Arhitectura Rețelei GSM

Reţelele GSM sunt construite cu o structură ierarhică. Ele sunt constituite din zone administrative, unui MSC fiindu-i alocată cel puţin o asemenea zonă, denumită arie de localizare. Fiecare reţea este formată din mai multe subsisteme de staţii de bază, BSS, compuse din staţii de bază, BTS şi controlori ai staţiilor de bază, BSC, conectate la subsistemul reţea, NSS.

Un sistem GSM conţine patru subsisteme componente :

-staţia mobilă, MS,

-subsistemul staţiilor de bază, BSS

-subsistemul reţea şi de comutare, NSS

-subsistemul de operare şi întreţinere.

Staţia mobilă(MS)

GSM foloseşte mai multe tipuri de terminale mobile. Primele tipuri de terminale folosite erau “personalizate”, fiind atribuite utilizatorului. În variantele mai noi, GSM face distincţie între abonat şi terminalul utilizat de acesta pentru realizarea legăturii de comunicaţie. Separarea este necesară pentru ca terminalul mobil să nu mai fie atribuit în exclusivitate unui utilizator, ci să poată fi folosit de oricare utilizator, cu ajutorul unui modul de identificare. Abonatul mobil este desemnat sub acronimul MS iar terminalul mobil prin MT. Un abonat poate realiza conectarea la reţea folosind orice terminal pe care l-a personalizat, prin introducerea modulului propriu de identificare SIM. Modulul SIM este realizat sub forma unei cartele magnetice pe care sunt înregistrate caracteristicile necesare pentru recunoaşterea utilizatorului precum şi alte informaţii necesare, de exemplu cele pentru taxare.

Echipamentul terminal poate fi format dintr-una sau mai multe unităţi de echipament şi poate să conţină una sau mai multe din următoarele entităţi:

-set telefonic;

-terminale de utilizator, ca echipamente terminale de date, terminale telex;

-sisteme de utilizator.

Echipamentul mobil conţine o secţiune de emisie, o secţiune de recepţie, un circuit duplexor care realizează lucrul comun al emisiei şi recepţiei pe o antenă comună, precum şi circuite de prelucrare a semnalului pornind de la banda de bază până la semnalul de radiofrecvenţă ca şi circuite de decodificare a semnalului recepţionat şi de transpunere a acestuia în banda de bază. Echipamentul mobil conţine, de asemenea, o serie de circuite necesare pentru semnalizările şi măsurătorile necesare funcţionării în reţea.

Fiecare echipament mobil este identificat printr-un număr de identificare internaţională a echipamentului staţiei mobile IMEI, număr unic atribuit echipamentului. IMEI cuprinde indicativul fabricantului precum şi alte elemente de identificare. Acest număr este rezultat printr-o convenţie între realizatorii de echipamente şi are drept scop identificarea staţiilor şi depistarea staţiilor cu defecte, a celor furate etc. IMEI este utilizat de reţea, prin intermediul registrului de identitate a echipamentelor, ori de câte ori este necesar.

Modulul de identificare a abonatului, SIM, conţine informaţiile necesare pentru conectarea unui abonat la reţea. Există două categorii de informaţii:

- informaţii fixe, care nu se modifică pe durata exploatării SIM,

- informaţii variabile, care se modifică pe durata exploatării.

Un exemplu de informaţie fixă poate fi numărul de identificare internaţională a abonatului, IMSI, iar ca exemple de informaţii variabile, se pot da numărul de identificare temporară a abonatului, TMSI, detalii referitoare la aria de localizare în care se află abonatul la un moment dat (numărul ariei de localizare) etc.

Modulul SIM conţine o serie de date obligatorii:

-informaţii administrative ca modul de operare (normal etc.);

-numărul de identificare a modulului, număr unic, stabilit de furnizorul SIM;

-pachetul de servicii oferit prin SIM;

-indentitatea internaţională a abonatului;

-informaţia de localizare a abonatului mobil;

-cheile de cifrare necesare pentru lucrul în reţea;

-alte date ca lista canalelor ascultate pentru a fi raportate pentru eventuale necesităţi de transfer, lista reţelelor PLMN în care nu este permis accesul;

-limba în care urmează a fi realizat afişajul diferitelor mesaje pe display. Accesul la datele conţinute de cartela SIM, este protejat printr-o parolă, care constituie numărul de identitate personal, cu o funcţie similară cu cea a parolelor conţinute de cărţile de credit. Multe dintre informaţiile memorate pe SIM sunt protejate împotriva citirii sau a modificării ulterioare datei de emisie. Un operator emite un nou modul SIM cu ocazia înregistrării unui nou abonat. Reţeaua care emite modulul SIM este reţeaua de origine (de apartenenţă) pentru abonatul mobil. În cazul în care există convenţii între operatorii de reţea, abonatul poate să intre în legătură de comunicaţie şi în alte reţele de operator.

Pentru evitarea sau pentru reducerea la un minim tehnic posibil a perturbaţiilor reciproce care pot să fie generate în reţea prin funcţionarea simultană, în aceeaşi zonă, a mai multor staţii mobile, este necesar să se ia o serie de măsuri de prevenire. Acestea sunt de două categorii:

1.În banda de lucru, este necesar să se limiteze puterea de emisie a staţiei mobile la nivelul necesar asigurării unui bun nivel al comunicaţiei, pentru a se evita perturbări de comunicaţii realizate în zonă pe acelaşi canal (perturbaţii co – canal). Aceasta se realizează prin reglarea automată a nivelului semnalului de ieşire. Reglajul se face în trepte de 2 dB, pornind de la puterea maximă pe care o poate realiza staţia mobilă. Comanda nivelului de putere este asigurată de sistem, prin intermediul staţiei de bază, pe baza măsurătorilor nivelului de recepţie efectuate pe canalul de comunicaţie atât la staţia mobilă cât şi la staţia de bază.

2.În afara benzii de lucru, este necesară evitarea perturbării comunicaţiilor care se desfăşoară pe alte canale precum şi evitarea perturbării comunicaţiilor realizate în alte sisteme de comunicaţie.

Staţiile mobile din generaţia a doua de sisteme mobile de comunicaţie preiau unele funcţiuni de control a calităţii comunicaţiei, realizându-se astfel o distribuire în reţea a funcţiilor de supraveghere şi control. Astfel, staţia mobilă efectuează măsurători asupra nivelului semnalului recepţionat pe canalul de comunicaţie de la staţia de bază cu care este în legătură, precum şi asupra semnalelor pe care le recepţionează de la alte staţii de bază aflate în zonă. Rezultatele măsurătorilor sunt comunicate reţelei prin intermediul staţiei de bază cu care se află în legătură şi servesc la luarea unor decizii importante ca reglarea nivelului de putere de emisie pe canal la staţia mobilă, stabilirea momentului de realizare a transferului legăturii de comunicaţie şi a staţiei de bază care trebuie să preia legătura etc.

Subsistemul staţiilor de bază(BSS)

Subsistemul staţiilor de bază controlează funcţionarea şi calitatea legăturilor realizate prin interfaţa radio a GSM. Asigură parţial managementul legăturii de comunicaţie, având o serie de funcţiuni precis stabilite în cadrul ansamblului unei reţele GSM. Subsistemul staţiilor de bază are două componente funcţionale:

-staţia de bază, formată din unul sau mai multe echipamente de emisie-recepţie, BTS;

-controlorul staţiilor de bază, BSC.