Защита и шифрование в стандарте GSM

Интерфейсы  с внешними сетями  

• Соединение с PST

 

    Соединение  с телефонной сетью общего  пользования осуществляется MSC по  линии связи 2 Мбит/с в соответствии с системой сигнализации S3 N 7. Электрические характеристики 2 Мбит/с интерфейса соответствуют Рекомендациям МСЭ-Т G.732.   

• Соединение с ISDN

 

    Для соединения  с создаваемыми сетями ISDN предусматриваются  четыре линии связи 2 Мбит/с,  поддерживаемые системой сигнализации SS N 7 и отвечающие Рекомендациям Голубой книги МСЭ-Т Q.701-0.710, Q.711-Q.714, Q.716, Q.781, Q.782, Q.791, Q.795, Q.761-Q.764, Q.766.   

• Соединение с существующей сетью NMT-450

 

    Центр коммутации  подвижной связи соединяется  с сетью NMT-450 через четыре стандартные линии связи 2 Мбит/с и системы сигнализации SS N7. При этом должны обеспечиваться требования Рекомендаций МСЭ-Т по подсистеме пользователей телефонной сетью (TUP - Telephone User Part) и подсистеме передачи сообщений (МТР - Message Transfer Part) Желтой книги. Электрические характеристики линии 2 Мбит/с соответствуют Рекомендациям МСЭ-Т G.732.   

• Соединения с международными сетями GSM

 

    В настоящее  время обеспечивается подключение  сети GSM в Москве к общеевропейским  сетям GSM. Эти соединения осуществляются на основе протоколов систем сигнализации (SCCP) и межсетевой коммутации подвижной связи (GMSC).

Внутренние GSM - интерфейсы   

 Интерфейс  между MSC и BSS (А-интерфейс) обеспечивает  передачу сообщений для управления  BSS, передачи вызова, управления передвижением. А-интерфейс объединяет каналы связи и линии сигнализации. Последние используют протокол SS N7 МСЭ-Т. Полная спецификация А-интерфейса соответствует требованиям серии 08 Рекомендаций ETSI/GSM.

 
    Интерфейс между MSC и HLR совмещен с VLR (В-интерфейс). Когда MSC необходимо опросить местоположение подвижной станции, он обращается к VLR. Если подвижная станция инициирует процедуру местоопределения с MSC, он информирует свой VLR, который заносит всю изменяющуюся информацию в свои регистры. Эта процедура происходит всегда, когда MS переходит из одной области местоопределения в другую. В случае, если абонент запрашивает специальные дополнительные услуги или изменяет некоторые свои данные, MSC также информирует VLR, который регистрирует изменения и при необходимости сообщает о них HLR.   

 Интерфейс  между MSC и HLR (С-интерфейс) используется  для обеспечения взаимодействия  между MSC и HLR. MSC может послать  указание (сообщение) HLR в конце сеанса  связи для того чтобы абонент  мог оплатить разговор. Когда  сеть фиксированной телефонной  связи не способна исполнить процедуру установления вызова подвижного абонента, MSC может запросить HLR с целью определения местоположения абонента для того, чтобы послать вызов MS.   

 Интерфейс  между HLR и VLR (D-интерфейс) используется  для расширения обмена данными о положении подвижной станции, управления процессом связи. Основные услуги, предоставляемые подвижному абоненту, заключаются в возможности передавать или принимать сообщения независимо от местоположения. Для этого HLR должен пополнять свои данные. VLR сообщает HLR о положении MS, управляя ею и переприсваивая ей номера в процессе блуждания, посылает все необходимые данные для обеспечения обслуживания подвижной станции.   

 Интерфейс  между MSC (Е-интерфейс) обеспечивает  взаимодействие между разными  MSC при осуществлении процедуры HANDOVER - "передачи" абонента из зоны в зону при его движении в процессе сеанса связи без ее перерыва.   

 Интерфейс  между BSC и BTS (A-bis интерфейс) служит  для связи BSC с BTS и определен  Рекомендациями ETSI/GSM для процессов установления соединений и управления оборудованием, передача осуществляется цифровыми потоками со скоростью 2,048 Мбит/с. Возможно использование физического интерфейса 64 кбит/с.   

 Интерфейс  между BSC и ОМС (0-интерфейс)  предназначен для связи BSC с  ОМС, используется в сетях с пакетной коммутацией МСЭ-Т Х.25.   

 Внутренний BSC-интерфейс контроллера базовой  станции обеспечивает связь между  различным оборудованием BSC и  оборудованием транскодирования (ТСЕ); использует стандарт ИКМ-передачи 2,048 Мбит/с и позволяет организовать из четырех каналов со скоростью 16 кбит/с один канал на скорости 64 кбит/с.   

 Интерфейс  между MS и BTS (Um-радиоинтерфейс) определен  в сериях 04 и 05 Рекомендаций ETSI/GSM.    

 Сетевой  интерфейс между ОМС и сетью,  так называемый управляющий интерфейс между ОМС и элементами сети, определен ETSI/GSM Рекомендациями 12.01 и является аналогом интерфейса Q.3, который определен в многоуровневой модели открытых сетей ISO OSI.   

 Соединение  сети с ОМС могут обеспечиваться  системой сигнализации МСЭ-Т SS N7 или сетевым протоколом Х.25. Сеть Х.25 может соединяться с объединенными сетями или с PSDN в открытом или замкнутом режимах.    

GSM - протокол  управления сетью и обслуживанием  также должен удовлетворять требованиям  Q.3 интерфейса, который определен в ETSI/GSM Рекомендациях 12.01.

Интерфейсы  между сетью GSM и внешним оборудованием    

 Интерфейс  между MSC и сервис-центром (SC) необходим  для реализации службы коротких  сообщений. Он определен в ETSI/GSM Рекомендациях 03.40.   

 Интерфейс  к другим ОМС. Каждый центр управления и обслуживания сети должен соединяться с другими ОМС, управляющими сетями в других регионах или другими сетями. Эти соединения обеспечиваются Х-интерфейсами в соответствии с Рекомендациями МСЭ-Т М.30. Для взаимодействия ОМС с сетями высших уровней используется Q.3-интерфейс. 

Структура служб и передача данных в стандарте GSM

Стандарт GSM содержит два класса служб: основные службы и телеслужбы.   

 Основные  службы обеспечивают: передачу данных (асинхронно) в дуплексном режиме со скоростями 300, 600, 1200, 2400, 4800 и 9600 бит/с через телефонные сети общего пользования; передачу данных (синхронно) в дуплексном режиме со скоростями 1200, 2400, 4800 и 9600 бит/с через телефонные сети общего пользования, коммутируемые сети передачи данных общего пользования (CSPDN) и ISDN; доступ с помощью адаптера к пакетной асинхронной передаче данных со стандартными скоростями 300-9600 бит/с через коммутируемые сети пакетной передачи данных общего пользования (PSPDN), например, Datex-P; синхронный дуплексный доступ к сети пакетной передачи данных со стандартными скоростями 2400-9600 бит/с.    

 При  передаче данных со скоростью  9,6 кбит/с всегда используется  канал связи с полной скоростью  передачи. В случае передачи на  скоростях ниже 9,6 кбит/с могут использоваться полускоростные каналы связи.   

 Перечисленные  функции каналов передачи данных  предусмотрены для терминального  оборудования, в котором используются  интерфейсы МСЭ-Т со спецификациями V.24 или Х.21 серий. Эти спецификации  определяют вопросы передачи данных по обычным каналам телефонной связи.   

 Телеслужбы  предоставляют следующие услуги:    

1) телефонная  связь (совмещается со службой  сигнализации: охрана квартир, сигналы бедствия и пр.);

      2) передача коротких сообщений;

      3) доступ к службам "Видеотекс", "Телетекс";

      4) служба "Телефакс".   

 При  передаче коротких сообщений  используется пропускная способность  каналов сигнализации. Сообщения  могут передаваться и приниматься  подвижной станцией. Для передачи  коротких сообщений могут использоваться общие каналы управления. Объем сообщений ограничен 160-ю символами, которые могут приниматься в течение текущего вызова либо в нерабочем цикле. В пределах соты короткие сообщения передаются циклически и несут информацию, например, о дорожном движении, рекламу и т.д. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Терминальное  оборудование и адаптеры подвижной  станции   

 В  режиме передачи данных взаимодействие  подвижного абонента с сетью  осуществляется через соответствующее  терминальное оборудование (МТ, ТЕ) и адаптеры (ТА), как это показано на рис.2.

   

 Рисунок 2. Взаимодействие подвижного абонента с сетью.   

 Подвижная  станция состоит из МТ и  ТЕ. Оконечное оборудование МТ  обеспечивает функции, связанные  с управлением радиоинтерфейсом Urn. Эти функции включают: радиопередачу и прием, управление радиоканалами, защиту от ошибок в радиоканале, кодирование-декодирование речи, текущий контроль и распределение данных пользователя и вызовов, адаптацию по скорости передачи между радиоканалом и данными, обеспечение параллельной работы нагрузок (терминалов), обеспечение непрерывной работы в процессе движения.   

 Используется  три типа оконечного оборудования  подвижной станции: МТ0 (Mobile Termination 0) - многофункциональная подвижная станция, в состав которой входит терминал данных с возможностью передачи и приема данных и речи; МТ1 (Mobile Termination 1) - подвижная станция с возможностью связи через терминал с ISDN; MT2 (Mobile Termination 2) - подвижная станция с возможностью подключения терминала для связи по протоколу МСЭ-Т V или Х серий.    

 Терминальное  оборудование может состоять  из оборудования одного или  нескольких типов, такого как  телефонная трубка с номеронабирателем,  аппаратуры передачи данных (DTE), телекс и т.д.   

 Различают  следующие типы терминалов: ТЕ1 (Terminal Equipment 1) - терминальное оборудование, обеспечивающее связь с ISDN; TE2 (Terminal Equipment 2) - терминальное оборудование, обеспечивающее связь с любым  оборудованием через протоколы  МСЭ-Т V или Х серий (связь с ISDN не обеспечивает). Терминал TE2 может быть подключен как нагрузка к МТ1 (подвижной станции с возможностью связи с ISDN) через адаптер ТА.       

 Система  характеристик стандарта GSM, принятая  функциональная схема сетей связи  и совокупность интерфейсов обеспечивают высокие параметры передачи сообщений, совместимость с существующими и перспективными информационными сетями, предоставляют абонентам широкий спектр услуг цифровой связи.

Структура TDMA кадров и формирование сигналов в стандарте GSM   

 В  результате анализа различных  вариантов построения цифровых  сотовых систем подвижной связи  (ССПС) в стандарте GSM принят многостанционный  доступ с временным разделением  каналов (TDMA). Общая структура  временных кадров показана на  рис. 3

1 Гиперкадр  = 2048 Суперкадрам = 2715648 TDMA кадрам

Т = 3ч 28мин 53с 760мс = 12533б,76с

 

 

1 Суперкадр  = 1326 TDMA кадрам = 51 мультикадру

(по 26 кадров) или 26 мультикадрам (по 51 кадру)

Т = 6,12с

 

 

. 1 Мультикадр = 26 TDMA кадрам

Тм = 120мс

 

 

1 TDMA кадр = 8 временным позициям (окнам)

Тм = 4,615мс