Сеть GSM состоит из нескольких функциональных сущностей, чьи функции и интерфейсы специфицируются. На рис.1 изображена примерная архитектура сети GSM. Сеть GSM может быть подразделена на три основные части: Мобильная Станция (Mobile Station), Подсистема Базовой Станции (Base Station Subsystem), управляющая радио соединением с Мобильной Станцией, и собственно Подсистема сети (NetWork Subsystem), основной частью которой является Центр Коммутации и Управления Мобильных средств связи (Mobile services Switching Center - далее по тексту: Центр Коммутации и Управления), осуществляющий как собственно коммутацию абонентов, так и управление мобильностью. На данном рисунке не отображен Центр Операций и Поддержки (Operations and Maintenance Center), который отвечает за корректность происходящих в сети операций и за подготовку к работе новых сетей. Такие подсистемы, как Мобильная станция и Базовая станция общаются через Um-интерфейс (Um-interface), также известный под названиями: воздушный интерфейс (air interface) и радио соединение (radio link). Подсистема Базовой Станции общается с Центром Коммутации и Управления через A-интерфейс (A-interface).
|
Мобильная станция (MS) состоит из мобильного оборудования (терминала) и карточки, называемой Модулем Идентификации Абонента (SIM - Subscriber Identity Module). В SIM-карте содержится информация о сервисах, предоставляемых абоненту, независимая от типа используемого мобильного оборудования. Эта карта может вставляться в любой другой GSM терминал, при этом абонент получает возможность использовать этот терминал для получения всех сервисов системы, на которые он подписан. Мобильное оборудование уникально идентифицируется Международным Идентификатором Мобильного оборудования (IMEI - International Mobile Equipment Identity). SIM-карта содержит Международный Идентификатор Мобильного Абонента (IMSI - International Mobile Subscriber Identity), используемый для идентификации абонента системой; секретный ключ авторизации доступа и другую информацию. Идентификаторы IMEI и IMSI - независимы между собой. SIM-карта может быть защищена от неавторизованного доступа с помощью системы паролей.
Подсистема Базовой Станции состоит из двух основных частей:
Они общаются через стандартизованный Abis-интерфейс (Abis-interface), позволяя взаимодействовать компонентам системы, произведенным разными производителями. BTS состоит из радио трансиверов, определяющих размеры ячейки и управляющих протоколами обмена сообщениями с Мобильной Станцией.
В больших городских районах может функционировать большое количество BTS, таким образом, основными требованиями к BTS должны быть:
BSC управляет радиоресурсами одной или нескольких BTS. Он контролирует установление радиоканала, смены частоты, процесс смены канала или ячейки. Подробности управления будут рассмотрены несколько позднее. BSC является промежуточным между Мобильной Станцией и Центром Коммутации и Управления (MSC) элементом сети GSM.
Центральной компонентой Подсистемы Сети (Network Subsystem) является Центр Коммутации и Управления (MSC). Практически, MSC функционирует как обычный узел коммутации таких сетей, как PSTN или ISDN, но с добавлением функций, необходимых для управления мобильностью абонента, таких как регистрация абонента (registration), авторизация абонента (authentication), процедура смены местонахождения (location updating), процедуры смены соты и канала (handover), маршрутизация вызова (call routing) к перемещающемуся абоненту. Эти сервисы предоставляются несколькими взаимодейстующими функциональными сущностями Подсистемы Сети. MSC предоставляет возможность подсоединения к фиксированным сетям (таким как PSTN и ISDN). Протокол обмена сигналами между функциональными сущностями Подсистемы Сети основывается на протоколе SS7 (Signalling System Number 7), используемого в ISDN и широко распространенного в других сетях общего назначения.
Реестры собственных абонентов и гостей (HLR - Home Location Regisrer и VLR - Visitor Location Register), вместе с Центром Коммутации и Управления (MSC) поддерживают маршрутизацию и возможность перемещения абонентов сети GSM. HLR содержит всю административную информацию о каждом из абонентов, зарегистрированном в соответствующей сети GSM, наряду с информацией о текущем местонахождении (location). Местонахождение обычно представляется в форме сигнального адреса VLR, в данный момент ассоциированного с мобильной станцией. Процедура маршрутизации будет описана несколько позднее. Хотя обычно говорится, что один HLR соответствует одной сети GSM, HLR может быть реализован как распределенная база данных. VLR содержит административную информацию об абонентах, “гостящих” в данной географической области, контролируемой VLR. Это информация необходима для управления вызовом и предоставления абоненту нужных сервисов. Хотя каждая функциональная сущность может быть реализована как независимая единица, все производители оборудования коммутации до сих пор реализовывали VLR вместе с MSC, таким образом понятия географической области, контролируемой MSC, и географической области, контролируемой VLR, имеют одинаковый смысл, упрощая в конечном счете протоколы обмена сигналами между MSC и VLR. Заметим, что MSC не содержит информации о какой либо конкретной мобильной станции - вся информация хранится в соответствующих реестрах.
Два других реестра используются для целей авторизации и секретности. Реестр Идентификации Оборудования (EIR - Equipment Identity Register) представляет из себя базу данных, содержащую список пригодного в данной сети мобильного оборудования, где каждая мобильная станция идентифицируется Международным Идентификатором Мобильного Оборудования (IMEI - International Mobile Equipment Identity). IMEI маркируется как некорректный, если было получено сообщение о том, что мобильная станция была украдена или данный тип станции не был апробирован. Центр Авторизации Доступа (AuC - Authentication Center) представляет из себя базу данных с высокой степенью защиты, хранящую копию секретного ключа, сохраняемого в SIM-карте каждого абонента, служащего для авторизации доступа абонента и определения способа шифрования при передаче информации по радиоканалу.
