Читаем Компьютерные сети. 5-е издание полностью

GSM появилась в 1980-х годах как попытка создать единственный европейский стандарт второго поколения. Задача была возложена на телекоммуникационную компанию, название которой на французском языке Groupe Speciale Mobile. Первые системы GSM были развернуты начиная с 1991 года и имели быстрый успех. Скоро стало ясно, что GSM будет пользоваться огромным успехом, простираясь даже до Австралии, поэтому он был переименован, чтобы иметь больше мирового обращения.

GSM и другие системы мобильной связи, которые мы изучим, сохраняют от систем первого поколения конструкцию, основанную на сотах, повторном использовании частоты в сотах и мобильности передач при перемещении пользователей. Отличаются только детали. Ниже мы рассмотрим лишь основные свойства GSM. Печатный вариант стандарта GSM занимает свыше 5000 (sic!) страниц. Основная часть текста относится к описанию инженерных аспектов системы, в частности устройства приемников, обрабатывающих многолучевое распространение сигналов, синхронизации приемников и передатчиков. Ни о том, ни о другом мы не сможем рассказать в этой книге.

Рисунок 2.40 показывает, что архитектура GSM подобна архитектуре AMPS, хотя у компонентов другие названия. Мобильный телефон теперь разделен на телефонную трубку и сменный чип с информацией об учетной записи и абоненте, названной Сим-картой (SIM card, что является сокращением для Subscriber Identity Module — модуль идентичности абонента). Сим-карта активирует телефонную трубку и содержит секретную информацию, которая позволяют мобильному телефону и сети идентифицировать друг друга и шифровать переговоры. Сим-карта может быть удалена и включена в другой телефонной трубке, чтобы превратить эту телефонную трубку, с точки зрения сети, в ваш мобильный телефон.

Рис. 2.40. Архитектура мобильной сети GSM

Мобильные телефоны связываются с сотовыми базовыми станциям по радиоинтерфейсу, который мы опишем далее. Каждая базовая станция соты соединена с BSC (Base Station Controller — Контроллер базовой станции), который управляет радиоресурсами сот и обрабатывает передачу. Контроллер базовой станции, в свою очередь, соединен с мобильным коммутационным центром (как в AMPS), который направляет звонки и соединяется с PSTN (Public Switched Telephone Network — коммутируемая телефонная сеть общего пользования).

Чтобы направлять звонки, мобильный коммутационный центр должен знать, где мобильные телефоны в настоящее время находятся. Он поддерживает базу данных находящихся вблизи него мобильных телефонов, связанных с сотами, которыми управляет центр. Эту базу данных называют VLR (Visitor Location Register — гостевой реестр местоположения). Есть также база данных в мобильной сети, которая дает последнее известное местоположение каждого мобильного телефона. Она называется HLR (Home Location Register — домашний реестр местоположения). Эта база данных используется, чтобы направить входящие вызовы к правильным местоположениям. Обе базы данных должны постоянно обновляться, поскольку мобильные телефоны перемещаются из соты в соту.

Теперь мы опишем радиоинтерфейс подробнее. GSM работает в одном диапазоне частот во всем мире, включая 900, 1800 и 1900 МГц. Больший чем в AMPS диапазон частот выделен для того, чтобы поддержать огромное количество пользователей. GSM, как и AMPS, — сотовая система с дуплексом путем разделения частот. Таким образом, каждый мобильный телефон передает на одной частоте и получает на другой, более высокой частоте (на 55 МГц выше для GSM, на 80 МГц выше для AMPS). Однако в отличие от AMPS в GSM отдельная пара частот разделена мультиплексированием с разделением времени на временные слоты. Таким образом она совместно используется несколькими мобильными телефонами.