Mobile Switching Center (MSC)

utför växlingsfunktioner för mobil kommunikation. Denna central kontrollerar alla inkommande och utgående samtal som kommer från andra telefon- och datanätverk. Dessa nätverk inkluderar PSTN, ISDN, publika datanätverk, företagsnätverk, såväl som andra operatörers mobilnät. Abonnentautentiseringsfunktioner utförs också i MSC. MSC tillhandahåller samtalsdirigering och samtalskontrollfunktioner. MSC ansvarar för att byta radiokanal. Dessa inkluderar "överlämning", under vilken kontinuitet i kommunikationen uppnås när en mobilstation flyttar från cell till cell, och byte av arbetskanaler i en cell när störningar eller fel uppstår genererar data som är nödvändiga för att utfärda fakturor för kommunikationstjänster som tillhandahålls av nätverket , samlar data baserat på avslutade konversationer och överför dem till avvecklingscentralen (faktureringscentralen). MSC sammanställer också statistik som är nödvändig för övervakning och optimering av nätverksprestanda. Den deltar inte bara i samtalskontroll, utan hanterar även platsregistrering och kontrollöverföringsprocedurer.

Växeln övervakar ständigt mobila stationer med hjälp av positionsregister (HLR) och flyttregister (VLR).

Hemadressregister (HLR)

I GSM-systemet har varje operatör en databas som innehåller information om alla abonnenter som tillhör dess PLMN. Denna databas kan vara organiserad i en eller flera HLR

Information om abonnenten läggs in i HLR vid den tidpunkt då abonnenten registrerar sig (abonnenten ingår ett serviceavtal) och lagras tills abonnenten säger upp avtalet och tas bort från HLR-registret.

Lagrad information i HLR inkluderar:

Prenumerant-ID.

Ytterligare tjänster tilldelade abonnenten.

Information om abonnentens plats.

Autentiseringsinformation för abonnenter.

HLR kan implementeras antingen i sin egen nätverksnod eller separat. Om HLR-kapaciteten är förbrukad, kan ytterligare en HLR läggas till. Och i fallet med att organisera flera HLR:er förblir databasen singel - distribuerad. Abonnentdataposten förblir alltid den enda. Data lagrad i HLR kan nås av MSC:er och VLR:er som tillhör andra nätverk som en del av att tillhandahålla inter-nätverksroaming till abonnenter.

Besöksregister (VLR)

VLR-databasen innehåller information om alla mobilabonnenter som för närvarande befinner sig i MSC-tjänsteområdet. Således har varje MSC i nätverket sin egen VLR. VLR lagrar temporärt abonnemangsinformation så att den associerade MSC kan betjäna alla abonnenter inom MSC:s serviceområde. VLR kan betraktas som en distribuerad HLR eftersom VLR lagrar en kopia av abonnentinformationen lagrad i HLR.

När en abonnent flyttar till serviceområdet för en ny MSC, begär den VLR som är ansluten till den MSC abonnentinformation från HLR som lagrar den abonnentens data. HLR skickar en kopia av informationen till VLR och uppdaterar abonnentens platsinformation. När en abonnent ringer från ett nytt serviceområde har VLR redan all information som behövs för att betjäna samtalet. I fallet med en abonnent som roamar in i täckningsområdet för en annan MSC, begär VLR abonnentdata från den HLR som abonnenten tillhör. HLR:en sänder i sin tur en kopia av abonnentdata till den begärande VLR:n och uppdaterar i sin tur abonnentens nya platsinformation. När informationen väl har uppdaterats kan MS göra utgående/inkommande anslutningar.

Artikel om ämnet

Metoder och informationsteknologier för att inhämta kunskap
Det kommande 2000-talet kommer att bli en milstolpe för penetrationen av ny informationsteknik och högpresterande datorsystem som skapats på grundval av dem i alla områden av mänsklig aktivitet - ledning, produktion, vetenskap, utbildning, etc. Intelligensen konstruerad med hjälp av dessa teknologier...

Det är knappast möjligt idag att hitta en person som aldrig har använt en mobiltelefon. Men förstår alla hur mobilkommunikation fungerar? Hur fungerar det vi alla har blivit vana vid att fungera och fungera? Sänds signaler från basstationer genom ledningar eller fungerar det hela på något sätt annorlunda? Eller kanske all mobilkommunikation fungerar bara genom radiovågor? Vi kommer att försöka svara på dessa och andra frågor i vår artikel, och lämnar beskrivningen av GSM-standarden utanför dess räckvidd.

I det ögonblick när en person försöker ringa ett samtal från sin mobiltelefon, eller när de börjar ringa honom, är telefonen ansluten via radiovågor till en av basstationerna (den mest tillgängliga), till en av dess antenner. Basstationer kan ses här och där, titta på husen i våra städer, på tak och fasader på industribyggnader, på höghus och slutligen på de röda och vita master som är speciellt uppförda för stationer (särskilt längs motorvägar).

Dessa stationer ser ut som rektangulära grå lådor, från vilka olika antenner sticker ut i olika riktningar (vanligtvis upp till 12 antenner). Antennerna här fungerar för både mottagning och sändning, och de tillhör mobiloperatören. Basstationsantennerna är riktade i alla möjliga riktningar (sektorer) för att ge ”nättäckning” till abonnenter från alla håll på ett avstånd av upp till 35 kilometer.

Antennen för en sektor kan betjäna upp till 72 samtal samtidigt, och om det finns 12 antenner, tänk dig då: 864 samtal kan i princip betjänas av en stor basstation samtidigt! Även om de vanligtvis är begränsade till 432 kanaler (72*6). Varje antenn är ansluten med kabel till basstationens styrenhet. Och block med flera basstationer (varje station betjänar sin egen del av territoriet) är anslutna till styrenheten. Upp till 15 basstationer är anslutna till en styrenhet.

Basstationen kan i princip fungera på tre band: 900 MHz-signalen penetrerar bättre inuti byggnader och strukturer och sprider sig vidare, så detta band används ofta i byar och fält; en signal med en frekvens på 1800 MHz går inte så långt, men fler sändare är installerade i en sektor, så sådana stationer installeras oftare i städer; slutligen är 2100 MHz ett 3G-nätverk.

Naturligtvis kan det finnas flera kontroller i ett befolkat område eller en region, så kontrollerna är i sin tur anslutna med kablar till switchen. Syftet med bytet är att koppla samman mobiloperatörernas nät med varandra och med stadslinjer för vanlig telefonkommunikation, fjärrkommunikation och internationell kommunikation. Om nätverket är litet räcker det med en switch om det är stort, två eller flera switchar används. Omkopplarna är anslutna till varandra med ledningar.

I processen att flytta en person som pratar i mobiltelefon längs gatan, till exempel: han går, åker kollektivt eller kör en personlig bil, ska hans telefon inte förlora nätverket för ett ögonblick, och konversationen kan inte vara avbröts.

Kontinuitet i kommunikationen erhålls på grund av förmågan hos ett nätverk av basstationer att mycket snabbt byta en abonnent från en antenn till en annan när han flyttar från täckningsområdet för en antenn till täckningsområdet för en annan (från cell till en annan) cell). Abonnenten själv märker inte hur han slutar vara ansluten till en basstation och redan är ansluten till en annan, hur han växlar från antenn till antenn, från station till station, från styrenhet till styrenhet...

Samtidigt ger switchen optimal lastfördelning över en nätverksdesign på flera nivåer för att minska sannolikheten för utrustningsfel. Ett nätverk på flera nivåer är byggt så här: mobiltelefon - basstation - styrenhet - switch.

Låt oss säga att vi ringer ett samtal och signalen har redan nått växeln. Växeln sänder vårt samtal till destinationsabonnenten - till stadsnätet, till det internationella eller långväga kommunikationsnätet eller till en annan mobiloperatörs nätverk. Allt detta sker mycket snabbt med höghastighetsfiberoptiska kabelkanaler.

Därefter går vårt samtal till växeln, som finns på sidan av mottagaren av samtalet (den vi ringde). Den "mottagande" switchen har redan data om var den uppringda abonnenten befinner sig, i vilket nätverkstäckningsområde: vilken styrenhet, vilken basstation. Och så, nätverkshämtning börjar från basstationen, mottagaren är lokaliserad och ett samtal tas emot på hans telefon.

Hela kedjan av händelser som beskrivs, från det ögonblick numret slås upp till det ögonblick samtalet hörs på den mottagande sidan, varar vanligtvis inte mer än 3 sekunder. Så idag kan vi ringa var som helst i världen.

Andrey Povny

För att göra detta föreslår vi att du går till företaget Beeline.

Ett stort antal BS-basstationer är installerade på Rysslands territorium. Förmodligen har många av er själva sett röda och vita strukturer som reser sig på fälten eller strukturer installerade på taken av icke-bostadshus. Varje sådan basstation kan ta upp en signal från en mobiltelefon på ett avstånd av upp till 35 km, kommunicera med den via tjänste- eller röstkanaler.

Efter att du slagit numret till den önskade abonnenten på din telefon händer följande: mobiltelefonen hittar närmaste BS, kontaktar den via en servicekanal och begär en röstkanal. Efter detta skickar BS:en en begäran till styrenheten (BSC), som sedan skickas till kommunikatören. Om personen du ringer är på samma operatör som du kommer kommunikatören att kontrollera databasen Home Location Register (HLR) för att ta reda på exakt var personen du ringer finns och dirigerar samtalet till rätt växel, vilket överför sedan samtalet till styrenheten och sedan till basstationen. Och slutligen kommer basstationen att kontakta den önskade personens mobiltelefon och ansluta dig till honom. Och om personen du vill prata med är en abonnent hos en annan mobiloperatör, eller om du ringer ett fast telefonnummer, kommer växeln att "hitta" motsvarande växel i det andra nätverket och kontakta den. Låter ganska förvirrande, eller hur? Låt oss försöka analysera denna fråga mer i detalj.

Men låt oss återgå till utrustningen. Som vi redan har sagt överförs samtalet från BS:n till styrenheten (BSC). Externt skiljer det sig inte mycket från basstationen:

Antalet BS:er som styrenheten kan betjäna kan uppgå till sex dussin. Styrenheten och BS kommunicerar via optiska eller radioreläkanaler. Styrenheten styr driften av radiokanaler.

Nedan kan du se vad switchen är:

Antalet kontroller som betjänas av switchen varierar från två till trettio. Strömställare placeras i stora rum fyllda med metallskåp som innehåller utrustning.

Växelns uppgift är att kontrollera trafiken. Om prenumeranter tidigare, för att prata med varandra, först var tvungna att kontakta telefonoperatören, som sedan manuellt ordnade om de nödvändiga ledningarna, men nu klarar växeln hennes roll perfekt.

Inuti bilar finns enheter utformade för att samla in och bearbeta data:

Regulatorer och switchar övervakas 24 timmar om dygnet. Spårning utförs i den så kallade FCC (Flight Control Center of the Network Control Center).

Principen för drift av GSM-nät

GSM (eller Global System for Mobile Communications) utvecklades 1990. Den första GSM-operatören accepterade abonnenter 1991 i början av 1994, nät baserade på standarden i fråga hade redan 1,3 miljoner abonnenter, och i slutet av 1995 ökade deras antal till 10 miljoner!

Låt oss börja med det mest komplexa och kanske tråkigaste - nätverksblockdiagrammet. Internationellt accepterade engelska förkortningar kommer att användas i beskrivningen.

Den enklaste delen av strukturdiagrammet är en bärbar telefon, som består av två delar: själva "luren" - ME (Mobile Equipment - mobil enhet) och ett SIM-smartkort (Subscriber Identity Module - abonnentidentifieringsmodul), som erhålls när man avslutar en avtal med operatören. Precis som alla bilar är utrustade med ett unikt karossnummer, har en mobiltelefon sitt eget nummer - IMEI (International Mobile Equipment Identity), som kan överföras till nätverket på begäran. SIM-kortet innehåller i sin tur det så kallade IMSI (International Mobile Subscriber Identity - internationellt abonnentidentifikationsnummer). Således motsvarar IMEI en specifik telefon och IMSI en specifik abonnent.

Nätverkets "centrala nervsystem" är NSS (Network and Switching Subsystem), och den komponent som utför "hjärnans" funktioner kallas MSC (Mobile Services Switching Center). Det är det senare som alla kallar "växeln", och även, i händelse av kommunikationsproblem, får skulden för alla dödssynder. Det kan finnas mer än en MSC på nätverket. MSC är involverad i samtalsdirigering, genererar data för faktureringssystemet och hanterar många procedurer - det är lättare att säga vad som inte är switchens ansvar än att lista alla dess funktioner.

De näst viktigaste nätkomponenterna, som också ingår i NSS, skulle jag kalla HLR (Home Location Register - ett register över egna abonnenter) och VLR (Visitor Location Register - ett register över rörelser). Var uppmärksam på dessa delar, vi kommer att nämna dem ofta i framtiden. HLR är i grova drag en databas över alla abonnenter som har ingått avtal med det aktuella nätet. Den lagrar information om användarnummer (numren betyder för det första det IMSI som nämns ovan, och för det andra det så kallade MSISDN-Mobile Subscriber ISDN, det vill säga ett telefonnummer i dess vanliga mening), en lista över tillgängliga tjänster och mycket mer annat - längre fram i texten kommer parametrarna i HLR ofta att beskrivas.

Till skillnad från HLR, som är en i systemet, kan det finnas flera VLR:er – var och en av dem styr sin egen del av nätverket. VLR innehåller data om abonnenter som finns på dess (och endast dess!) territorium (och den betjänar inte bara sina egna abonnenter utan även roamers registrerade på nätet). Så snart en användare lämnar täckningsområdet för en VLR, kopieras information om honom till den nya VLR och raderas från den gamla. Faktum är att det finns mycket gemensamt mellan vad som finns tillgängligt om abonnenten i VLR och i HLR - titta på tabellerna som visar en lista över långtidsdata (tabell 1) och tillfälliga (tabeller 2 och 3) lagrade abonnenter i dessa register. Återigen om skillnaden mellan HLR och VLR: den första innehåller information om alla nätabonnenter, oavsett var de befinner sig, och den andra innehåller endast data om de som är belägna i territoriet under denna VLR:s jurisdiktion. I HLR finns det för varje abonnent alltid en länk till den VLR som för närvarande arbetar med honom (abonnenten) (medan själva VLR kan tillhöra någon annans nätverk, till exempel beläget på andra sidan jorden) .

Långtidsdata lagras i HLR och VLR

1. International Subscriber Identity (IMSI)
2. Abonnenttelefonnummer i vanlig mening (MSISDN)
3. Mobilstationskategori
4. Subscriber Identification Key (Ki)
5. Typer av tillhandahållande av tilläggstjänster
6. Stängd användargruppsindex
7. Spärrkod för en sluten användargrupp
8. Sammansättning av huvudsamtal som kan överföras
9. Ringer larm
10. Identifiering av uppringt nummer
11. Arbetsschema
12. Avisering av uppringd part
13. Signaleringskontroll vid anslutning av abonnenter
14. Egenskaper för en sluten användargrupp
15. Fördelar med en sluten användargrupp
16. Begränsade utgående samtal i en sluten användargrupp
17. Maximalt antal prenumeranter
18. Använda lösenord
19. Prioriterad åtkomstklass

Tillfällig data lagrad i HLR
1. Identifierings- och krypteringsalternativ
2. Tillfälligt mobilabonnentnummer (TMSI)
3. Adress till rörelseregistret där abonnenten finns (VLR)
4. Mobilstations rörelsezoner
5. Cellnummer vid överlämning
6. Registreringsstatus
7. Inget svarstimer
8. Sammansättning av för närvarande använda lösenord
9. Kommunikationsaktivitet

Tillfällig data lagrad i VLR
1. Tillfälligt mobilabonnentnummer (TMSI)
2. Subscriber Location Area Identifiers (LAI)
3. Riktlinjer för användning av viktiga tjänster
4. Cellnummer vid överlämning
5. Identifierings- och krypteringsalternativ

NSS innehåller ytterligare två komponenter - AuC (Authentication Center) och EIR (Equipment Identity Register). Det första blocket används för autentiseringsprocedurer för abonnenter, och det andra, som namnet antyder, är ansvarigt för att endast tillåta auktoriserade mobiltelefoner att fungera på nätverket.

Den verkställande, så att säga, delen av det cellulära nätverket är BSS (Base Station Subsystem). Om vi ​​fortsätter analogin med människokroppen, kan detta delsystem kallas kroppens lemmar. BSS består av flera "armar" och "ben" - BSC (Base Station Controller - basstationskontroller), såväl som många "fingrar" - BTS (Base Transceiver Station - basstation). Basstationer kan observeras överallt - i städer, fält - i själva verket tar de bara emot och sänder enheter som innehåller från en till sexton sändare. Varje BSC styr en hel grupp av BTS och är ansvarig för kanalhantering och allokering, basstationseffektnivåer och liknande. Vanligtvis finns det inte en BSC i nätverket, utan en hel uppsättning (det finns i allmänhet hundratals och tusentals basstationer).

Nätverksdriften hanteras och koordineras med OSS (Operating and Support Subsystem). OSS består av alla typer av tjänster och system som styr drift och trafik.

Varje gång du slår på telefonen efter att ha valt ett nätverk börjar registreringsproceduren. Låt oss överväga det mest allmänna fallet - registrering inte i hemnätverket, utan i någon annans, så kallade gästnät (vi kommer att anta att roamingtjänsten är tillåten för abonnenten).

Låt nätverket hittas. På begäran av nätverket sänder telefonen abonnentens IMSI. IMSI börjar med ägarens landskod, följt av nummer som definierar hemnätverket, och först då - det unika numret för en specifik abonnent. Till exempel, början av IMSI 25099... motsvarar den ryska operatören Beeline. (250-Ryssland, 99 - Beeline). Baserat på IMSI-numret identifierar gästnätverkets VLR hemnätverket och kommunicerar med dess HLR. Den senare sänder all nödvändig information om abonnenten till den VLR som gjorde förfrågan och placerar en länk till denna VLR så att den vid behov vet "var den ska leta" efter abonnenten.

Processen att bestämma äktheten hos en abonnent är mycket intressant. Vid registrering genererar hemnätverket AuC ett 128-bitars slumptal - RAND - som skickas till telefonen. Inuti SIM-kortet, med hjälp av Ki-nyckeln (identifikationsnyckeln - liksom IMSI, den finns i SIM-kortet) och A3-identifieringsalgoritmen, beräknas ett 32-bitars svar - SRES (Signed RESult) med formeln SRES = Ki * RAND. Exakt samma beräkningar utförs samtidigt i AuC (enligt användarens Ki vald från HLR). Om SRES som beräknats i telefonen matchar SRES som beräknats av AuC, anses auktoriseringsprocessen vara framgångsrik och abonnenten tilldelas en TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity). TMSI tjänar enbart till att förbättra säkerheten för abonnentens interaktion med nätverket och kan ändras med jämna mellanrum (inklusive när VLR ändras).

Teoretiskt sett bör IMEI-numret också överföras under registreringen, men jag hyser allvarliga tvivel om det faktum att Minsk-operatören spårar IMEI-numret för de telefoner som används av abonnenter. Låt oss överväga ett visst "idealiskt" nätverk som fungerar som avsett av skaparna av GSM. Så när IMEI tas emot av nätverket skickas den till EIR, där den jämförs med de så kallade "listorna" med nummer. Den vita listan innehåller antalet telefoner som är auktoriserade för användning, den svarta listan består av IMEI-telefoner, stulna eller av någon annan anledning inte godkända för användning, och slutligen den grå listan - "telefoner" med problem, vars funktion är tillåts av systemet, men för vilken ständig övervakning utförs.

Efter identifieringsproceduren och interaktionen av gäst-VLR med hem-HLR, startas en tidsräknare som ställer in tidpunkten för omregistrering i frånvaro av några kommunikationssessioner. Vanligtvis är den obligatoriska registreringsperioden flera timmar. Omregistrering är nödvändig så att nätverket får en bekräftelse på att telefonen fortfarande är inom sitt täckningsområde. Faktum är att i standbyläge övervakar "handenheten" bara signalerna som sänds av nätverket, men sänder inte ut något själv - överföringsprocessen börjar först när en anslutning upprättas, såväl som under betydande rörelser i förhållande till nätverket ( detta kommer att diskuteras i detalj nedan) - i sådana fall. I sådana fall börjar timern som räknar ner till nästa omregistrering igen. Därför, om telefonen "faller ut" ur nätverket (till exempel om batteriet kopplades bort eller ägaren av enheten gick in i tunnelbanan utan att stänga av telefonen), kommer systemet inte att veta om det.

Alla användare är slumpmässigt indelade i 10 lika åtkomstklasser (numrerade från 0 till 9). Dessutom finns det flera specialklasser med nummer från 11 till 15 (olika typer av nöd- och nödtjänster, nättjänstpersonal). Information om åtkomstklassen lagras i SIM-kortet. En speciell, 10:e åtkomstklass, låter dig ringa nödsamtal (till 112) om användaren inte tillhör någon tillåten klass, eller inte har något IMSI (SIM) alls. I händelse av nödsituationer eller överbelastning av nätverket kan vissa klasser tillfälligt nekas åtkomst till nätverket.

Som redan nämnts består nätverket av många BTS - basstationer (en BTS - en "cell", cell). För att förenkla systemets funktion och minska tjänstetrafiken kombineras BTS i grupper - domäner, kallade LA (Location Area). Varje LA har sin egen LAI-kod (Location Area Identity). En VLR kan styra flera LA. Och det är LAI som placeras i VLR för att ställa in platsen för mobilabonnenten. Vid behov är det i motsvarande LA (och inte i en separat cell) som abonnenten kommer att sökas. När en abonnent flyttar från en cell till en annan inom en LA utförs inte omregistrering och ändringar i poster i VLR/HLR, men så snart han (abonnenten) går in på ett annat LAs territorium, kommer telefonens interaktion med nätet börjar. När en LA ändras, raderas den gamla riktkoden från VLR och ersätts med en ny LAI, men om nästa LA styrs av en annan VLR ändras VLR och inmatningen i HLR uppdateras.

Generellt sett är att dela upp ett nätverk i LA ett ganska svårt tekniskt problem, som löses när man bygger varje nätverk individuellt. För litet LA kommer att leda till frekventa omregistreringar av telefoner och som ett resultat till ökad trafik av olika typer av tjänstesignaler och snabbare urladdning av mobiltelefonbatterier. Om du gör LA stort, då, om det är nödvändigt att ansluta till en abonnent, måste samtalssignalen skickas till alla celler som ingår i LA, vilket också leder till en omotiverad ökning av överföringen av serviceinformation och överbelastning av interna nätverkskanaler.

Låt oss nu titta på en mycket vacker algoritm för den så kallade överlämningen (detta är namnet på att ändra kanalen som används under anslutningsprocessen). Under ett samtal på en mobiltelefon, på grund av ett antal orsaker (borttagning av handenheten från basstationen, flervägsstörningar, förflyttning av abonnenten till den så kallade skuggzonen, etc.), kraften (och kvaliteten) hos signalen kan försämras. I det här fallet kommer en växling att ske till en kanal (kanske en annan BTS) med bättre signalkvalitet utan att avbryta den aktuella anslutningen (jag kommer att tillägga att varken abonnenten själv eller hans samtalspartner i regel märker överlämningen som har inträffat).

Överlämningar delas vanligtvis in i fyra typer:

1. byt kanal inom en basstation
2. byte av en basstations kanal till en annan stations kanal, men under beskydd av samma BSC.
3. kanalväxling mellan basstationer som styrs av olika BSC, men av samma MSC
4. växling av kanaler mellan basstationer, för vilka inte bara olika BSC, utan även MSC:er är ansvariga.

I allmänhet är MSC:s uppgift att genomföra en överlämning. Men i de två första fallen, kallade interna handovers, för att minska belastningen på växeln och tjänstekommunikationslinjerna, styrs processen att byta kanal av BSC och MSC informeras endast om vad som hände.

Under ett samtal övervakar mobiltelefonen konstant signalnivån från angränsande BTS:er (listan över kanaler (upp till 16) som behöver övervakas ställs in av basstationen). Baserat på dessa mätningar väljs de sex bästa kandidaterna ut, data om vilka ständigt (minst en gång per sekund) överförs till BSC och MSC för att organisera en eventuell övergång. Det finns två huvudsakliga överlämningsscheman:

"Lägsta kopplingsläge" (Minsta acceptabla prestanda). I det här fallet, när kommunikationskvaliteten försämras, ökar mobiltelefonen kraften på sin sändare så länge som möjligt. Om anslutningen, trots att signalnivån ökat, inte förbättras (eller strömmen har nått sitt maximum), sker överlämning.

"Energisparläge" (Strömbudget). Samtidigt förblir mobiltelefonens sändareffekt oförändrad, och om kvaliteten försämras ändras kommunikationskanalen (överlämningen).
Intressant nog kan inte bara en mobiltelefon initiera ett kanalbyte, utan även en MSC, till exempel, för bättre trafikfördelning.

Låt oss nu prata om hur inkommande mobiltelefonsamtal dirigeras. Som tidigare kommer vi att överväga det mest allmänna fallet, när abonnenten är inom täckningsområdet för gästnätverket, registreringen lyckades och telefonen är i standby-läge.
När en anslutningsbegäran (bilden nedan) tas emot från en trådbunden telefon (eller annat cellulärt) system till MSC i hemnätverket (samtalet "hittar" den önskade växeln av det slagna MSISDN-mobilabonnentnumret, som innehåller landet och nätet koda).

MSC:n skickar abonnentens nummer (MSISDN) till HLR. HLR gör i sin tur en begäran till VLR för gästnätverket i vilket abonnenten befinner sig. VLR tilldelar ett av MSRN:erna (Mobile Station Roaming Number) till sitt förfogande. Ideologin för MSRN-tilldelning är mycket lik den dynamiska tilldelningen av IP-adresser vid uppringd Internetåtkomst via ett modem. Hemnätverkets HLR tar emot det MSRN som är tilldelat till abonnenten från VLR och, åtföljande det med användarens IMSI, sänder det till hemnätverksväxeln. Det sista steget av anslutningsetablering är att dirigera samtalet, åtföljt av IMSI och MSRN, till den besökande nätverksväxeln, som genererar en speciell signal som sänds på PAGCH (PAGer Channel) genom hela LA där abonnenten befinner sig.

Att dirigera utgående samtal representerar inget nytt eller intressant ur ideologisk synvinkel. Jag kommer att ge bara några av de diagnostiska signalerna som indikerar omöjligheten att upprätta en anslutning och som användaren kan få som svar på ett försök att upprätta en anslutning.

Grundläggande diagnostiska felsignaler vid upprättande av en anslutning

Prenumerantnumret är upptaget - 425±15 Hz - 500ms pip, 500ms paus
Nätverksöverbelastning - 425±15 Hz - 200ms pip, 200ms paus
Allmänt fel - 950±50Hz 1400±50Hz 1800±50Hz - Trippelpip (varaktighet för varje del 330 ms), 1 s paus

Publikation: www.cxem.net

Se andra artiklar sektion.

I kommentarerna till inlägg om WiMAX-nätverket (, ) och om GPRS uttrycktes intresse för cellulära nätverk, så jag bestämde mig för att implementera min mångåriga idé och beskriva för habra-gemenskapen hur moderna mobilnät fungerar.

Bilden nedan visar den allmänna strukturen för cellulära nätverk. Inledningsvis är nätverket uppdelat i 2 stora subnät - radioaccessnätet (RAN - Radio Access Network) och växlingsnätverket eller kärnnätet (CN - Core Network).

Jag vill betona att jag kommer att beskriva exakt de befintliga mobilnäten för CIS, eftersom i Europa, Amerika och Asien är nätverken mer utvecklade och deras struktur är något annorlunda än våra nätverk, jag kommer att skriva om detta någon gång senare om det finns intresse .

Först skulle jag vilja prata i allmänna termer om nätverket, och sedan kommer jag att berätta mer detaljerat om funktionerna för vart och ett av nätverkselementen.

Radioaccessnät

Våra operatörers befintliga radioaccessnätverk är produkten av en lång utveckling, så de består av ett GSM-radioaccessnät (GERAN - GSM EDGE Radio Access Network) och ett UMTS-radioaccessnätverk (UTRAN - UMTS Terrestrial Radio Access Network). Längst upp till vänster på bilden ser du GERAN, nere till vänster respektive UTRAN. De största förändringarna under övergången från GSM till UMTS sker just i radioaccessnätet - operatören behöver bygga ett andra nät och återta befintliga territorier.

Radioaccessnätet är webben som täcker stora områden av städer och öppna områden, och det är just genom det som den enorma täckning som cellulära nätverk ger säkerställs.

Stamnät

Kärnnätet är kärnan i cellulära nätverk. Namnstödet är min fria översättning i GSM kallas denna del av nätverket ett växlingsnätverk, i UMTS - Core Network, som i princip kan översättas som nätverkets kärna. Olika radioaccessnätverk kan anslutas till denna kärna, som kringutrustning till en systemenhet. Kärnnätet utvecklas lite i samband med utvecklingen från GSM till UMTS, denna starka utveckling sker lite senare - västerländska och asiatiska operatörer har redan gått igenom det, men här har det bara börjat.

Kärnnätet i bilden ovan är uppdelat i 2 delar - den övre högra delen ansvarar för röstanslutningar, eller CS-anslutningar (Circuit Switch), den nedre högra delen ansvarar för paketanslutningar, eller PS-anslutningar (Packet Switch).

Stamnätet är koncentrerat i en eller flera byggnader som tillhör mobiloperatören, i stora datorrum - med andra ord ett enormt serverrum, där det finns ett stort antal utrustningsskåp, de kallas ibland för kylskåp eftersom de ser väldigt lika ut. :)

HLR - Hemortsregister, Hemortsregister.
I huvudsak är detta en stor databas som lagrar allt om abonnenten på ett givet nätverk. I stora nätverk, som de hos de tre stora operatörerna, finns det flera sådana noder - de är utspridda över regioner. Deras kvantitet mäts i enheter av bitar. För att förstå reglerna - det finns en sådan nod i St. Petersburg, en annan i Moskva, en annan i Ural, en annan i Kaukasus, i Sibirien - 3-4 saker... I praktiken kan detta vara en distribuerad databas , eftersom kapaciteten för en HLR kanske inte räcker för att lagra data om alla abonnenter. Sedan köper operatören ytterligare en HLR (fysisk enhet) och organiserar en distribuerad databas.

Vilken information lagras där? För det mesta är detta information om de tjänster som är anslutna till abonnenten:
- kan abonnenten ringa utgående samtal?
- kan abonnenten skicka/ta emot SMS
- är konferenssamtalstjänsten tillåten?
- och alla andra möjliga tjänster
Även viktig information lagras här, såsom identifieraren för den MSC i vars täckningsområde abonnenten för närvarande befinner sig. Senare får vi se varför detta kan behövas.

MSC/VLR

MSC - Mobile Switching Center, växlingscenter för mobilabonnenter;
VLR - Visitor Location Register, register över platsen för gästprenumeranter.
Logiskt sett är dessa två separata noder, men i praktiken är detta implementerat i samma enhet.
VLR lagrar en kopia av data som är registrerad i HLR med den enda skillnaden att det inte finns någon information om MSC i vars täckningsområde abonnenten befinner sig. Här lagras information om vilken BSC abonnenten befinner sig inom täckningsområde. Tja, här lagras naturligtvis data endast om de abonnenter som för närvarande befinner sig inom täckningsområdet för MSC som denna VLR är ansluten till.

MSC är en klassisk switch (naturligtvis inte den klassiska som kan ses på museer där mormödrar satt och kopplade om kablar). Dess huvudfunktioner är för ett utgående samtal - för att bestämma var samtalet ska kopplas, för en inkommande anslutning - för att bestämma vilken BSC samtalet ska skickas till. För att utföra dessa funktioner vänder han sig till VLR för informationen som lagras där. Det är värt att notera här att detta är ett plus för separationen av HLR och VLR - MSC kommer inte att knacka på HLR varje gång abonnenten behöver något, utan kommer att göra allt på egen hand. MSC samlar också in data för fakturering, och sedan matas denna data till lämpliga system.

AUC - Authentication Center, abonnentautentiseringscenter. Denna nod är ansvarig för att förhindra en angripare från att få åtkomst till nätverket för din räkning. Denna nod genererar också krypteringsnycklar, som krypterar din anslutning till nätverket på den mest sårbara punkten - på radiogränssnittet.

GMSC - Gateway MSC, gateway-switch. Denna värd används endast för inkommande samtal. Operatörer har ett visst antal gateway-switchar för kommunikationsnätverk (mobil, fast) är anpassade till denna nummerkapacitet. När du slår en väns nummer når ditt samtal växeln (MSC) i ditt nätverk och det bestämmer vart samtalet ska skickas härnäst baserat på korrespondensen det har mellan nummer och nätverksgateways. Samtalet skickas till GMSC för den mobiloperatör som din vän använder. Därefter gör GMSC en förfrågan till HLR och tar reda på i täckningsområdet vilket MSC den uppringda abonnenten för närvarande befinner sig. Samtalet omdirigeras dit vidare.

SGSN - Betjänar GPRS-stödnod, betjänar GPRS-stödnod. Denna nod är ansvarig för att bestämma hur tjänster ska tillhandahållas baserat på den begärda APN (Access Point Name, access point, till exempel mms.beeline.ru). Trafikräkning utförs även vid denna nod.

GGSN - Gateway GPRS Support Node, gateway GPRS support nod. Tja, detta är en gateway, ansvarig för korrekt leverans av paket till användaren.

BSC - Base Station Controller, basstationskontroller. Noden som basstationerna är anslutna till, sedan styr den basstationerna - tilldelar vilken abonnent som ska allokera hur många resurser, bestämmer hur överlämningar ska utföras. När en signal om en inkommande anslutning för en abonnent anländer från MSC:n, utför styrenheten en personsökningsprocedur - genom alla basstationer som är underordnade den, skickar den ett samtal till denna abonnent, som måste svara genom en av basstationerna.

TRC - TRansCoder, transcoder. En enhet som ansvarar för omkodning av tal från GSM-format till standardtelefoniformat som används i fasta kommunikationsnät och vice versa. Således visar det sig att tal sänds i formatet av fasta nät i GSM-nätet i avsnittet från GMSC till TRC.

BTS - Base Transceiver Station, Base Transceiver Station. Det är detta som ligger direkt nära användaren själv. Det är basstationerna som bildar själva nätet som mobiloperatörer täcker det territorium där mobiloperatörerna tillhandahåller tjänster beror på deras antal. I själva verket är det en ganska dum enhet, den förser användare med separata kommunikationskanaler, konverterar signalen till en högfrekvent signal, som kommer att sändas i luften, och sedan matar ut denna mycket högfrekventa signal till antennerna. Men vi kan observera antenner varje dag.

Jag skulle vilja notera att antenner inte är en basstation :) En basstation liknar ett kylskåp - ett skåp med moduler som står på en speciell plats. Det här är en speciell plats - till exempel små blå släpvagnar som är placerade under röda och vita torn någonstans i förorten.