Klávesové zkratky na tomto webu - základní
Přeskočit hlavičku portálu

Principy fungování sítě GSM

aktualizováno 
Jak to vlastně všechno pracuje?

Pro zájemce o pochopení principů fungování systému sítí GSM jsme připravili tento krátký článek, jenž byst vám měl osvětlit základní technické prostředky a předpoklady, na nichž systémy mobilních telefonů GSM fungují. Původně jsme předpokládali, že zde budou články přibývat, ale ukázalo se, že čtenáři o ně projevují minimální zájem.

 

Váš oddaný Patrick Tangero Zandl

Obsah - pozor, sem se budou později přidávat další články

Stručný (ale velmi stručný) dějepisný úvod do GSM

Architektura systému GSM

1. externí telekomunikační sítě
2. operátoři
3. celulární systém GSM

3.1. Mobilní stanice (MS)
3.2. Subsytém základnových stanic BSS
3.3. Síťový a spínací subsystém NSS
3.4. Operační subsystém OSS

Závěrem


Stručný (ale velmi stručný) dějepisný úvod do GSM

S vývojem systému GSM se začalo někdy kolem roku 1982, kdy sdužení Conference of European Posts and Telegraphs (CEPT) vytvořilo výzkumnou skupinu Groupe Spécial Mobile (GSM) - pokud jste tedy uvěřili plagátům Eurotelu, jež hlásaly, že GSM znamená global system mobil, nebo co to propagovali, tak jste jim skočili na špek - tento výraz se začal prosazovat až s panevropizací standardu, kterému frankofonní název příliš reklamně nevoněl.Ale zpět k našemu problému. Skupina GSM dostala za úkol teoreticky zrealizovat filosofii panevropského komunikačního systému na celulární bázi v kmitočtovém pásmu 900MHz. Toto byla kritéria:

  • relativně nízká cenová hladina uživatelských zařízení s přihlédnutím k realizaci masové výroby a zároveň snadná (a laciná) realizace servisního zabezpečení
  • relativně kvalitní přenos řeči
  • perspektiva realizace miniaturních uživatelských zařízení - tj. toho, co dneska máte na opasku.
  • otevřenost ostatním stávajícím i budoucím komunikačním standardům s přihlédnutím zejména k ISDN, podpora rozšířených služeb, jako jsou SMS

Roku 1989 přešel vývoj systému GSM na European Telecommunication Standard Institute (ETSI), kterému leží na bedrech dodnes. Vývoj přinesl své kýžené ovoce a roku 1990 byl zveřejněn dokument GSM Phase 1 - první specifikace služeb a prostředí GSM. Toto doporučení obsahovalo mimo jiné i specifikaci služeb, jež mobilní telefony poskytují - tj. služby digitální pobočkové ústředny (PABX) - přesměrování hovoru, hlasová schránka, blokování hovorů, přidržení a záměna hovorů atd.

O necelé dva roky později přišla specifikace GSM Phase 2, která již definovala rozšířené služby, jako je například tarifikace hovorů dle impulzů sítě (tj. váš telefon zaznamená přesnou částku, jaká se vám objeví na účtě podle informací, jež mu poskytne síť GSM), ale i identifikaci volajícího, konfereční hovory a další.V roce 1990 také některé státy (třeba Velká Británie) vznesly požadavek na specifikaci systému, který by byl založen na principech GSM, ale umožnil připojení většího poštu uživatelů nízkovýkoných stanic. Tehdy bylo vybráno pásmo 1800 MHz jako logicky nejjednodušší (dvojnásobek pásma GSM) a systém byl nazván Digital Cellular System (DCS 1800).

To je minulost.

A jaká je současnost?

Systém GSM přijalo jako svůj standard již cca. 80 států, které v něm budují svůj systém mobilní komunikace nebo jeho budování v tomto systému plánují. Počet uživatelů GSM se odhaduje na cca. 10 milionů uživatelů - jenom třeba německý ManMobil (D2) má cca. 1,5 milionů uživatelů a firma Mannesmann Mobilfunk do jeho vybudování investovala 4 miliardy marek. A to se na stejném trhu tlačí ještě s DeTeMobilem (D1) a novější sítí E plus systému DCS 1800.

U nás je dnes situace poměrně jasná: analogový systém NMT provozovaný Eurotelem pod refundovaným názvem Classic je pohrobkem doby, ač paradoxně velmi stabilně parazitujícím na neschopnosti české byrokracie vyrovnat se s potřebou haldy povolení k výstavbám buněk systému GSM - systém NMT má cca. 75 000 platících uživatelů a zvládnout více je již technicky nad jeho síly. Sítě GSM mámě dvě - jednu provozuje společnost Eurotel pod názvem Eurotel Global, druhou provozuje vítěz ministerského tendru - společnost Radiomobil pod názvem Paegas.

Výhody a nevýhody jsou zřejmé: Eurotel, monopol, jemuž bylo již pět let zřejmé, že on je jedním z prvníc, v klidu a beze spěchu vystavěl to, co dnes nabízí. Radiomobil měl půl roku na totéž a již tehdy mu muselo být zřejmé, že nemá šanci. Tehdy učinil to nejhorší, chybu všech marketingových chyb - balamutil zákazníky. Soustavným tvrzením, že do vánoc roku 1996 jsou v září vydané mapy spolehlivě dodržené, nalákal v úvodu několik podnikatelů, jejichž nářek nad neplněním předsevzetí a slibů se poté stal pranýřem polámaných křídel hvězdného oře.

A tak vše dopadlo, jak dopadlo - Eurotel Global má cca. 100 000 klientů, Paegas cca. 30 000 klientů. Rozdíl je patrný a chyba z počátku se jen velmi těžko retušuje. Důvěra je důvěra... u mobilních systémů obzvlášť.

Připomínám, že tyto údaje platily o vánocích roku 1996...

Architektura systému GSM

Abychom si trochu ozřejmili architekturu sítě GSM, přidávám následující obrázek. Omlouvám se za kvalitu, přeci jenom kreslení v Adobe Photoshopu není na rychlost to nejlepší, ale pro ilustraci to stačí. Nebojte se, z obrázku teď mnoho nepochopíte, ale až se na něj podíváte za chvíli, mnohé vám ujasní poněkud názorněji.

Struktura sítě GSM a standartizovaná rozhraní:

1. externí telekomunikační sítě

Systám GSM sestává jako celek ze tří částí, z nichž každá má své specifické subsystémy. První částí jsou externí telekomunikační sítě, mezi něž patří veřejné komutované sítě PSTN (Public Swittching Telecommunication Networks) - tj. JTS (jednotná telefonní síť) čili normální telefon, dále pak různé ISDN a další (převážně na konstrukčních prknech existující) sítě. Systém GSM, jak již bylo řečeno, je systém otevřený, proto pod sebe může integrovat jakýkoliv z těchto systémů. Je tedy zřejmé, že externí telekomunikační sítě nebudeme rozebírat, o tom se dočtete jinde a mnohem fundovaněji.

2. operátoři

Druhou částí, pro nás podstatnější, jsou operátoři. To jsou zpravidla společnosti angažující se v oblasti telekomuniakcí, řídící systém GSM - zejména po stránce ekonomické - účtují služby systému, starají se o distribuci mobilních stanic (telefonů), o výdej SIM karet a další provozní záležitosti. Převážná část těžiště práce operátorů (provozovatelů) leží v oblasti administrativy - u nás jde o Eurotel a Radiomobil. Dalším pojmem je service provider, tj. firma poskytující služby operátora ve vlastní režii. Ve světě se stává, že operátor sítě nemusí být nutně totožný se service providerem, jak je tomu u nás, nýbrž že service providerovi (poskytovateli služeb hezky česky) část sítě nebo síť celou za úplatu pronajímá. V praxi to znamená, že třeba Radiomobil licencuje firmu Tangeromobil jako service providera sítě GSM Paegas v Praze-Lužinách. Potom vyhotovíme smlouvu o společném využívání sítí Paegas a o způsobu úhrady. Firma Tangeromobil by potom mohla nabídnout lidem bydlícím na Lužinách nižší poplatek za hovory vedené na území Lužin a zajistila by jim i možnost hovorů kdekoliv ze sítě Paegas.Tato varianta bývá nezřídka spojena s údržbou sítě a jejím rozšiřováním, uplatňuje se zejména ve větších státech a u odlehlejších oblastí.Operátoři jsou přímo napojeni na všechny ostatní složky sítě GSM, jak jsem již řekl, ani jejich činnost nás nebude zajímat, protože jde hlavně o zajištění financí na chod sítě a náležitý bakšiš pro strýčka Příhodu

3. celulární systém GSM

Celulární systém je to, co nás bude primárně zajímat - technické vybavení a prostředky způsobující to, že na váš mobilní telefon se někdo dovolá (pokud ovšem platíte účet...). Tomuto systému se tedy podíváme hlouběji na zoubek. Již při bližším pohledu zjistíme, že celulární systém GSM má tři další složky:

  • subsystém základnových stanic BSS (Base Station Subsystem) - s ním přímo komunikují mobilní stanice (mobilní telefony) a to prostředinctvím radiového rozhraní.
  • sítový a spínací subsystém NSS (Network and Switching Subsystem) - jde o systém fungující podobně, jako ústředna, ovšem má na starost ještě některé další funkce, které vyplývají z možnosti mobility účastníků - typicky jde o jejich vyhledávání a propojování hovorů z pevné telefoní sítě přes patřičnou BSS na volanou mobilní stanici.
  • operační subsystém OSS (Operation Subsystem) - zabezpečuje provoz a údržbu obou výše uvedených subsystémů (tj. NSS i BSS), dále koordinuje funkci celého systému a vyřizuje záležitosti finančního charakteru (tarifickace účastníků, evidence plateb atd...)

Tyto tři výše uvedené složky jsou také označovány složkami fixními, stacionárními. Systém GSM přichází do styku ještě se složkami externími - s uživateli mobilních stanic. Základem systému GSM by mělo být vyžadování minimální kooperace po externích složkách - většina uživatelů telefonů GSM tedy ani netuší, jak takové zařízení pracuje (po přelouskání tohoto pamfletu mezi ně určitě patřit nebudete). Externí složky přicházejí do styku se sítí GSM právě jen prostřednictvím mobilních stanic (až na vzácné, většinou policií hledané výjimky), takže je vyžadováno, aby je uměly ovládat - což nebývá až tak složité. Externí složky systému GSM označujme tedy jako uživatele a mimo nucení k placení účtů (bůůůů) a studování návodů k telefonům od nich abstrahujme.

3.1. Mobilní stanice (MS)

Jak již bylo řečeno, účastník komunikuje se sítí GSM skrze mobilní stanice, takže se podívejme, o co vlastěn kráčí. Dle specifikací GSM se mobilní stanicí rozumí jednak vlastní mobilní přijímač/vysílač - mobilní telefon - a jednak modul SIM - šém pro GSM - ten umožňuje unikátní identifikaci uživatele v rámci celé sítě GSM.Mobilní stancice obsahuje fullduplexní transciever (vysílač/přijímač) na pásmu 900MHz s digitálním způsobem přenosu umožňující komunikaci se základnovými stanicemi. Dále obsahuje mikrofon se sluchátkem (bez toho by asi nebyla k ničemu) a rozhraní pro kontakt s uživatelem - klávesnici, displej, jakož i další rozhraní pro doplňkove služby - konektory pro připojení data/faxové karty, SMS vysílač/přijímač (typicky tvořený kombinací předešle uvedených částí).Mobilní stanici lze používat jen tehdy, je-li zaktivována vložením SIM karty (výjimkou jsou tísňová volání 112, která u nás beztoho fungují pochybně). SIM karta obsahuje základní informace o majiteli (právoplatném!) - jeho identifikační kód (viz dále), telefonní seznamy, informace o předplacených službách apod. Její zneužití je blokováno čtyřmístným PIN kódem, jenž si může každý libovolně nastavit. Při jeho opakovanám trojnásobném chybném zadání se SIM karta zablokuje a je potřeba ji odheslovat zadáním zvláštního kódu.
SIM karta identifikuje účastníka u operátora tzv. IMSI - International Mobile Subscriber Identity, který poté u operátora provede v databázi kontrolu s daty o vás uloženými (například kontrola IMEI, která by měla zamezit odcizení vašeho telefonu).
SIM karta je plně přenosná - pokud je vložena do jiného telefonu, jsou hovory z tohoto telefonu účtovány na vrub držitele takovéto SIM karty.Podle způsobu provedení se mobilní stanice dělí na určené k zabudování (do vozidla etc), stanice přenosné (takové ty pětikilovky s uchem) a stanice příruční (kapesní telefony) - ty jsou dnes nejžádanější. Je zřejmé, že čím větší stanice, tím větší mpůže být její výkon, ale uživatelé tlačí operátory k pokrývání signálem úměrnému stanicím kapesním. Podle maximálního vysílacího výkonu se mobilní stanice dělí do pěti výkonostních tříd (GSM Class).

GSM Class 1 2 2 4 5
výstup výkon 20 W 8 W 5 W 2 W 0,8W

Doufám, že jste již v návodu svého telefonu postřehli, že patří do třídy GSM Class 4 - tj. vysílá výkonem 2W. Pouze přenosné a mobilní (vozidlové) stanici patří do GSM Class 2 - vysílají 8mi Watty.Někde jsem slyšel, že mobily Motorola TX770 je možno předělat na výkon 5W - tehdy ovšem fungují hlavně jako otop ruky, což se v zimě může hodit. Vzhledem k tomu, že většina mobilů je jen předělanými vysílačkami, u nichž je výkon 4-5W předpokládán, docela bych tomu věřil.

3.2. Subsytém základnových stanic BSS

Systém sítě GSM je tvořen buňkami o velikosti typicky 1-3 km průměru, v oblastech s nízkou intenzitou provozu však lze užívat buňky až do velikosti 35 km (proč, to si vysvětlíme později). V centrech velkých měst jsou budovány mikrobuňky o rozměrech typicky 300-500 metrů - u nich již mohou vzninak problémy s častým handoverem (předáváním hovorů z buňky na buňky při překročení její "sféry vlivu") - například při jizdě autem. V ostatních případech by měl být handover (tj. vlastně plynulý hovor) zajištěn až do rychlosti 200 km/hod - ovšem při této rychlosti jednak v Praze nedoporučuji telefonovat, jednak připravte tučnou sumu na pokuty.Svazkové moduly sítě GSM obsahují většinou devět buněk, z nichž každá může být vybavena vlastní základnovou stanicí (struktura 9x1 - toto se užívá u plošného pokrytí například ve městě) nebo jediná základnová stanice obsluhuje tři buňky za pomoci tří směrových antén (jde o pokrytí směrové, například na dálnici) - struktura 3x3.

Základnové stanice BSS (která tvoří svazkové modu lítě GSM) se povětšinou skládají ze 3 až 5 základnových radiostanic BTS Base Transceiver Station (já jim někdy říkám převaděče, protože tak fakticky fungují a zvyk je zvyk...) - to jsou ty antény, co někde vidíte. BTSky zajišťují spojení s mobilními stanicemi přes rádiové rozhraní.

Druhou složkou stanice BSS je základnová řídící jednotka BSC (Base Station Controler), která dohlíží a řídí provoz radiových stanic BTS. Jejími důležitými úkoly je přidělování a uvolňování radiových kanálů pro komunikaci BTS s mobilní stanicí (vaším telefonem), dále pak handover (předávání kanálů a hovoru mezi buňkami) a další záležitosti technicko-správního charakteru.

V systému sítě GSM je použit progresivní handover typu MAHO, to jest handover ovládaný za spoluúčasti mobilní stanice. Je umožněno dynamické přidělování kanálů (během hovoru jsou kanály měněny) v závislosti na kvalitě i obsazení sousedních kanálů, tím je dosaženo výrazně vyšší provozní kapacity systému oproti fixnímu (hovoříte do zavěšení na stejném kanálu) přidělování kanálů typickém pro systém NMT - analogový systém.

Pro další výklad fungování komunikace mobilní stanice s BTS a BSC bude potřeba si osvětlit některé technické parametry sítě GSM, popatřeme tedy společně do níže uvedené tabulky:

frekvenční pásmo vysílače mobilní stanice 890 - 915 MHz
frekvenční pásmo přijímače mobilní stanice 935 - 960 MHz
odstup radiových kanálů (nosných vln) 200 kHz
počet účastnických kanálů na jednu nosnou vlnu (tj. kolik hovorů lze najednou přenášet na téže frekvenci) 8 GSM Phase 1 (TDMA) a 16 GSM Phase 2 - dosud nepoužíváno
typ digitální modulace (nic vám to neřekne, ale pro úplnost) G MSK
typ zdrojového kódování (další šifra) RPE-LTP
celková rychlost modulačního signálu TDMA v bitech 270,833 kbitů/vteřinu
rámcová perioda multiplexu TDMA 4,615 ms
délka trvání time slotu 0,577 ms

Nyní si držte klobouky, jedeme z kopce - techniky kované ve výrazivu prosím, aby obrazovku nyní potáhli černým flórem, neb se budu snažit tento výklad učinit pochopitelným i technickým analfabetům (tj. po jeho přečtení bych i já měl pochopit, co jsem to vlastně psal :) ).

Jak výše zmíněná tabulka uvádí, systém GSM přenáší na jedné nosné vlně (jednom kanálu) celkem 8 (a v budoucnosti až 16) nezávislých účastnických modulačních signálů - tj. telefonních hovorů. Není to blbost? Jak se do jedné frekvence nacpe systém GSM osm hovorů najednou? No, jednoduše jistě ne. Ale velmi zjednodušeně to probíhá tak, že určitý úsek na dané frekvenci se rozseká na osm stejně velkých krátkých časových dílků, do kterého musí osm telefonů vmáčknout stejnou délku hovoru, jako měl celá původní časový úsek. Technicky vzato to funguje tak, že každý frekvenční kanál je rozdělen na osm časových dílků (nyní již zvaných time slot), z nichž každý má vyhrazenou dobu 577 mikrovteřin - to znamená, že dohromady má celá tato skupina délku trvání 4,615 milivteřin -> tato skupina osmi po sobě jdoucích time slotů tvoří TDMA rámec (Time Division Miltuple Access). Kvůli tomuto způsobu využívání kanálů se také hovoří o principu časového multiplexu TDMA a protože jednotlivé nosné vlny (kanály) mají odstup 200kHz, čímž vytvářejí tzv. fekvenční multiplex (zvaný FDMA), pak hovoříme o tom, že síť GSM používá kombinovaný multiplex TDMA/FDMA. Tento způsob přenosu je velmi komplikovaný, ale umožňuje jednak úsporu omezeného frekvenčního prostoru, jednak přispívá k dobré odolnosti přenosu modulovaného signálu. Mimo jiné je také tento způsob přenosu jedním z podstatných důvodů, proč je hovory na síti GSM tak VELMI obtížné odposlouchávat.

Ale technická odysea ještě neskončila, signál zatím není hotov, bádejme dále. Vzniklé TDMA rámce se znovu poskládají do skupin po 26 nebo 51 rámci - tyto skupiny pak nazýváme multiframes a jejich časová délka je 120 nebo 235 milivteřin. Patrně vás nyní udivilo, jak je možné, že tyto multiframes mají buď 26 nebo 51 TDMA rámců, takže otázka zní, v čem je rozdíl. Nebojte se, není to vyhraženo pro telefonáty prominentů, schéma 51 rámce TDMA v jednom multiframu je vyhrazeno pro řídící data a 26 rámců TDMA je pro běžný provoz. Multiframy se skládají dále a narůstají do řad: množina 51 nebo 26 multiframů (opět dle toho, zda jde o řídící data nebo běžný provoz) dostala název superframe a 2048 superframe tvoří jeden hyperframe s dannou dobou trvání 3 hodiny 28 minut a 53,760 vteřin.

Každý time slot (viz výše, běda jestli jste to už zapomněli, to je ta nejmenší část TDMA rámce , která je vám vyhrazena) obsahuje data různého typu, kterým se říká burst - rozeznáváme čtyři typy burstů:

  1. normal burst (normální řetězec) - používá se při normální komunikaci mezi mobilní stanicí a BTSkou. Je dlouhý 148 bitů a má následující strukturu:
    3 bity 58 bitů 26 bitů 58 bitů 3 bity
    start bity informační bity trainig sequence informační bity stop bity
  2. acces burst (přístupový řetězec) - používá se pouze na vyhrazeném kanálu RACH (Random Acces Channel), ne kterém telefon sděluje BTSce svoje přání ohledně uskutečnění spojení. Acces burst má délku pouze 87 bitů a má toto složení:

    7 bitů 41 bitů 36 bitů 3 bity
    start bity training suquence informační bity stop bity
  3. S burst (synchronizační řetězec) - je shodný s normal burst, ale má trainign sequenci dlouhou 64 bitů a obsahuje úměrně méně informačních bitů. Používá se pouze na SCH (Synchronisation Channel) kanálu, který má svůj definovaný prostor jako time slot číslo 0 - to jsou ty bity, co se tam přidávají navíc, jak se dozvíte o odstavec dále v části věnované rychlosti bitového přenosu. S burst slouží k synchronizaci časového multiplexu TDMA a je požadován (vysílán) vždy před navázáním spojení, či při handoveru)
  4. F burst (řetězec kmitočtové korekce) - má délku 0 bitů a jeho úloha spočívá v tom, že telefonu umožní nalést a demodulovat S-burst. Tento řetězec je vysílán jen na FCCH (Frequency Correction Channel). Také tento řetězec leží podle definice v time slotu 0, vždy však 8 řetezců před S-burstem. To znamená, že devátý burst po jednom F-burstu musí být S-burst. Tímto způsobem telefon rozpozná správné číslování time slotů.

Někdy se ještě uvádí dummy burst (fitkivní řetězec), ale v praxi jde vlastně jenom o využití některého z předchozích řetězců. Poznámka: slovíčka burst a řetězec v tomto mém článku jsou plně zaměnitelná, používám je podle nálady.

Toliko o principu přenosu signálu, nyní se na to podívejme z hlediska rychlosti. V tabulce je jako dogma uvedeno, že bitová rychlost modulačního signálu TDMA je 270,833 kilobitů za vteřinu. Toto přenosové uskupení se dělí pro našich osm time slotů takto: 13 kbit/vteřinu činí zakódovaný signál (například telefonní hovor) po výstupu z zdrojového koderu RPE-LTP (zase jenom nějaká šifra), k němu se přidá dalších pár bitů na ochranu proti chybovosti a dorovná se na 22,8 kbitů/vteřina. Když toto číslo vynásobíme osmi a přidáme pár dalších bitů pro různé pomocné funkce - to jsou ty S-bursty, dojdeme k výše uvedené rychlosti modulačního signálu 270,833 kbit/vteřina.

Protože komprese v multiplexu TDMA má za svůj základ úsporu časovou - pomocí níž se do jedné frekvence vměstná 8 hovoru - je nutné, aby každý z těchto time slotů byl vysílán ve správném okamžiku, aby nerušil ostatní time sloty a tím nezničil celý TDMA rámec. Toho se zajišťuje jednoduše. V okamžiku, kdy je po mobilní stanici vyžadováno, aby navázala spojení (ať už je to žádáno uživatelem, nebo BTSkou - tj. příchozím hovorem), vyšle mobilní stanice na synchronizačním kanále synchronizační řetězec - S burst (viz výše). Základnová stanice BTS zachytí tento signál, rozkóduje ho a zjistí, k jaké časové prodlevě došlo - spočítá takzvanou time advence - časovou prodlevu. Tato časová prodleva time advence nám udává, jakou dráhu musí vykonat radiový signál. Víme-li tedy, že náš hovor (tj. time slot) trvá uvnitř TDMA 577 mikrovteřin, pak snadno spočteme, že aby signál byl vsunutelný do libovolného time slotu, jak specifikace TDMA vyžaduje, musí stihnout urazit dráhu k stanici BTS a zpět za polovinu z 577 mikrovteřin. Pro zpracování řetězce dat a na ztráty zůsobené technikou, je vyhrazen jistý časový úsek, takže signál musí trasu Mobilní stanice - BTS a zpět stihnout za 233 mikrovteřin. Vynásobíme-li tento ůdaj rychlostí radiového signálu zjistíme, že signál smí urazit dráhu 70 000 metrů. Tím je také dán maximální poloměr dosahu BTS na 35 kilometrů - pokud se nalézáte mimo tento poloměr, je pro vás tato BTSka nedostupná, i když je třeba slyšitelnost radiového signálu velmi dobrá.

Time advence se obvykle značí TA a je možno ji na telefonu zjistit během hovoru aktivací servisního menu. TA nabývá hodnot 0-63 (ukládá se tedy do 4 bitů) a pokud ji vynásobíte 547 metry, dojdete ke vzdálenosti BTSky, se kterou komunikujete.

Time advence je principielním omezením velikosti buňky pokryté signálem. Lze to obejít ne právě jednoduchou a lacinou realizací tzv. tima advence interlace, kdy (pokud je signál dostatečně kvalitní i po 35km) vypustí BTSka definovanou podmínku vzájemné zaměnitelnosti time slotu uvnitř TDMA rámce. Je samozřejmé, že potom se jednak složitěji realizuje handover, může dojít k vypadnutí hovoru, po němž nelze najít síť (pokud je na nové buňce vám jedině vyhovující time slot obsazen), jednak nefunguje dost dobře alokace kvalitnější (méně rušené) frekvence, neboť přípustná frekvence může mít požadovaný time slot obsazený. Tato záležitost tedy nebývá často aplikována, neboť přináší i svá omezení v počtu hovorů, které lze na dané buňce realizovat.

Time advence je také jednou z podmínek pro lokalizaci hovoru v síti GSM, při níž je možno určit polohu mobilní stanice s přesností až na několik metrů - viz článek Lokalizace polohy mobilní stanice v síti GSM.

Tím bych si dovolil pro tentokrát zakončit stručné vylíčení principů funkce subsystému základnové stanice BSS a podívejme se o kousek dále, na úroveň nadřízenou.

3.3. Síťový a spínací subsystém NSS

Sítový a spínací subsystém je ve své podstatě pro GSM v nejvlastnějším slova smyslu tím, čím je pro pevnou telefonní síť ústředna. NSS řídí komunikaci mezi mobilními účastníky sítě GSM a mezi účastníky jiných telekomunikačních sítí. Z jedné strany je tedy napojen na stanice BSS a z druhé strany pak na všechny dostupné externí sítě, do nichž danná síť GSM umožňuje přístup. Funkce zajišťování přístupu mezi těmito dvěmi množinami sítí se ujímá mobilní spínací ústředna MSC (Mobile Switching Centre). Ta bývá obvykle dimenzována tak, aby zvládla zajistit provoz v danné lokalitě (např. ve větším městě, nebo na pruhu dálnice).

Složkou subystému NSS, kterou se liší od klasických telefonních ústředen jsou identifikační báze, jejich existenci si vynucuje mobilita účastníků sítě GSM. Existují tři typy těchto identifikačních bází:

  1. domovský lokační regisr HLR (Home Location Register) - to je databáze uchovávající všechny důležité informace o všech účastnících příslušejících "domovsky" do oblasti této HLR - povětšinou je ve městě, kde jste koupili SIM kartu. Zde jsou obsaženy informace o předplacených službách, na něž máte nárok a tato databáze je kontrolována vždy, když o využití nějaké této služby žádáte. Typicky se sem uvádí, že neplatíte... Každý účastník je vždy registrován jen v jediné bázi HLR, aby se předešlo nežádoucím chybám vyplývajícím z nesynchronizovaných údajů, proto také mohou ostatní ústředny systému MSC přistupovat do bází HLR ostaních MSC ústředen.
    Součástí báze HLR je i centrum autentičnosti AuC (Authenticity Centre), které zabezpečuje ochranu proti zneužití systému GSM (není to jediné opatření!) - i AuC je přístupný z ostatních MSC.
  2. návštěvnický lokační registr VLR (Visitor Location Register) - je většinou opět součástí každé ústředny MSC. V tomto registru jsou uloženy aktuální informace o mobilních účastnících, kteří se právě pohybují v oblasti spravované příslušnou MSC. V okamžiku, kdy účastník opustí dannou oblast, jsou tato data zrušena. Důležité přitom je, že zde nejsou nikdy měněna, veškerá aktualizace dat je přípustná jen směrem od HLR k VLR, nikoliv naopak. VLR tedy vyžaduje data z domovského HLR účastníka, který vstoupil na území spravované dannou MSC ústřednou.
  3. registr mobilních stanice EIR (Equipment Identity Register) zaznamenává vyýhradně data, ktará se týkají mobilních stanic. V této databázi je každá oprávněná mobilní stanice registrována pod svým IMEI kódem, takže je teoreticky možné (Paegas to prý chystá, Eurotel mlčí...), aby z ukradeného telefonu nebylo možno v rámci (celé!) sítě GSM telefonovat - pouhým zapsáním IMEI ukradeného telefonu na black list a ten podřadit pod EIR.

To je v krátkosti vše, co lze zajímavého říci k síťovému a spínacímu subsystému NSS.

3.4. Operační subsystém OSS

OSS odbudu ve veliké krátkosti, neb zde v podstatě není co vysvětlovat. Operační subsystém koná trojí funkci v síti GSM a má tyto další podsystémy:

  1. provozní a servisní centrum OMC (Operations and Maintenance Centre) - řídí provoz a provádí údržbu technického zázemí ostatních subsystémů sítě GSM (tj. NSS a BSS)
  2. centrum managementu síte NMC (Network Management Centre) - podílí se na správě mobilních stanic - tyto stanice monitoruje, zjišťuje porouchané atd.
  3. administrativní centrum ADC (Administartive Centre) - podílí se na správě a managementu účastníků sítě GSM - sledujie registrace, tarifování atd.

To, jak dobře si tyto složky OSS vedou, vidíme nejlépe při pohledu na funkci a zajištění sítě, ke které se hrdě hlásíte měsíčním účtem.

 

Závěrem

Nakonec poslední lahůdka - mobilní telefony nejsou jenom sítě NMT a GSM. Jsou to i satelitní přenosy, sítě PCS 1900 nebo DCS 1800 atakdále atakdále. I jim se postupně budeme věnovat, jako ostatně všemu, co souvisí s mobilními komunikacemi.

Zároveň nabídka všem, kdo by měli zájem spolupracovat - napište mi, místa ne WEBu je dost a čtenáři hladoví po inforamcích. Jak jsem řekl, uvítám praktické informace (hola, technici Eurotelu/Radiomobilu, ozvete se...) o tom, jak co funguje ve skutečnosti, ne jenom na papíře.

Autor:




Nejčtenější

Ilustrační fotografie
Chemický zločin povede k zákazu látky, která dělá oblečení nepromokavým

Evropská unie jedná o zákazu látek, bez kterých se neobejde například oblíbené voděodolné outdoorové oblečení. Je to poslední kapitola desetiletí trvajícího v...  celý článek

Montblanc Summit jsou první chytré hodinky výrobce
Německý výrobce luxusu má první chytré hodinky. Jmenují se Summit

Německá společnost Montblanc oficiálně představila své vůbec první chytré hodinky. Model Summit má velké ocelové pouzdro, safírové sklo. běží na platformě...  celý článek

Nubia M2
Tři nové nubie mají lákavou výbavu a příznivé cenovky

Hned trojice nových telefonů značky Nubia se začala prodávat na čínském trhu. Telefony se pyšní spoustou zajímavých parametrů. Dá se mezi nimi najít i model s...  celý článek

Jeden z mnoha konceptů iPhonu 8 se zahnutým displejem
iPhone 8 má mít zahnutý displej, ale ne tolik jako špičkové samsungy

iPhone 8 jednoznačně patří mezi vůbec nejočekávanější smartphony letošního roku. Tomu odpovídá množství nejrůznějších nepodložených informací i odhadů, kterých...  celý článek

Moto M
Kovová střední třída se zářivým displejem. Test Moto M

Značka Motorola je plně v rukou čínského Lenova a konečně útočí na český trh. Nejnovějším pokusem je smartphone střední třídý Moto M, který láká na luxusní...  celý článek

Palačinky z ovesných vloček
Palačinky z ovesných vloček

Sladká a zdravá rychlovka. :)

Najdete na iDNES.cz



mobilní verze
© 1999–2017 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je členem koncernu AGROFERT.