ARHITEKTURA GSM MREZE

 

 

 

GSM mreža je sastavljena od više funkcionalnih entiteta, čije su funkcije i sučelja definirani. GSM je moguće podijeliti u tri veće cjeline. Mobilni uređaj MS, sustav baznih stanica BSS, koji kontrolira radio stranu, te mrežni podsustav, čiji je glavni dio MSC, obavlja komutaciju poziva između mobilne i fiksne mreže, kao i upravljanje mobilnim uslugama.

U ovo je kao četvrti čimbenik uključen i Centar za nadzor i održavanje - OMC (Operations and Maintenance Center), koji nadgleda pravilan rad i postavke mreže. Mobilni uređaj MS i bazna postaja BS komuniciraju preko Um sučelja, poznatijeg pod imenom radio veza. BSS komunicira s MSCom preko A sučelja.

 

 

 

Mobilni uređaj (Mobile Station)

 

 

 

MS predstavlja opremu koja se prenosi - može biti ugrađen u vozilo ili u handy izvedbi. Fizički se sastoji od radio prijemnika-odašiljača, preglednika i digitalnih signalnih procesora i smart kartice - SIM. Umetanjem SIM kartice u bilo koji GSM uređaj korisniku je omogućen pristup svim pretplaćenim uslugama, neovisno o lokaciji i vrsti terminala.

Prijenosna oprema ima jedinstveni identifikacijski broj - IMEI, dok SIM kartica sadrži IMSI. IMEI i IMSI su neovisni jedan o drugome, što omogućava i osobnu mobilnost. SIM kartica je zaštićena protiv neautoriziranog korištenja šifrom ili osobnim identifikacijskim brojem.

 

 

BSS

 

 

BSS se sastoji od dva dijela, BTSa i BSCa. BTS je bazni odašiljač-prijemnik, a BSC upravlja baznom stanicom. Oni međusobno komuniciraju preko specifičnog Abis sučelja koje omogućava komunikaciju komponenti različitih proizvođača.

BTS sadrži radio odašiljače koji definiraju ćelije, te upravlja protokolima radio veze s MSom. U velikim, urbanim područjima koristiti će se veći broj BTSova, jer su češće prepreke i više je korisnika, kapacitet pojedinog BTSa je ograničen. Zahtjevi za BTS su pouzdanost, prenosivost i mala cijena.

BSC upravlja radio resursima više BTSova, postavljanjem radio kanala, promjenama frekvencije, handoverima itd. BSC je veza između MSa i MSCa. BSC također radi i konverziju 13 Kbps govornog kanal kojim se koristi preko radio strane, na standardni 64 Kpbs govorni kanal koji koristi PSTN i ISDN.

 

 

 

 

 

Mrežni podsustav

 

 

Središnja komponenta mrežnog podsustava je MSC. On djeluje kao i svaki drugi komutacijski čvor u PSTN ili ISDN ali i pruža dodatne funkcije koje su potrebne za mobilnu telefoniju, kao što su autentifikacija, registracija, redovito praćenje položaja korisnika, handoveri i usmjeravanje poziva prema korisnicima u roamingu. Ove se usluge ostvaruju u suradnji više funkcijskih entiteta koji zajedno tvore Mrežni podsustav. MSC se može priključiti na fiksnu mrežu (PSTN ili ISDN), a signalizacija između funkcijskih entiteta koristi ITU-t CCS7, koji se koristi i u ISDN i u drugim javnim mrežama.

HLR i VLR zajedno s MSC osiguravaju usmjeravanje poziva i roaming mogućnosti GSMa. HLR sadrži sve administrativne informacije o svakom pojedinom korisniku u pripadajućoj mreži, uključujući i trenutnu poziciju korisnika. Trenutna se pozicija korisnika nalazi u obliku MSRN broja (Mobile Station Roaming Number) koji je običan ISDN broj koji se koristi za usmjeravanje poziva na MSC gdje se korisnik trenutno nalazi. Prema tome logično je da postoji samo jedan HLR po GSM mreži. VLR sadrži odabrane administrativne informacije iz HLRa, nužne za upravljanje pozivom te odobrenja za pretplaćene usluge, za svakog mobilnog korisnika koji se trenutno nalazi na području VLRa. Iako svaki funkcionalni entitet može biti implementiran kao zasebna jedinica, većina proizvođača komutacijske opreme spaja VLR s MSCom, tako da područje pokrivanja VLRa odgovara području MSCa, što smanjuje količinu potrebne signalizacije.

Ostala dva registra se koriste za autentifikaciju i u sigurnosne svrhe.

EIR je baza podataka koja sadrži popis svih važećih mobilnih uređaja u mreži gdje je svaki takav uređaj identificiran svojim IMEI brojem. Nevažeći IMEI broj je onaj za čiji je uređaj prijavljeno da je ukraden ili njegova uporaba nije dozvoljena (nije Type Approved).

AC je zaštitna baza koja sadrži kopije tajnih ključeva pohranjenih u svakoj korisničkoj SIM kartici koji se koriste za autentifikaciju i šifriranje radio kanala.

Postavljanje poziva. Poziv iz fiksne mreže se usmjerava na najbliži gateway MSC (GMSC), običan MSC koji je spojen na fiksnu mrežu. GMSC nakon toga traži informacije u HLR i VLR da bi dobio adresu MSCa na čijem području se pretplatnik nalazi. GMSC zatim postavlja poziv na novo određeni MSC. MSC konzultira VLR da bi dobio pretplatničke podatke. Jednom kad VLR primi pretplatničke podatke, pretplatnik se poziva (pageing) kroz sve BSove spojene na MSC jer se ne zna točna pozicija MSa. Jednom kad BS i MSC primi odgovor od MSa, pokreću se procesi autentifikacije i kodiranja. Ako je odgovor pozitivan, poziv se usmjerava na MS. Za obradu ovih procesa potrebna je velika količina signalizacije.

Sučelja

 

 

 

Svi funkcionalni dijelovi vezani su međusobno preko ITU-T signalnog sustava broj 7 (SS#7), koristeći MTP - message transfer part, SCCP - signaling connection control part i njegov TCAP - transaction capability application part.

Tu su još i:

- RSSAP- radio subsystem application part

- RSSMAP -radio subsystem mobile application part

- DTAP - direct transfer application part

- MAP - mobile application part

- ISUP - ISDN user part

Ključna sučelja su:

- Air sučelje - između MSa i BSa (Um). Zajedničko Um sučelje dozvoljava MSu da bude kompatibilan sa svim nacionalnim mrežama.

 

 

 

Označavanje, adresiranje i identifikacija

 

 

IMSI - International Mobile Subscriber Identity

IMSI broj je dodijeljen svakom MS korisniku putem njegove SIM kartice

On se koristi za:

- identifikaciju MSa unutar SSSa

- adresiranje HLRa koristeći DPC (destination point code) za nacionalno ili internacionalno usmjeravanje gdje se koristii globalna oznaka izvedena iz IMSI

- pristup bazama podataka korisnika unutar VLR, HLR i AC

- pristup podacima vezanim uz poziv unutar MSCa

- adresiranje korisnika unutar BSSa ako mu TMSI nije pridružen ili je izgubljen

CGI - Cell Global Identification

CGI broj dodjeljuje se svakoj ćeliji i koristi se u BSSu za:

- emitiranje identiteta ćelije

- adresiranje ćelije od MS do komutacijskog podsustava (SSS)

- adresiranje ćelije zbog usmjeravanja, jer više ćelija može tvoriti signalnu točku

- poziv svim ćelijama koje su na jednom području istodobno - pageing

MSISDN

MSISDN broj se pridružuje svakom mobilnom pretplatniku i bilježi se u telefonskom imeniku

- ovim se brojem može uspostaviti veza s pretplatnikom iz fiksne i iz mobilne mreže

- adresira se u HLRov DPC za nacionalni poziv ili internacionalni poziv za koji se izvodi

- MSISDN se koristi za pristup korisničkim podacima unutar HLRa

Forwarded to Number

Ovaj se broj koristi za dodatnu uslugu “preusmjeravanja poziva”

Handover broj

Handover broj se dodjeljuje iz VLRa da preusmjeri pozive preko MSCa

MSRN - Mobile Station Roaming Number

MSRN broj se dodjeljuje iz VLRa roaming korisnicima

IMEI - International Mobile Equioment Identity

Jednoznačno određuje mobilni uređaj

TMSI - Temporary Mobile Station Identity

Pridružuje ga VLR tek nakon provjere autentičnosti i koristi se zajedno s LAI za:

- identifikaciju korisnika unutar SSSa

- adresiranje korisnika unutar BSSa

- pristup korisničkim podacima unutar VLRa

LAI - Location Area Identity

LAI jedinstveno određuje područje na međunarodnoj razini

Koristi ga:

- bazni sustav da odredi područje gdje nije potrebno obnavljati podatke VLRa iako se MS kreće preko granica ćelija ali unutar područja

- komutacijski sustav da odredi BS koji pripada nekom području za pageing

LMSI - Local Mobile Subscriber Identification

Dodjeljuje ga VLR i pohranjen je u VLRu i u HLRu. Omogućava brži pristup korisničkim podacima unutar VLRa u slučaju da se MSRN izvršava na bazi poziva.