Едва ли сейчас найдется человек, который не имеет мобильного телефона. К счастью, услуга сотовой связи сегодня доступна каждому. Но мало кто из обладателей «мобильника» задумывался, как именно все это работает.
Между тем, в основе функционирования сотовой связи лежит технология GSM. GSM – Groupe Special Mobile, позже переименованная в Global System for Mobile – относится к сетям второго поколения связи. Первая коммерческая сеть Global System for Mobile появилась еще в 1992 году. Сегодня на пороге уже стоит четвертое поколение – 4G, тем не менее, GSM все еще востребована.
Структура
структура gsm
В основе структуры GSM лежит понятие опорной или базовой станции. Под базовой станцией понимается вышка сотовой связи (в идеале она должна превосходить по высоте все постройки населенного пункта) с расположенными на ней антеннами. Антенны направлены в разные стороны так, чтобы любой абонент, независимо от своего местоположения мог связаться со своего телефона со станцией. Базовая станция образует так называемую соту – отсюда и название «сотовая связь». Размер соты зависит от мощности радиопередатчика и может составлять от 400 метров до 50 километров. Множество таких станций составляют подсистему базовых станций. Станции расставлены на местности таким образом, чтобы образовывать перекрывающийся сигнал.
Также в структуру GSM входят компоненты системы коммутации. Система коммутации имеет очень сложную схему построения и включает большое количество технически сложных элементов:
– центр коммутации. Служит маршрутизатором вызовов, служит для непосредственного соединения абонентов, собирает статистику по вызовам и формирует отчеты по оплате звонка, выполняет ряд других важных функций. В небольших сетях GSM достаточно одного такого коммутатора. В сетях же, которые обслуживают более миллиона абонентов, их может быть несколько, объединенных воедино;
– регистр местоположения домашний. Содержит постоянную базу данных номеров абонентов и их подключенных услугах внутри домашней сети;
– регистр местоположения гостевой. Содержит временные сведения о перемещающихся абонентах внутри сети GSM в так называемом роуминге. По возвращении абонента в домашнюю сеть данные об абоненте удаляются. Таким образом происходит разгрузка мощности оборудования;
– регистр аутентификации мобильного оборудования. Здесь формируются списки устройств, которым разрешен выход в сеть или не разрешен. Если оборудование попало в черный список, звонок при помощи него совершить невозможно. Это бывает, как правило, при краже мобильного телефона и его блокировке. Надо сказать, что в России формируются в основном белые списки, так что отследить и заблокировать украденный аппарат по-прежнему является большой пробелмой;
– центр аутентификации абонента. Здесь также принимается решение о доступе абонента в сеть, но не на основе данных об устройстве, а по данным SIM-карты. В случае блокирования «симки» пользователем (например, в результате кражи) доступ в сеть запрещается и совершение звонка невозможно.
Если объяснять проще, то система коммутации предназначена для непосредственного соединения между абонентами и хранит все данные о них.
Центр техобслуживания
Здесь обеспечивается контроль за качеством связи и работой всего оборудования. Также производится обновление ПО и обрабатываются аварийные сигналы, которые требуют вмешательства ремонтной бригады.
Принцип работы GSM
Базовая станция gsm
Когда абонент совершает вызов, сигнал с его мобильного устройства ищет вышку сотовой связи – базовую станцию. Если сигнал «пойман» антенной с вышки, он перенаправляется на другую вышку и так далее – пока не попадает в коммутационный центр. Здесь происходит мгновенная проверка подлинности SIM-карты абонента, его телефона, возможность доступа к запрошенной услуге, баланса денежных средств и т.д., а затем либо предоставляется дальнейший доступ к сети, либо запрещается.
Затем адресный зашифрованный сигнал передается на ближайшую вышку и далее по эстафете поступает на телефон вызываемого абонента. Тот, в свою очередь, также посылает сигнал на вышку, оттуда на коммутационный центр, где снова происходит проверка возможности доступа и передача сигнала на вышку, откуда радиоволна попадает на телефон пользователя. Чем ближе абоненты находятся относительно друг друга, тем меньшее количество подобных преобразований требуется, тем меньше будут искажения сигнала.
Точно так же происходит передача не только голосовых сообщений, но и коротких текстовых сообщений СМС, но кодируется такой сигнал, конечно, иначе.
Происходит этот сложный процесс очень быстро (достаточно заметить, что скорость радиоволны достигает скорости света) и скрыт для обычного пользователя.
