Развитие отрасли сотовой связи

     Во  всем мире, когда началось широкое  распространение сотовой связи, сети фиксированной связи к этому  моменту были уже процентов на 50 цифровыми, поэтому по спектру и качеству услуг могли конкурировать с сотовыми сетями. У нас же ситуация совсем другая: до настоящего времени в стране инфраструктура фиксированной связи построена на аналоговых технологиях, что не позволяет по услугам на равных конкурировать с сотовыми операторами. Фиксированная связь может развиваться значительно более динамично, особенно учитывая более высокое качество многих видов услуг в фиксированных сетях по сравнению с сетями подвижной связи.

     Компания «МТС» является лидером по предоставлению услуг сотовой связи по России. Доля рынка «МТС» составляет 35,7. Компания «МТС» является федеральным оператором и обслуживает своих абонентов в 82 субъектах РФ из 83. Лучшим доказательством успешности компании является постоянный рост числа абонентов.  
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 3 Основные проблемы в отрасли связи  и пути их решения 

1. Глобальная система мобильной связи (GSM)  на территории РФ

     GSM (Global System for Mobile Communications) – это глобальная система мобильной связи. В настоящее время это самый популярный цифровой стандарт мобильной сотовой связи в мире. МТС – это первая телекоммуникационная компания, построившая сеть GSM на территории РФ.

     В 1982 году Европейская конференция  администраций почтовой и электросвязи - СЕРТ(Conference of European Posts and Telegraphs) принимает решение о создании группы GSM (Group Special Mobile) для изучения и разработки общеевропейского стандарта, удовлетворяющего следующим требованиям:

• высокое  качество передачи голосовой информации;

• поддержка  международного   автоматического  роуминга,  возможность использования абонентом своего мобильного телефона при перемещении в другую сеть стандарта GSM;

• низкая стоимость оборудования и предоставляемых  услуг;

• безопасность передачи информации.

     К 1987 году стандарт GSM был практически разработан. Оставалось подключить к работе потенциальных операторов. Этот вопрос решился в сентябре 1987 года в момент подписания в Копенгагене операторами из 12 стран «Меморандума о взаимопонимании».

     В 1989 году «Меморандум о взаимопонимании» подписывает первое неевропейское государство — Австралия, и стандарт GSM становится мировым.

     В 1991 году финским оператором Radiolinia был  совершен первый коммерческий звонок в сетях GSM. В том же году начинается разработка стандарта DCS-1800 (Digital Cellular System 1800, более известного как GSM 1800) для поддержки работы стандарта GSM 900 в зонах высокого трафика, то есть в зонах скопления наибольшего количества абонентов.

     В конце прошлого века для стандарта  разрабатываются такие технологии передачи данных, как GPRS (General Packet Radio Service) и EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution).

     Основные  характеристики стандарта GSM:

• Большая емкость сети с возможностью большого числа одновременных соединений;
• Высокое качество связи;
• Максимальная защита от подслушивания и нелегального использования;
• Широкий спектр дополнительных услуг;
• Возможность абонента свободно перемещаться по всему миру (автоматический роуминг);
• Совместимость с новейшими технологиями мобильной сотовой связи;
• Гибкость сетевой архитектуры;
• Широкий выбор телефонных аппаратов;
• Небольшие габариты и вес телефонного аппарата.

     Мобильный телефон, или мобильная станция (MS - Mobile Station), состоит из двух частей: SIM-карты (Subscriber Identity Module) и мобильного оборудования (Mobile Equipment), то есть собственно аппарата абонента, включающего блок управления, приемопередающий антенный и логический блоки.

     Блок  управления включает в себя микрофон и динамик, клавиатуру и дисплей.

     Логический  блок – управляет работой мобильного телефона. По сути, процессор мобильного телефона.

     Антенный  блок состоит из антенны и коммутатора приема-передачи, который автоматически переключает антенну либо на прием, либо на передачу информации.

     Приемопередающий  блок делится на передающую и приемную части, которые осуществляют преобразование информации: например, кодирование (декодирование) и шифрование (дешифрование), а также ряд других функций необходимых для надёжной работы мобильной станции в общей системе сети стандарта GSM

     SIM- карта - идентификационный модуль мобильного абонента является неотъемлемой частью мобильных телефонов стандарта GSM. Для обслуживания телефон должен быть признан сетью своим и иметь индивидуальное «имя», по которому сеть будет к нему «обращаться». В стандартах, предшествовавших GSM, в роли таких «имен», выступали электронные аналоги заводских номеров (ESN — Electronic Serial Number). Недостаточная защищенность процедур регистрации абонентов в мобильных сотовых сетях ранних стандартах зачастую приводила к появлению двойников. В этом отношении, стандарт GSM с SIM-картой и усложнённой процедурой доступа абонента в сеть (аутентификация) существенно повысил безопасность абонента.

     Базовые станции МТС обеспечивают:

• радиопокрытие  территории;

• передачу и прием голоса и данных, а также  служебной информации от/к мобильной  станции;

• управление мощностью мобильной станции;

• контроль качества передачи информации.

     Базовые станции (БС) бывают подвижными и стационарными. Стационарные базовые станции устанавливаются на специальных антенных опорах, зданиях и сооружениях.

     Транскодер (TRAU) отвечает за преобразование скорости обмена данными между подсистемой базовых станций и подсистемой коммутации. Скорость передачи информации в подсистеме базовых станций равна 16 кбит/с, а в подсистеме коммутации – 64 кбит/с. Основная задача транскодера преобразовывать скорость из 16 кбит/с в 64 кбит/с и наоборот.

     Контроллер  базовых станций (BSC) - это мощный компьютер, обеспечивающий управление работой базовых станций и осуществляющий контроль работоспособности всех блоков базовой станции. Также он отвечает за процедуру handover, то есть передачи обслуживания мобильной станции от одной базовой станции к другой в режиме разговора. Контроллер базовых станций может управлять одной или несколькими базовыми станциями.

     Количество  контроллеров определяется главным  образом объемами потоков вызовов, то есть нагрузкой на телефонную сеть.

     Коммутатор (MSC) - это «мозговой центр» и одновременно диспетчерский пункт системы сотовой связи, на котором замыкаются потоки информации со всех базовых станций и осуществляется выход на другие сети.

     Основное  назначение:

• маршрутизация (направление) сигнала, то есть анализ номера для исходящих и входящих вызовов;

• установление, контроль и разъединение соединений;

• формирование специальных файлов, содержащих информацию о месте и времени начала и  завершения звонка для предоставления в биллинговую систему;

• постоянное отслеживание местоположения мобильных  станций с использованием регистров: домашний регистр местоположения и гостевой регистр местоположения.

     При организации сети МТС стандарта GSM один или два коммутатора используются на территории, где проживает до 1 миллиона пользователей.

     Домашний  регистр местоположения (HLR) — представляет собой компьютерную базу данных о домашних абонентах-пользователях мобильной связи вне зависимости от того, включен или выключен их телефон. В базе содержатся опознавательные номера и адреса, а также параметры подлинности абонентов и список доступных услуг связи. Записанные данные позволяют абоненту пользоваться основными и дополнительными услугами сотовой связи.

     Гостевой  регистр местоположения (VLR) — содержит информацию об активных абонентах, т.е. тех, кто в данный момент находится в зоне действия коммутатора, к которому принадлежит гостевой регистр.

     Количество  гостевых регистров местоположения равно количеству  коммутаторов. Каждый гостевой регистр местоположения приписан к определенному коммутатору.

     Центр аутентификации (AUC) — формирует параметры для процедуры аутентификации и определяет ключи шифрования мобильных станций абонентов. Процедура аутентификации – подтверждения подлинности абонента по параметрам законности и наличия прав на пользование услугами сотовой связи сети GSM. Выполнение данной процедуры исключает возможность появления несанкционированных пользователей («сотовых двойников»).

     После установки SIM-карты и включения  телефона мобильная станция начинает сканировать информацию, передаваемую на доступных частотах. Из всех доступных частот мобильная станция выделяет по специальному уникальному идентификатору только те частоты, которые принадлежат МТС.

     Таким образом, мобильная станция «слушает»  информацию, передаваемую в эфире  по так называемым «каналам сигнализации». Выбирается самая лучшая по уровню сигнала частота МТС в данном месте и на этой частоте посылается запрос на регистрацию в сети.

     Процедура регистрации в обязательном порядке  сопровождается процедурой аутентификации, которая делает невозможной появление  в сети МТС несанкционированных пользователей, «клонов». После успешного выполнения процедуры аутентификации абонент регистрируется в сети и может принимать и передавать аудио- и видеоинформацию.

     Базовая станция обслуживает всех абонентов  МТС, находящихся в пределах своей зоны, «соты». Если абонент перемещается в пределах соты А, то базовая станция обслуживает все мобильные станции, находящиеся в соте А. При перемещении абонента из соты А в соту В ее обслуживание передается от базовой станции А к базовой станции В. Этот процесс называется «передачей обслуживания» или по-английски handover. Передача обслуживания осуществляется только в том случае, когда абонент пересекает границу во время сеанса связи, то есть одного разговора. В режиме ожидания при перемещении абонента из одной соты в другую базовая станция отслеживает эти перемещения, и в нужный момент мобильная станция перестраивается на более сильный сигнал другой станции. Эта процедура называется «перевыбор ячейки».

     В связи с ростом популярности интернет-услуг (WEB-браузинг, электронная почта, служба обмена мгновенными сообщениями, хранение информации на сетевых ресурсах и обмен файлами), которые поддерживает мобильный телефон, встал вопрос о доработке сети GSM. В конце девяностых годов появились новые технологии GPRS (General Packet Radio Service), позволяющие при помощи мобильного телефона передавать пакеты данных на существенно более высоких скоростях по сравнению со стандартным голосовым каналом GSM.

     Технология EDGE (Enhanced Data-Rates For GSM Evolution) – это логическое продолжение GPRS, обеспечивающее большую пропускную способность канала и более высокую скорость передачи данных.

     При использовании системы пакетной передачи абонент получает и отправляет данные с переменной скоростью, которая  определяется условиями распространения сигнала и наличием свободных каналов в пределах заданной соты. При этом выделение каналов производится исходя из приоритета голосового трафика, то есть система автоматически выделяет под пакетную передачу все каналы, не занятые передачей голоса.

     При распределении ресурса между  голосовыми абонентами и абонентами GPRS голосовые всегда имеют приоритет. На практике это означает, что часть  каналов может «отниматься» у  абонентов GPRS и передаваться для  обслуживания голосовых абонентов, но не наоборот.

     Устройство  управления пакетами (PCU) взаимодействует с контроллером базовых станций и отвечает за направление трафика данных непосредственно от контроллера к сервисному узлу поддержки GPRS.

     Сервисный узел поддержки GPRS (SGSN) контролирует доставку пакетов данных пользователям, взаимодействует с домашним регистром, проверяет наличие разрешения на оказание запрашиваемых пользователем услуг, ведет мониторинг находящихся online пользователей и организует регистрацию вновь проявившихся в зоне действия сети абонентов.

     Шлюзовый  узел поддержки GPRS (GGSN) отвечает за шлюз во внешние сети, маршрутизацию данных, идущих от и к абоненту через сервисный узел поддержки, обеспечение безопасности, обработку счетов абонентов.

     Введение  технологии GPRS требует добавления некоторых элементов в уже существующую сеть МТС стандарта GSM. Технология GPRS позволяет гибко выделять свободные ресурсы. Недостатком технологии GPRS на сегодняшний день является сравнительно невысокая скорость передачи данных: до 171,2 Кбит/с в теории и до 80 Кбит/с - с пиковыми значениями в 85,6 Кбит/с - на практике.