Съветите на спеца
Как работи мрежата?
- 02.04.2008
- коментари (1)
- напиши коментар
Интересен е въпросът как се тансформира гласа ни, когато говорим по мобилния си телефон. GSM мержата не може да предава човешката реч в аналогова форма и затова я дигитализира. Методът е подобен на този, който се използва при ISDN- мултиплексиране на няколко гласови линии върху високоскоростни оптични магистрали със скорост 64kpbs. Този стандарт използва специални начини за кодиране и компресия на глас-става въпрос за алгоритми с линейно предсказване RPE-LPC (Regular Pulse Excited - Linear Predictive Code). Как работи това? Идеята е, че човешката реч се накъсва нa 20ms, за които се снемат дискрети, които се кодират с 260 бита (обща скорост 13кбита/сек). За кодирането на информацията се използват две особености на човешкия говорен тракт - изговаряме определен набор звуци и шумове, които не се променят много бързо. Следователно, всяка малка част от говорната информация е линейна комбинация от предишни. Задачата на алгоритъма RPE-LPC е да “предскаже” текущо снетите дискрети като линейна комбинация на коефициенти от предни дискретни части на речта, и освен това, да кодира по подходящ начин разликите между “предсказаните” дискрети и реалните. Именно заради това “накъсване” и недостатъчното покритие понякога когато нямаме връзка чуваме само отделни срички от човекът, с който говорим.
За допълнителна защита срещу пакетни грешки от радио-влияния, всеки гласов пакет се размества диагонално. Получават се 456 изходни бита, които се разделят на 8 блока от 57 бита, и тези блокове се предават в осем поредни времеви пакетни интервала. Всеки пакет от канала съдържа два 57-битови блока и следователно всеки пакет от трафичния канал пренася по един речев пакет от два различни разговора.
Има две основни разлики между кодиране на данни и реч - при данни не можем да направим приеманията за линейно предсказване, и следователно не можем да различим повече или по-малко уязвими към грешките битове.
Образуваните пакети за предаване трябва да се шифрират, за защита на предаваните сигнали и данни. Шифриращият ключ се изработва от SIM-картата с помощта на А8-алгоритъм, записан там. След това, алгоритъмът А5 изработва от шифриращия ключ 114-битова поредица, с която се извършва XOR-операция над два блока от 57 бита в нормален пакет. Макар очевидно, трябва да се спомене, че приемникът (базовата станция или мобилната система) трябва да използват същият алгоритъм за дешифриране.
Като начало нещо, което трябва да се разбере в случая е нейната архитектура. Най-важния елемент на всяка GSM мрежа е клетката, или както се нарича още базовата станция. Тя е примател и предавател, който свързва вашия телефон с мрежата. Всяка базова станция се нарича клетка, защото има покритие в точно определена област. Всички базови станции са свързани за да можете да получавате надеждна връзка когато се придвижвате от една клетка в друга. Този процес се нарича “прехвърляне” (hand-over). Група базови станции се включват в определен Контролер на Базови Станции (BSC).
Съвкупността (наричана Мобилна станция, или терминал) от Вашия клетъчен телефон и SIM-модул представлява един вид електронен подпис (включващ абонатния Ви номер), който се изпраща да най-близката клетка като заявка, че Вие като абонат желаете достъп до системата. BSC предава заявката до сърцето на клетъчната мрежа - Мобилния Комутационeн Център (MSC). MSC се грижи за осигуряването на връзка, трасе за входящите и изходящи обаждания oт и до фиксирани или мобилни телефонни мрежи. Този център съдържа вътрешен регистър, наречен HLR (Home Location Register)
Веднъж получил заявка от клетъчния телефон, HLR незабавно сравнява специалната сигнатура в заявката с тази, в данните за абоната. Ако абонамента Ви е коректен, MSC изпраща по обратния път, чрез системата от клетки до телефона Ви съобщение, че сте допуснат до мрежата. Обикновено в този момент на екрана на апарата се изписва името на клетъчната мрежа. От тук нататък може да приемате и да правите обаждания.
В момента, в който HLR регистрира свързването Ви в мрежата, се отбелязва в обхвата на коя точно клетка сте, за да може в последствие MSC да осигури трасе за повиквания към Вашия номер. При постъпване на повикване, MSC първо проверява HLR за да разбере местоположениято Ви. Във всеки момент, клетъчният телефон ще изпраща съобщение до най-близката клетка за да информира мрежата къде сте. Този процес е известен като polling.
Всяка базова станция използва чисто цифрова технология за да може да поддържа внушителен брой абонати едновременно свързани в клетъчната мрежа, а освен това да им позволи да правят и приемат обаждания. Тази техника на накъсване се нарича мултиплексиране.
Следейки Вашето местоположение и електронната абонатна сигнатура, мрежата успява да пренасочи обажданията Ви към базовата станция, в чийто обхват е телефонът Ви, дори и други абонати в същия момент да са свързани към нея. Когато се прехвърлите към друга клетка, информацията в HLR автоматично се обновява за да се осъществи точно рутиране на сигнала за Вашите обаждания.
Когато желаете да направите изходящо обаждане, се активира друг модул на MSC наречен VLR (Visitor Location Register )-регистър, който проверява дали всъщност Ви е разрешено да правите обаждания. (Например, за Вашия абонатен номер може да са забранени международни разговори). Отговорът на VLR се препраща обратно към Вашия телефонен апарат.
Гласова поща (VoiceMail) и Център за кратки съобщения (SMS) са други услуги, които MSC предоставя. SMS съобщенията се предават по отделен канал от разговорите, и можете да получавате кратки съобщения дори когато говорите.
Двата регистъра HLR и VLR осигуряват възможността за роуминг на GSM. HLR съдържа цялата административна информация за всеки абонат, регистриран в съответната мрежа, заедно с текущото местоположение. Ako обаче мобилната станция е напуснала зоната на своята система, ще бъде обслужена от друга такава. Тогава административната информация за абоната се записва във VLR-регистъра на новата GSM-мрежа. VLR съдържа основно информация за всеки "гост" на мрежата - абонат на друга GSM мрежа. Тази информация се получава от HLR-регистъра на съответната състема и е необходима за управление и контрол на разговорите на всички абонати.
EIR (Регистър за идентификация на оборудването) е списък, съдържащ данни за всеки мобилен терминал, използван от системата, представен чрез IMEI. IMEI бива указан за мрежата като "черен", ако е докладван като откраднат или неодобрен за използване. АUC (Център за идентификация и проверка, Authentication Centre) е защитена база данни, която съдържа дубликат на секретния ключ КА, записан в SIM картата на всеки абонат.
Този ключ се използва за идентификация и кодиране на радиоканала по време на разговор.
Напиши коментар