Принцип действия роуминга в сети GSM

Принципы организации систем сотовой связи. Алгоритм взаимодействия базовой и подвижной радиостанций. Передача обслуживания абонента между ячейками. Роуминг. (Пляскин М.Ю.).

Основные составляющие сотовой сети — это сотовые телефоны и базовые станции, которые обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (AMPS, NAMPS, NMT-450) или по цифровому (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Если телефон выходит из поля действия базовой станции (или качество радиосигнала сервисной соты ухудшается), он налаживает связь с другой

Сотовые сети могут состоять из базовых станций разного стандарта, что позволяет оптимизировать работу сети и улучшить её покрытие.

Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Это позволяет абонентам одного оператора делать звонки абонентам другого оператора, с мобильных телефонов на стационарные и со стационарных на мобильные.

Операторы могут заключать между собой договоры роуминга. Благодаря таким договорам абонент, находясь вне зоны покрытия своей сети, может совершать и принимать звонки через сеть другого оператора. Как правило, это осуществляется по повышенным тарифам. Возможность роуминга появилась лишь в стандартах 2G и является одним из главных отличий от сетей 1G.^[1]

Подсистема базовых станций

BSS состоит из собственно базовых станций (BTS — Base Transceiver Station) и контроллеров базовых станций (BSC — Base Station Controller). Область, накрываемая сетью GSM, разбита на соты шестиугольной формы. Диаметр каждой шестиугольной ячейки может быть разным — от 400 м до 50 км. Максимальный теоретический радиус ячейки составляет 120 км^[2], что обусловлено ограниченной возможностью системы синхронизации к компенсации времени задержки сигнала. Каждая ячейка покрывается одной BTS, при этом ячейки частично перекрывают друг друга, тем самым сохраняется возможность передачи обслуживания MS при перемещении её из одной соты в другую без разрыва соединения (Операция передачи обслуживания мобильного телефона (MS) от одной базовой станции (BTS) к другой в момент перехода мобильного телефона границы досягаемости текущей базовой станции во время разговора, или GPRS-сессии называется техническим термином «Handover»). Естественно, что на самом деле сигнал от каждой станции распространяется, покрывая площадь в виде круга, но при пересечении получаются правильные шестиугольники. Каждая база имеет шесть соседних в связи с тем, что в задачи планирования размещения станций входила такая, как минимизация зон перекрывания сигнала от каждой станции. Большее число соседних станций, чем 6 — особых выгод не несёт. Рассматривая границы покрытия сигнала от каждой станции уже в зоне перекрытия, как раз получаем — шестиугольники.Базовая станция (BTS) обеспечивает приём/передачу сигнала между MS и контроллером базовых станций. BTS является автономной и строится по модульному принципу. Направленные антенны базовых станций могут располагаться на вышках, крышах зданий и т. д.Контроллер базовых станций (BSC) контролирует соединения между BTS и подсистемой коммутации. В его полномочия также входит управление очерёдностью соединений, скоростью передачи данных, распределение радиоканалов, сбор статистики, контроль различных радиоизмерений, назначение и управление процедурой Handover.

]Подсистема коммутацииNSS построена из следующих компонентов:

]Центр коммутации (MSC — Mobile Switching Centre)MSC контролирует определённую географическую зону с расположенными на ней BTS и BSC. Осуществляет установку соединения к абоненту и от него внутри сети GSM, обеспечивает интерфейс между GSM и ТфОП, другими сетями радиосвязи, сетями передачи данных. Также выполняет функции маршрутизации вызовов, управление вызовами, эстафетной передачи обслуживания при перемещении MS из одной ячейки в другую. После завершения вызова MSC обрабатывает данные по нему и передаёт их в центр расчётов для формирования счета за предоставленные услуги, собирает статистические данные. MSC также постоянно следит за положением MS, используя данные из HLR и VLR, что необходимо для быстрого нахождения и установления соединения с MS в случае её вызова.

Домашний реестр местоположения (HLR — Home Location Registry)Содержит базу данных абонентов, приписанных к нему. Здесь содержится информация о предоставляемых данному абоненту услугах, информация о состоянии каждого абонента, необходимая в случае его вызова, а также Международный Идентификатор Мобильного Абонента (IMSI — International Mobile Subscriber Identity), который используется для аутентификации абонента (при помощи AUC). Каждый абонент приписан к одному HLR. К данным HLR имеют доступ все MSC и VLR в данной GSM-сети, а в случае межсетевого роуминга — и MSC других сетей.

]Гостевой реестр местоположения (VLR — Visitor Location Registry)VLR обеспечивает мониторинг передвижения MS из одной зоны в другую и содержит базу данных о перемещающихся абонентах, находящихся в данный момент в этой зоне, в том числе абонентах других систем GSM — так называемых роумерах. Данные об абоненте удаляются из VLR в том случае, если абонент переместился в другую зону. Такая схема позволяет сократить количество запросов на HLR данного абонента и, следовательно, время обслуживания вызова.

]Реестр идентификации оборудования (EIR — Equipment Identification Registry)Содержит базу данных, необходимую для установления подлинности MS по IMEI (International Mobile Equipment Identity). Формирует три списка: белый (допущен к использованию), серый (некоторые проблемы с идентификацией MS) и чёрный (MS, запрещённые к применению). У российских операторов (и большей части операторов стран СНГ) используются только белые списки, что не позволяет раз и навсегда решить проблему кражи мобильных телефонов.

]Центр аутентификации (AUC — Authentification Centre)Здесь производится аутентификация абонента, а точнее — SIM (Subscriber Identity Module). Доступ к сети разрешается только после прохождения SIM процедуры проверки подлинности, в процессе которой с AUC на MS приходит случайное число RAND, после чего на AUC и MS параллельно происходит шифрование числа RAND ключом Ki для данной SIM при помощи специального алгоритма. Затем с MS и AUC на MSC возвращаются «подписанные отклики» — SRES (Signed Response), являющиеся результатом данного шифрования. На

Подсистема OMC (Operations and Maintenance Centre)Соединена с остальными компонентами сети и обеспечивает контроль качества работы и управление всей сетью. Обрабатывает аварийные сигналы, при которых требуется вмешательство персонала. Обеспечивает проверку состояния сети, возможность прохождения вызова. Производит обновление программного обеспечения на всех элементах сети и ряд других функций.

Ро́уминг процедура предоставления услуг абоненту вне зоны обслуживания «домашней» сети(либо базовой станции) абонента с использованием ресурсов другой (гостевой) сети. При этом абоненту не требуется заключать договор с принимающим оператором, а плата за услуги списывается с его счёта. При телефонном роуминге у абонента обычно сохраняется его телефонный номер.

Принцип действия роуминга в сети GSM

Подробности процесса роуминга различаются в зависимости от типа сетей сотовой связи, но в общем случае, процесс протекает следующим образом:сначала производятся попытки обнаружить домашнюю сеть, затем, в случае неудачи, ищутся сети из списка, хранящегося на SIM-карте, далее перебираются все остальные сети по мере убывания уровня сигнала. Если между сетями не запрещён роуминг, то устройство пытается зарегистрироваться в сети. Если телефон зарегистрировался в гостевой сети, расположенной в той же стране, что и домашняя, то во время работы он будет периодически просматривать эфир с целью обнаружения своей сети. В ручном режиме на дисплей выводятся все обнаруженные сети, в том числе и запрещённые;гостевая сеть соединяется с домашней сетью и запрашивает служебную информацию (включая то, разрешена ли услуга) об устройстве, используя номер в случае успеха гостевая сеть начинает обслуживать временную учётную запись пользователя для устройства. Также домашняя сеть обновляет свою информацию для указания, что мобильный телефон находится в гостевой сети, и любая посланная на него информация должна соответствующим образом перенаправляться.

Если был сделан звонок на телефон, находящийся в режиме роуминга, телефонная сеть направляет звонок провайдеру услуг, у которого первоначально зарегистрирован номер, который затем должен направить его в гостевую сеть. Эта сеть должна предоставить внутренний временный телефонный номер для данного мобильного телефона. Как только временный номер предоставлен, домашняя сеть направляет входящий звонок на временный телефонный номер.

Для того, чтобы пользователь мог «войти» в гостевую сеть, должно наличествовать соглашение о роуминге между гостевой и домашней сетями. Это соглашение устанавливается после серий процессов тестирования, называемых IREG и TADIG. IREG-тестирование проверяет функционирование установленной связи, в то время как TADIG предназначено для тестирования биллинга по звонкам.

Операции, произведённые пользователем в гостевой сети, записываются в файл под названием TAP (Transferred Account Procedure) для GSM / CIBER (Cellular Intercarrier Billing Exchange Roamer) и передаются в домашнюю сеть. Файл TAP/CIBER содержит данные по всем звонкам, сделанным пользователем. По этим файлам рассчитываются суммы платежей, которые пользователи должны оплатить домашнему оператору. Срок выставления счета Абоненту за услуги, оказанные в роуминге, может достигать 36 дней с момента оказания услуг. Данный срок регламентирован Международной GSM Ассоциацией.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: