Global System for Mobile communications GSM Global System

Global System for Mobile communications (GSM)

Global System for Mobile communications (GSM) • GSM je najrasprostranjeniji digitalni komunikacioni sistem koji se danas koristi i spada u mobilne komunikacione mreže druge generacije (2 G). • GSM je osmislila grupa formirana 1982. godine sa zadatkom da razvije standard za Pan-evropsku celularnu mobilnu mrežu, a prva komercijalna GSM mreža podignuta je 1992. godine. • Sistem je trebao da zadovolji sljedeće kriterijume: - Dobar subjektivni kvalitet prenešenog govora, - Niska cijena terminala i usluga, - Podrška međunarodnom roaming-u, - Mogućnost upotrebe džepnih terminala, - Podrška širokom dijapazonu novih servisa, - ISDN kompatibilnost.

GSM opsezi

Karakteristike fizičkog sloja GSM mreže Višestruki pristup Tip dupleksa Širina kanala Broj korisnika po kanalu TDMA/FDMA FDD 200 k. Hz 8 Digitalni protok po korisniku Modulaciona tehnika (glas) Digitalni protok po kanalu (uplink/downlink) Udio zaglavlja u frame-u Spektralna efikasnost Tip ekvilajzera 13 kb/s GMSK (BT=0. 3) 270. 833 kb/s 27 % 1. 35 b/s/Hz Adaptivni

Arhitektura GSM mreže

Arhitektura GSM mreže (glavni elementi) • Mobilna stanica - MS (Mobile Station) • Podsistem bazne stanice - BSS (Base Station Subsystem) • Mrežni i komutacioni podsistem - NSS (Network and Switching Subsystem) • Podsistem upravljanja i podrške - OSS (Operation and Support Subsystem)

Arhitektura GSM mreže

Mobile Station (MS) MS se sastoji od dva glavna elementa: • Mobile Equipment or Terminal Mobilna stanica je prenosni (20 W ili 8 W) ili mobilni terminal (2 W ili 0, 8 W), tj. oprema pretplatnika kojoj se pridružuje jedinstvena hardverska identifikacija (IMEI International Mobile Equipment Identity). • Subscriber Identity Module (SIM) SIM je “pametna”kartica koja se ubacuje u mobilni terminal i koristi se za identifikaciju specifikacija korisnika koje se odnose na njegovu adresu i tip servisa koji se opslužuje. Zaštićena je četvorocifrenim PIN (Personal Identification Number) kodom. SIM kartica sadrži IMSI (International Mobile Subscriber Identity) broj korisnika.

Base Station Subsystem (BSS) BSS se sastoji od dva glavna elementa: • Base Transceiver Station (BTS) Bazna stanica se sastoji od jednog ili više primo-predajnika (uključujući kombajnere i druge elemente) i antenskog sistema koji omogućuju vezu sa mobilnim stanicama. Javlja se u jedno ili više-sektorskoj konfiguraciji, pri čemu svaki sektor može da predstavlja zasebnu ćeliju. • Base Station Controller (BSC) Kontroler baznih stanica (BSC) upravlja resursima više BTS -ova. Primarna funkcija BSC-a je uspostavljanje i održavanje poziva, a vrši i funkcije dodjele kanala, kontrole kvaliteta veze, kontrole snage, signalizacije, kontrole opšteg saobraćaja, odluke o frekvencijskom skakanju i handover-u.

Network and Switching Subsystem (NSS) • NSS se sastoji od jednog hardverskog i četiri softverska elementa. • Hardverski elemenat NSS-a je Mobile services Switching Center (MSC) Mobilni komutacioni cenar vrši funkciju centrale u GSM mreži i obezbjeđuje konekciju sa drugim mrežama. Ta konekcija se ostvaruje preko Gateway Mobile services Switching Center (GMSC) koji predstavlja interfejs između GSM i PSTN, odnosno PLMN (Public Land Mobile Network) mreža.

Network and Switching Subsystem (NSS) • Softverski elementi NSS-a su: - Home Location Register (HLR) HLR je baza podataka u kojoj se čuvaju podaci o korisnicima kao što su adresa, tip usluge, trenutna lokacija, stanje na računu i dr. Jedan HLR može da opslužuje više MSC-ova. - Visitor Location Register (VLR) VLR je dinamička baza podataka koja se pridružuje svakom od MSC-a. U njemu se smeštaju informacije vezane za MS koje se trenutno nalaze u geografskoj oblasti koju kontroliše taj MSC.

Network and Switching Subsystem (NSS) - Authentication Center (Au. C) Au. C je zaštićena baza podataka, koja se pridružuje svakom HLR-u, i koja sadrži kopije tajnih ključeva za autorizaciju svih postojećih SIM kartica, koji se koriste za proveru autentičnosti i kodovanje radio kanala. On takođe sadrži algoritme za autorizaciju i kriptovanje. - Equipment Identity Register (EIR) EIR sadrži bazu podataka sa listom svih validnih mobilnih terminala u mreži, gde je svaka mobilna stanica identifikovana svojim IMEI brojem.

Operation and Support Subsystem (OSS) • OSS je povezan sa svim elementima NSS-a i sa BSC-om i vrši kontrolu i monitoring GSM mreže. Takođe, vrši kontrolu saobraćajnog opterećenja BSS-a. • Često se označava kao OMC (Operation and Maintenance Center)

Interfejsi u GSM mreži • • Um (Radio)-Interface ---- između MS-a and BSS-a Abis-Interface ---- između BTS-a i BSC-a A-Interface ---- između BSC-a i MSC-a B-Interface ---- između MSC-a i VLR-a C-Interface ---- između MSC-a i HLR-a D-Interface ---- između HLR-a i VLR-a E-Interface ---- između MSC-ova F-Interface ---- između MSC-a i EIR-a

GPRS • GPRS (General Packet Radio Service) predstavlja nadgradnju GSM sistema u cilju omogućavanja data servisa. • Osnovna razlika izmedju GSM-a i GPRS-a je u tome što GSM koristi tehniku sa komutacijom kola (circuit switching) dok GPRS koristi paketsku komutaciju (packet switching). • Kod GPRS mreža prenos podataka je zasnovan na paketskoj komutaciji, dok je prenos govora baziran na konceptu komutacije kola. • Teorijski GPRS može da obezbijedi binarni protok od 115 kb/s.

Arhitektura GPRS mreže

Novi mrežni čvorovi kod GPRS-a • Gateway GPRS Support Node (GGSN) GGSN predstavlja tačku pristupa spoljnoj mreži za prenos podataka i vrši funkciju rutiranja paketa ka tekućoj lokaciji mobilnog korisnika. Zbog ovoga GGSN mora da ima pristup HLR-u sa ciljem da dobije informaciju o lokaciji mobilnog korisnika kome se prosleđuje paket. • Serving GPRS Support Node (SGSN) SGSN opslužuje potrebe mobilne stanice i zadužen je za upravljanje radom MS-a sa tačke gledišta mobilnosti.

Novi mrežni čvorovi kod GPRS-a • Packet Control Unit (PCU) Glavna funkcija PCU bloka je usmeriavanje prenosa govora ka MSC-u, odnosno prenosa paketa prema SGSN-u. • GPRS register (GR) GR obavlja funkciju HLR-a za data servise. • SGSN location register (SLR) SLR obavlja funkciju VLR-a za data servise.

Universal Mobile Telecommunication System (UMTS)

Mobilne mreže treće generacije (3 G) Cilj 3 G mreža je objedinjavanje voice, data, multimedijalnih i interaktivnih servisa kroz jedinstvenu mrežu.

UMTS je evropski standard za 3 G mobilne mreže i dio je IMT-2000 familije standarda.

UMTS opsezi

Karakteristike fizičkog sloja UMTS mreže Višestruki pristup (Widebend) CDMA Tip dupleksa FDD/TDD Širina kanala 5 MHz Chip rate 3, 84 Mchip/s Digitalni protok prema korisniku 384 kb/s (izvorni UMTS) 1, 8 Mb/s do 14. 4 Mb/s (HSx. PA) Modulacija QPSK (16 QAM, 64 QAM)

Arhitektura UMTS mreže

Arhitektura UMTS mreže (glavni elementi) • Oprema korisnika – UE (User Equipment) UE predstavlja korisnički terminal koji može biti moilni terminal, PDA uređaj ili računar • Podsistem radio mreže – RNS (Radio Network Subsystem) • Mrežno jezgro – CN (Core Network)

Radio Network Subsystem

Radio Network Subsystem • Podsistem radio mreže (RNS) je interfejs između korisničke opreme (UE) i jezgra mreže (CS) • RNS predstavlja radio-pristupni dio UMTS mreže i često se označava sa UTRAN (UMTS Radio Access Network) • RNS se satoji od dvije glavne komponente: - Kontrolera radio mreže (RNC – Radio Network Controler) koji obavlja slučnu funkciju kao BSC u GSM mreži - Node-ova B (UMTS primo-predajne bazne stanice)

Core Network

Core Network • Obzirom da se kod UMTS mreža koristi komutacija kola za govorni saobraćaj, a komutacija paketa za saobraćaj podataka, slično kao kod GPRS mreža, UMTS jezgro mreže je podijeljeno na dva logička i funkcionalna dijela: - Elementi za komutaciju kola (Circuit switched elements), - Elementi za komutaciju paketa (Packet switched elements). • Elementi u oba domena (MSC, GGSN, SGSN, HLR, AUC, EIR) obavljaju slične funkcije kao u GSM/GPRS mreži.