temporar, atribuit dispozitivului atunci când acesta se înregistrează pentru prima dată într-o anumită regiune, definită de LAI, și resetat atunci când dispozitivul părăsește acea regiune. Identificatorul PIN este un cod cunoscut doar de abonat, care ar trebui să servească drept protecție împotriva utilizării neautorizate a cartelei SIM. De exemplu, dacă este pierdut. După trei încercări nereușite de a forma codul PIN, cartela SIM este blocată. Blocarea poate fi eliminată fie prin formarea unui cod suplimentar (cunoscut doar de abonat) - un cod personal de deblocare (PUK), fie prin comandă de la centrul de comutare.

Procedura de autentificare are loc după cum urmează. Când un MS solicită acces la rețea, centrul de autentificare AUC prin MSC (centrul de comutare) transmite un număr RAND aleatoriu către MS. Stația mobilă, după ce a primit numărul RAND și utilizând cheia de abonat Ki stocată în ea, utilizează algoritmul A3 pentru a calcula răspunsul marcat SRES. După ce a generat SRES, stația mobilă îl transmite către MSC, unde SRES primit este comparat cu SRES calculat de rețea. Dacă se potrivesc, PS-ului i se permite accesul la rețea. Procedura de autentificare se efectuează la înregistrarea unui PS, la încercarea de a stabili o conexiune, la actualizarea datelor, precum și la activarea și dezactivarea unor tipuri suplimentare de servicii. Procedura de autentificare este prezentată în Fig. 2.

Orez. 2. Principiul de autentificare

Identificarea echipamentului utilizatorului în sine începe cu o solicitare de la PS pentru numărul IMEI. Centrul de comutare (MSC) transferă numărul IMEI primit în registrul de identificare a echipamentului EIR (Equipment Identity Register), unde există trei liste de echipamente ale stației: permise pentru utilizare, interzise pentru utilizare în sistemul de comunicații și defecte. Pe baza informațiilor din listă, se stabilește cărui grup îi aparține PS-ul cu numărul IMEI). Rezultatele sunt trimise la centrul de comutare, unde se ia decizia dacă echipamentul utilizatorului poate accesa rețeaua.

Închiderea informațiilor de utilizator transmise pe canalul radio este efectuată în BS și în PS. Ambele folosesc aceiași algoritmi pentru criptarea mesajelor transmise. Pentru a închide informațiile utilizatorului, se utilizează numărul ciclului de acces și tasta de închidere a informațiilor Kc. În BS se folosește cheia Kc din tripleți, iar în PS se calculează pe baza numărului aleator RAND obținut și a cheii de abonat Ki folosind algoritmul A8.

Algoritmul A8 este utilizat pentru a calcula cheia de criptare a mesajului și este stocat în modulul SIM. După primirea RAND, stația mobilă calculează, pe lângă răspunsul SRAS, și cheia de criptare Kc, folosind RAND, Ki și algoritmul A8 conform Fig. 2. În plus față de RAND, rețeaua trimite secvența numerică a cheii de criptare către PS. Acest număr este legat de valoarea lui Kc și vă permite să evitați generarea cheii greșite. Valoarea Kc este stocată în PS și este conținută în fiecare prim mesaj transmis în rețea.

Orez. 3. Setarea modului de criptare

Pentru a seta modul de criptare, rețeaua trimite comanda CMC (Ciphering Mode Command) către PS pentru a trece în modul de criptare, după care PS, folosind cheia Kc, începe să cripteze și să decripteze mesajele. Fluxul de date transmis este criptat bit cu bit sau cifrul flux folosind algoritmul de criptare A5 și cheia Kc. Procedura de setare a modului de criptare este prezentată în Fig. 3.

Concluzie

În fiecare țară, managementul industriei de telecomunicații are specificul său. Cu toate acestea, apariția tehnologiilor digitale și introducerea masivă a serviciilor de furnizare a accesului la Internet au condus la faptul că astăzi aproape orice operator de telecomunicații operează nu doar pe piața locală (regională sau națională), ci și pe piața globală a serviciilor de telecomunicații.

Apariția tehnologiei digitale a adus schimbări radicale în industria telecomunicațiilor. Serviciile tradiționale de comunicații vocale au început să fie înlocuite cu servicii interactive, cum ar fi internetul, transmisia de date și comunicațiile mobile.

Dar, în ciuda schimbărilor, piața internă a serviciilor de comunicații rămâne destul de închisă. Pe de o parte, acest lucru se datorează dimensiunii uriașe a teritoriului țării, datorită căreia se formează principalul venit al operatorilor de telecomunicații. Pe de altă parte, Kazahstanul se află încă în afara pieței mondiale a traficului internațional, ceea ce până în prezent a fost o consecință a nivelului insuficient de ridicat de digitalizare a principalelor canale și a calității mai scăzute a comunicațiilor față de standardele mondiale. crește.

În ciuda ratei ridicate de introducere a tehnologiilor moderne, procentul de acoperire a populației Republicii Kazahstan cu noi tipuri de comunicații, cum ar fi comunicațiile celulare, paginarea și internetul rămâne scăzut.

Lista surselor utilizate

1. Yu.A. Gromakov. Structura cadrelor TDMA și generarea semnalului în standardul GSM. „Electrocomunicații”. N 10. 1993. p. 9-12.

M. Mouly, M. B. Pautet. Sistemul GSM pentru comunicații mobile. 1992. p.p. 702.

A. Mehrotra. Radio celulară: sisteme analogice și digitale. Casa Artech, Boston-Londra. 1994.p.p.460.

4. Yu.A. Gromakov. Structura cadrelor TDMA și generarea semnalului în standardul GSM."Electrocomunicații".N10.1993.p.9-12.

5. W. Heger. GSM vs. CDMA. Sistem global GSM pentru comunicații mobile. Proceedings of the GSM Promotion Seminar 1994 GSM MoU Group in Cooperation with ETSI GSM Members. 15 decembrie 1994. p.p. 3,1-1 - 3,1-18.

Sukachev E.A. Rețele de comunicații radio celulare cu obiecte în mișcare: Manual. - Ed. al 2-lea, rev. si suplimentare - Odesa: UGAS, 2000. - 119s

Yu.A. Gromakov. Sisteme de comunicații radio mobile celulare. Tehnologii de comunicații electronice. Volumul 48. „Eco-Trendurile”. Moscova. 1994.

Astăzi, internetul mobil a devenit familiar utilizatorilor de telefonie mobilă. Astfel de oportunități au apărut datorită progresului său, care în ordine cronologică poate fi reprezentată după cum urmează:

1984 – 1G – standard analogic, oferind doar comunicații vocale la o rată de transfer de date de 1,9 kbit/s;
1991 – 2G – acestea sunt deja standarde digitale, oferind o viteză de 9,6 kbit/s, mesajele SMS sunt posibile (cele mai comune sunt CDMA, GSM);
1999 - Standardul GPRS, intermediar, este o continuare a GSM, transmisia de pachete de informații digitale este implementată și vă permite să utilizați Internetul la o viteză teoretică de peste 100 kbit/s, în realitate - de 2-3 ori mai lentă datorită congestionarea rețelei;
2003 – tehnologie EDGE îmbunătățită pentru rețelele GSM și TDMA cu viteze de până la 384 kbit/s;
2002 - 3G, reprezentat de standarde - UMTS, o continuare a GSM, și CDMA2000, datorită vitezelor de până la 2 Mbit/s, asigură comunicare video și vizionare video;
2008–2010 – apariția tehnologiei 4G, concentrată în mod special pe transmiterea de mega-volume de date la viteze de până la 1 Git/s; cele mai comune standarde WiMAX și LTE oferă astăzi 100–300 Mbit/s pentru recepție.

Ce tehnologii folosesc operatorii ruși de telefonie mobilă?

În prezent, rețelele de generație 2G care utilizează EDGE și GPRS sunt cele mai bine dezvoltate din Rusia. Acestea oferă o acoperire aproape completă a teritoriului Federației Ruse și oferă acces la Internet, comunicare vocală și schimb de SMS-uri. Dintre cei mai mari furnizori care operează în 2G, cei mai mulți folosesc standardul GSM, iar SKYLINK utilizează CDMA.

Rețelele 3G funcționează folosind tehnologia WCDMA, oferind viteze de aproximativ 10 Mbit/s, suficiente pentru apeluri video. Mulți operatori mari oferă acest serviciu, oferind acoperire în orașele mari.

Rețeaua 4G a fost prima care a apărut în Novosibirsk. Astăzi, rețelele 4G operează în 79 de regiuni ale Federației Ruse. Acest serviciu este oferit de operatorii Yota Freshtel, MTS, Beeline, MegaFon. Tehnologia LTE în Rusia este folosită numai pentru accesarea internetului, nu pentru comunicațiile vocale. În acest caz, aveți nevoie de o cartelă SIM specială și de un dispozitiv mobil de nouă generație.

Atunci când alegeți un smartphone, țineți cont de standardul operatorului al cărui serviciu îl utilizați. De obicei, tarifele rețelei 2G sunt mai ieftine pentru conversație, dar pentru internet sunt prea lente. Prin urmare, este benefic să folosești un smartphone care acceptă standardele cerute cu 2 cartele SIM: una pentru vorbire, a doua pentru Internet.

Cu greu este posibil astăzi să găsești o persoană care să nu fi folosit niciodată un telefon mobil. Dar înțelege toată lumea cum funcționează comunicațiile celulare? Cum lucrează și lucrează ceea ce ne-am obișnuit cu toții? Semnalele de la stațiile de bază sunt transmise prin fire sau funcționează totul într-un fel diferit? Sau poate că toate comunicațiile celulare funcționează doar prin unde radio? Vom încerca să răspundem la aceste și la alte întrebări în articolul nostru, lăsând descrierea standardului GSM în afara domeniului său de aplicare.

În momentul în care o persoană încearcă să efectueze un apel de pe telefonul său mobil, sau când începe să-l sune, telefonul este conectat prin unde radio la una dintre stațiile de bază (cea mai accesibilă), la una dintre antene ale acesteia. Stațiile de bază pot fi văzute ici și colo, uitându-se la casele orașelor noastre, la acoperișurile și fațadele clădirilor industriale, la clădirile înalte și, în final, la catargele roșii și albe special ridicate pentru gări (mai ales de-a lungul autostrăzilor).

Aceste stații arată ca niște cutii gri dreptunghiulare, din care ies diverse antene în direcții diferite (de obicei până la 12 antene). Antenele de aici funcționează atât pentru recepție, cât și pentru transmisie și aparțin operatorului celular. Antenele stației de bază sunt direcționate în toate direcțiile (sectoarele) posibile pentru a oferi „acoperire de rețea” abonaților din toate direcțiile la o distanță de până la 35 de kilometri.

Antena unui sector poate deservi până la 72 de apeluri simultan, iar dacă există 12 antene, atunci imaginați-vă: 864 de apeluri pot fi, în principiu, deservite de o stație de bază mare în același timp! Deși de obicei sunt limitate la 432 de canale (72*6). Fiecare antenă este conectată prin cablu la unitatea de control a stației de bază. Și blocurile mai multor stații de bază (fiecare stație deservește propria sa parte a teritoriului) sunt conectate la controler. Până la 15 stații de bază sunt conectate la un controler.

Stația de bază este, în principiu, capabilă să funcționeze pe trei benzi: semnalul de 900 MHz pătrunde mai bine în interiorul clădirilor și structurilor și se extinde mai departe, astfel încât această bandă este adesea folosită în sate și câmpuri; un semnal la o frecvență de 1800 MHz nu călătorește atât de departe, dar mai multe transmițătoare sunt instalate într-un sector, astfel încât astfel de stații sunt instalate mai des în orașe; in sfarsit 2100 MHz este o retea 3G.

Desigur, pot exista mai multe controlere într-o zonă sau regiune populată, astfel încât controlerele, la rândul lor, sunt conectate prin cabluri la comutator. Scopul comutatorului este de a conecta rețelele operatorilor de telefonie mobilă între ele și cu liniile orașului de comunicații telefonice regulate, comunicații la distanță lungă și comunicații internaționale. Dacă rețeaua este mică, atunci este suficient un comutator; dacă este mare, sunt utilizate două sau mai multe comutatoare. Comutatoarele sunt conectate între ele prin fire.

În procesul de mutare a unei persoane care vorbește pe un telefon mobil de-a lungul străzii, de exemplu: se plimbă, călărește în transportul public sau conduce o mașină personală, telefonul său nu ar trebui să piardă rețeaua pentru o clipă, iar conversația nu poate fi întrerupt.

Continuitatea comunicării este obținută datorită capacității unei rețele de stații de bază de a comuta foarte rapid un abonat de la o antenă la alta pe măsură ce acesta trece din aria de acoperire a unei antene în aria de acoperire a celeilalte (de la celulă la alta). celulă). Abonatul însuși nu observă cum încetează să mai fie conectat la o stație de bază și este deja conectat la alta, cum trece de la antenă la antenă, de la stație la stație, de la controler la controler...

În același timp, comutatorul asigură distribuția optimă a sarcinii într-un design de rețea pe mai multe niveluri pentru a reduce probabilitatea defecțiunii echipamentului. O rețea cu mai multe niveluri este construită astfel: telefon mobil - stație de bază - controler - comutator.

Să presupunem că facem un apel, iar semnalul a ajuns deja la centrală. Comutatorul transmite apelul nostru către abonatul de destinație - către rețeaua orașului, către rețeaua de comunicații internaționale sau la distanță lungă sau către rețeaua altui operator de telefonie mobilă. Toate acestea se întâmplă foarte repede folosind canale de cablu cu fibră optică de mare viteză.

Apoi, apelul nostru merge la comutator, care este situat pe partea destinatarului apelului (cel pe care l-am sunat). Comutatorul „de primire” are deja date despre unde se află abonatul apelat, în ce zonă de acoperire a rețelei: ce controler, ce stație de bază. Și astfel, un sondaj de rețea începe de la stația de bază, destinatarul este localizat și un apel este primit pe telefonul său.

Întregul lanț de evenimente descris, din momentul formării numărului până în momentul în care apelul este auzit la capătul destinatar, durează de obicei nu mai mult de 3 secunde. Așa că astăzi putem suna oriunde în lume.

Andrei Povny