Proč potřebujete GSM?

Téměř každý používal mobilní telefon, ale málokdo se zamyslel nad tím, jak to celé funguje? V tomto literárním díle se pokusíme zamyslet nad tím, jak probíhá komunikace z pohledu vašeho telekomunikačního operátora.

Když vytočíte číslo a začnete volat, nebo vám někdo zavolá, vaše zařízení komunikuje prostřednictvím rádiového kanálu s jednou z antén nejbližší základnové stanice.

Každá ze základnových stanic obsahuje od jedné do dvanácti antén transceiveru, nasměrovaných různými směry, aby poskytovaly komunikaci účastníkům ze všech směrů. V odborném žargonu se anténám také říká „sektory“. Sami jste je pravděpodobně viděli mnohokrát – velké šedé obdélníkové bloky.

Z antény je signál přenášen kabelem přímo do řídící jednotky základnové stanice. Sada sektorů a řídicí blok se obvykle nazývá – BS, základní stanice, základní stanice. Několik základnových stanic, jejichž antény obsluhují konkrétní území nebo oblast města, je připojeno ke speciální jednotce – tzv. LAC, místní ovladač, často jednoduše nazývané ovladač. K jednomu ovladači je obvykle připojeno až 15 základnových stanic.

Na druhé straně jsou ovladače, kterých může být také několik, připojeny k samotné centrální „mozkové“ jednotce – MSC, ústředna mobilních služeb, řídicí centrum mobilních služeb, lidově řečeno přepínač. Přepínač poskytuje přístup (a vstup) k městským telefonním linkám, jiným mobilním operátorům a tak dále.

To znamená, že nakonec celé schéma vypadá asi takto:

Malé sítě GSM používají pouze jeden přepínač, větší sítě obsluhující více než milion účastníků mohou používat dva, tři nebo více MSC, sjednoceni mezi sebou.

Proč taková složitost? Zdálo by se, že byste mohli jednoduše připojit antény k přepínači – a to je vše, nebudou žádné problémy. Ale není to tak jednoduché. Je to všechno o jednom jednoduchém anglickém slově – předat. Tento termín označuje předání v celulárních sítích. Tedy když jdete po ulici nebo řídíte auto (vlak, kolo, kolečkové brusle, dlažba) a zároveň telefonujete, pak aby se spojení nepřerušilo (a nepřerušilo ), musíte svůj telefon včas přepnout z jednoho sektoru do druhého, z jedné BS do druhé, z jedné místní oblasti do druhé a tak dále. V souladu s tím, pokud by byly sektory přímo připojeny k přepínači, pak by všechna tato přepínání musela být řízena přepínačem, který již má co dělat. Víceúrovňový návrh sítě umožňuje rovnoměrné rozložení zátěže, což snižuje pravděpodobnost selhání zařízení a v důsledku toho ztrátu komunikace.

Příklad – pokud se vy a váš telefon přesunete z oblasti pokrytí jednoho sektoru do oblasti pokrytí jiného, ​​pak řídicí jednotka BS zpracuje přenos telefonu, aniž by to ovlivnilo „nadřazená“ zařízení – LAC и MSC. Pokud tedy dojde k přechodu mezi různými BS, pak se to ovládá LAC a tak dále.

Činnost spínače je třeba zvážit trochu podrobněji. Přepínač v celulární síti plní téměř stejné funkce jako PBX v drátových telefonních sítích. Je to on, kdo určuje, kam voláte, kdo vám volá, je zodpovědný za provoz doplňkových služeb a v konečném důsledku obecně určuje, zda můžete volat nebo ne.

Zastavme se u posledního bodu – co se stane, když zapnete telefon?

Zde zapněte svůj telefon. Vaše SIM karta má speciální volané číslo IMSI – mezinárodní identifikační číslo předplatitele. Toto číslo je jedinečné pro každou SIM kartu na světě a právě podle tohoto čísla operátoři rozlišují jednoho účastníka od druhého. Když telefon zapnete, odešle tento kód a základnová stanice jej odešle LAC, LAC – postupně k vypínači. Zde vstupují do hry dva dodatečné moduly spojené s přepínačem – HLR, Home Location Register и VLR, registr umístění návštěvníků. Respektivně Registr domácích předplatitelů и Registr předplatitelů hostů. V HLR jsou drženi imsi všichni účastníci, kteří jsou připojeni k tomuto operátorovi. V VLR zase obsahuje údaje o všech předplatitelích, kteří aktuálně využívají síť daného operátora. imsi převeden k HLR (samozřejmě ve vysoce šifrované podobě; nebudeme se podrobně zabývat vlastnostmi šifrování, pouze řekneme, že za tento proces je zodpovědný jiný blok – AuC, Authentication Center), HLR, zase zkontroluje, zda takového účastníka má, a pokud ano, zda není blokován například pro neplacení. Pokud je vše v pořádku, je tento předplatitel zaregistrován VLR a od této chvíle můžete volat. Velcí operátoři nemusí mít jednoho, ale několik pracujících paralelně HLR и VLR. Nyní se pokusíme zobrazit vše výše uvedené na obrázku:

Zde jsme se krátce podívali na to, jak funguje mobilní síť. Ve skutečnosti je vše mnohem složitější, ale pokud vše popíšeme tak, jak to je, podrobně, pak tato prezentace může objemově přesáhnout „Válku a mír“.

Dále se podíváme na to, jak (a hlavně proč!) operátor strhá peníze z našeho účtu. Jak jste již pravděpodobně slyšeli, existují tři různé typy tarifních plánů – tzv. „kreditní“, „zálohové“ a „předplacené“, z angličtiny Předplaceno, tedy předplacené. Jaký je v tom rozdíl? Podívejme se, jak lze peníze odepsat během rozhovoru:

Řekněme, že jste někam volali. Na ústředně bylo zaznamenáno, že tam volá ten a ten účastník a mluví řekněme pětačtyřicet sekund.

Prvním případem je, že máte kreditní nebo zálohový systém. V tomto případě se stane následující: data o vašich a nejen vašich hovorech se nashromáždí v ústředně a poté se v pořadí obecné fronty přenesou do speciálního bloku tzv. Fakturace, z angličtiny do bill – platit účty. Fakturace je odpovědný za všechny záležitosti související s penězi předplatitelů – vypočítává náklady na hovory, odepisuje poplatky za předplatné, odepisuje peníze za služby atd.

Rychlost přenosu informací z MSC в Fakturace záleží na tom, jaký máš výpočetní výkon vyúčtování, nebo jinými slovy, jak rychle dokáže převést technická data o uskutečněných hovorech na přímé peníze. Čím více předplatitelů mluví nebo čím „pomalejší“ je účtování, tím pomaleji se bude fronta pohybovat, a tím větší je prodleva mezi samotnou konverzací a skutečným odečtením peněz za tuto konverzaci. Tato skutečnost je spojena s nespokojeností, kterou někteří předplatitelé často vyjadřují – „Říkají, že kradou peníze! Dva dny jsem nemluvil – určitá částka byla odepsána. ” Vůbec se ale nepočítá s tím, že za rozhovory, které proběhly třeba před třemi dny, nebyly peníze hned odepsány. Lidé se snaží nevnímat dobré věci. A v dnešní době například účtování prostě nemohlo fungovat – kvůli havárii, nebo proto, že bylo nějak modernizováno.

V opačném směru – od účtování do MSC – existuje další fronta, ve které vyúčtování informuje ústřednu o stavu účtů účastníků. Opět poměrně běžný případ – dluh na účtu může dosáhnout několika desítek dolarů, ale stále můžete telefonovat – je to právě proto, že „obrácená“ fronta ještě nedorazila a ústředna ještě neví, že jste zlomyslný neplatič a měli jste být již dávno zablokováni.

Zálohové tarify se od kreditních liší pouze způsobem zúčtování s účastníkem – v prvním případě si člověk vloží na účet nějakou částku a z této částky se mu postupně odečítají peníze za volání. Tato metoda je výhodná, protože vám umožňuje do určité míry plánovat a omezit náklady na komunikaci. Druhou možností je kredit, ve kterém jsou celkové náklady na všechny hovory za jakékoli období (“zúčtovací období“), zpravidla měsíčně, je vystavena ve formě faktury, kterou je účastník povinen uhradit. Kreditní systém je pohodlný, protože vás pojistí pro případy, kdy si potřebujete akutně zavolat, ale peníze na vašem účtu najednou dojdou a telefon je zablokován.

Předplacené karty jsou navrženy zcela jinak:

V předplaceném vyúčtování jako takový se obvykle nazývá “Platforma Pripad“.

Okamžitě v okamžiku zahájení telefonního spojení je mezi sebou navázáno přímé spojení přepínač и předplacená platforma. Žádné fronty, data jsou přenášena oběma směry přímo během hovoru, v reálném čase. V souvislosti s tím mají předplacené karty tyto charakteristické rysy – absence poplatku za předplatné (protože neexistuje nic jako zúčtovací období), omezený rozsah doplňkových služeb (technicky je obtížné je účtovat v „reálném čase“), nemožnost „jít do mínusu“ – konverzace se jednoduše přeruší, jakmile dojdou peníze na účtu. Jasná důstojnost preipedes je schopnost přesně kontrolovat množství peněz na účtu a v důsledku toho i vaše výdaje.

В preipedes někdy je pozorován úsměvný jev – kdyby předplacená platforma z nějakého důvodu odmítá pracovat, například kvůli přetížení, tedy pro předplatitele předplacené tarify v tomto okamžiku jsou všechny hovory zcela zdarma. Což je – předplatitele – těší.

Ale jak se počítají naše peníze, když spolu mluvíme roaming? A jak telefon obecně funguje v roamingu? No, zkusme si odpovědět na tyto otázky:

číslo imsi sestává z 15 číslic a prvních 5 číslic, tzv СС – kód země (3 číslice) a NC – síťový kód (5 číslic) – jasně charakterizují operátora, ke kterému je účastník připojen. Podle těchto pěti čísel VLR najde operátora hosta HLR domácího operátora a podívá se do něj – ale ve skutečnosti může tento účastník používat roaming u tohoto operátora? Pokud ano, pak imsi je registrován u VLR hostující operátor a v HLR home – odkaz na stejného hosta VLRabyste věděli, kde hledat předplatitele.

Situace s odepisováním peněz ve vyúčtování také není příliš jednoduchá. Vzhledem k tomu, že hovory zpracovává přepínač hosta, ale přepínač „domů“ počítá peníze vyúčtování, velká zpoždění při odepisování prostředků jsou docela možná – až měsíc. Přestože existují systémy např.Velbloud“, které i v roamingu fungují na předplaceném principu, tedy odepisují peníze v reálném čase.

Zde vyvstává další otázka – na co se odepisují peníze? roaming? Pokud je „doma“ vše jasné – existují jasně definované tarifní plány, pak u roamingu je situace jiná – spousta peněz je odepsána a není jasné proč. No, zkusme na to přijít:

Všechny telefonní hovory při roamingu jsou rozděleny do 3 hlavních kategorií:

Příchozí hovory – v tomto případě se cena hovoru skládá z:

Cena mezinárodního hovoru z domova do oblasti hosta
+
Cena za příchozí hovor od hostujícího operátora
+
Nějaký příplatek v závislosti na konkrétním hostujícím operátorovi

Odchozí hovor domů:

Cena mezinárodního hovoru z oblasti hosta domů
+
Náklady na odchozí hovor od hostujícího operátora

Odchozí hovor do oblasti hosta:

Náklady na odchozí hovor od hostujícího operátora
+
Nějaký příplatek v závislosti na konkrétním operátorovi

Jak vidíte, cena hovorů v roamingu závisí pouze na dvou věcech – na tom, ke kterému operátorovi je účastník připojen doma a ke kterému operátorovi, když je pryč. To odhaluje jednu velmi důležitou věc – cena jedné minuty v roamingu absolutně nezávisí na tarifu zvoleném účastníkem.

Dovolím si přidat ještě jednu poznámku – pokud jsou dva telefony jednoho operátora v roamingu společně s jiným operátorem (no, například dva kamarádi odjeli na dovolenou), tak pro ně bude velmi drahé spolu mluvit – volající platí jako za odchozí domů a příjemce platí hovor jako někdo, kdo přichází z domova. To je jedna z nevýhod GSM standardu – že komunikace v tomto případě jde přes dům. I když je technicky docela možné zařídit připojení „napřímo“, který operátor to udělá, když můžete vše nechat tak a vydělávat?

Další otázkou, která v poslední době často zajímá majitele více než jednoho mobilního telefonu, je, kolik bude stát přesměrovaný hovor z jednoho telefonu na druhý? A na tuto otázku je docela možné odpovědět:

Řekněme, že přesměrování hovorů je nastaveno z telefonu B na telefon C. Hovor je uskutečněn z telefonu A na telefon B – podle toho je hovor přesměrován na telefon C. V tomto případě platí:

Telefon A – jako odchozí na telefon B
(ve skutečnosti je to logické – koneckonců, tak to volá)
Telefon B – hradí cenu za zaslání
(obvykle několik centů za minutu)
+
náklady na mezinárodní hovor z regionu, kde je registrován B, do regionu, kde je registrován C
(pokud jsou telefony ze stejného regionu, pak je tato složka nulová).
Telefon C – platí se jako za příchozí hovory z telefonu A

Na závěr bych rád zmínil ještě jeden jemnější bod – kolik bude stát přesměrování v roamingu? A tady začíná zábava:

Váš telefon má například přesměrování hovorů na vaše domácí číslo kvůli vytíženosti. Poté, když dojde k příchozímu hovoru, tzv.roamingová smyčka» – hovor půjde na domácí telefon přes telefon hosta přepínačv souladu s tím náklady na takto přesměrované volání za tulák se bude rovnat součtu nákladů na příchozí a odchozí volání domů plus nákladů na samotné přesměrování. A co je na tom legrační, je to, že roamer možná ani neví, že k takovému hovoru došlo, a následně bude překvapen, když uvidí účet za komunikaci.

To vede k praktické radě – při cestování je vhodné zakázat všechny typy přesměrování (můžete ponechat pouze bezpodmínečné – v tomto případě nefunguje „roamingová smyčka“), zejména přesměrování na hlasovou poštu – jinak později můžete divit se na dlouhou dobu – “Kam šly ty peníze, A?”

Seznam pojmů použitých v textu:

AuC – Authentification Center, Authentication Center, zodpovídá za kódování informací přenášených přes síť a přijímaných ze sítě
fakturace – Fakturace, pokladní účetní systém operátora
BS – Základnová stanice, základnová stanice, několik antén transceiveru patřících k jednomu řídicímu zařízení.
Velbloud – jeden z Předplacených systémů, který implementuje okamžité odepisování prostředků v roamingu
CC – Kód země, kód země ve standardu GSM (pro Rusko – 250)
GSM – Global System for Mobile Communications, nejrozšířenější standard mobilní komunikace na světě
Handover – přenos ovládání sluchátka z jedné antény/základnové stanice/LAC na druhou
HLR – Home Location Register, registr domácích účastníků, obsahuje podrobné informace o všech účastnících připojených k danému operátorovi.
IMEI – Mezinárodní identifikace mobilního zařízení, mezinárodní sériové číslo zařízení ve standardu GSM, jedinečné pro každé zařízení
imsi – International Mobile Subscriber Identification, mezinárodní sériové číslo účastníka služeb standardu GSM, je jedinečné pro každého účastníka
LAC – Local Area Controller, Local Area Controller, zařízení, které řídí provoz určitého počtu základnových stanic, jejichž antény obsluhují určité území.
Local Area – Místní zóna, oblast obsluhovaná BS, které jsou součástí stejného LAC
MSC – Ústředna mobilních služeb, Ústředna mobilních služeb, Ústředna – centrální spoj sítě GSM.
NC – Network Code, Network Code, kód konkrétního operátora v dané zemi ve standardu GSM (pro MTS – 01, BeeLine – 99).
Předplacené – Prepaid, prepayment – ​​fakturační systém založený na okamžitém odepsání prostředků.
Roaming – Roaming pomocí sítě jiného, ​​„hostujícího“ operátora.
ANO – Subscriber Identification Module, Subscriber Identification Module, SIM karta – elektronická jednotka vložená do telefonu, na které je zaznamenána IMSI účastníka.
VLR – Visitor Location Register, registr aktivních účastníků – obsahuje informace o všech předplatitelích, kteří aktuálně využívají služeb tohoto operátora.

Jurij Bader-Baer (bader@maxus.ru)
Zveřejněno – 9. ledna 2004

Než se ponoříte do fungování GSM, musíte se snažit pochopit samotnou podstatu konceptu zkratky GSM.

GSM je digitální standard mezinárodního formátu planetárního významu, jehož název pochází z následujícího slovního útvaru – Groupe Special Mobile.

GSM je určeno pro celulární mobilní komunikaci s oddělenými kanály. Oddělení kanálů se provádí podle principu TDMA. Samotný standard byl vyvinut již v osmdesátých letech minulého století Institutem pro standardizaci telekomunikací.

První příklad takového systému byl vynalezen již v roce 1946 v USA. Globální používání mobilních telefonů však sahá až do roku 1979.

GSM standard.

Před spuštěním GSM, na počátku 80. let minulého století, fungovalo v Evropě asi 25 analogových sítí. Nebyly mezi sebou propletené, v souvislosti s tím vyvstala, v té době aktuální, otázka o vynálezu jednotné normy. Potřeba vyřešit tento problém byla podnětem ke vzniku Groupe Special Mobile (GSM). Skupinu tvořili zástupci 24 evropských zemí. Struktura společnosti Mannesmann byla zvolena jako digitální standardizace a následně byla v roce 1991 zavedena v Německu.

Dnes GSM označuje trochu jiné slovotvorbu – Global System for Mobile. Samotná podstata normy je však úspěšně používána v osmdesáti zemích světa.

Jak funguje GSM?

Chcete-li použít tento typ komunikace v určité oblasti, musíte provést některé akce:

• Instalace a údržba vysílacích a přijímacích stanic nemobilního typu. Každé z těchto zařízení funguje na krátké vzdálenosti o průměru pouhých několika kilometrů
• Stanice jsou namontovány tak, aby se vzájemně překrývaly signál. Toto uspořádání podporuje konstantní signál, když se předplatitel pohybuje z jedné oblasti pokrytí do druhé.

Pro navázání tohoto typu komunikace jsou v praxi instalace sousedních stanic naladěny na různé frekvence (obvykle asi tři frekvence). Při použití různých frekvencí tedy instalace, které jsou uspořádány do trojúhelníku, překrývají servisní oblast.

V tomto řetězci je také čtvrtá stanice, která je schopna opět využívat jednu z frekvencí. Tento efekt je možný, protože sousedí se 2 zónami. Vezmeme-li tuto skutečnost v úvahu, oblast pokrytí stanice připomíná šestiúhelník a vypadá jako plástev.

GSM moduly.

Každý slyšel pojem GSM modul, ale ne každý rozumí, co to je. Jedná se o velmi užitečné zařízení, které využívá všech principů GSM. Pokud vezmeme v úvahu všechna specifika, GSM modul je struktura představovaná zařízením, které pomáhá řídit sledování polohy například vašeho vozu. Takové zařízení pracuje ve stejné síti a je propojeno s poplašným systémem a mobilním telefonním zařízením. Existuje také blokování chodu motoru pomocí takových modulů.

Pomocí takového modulu je identifikován účastník mobilního telefonu. To bylo diskutováno výše o tom, co je to GSM síť.

Klady a zápory standardu GSM.

• Oproti podobným standardům má menší hmotnost a rozměry.
• Vysoká úroveň kvality komunikace.
• Rušení na daných frekvencích je na nejnižší úrovni.
• Ochrana před odposlechy. Díky algoritmům je také šifrovaná komunikace chráněna před nelegálním použitím.
• Distribuční oblasti mají působivou velikost.
• Dostupnost a možnost využívat roamingovou komunikaci (přechod z jedné sítě do druhé bez ztráty přiděleného čísla).

• Mírné zkreslení řeči v důsledku digitálního zpracování.
• Vzdálenost, kterou síť urazí, je zanedbatelná a činí pouhých 120 kilometrů.

GSM je slibný vývoj, ale jeho význam v celosvětovém měřítku nelze přeceňovat. Koneckonců, používáme ho každý den.