Работа базовой станции (БС)

Таблица 1. Пять классов подвижных станций.

Класс мощности	Максимальный уровень  мощности передатчика	Допустимые отклонения
1	20 Вт	1,5 Дб
2	8 Вт	1,5 Дб
3	5Вт	1,5 Дб
4	2Вт	1,5 Дб
5	0,8 Вт	1,5 Дб

При передаче сообщений  предусматривается адаптивная регуляция  мощности передатчика, который обеспечивает необходимое качество связи.

Подвижной абонент  и станция независимы одно от другого. Как уже отмечалось, каждый абонент имеет свой международный идентификационный номер (SIM), записанный на карточку. Такой подход позволяет устанавливать радиотелефоны, например, в такси и автомобилях, которые берутся на прокат.

Каждой подвижной  станции также присваивается  свой международный идентификационный  номер (ИМЕЙ). Этот номер используется для предотвращения доступа к  сетям GSM похищенной станции или  станции без полномочий.

4. ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ СОТОВОЙ СВЯЗИ

Рассмотрим взаимодействие элементов системы сотовой связи  мобильного оператора. Она состоит  из трех компонентов: радиопередатчиков (мобильных телефонов), систем базовых  станций и коммуникационного  центра MTSO (Mobile Telephone Switching Office), который управляет работой всей системы.

Мобильный телефон  — это миниатюрная приемопередающая радиостанция. Каждому мобильному телефону присваивается свой электронный  серийный номер (ESN), который кодируется в его микрочипе при его  изготовлении и сообщается изготовителями аппаратуры специалистам, осуществляющим его обслуживание. Кроме того, некоторые  изготовители указывают этот номер  в руководстве для пользователя. При подключении аппарата к сотовой  системе связи в микрочип телефона заносится мобильный идентификационный  номер - Mobil Identification Number (MIN).

Вся территория, обслуживаемая  оператором мобильной связи, разделена  на отдельные прилегающие друг к  другу зоны связи (соты).

Обмен информацией  между мобильным телефоном и  сетью оператора мобильной связи  в каждой такой зоне управляется  базовой станцией, способной принимать  и передавать сигналы на большом  количестве радиочастот. Кроме того, эта станция подключена к обычной  проводной телефонной сети и оснащена аппаратурой преобразования высокочастотного сигнала сотового телефона в низкочастотный сигнал проводного телефона и наоборот, чем обеспечивается сопряжение обеих  систем.

Периодически базовая  станция излучает служебный сигнал. Приняв его, мобильный телефон автоматически  добавляет к нему свои MIN и ESN-номера и передает получившуюся кодовую  комбинацию на базовую станцию. В  результате этого осуществляется идентификация  конкретного сотового телефона, номера счета его владельца и привязка аппарата к определенной зоне, в  которой он находится в данный момент.

Когда абонент звонит по своему телефону, базовая станция  выделяет ему одну из свободных частот той зоны, в которой он находится, вносит соответствующие изменения  в его счет и передает его вызов  по назначению.

Коммуникационный  центр MTSO — это мозг сети. Его  главный компьютер управляет  сотнями тысяч соединений в зоне, обслуживаемой данным центром. Центр MTSO назначает частоты для радиосвязи базовым станциям и подвижным  радиотелефонам, а также распределяет вызовы в пределах своей зоны между  сотовой сетью и обычными телефонными  станциями общего пользования. Базы данных сотовой сети содержат информацию так и об интерфейсах с другими  такими же сетями, что необходимо для  идентификации абонентов и проверки их права на доступ в сеть, о местонахождении  всех ее клиентов.

Текущее положение  мобильного телефона выявляется через  коммуникационный центр MTSO мобильного оператора, который постоянно регистрирует, где он находится в данный момент времени даже в том случае, когда  он не ведет никаких разговоров (по идентифицирующим служебным сигналам, автоматически передаваемым на базовую  станцию).

Точность определения  места положения мобильного телефона в этом случае зависит от целого ряда факторов: топографии местности, наличия помех ипереотражений его сигнала от зданий, положения базовых станций, количества работающих в настоящий момент телефонов в данной «соте». Большое значение имеет и размер «соты», в которой находится абонент, поэтому точность определения его положения в городе гораздо выше, чем в сельской местности (размер «соты» в городе составляет около 1 кв. км против 50-70 кв.км на открытой местности).

Анализ данных о  сеансах связи абонента с различными базовыми станциями (через какую  и на какую базовую станцию  передавался вызов, дата вызова и  т.п.) позволяет восстановить все  перемещения абонента в прошлом. Такие данные автоматически регистрируются в центре MTSO, где могут храниться  от 60 дней до нескольких лет.

Таким образом, задача позиционирования мобильных телефонов  предполагает автоматическое определение  их местоположения в пределах сотовых  сетей. При этом под термином "местоположение" следует понимать не нахождение географических координат - широты и долготы (что  в принципе также возможно), а  однозначную идентификацию положения  владельца мобильного телефона на местности (электронной карте мобильного оператора).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сотовый телефон – это  приёмо-передатчик, работающий на одной  из частот в диапазоне 850МГц, 900МГц, 1800МГц, 1900МГц. Причём приём и передача разнесены по частотам. 
 
  Система GSM состоит из 3-х основных компонентов, таких как: 
 
- подсистема базовых станций (BSS – Base Station Subsystem); 
 
- подсистема переключения/коммутации (NSS –NetworkSwitchingSubsystem); 
 
- центр управления и обслуживания (OMC – Operation and Maintenance Centre); 
 
  В двух словах работает это так: 
 
  Сотовый (мобильный) телефон взаимодействует с сетью базовых станций (БС). Вышки БС обычно устанавливают либо на своих наземных мачтах, либо на крышах домов или других сооружений, или же на арендованных уже существующих вышках всяческих ретрансляторов радио/ТВ и т.п., а также на высотных трубах котелен и других промышленных сооружений. 
 
  Телефон после включения и всё остальное время мониторит (прослушивает, сканирует) эфир на наличие GSM-сигнала своей базовой станции. Сигнал своей сети телефон определяет по специальному идентификатору. Если таковой имеется (телефон находится в зоне покрытия сети), то телефон выбирает лучшую по уровню сигнала частоту и на этой частоте посылает БС запрос на регистрацию в сети. 
 
  Процесс регистрации, по сути, является процессом аутентификации (авторизации). Его суть заключается в том, что каждая SIM-карта, вставленная в телефон, имеет свои уникальные идентификаторы IMSI (International Mobile Subscriber Identity) и Ki (Key for Identification). Эти самые IMSI и Ki заносятся в базу центра аутентификации (AuC) при поступлении изготовленных SIM-карт оператору связи. При регистрации телефона в сети идентификаторы передаются БС, а именно AuC. Дальше AuC (центр идентификации) передаёт телефону некоторое случайное число, которое является ключом для выполнения вычислений по специальному алгоритму. Это вычисление происходит одновременно в мобильном телефоне и AuC, после чего оба результата сравниваются. Если они совпадают, то SIM-карта признаётся подлинной и телефон регистрируется в сети. 
 
  Для телефона же идентификатором в сети является его уникальный номер IMEI (International Mobile Equipment Identity). Этот номер обычно состоит из 15 цифр в десятичном представлении. Например 35366300/758647/0. Первые восемь цифр описывают модель телефона и его происхождение. Оставшиеся – серийный номер телефона и контрольное число. 
 
  Данный номер хранится в энергонезависимой памяти телефона. В устаревших моделях этот номер можно сменить с помощью специального программного обеспечения (ПО) и соответствующего программатора (иногда и дата-кабеля), а в современных телефонах он дублируется. Один экземпляр номера хранится в области памяти, которую можно программировать, а дубликат – в зоне памяти OTP (One Time Programming), которая программируется производителем один раз и не имеет возможности перепрограммирования. 
 
  Так вот, если даже изменить номер в первой области памяти, то телефон, при включении, сравнивает данные обеих областей памяти, и, если обнаруживаются разные номера IMEI – телефон блокируется. Для чего всё это менять, спросите вы? На самом деле законодательство большинства стран запрещает это делать. Телефон по номеру IMEI отслеживается в сети. Соответственно при краже телефона его можно отследить и изъять. А если успеть изменить этот номер на любой другой (рабочий), то шансы найти телефон сводятся к нулю. Этими вопросами занимаются спецслужбы при соответствующей помощи оператора сети и т.д. Поэтому углубляться в эту тему не стану. Нас интересует чисто технический момент смены номера IMEI. 
 
  Дело в том, что при определённых обстоятельствах данный номер может повредиться в результате сбоя ПО или неправильного его обновления и тогда телефон абсолютно не пригоден для эксплуатации. Вот тут на помощь и приходят все средства, чтобы восстановить IMEI и работоспособность аппарата. Подробнее этот момент будет рассмотрен в разделе программного ремонта телефона. 
 
  Теперь кратенько о передаче голоса от абонента к абоненту в стандарте GSM. На самом деле это технически очень сложный процесс, который абсолютно отличается от привычной передачи голоса по аналоговым сетям как, например, домашний проводной/радио телефон. Чем-то отдалённо похожи цифровые DECT-радиотелефоны, но реализация всё равно другая. 
 
  Дело в том, что голос абонента, прежде чем будет передан в эфир, подвергается множеству преобразований. Аналоговый сигнал разбивается на отрезки длительностью 20мс, после чего преобразовывается в цифровой, после чего кодируется путём применения алгоритмов шифрования с т.н. открытым ключом – система EFR (Enhanced Full Rate - усовершенствованная система кодирования речи, разработанная финской компанией Nokia).