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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Come funzionano le reti GSM, brevi nozioni di comunicazione. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica /Mobile Communications Quasi tutti usavano un telefono cellulare, ma pochi pensavano: come funziona tutto? In questo opus letterario, cercheremo di considerare come avviene la comunicazione dal punto di vista del tuo operatore di telecomunicazioni. Quando componi un numero e inizi a chiamare, beh, o qualcuno ti chiama, il tuo dispositivo comunica via radio con una delle antenne della stazione base più vicina.
Ciascuna delle stazioni base contiene da una a dodici antenne ricetrasmittenti, dirette in direzioni diverse, per fornire comunicazione agli abbonati da tutte le direzioni. Nel gergo professionale le antenne vengono chiamate anche “settori”. Probabilmente tu stesso li hai visti molte volte: grandi blocchi rettangolari grigi.
Dall'antenna il segnale viene trasmesso via cavo direttamente all'unità di controllo della stazione base. L'insieme di settori e un blocco di controllo viene solitamente chiamato: BS, stazione base. Diverse stazioni base, le cui antenne servono un territorio o un'area specifica della città, sono collegate ad un'unità speciale, la cosiddetta LAC, Local Area Controller, "controllore di area locale", spesso indicato semplicemente controllore. In genere, a un controller sono collegate fino a 15 stazioni base. A loro volta, i controller, che possono essere anche diversi, sono collegati all'unità centrale del "cervello" - MSC, Servizi Mobile Switching Center, comunemente conosciuto come interruttore. Lo switch fornisce output (e input) alle linee telefoniche urbane, ad altri operatori cellulari e così via. Cioè, alla fine, l'intero schema assomiglia a questo:
Le piccole reti GSM utilizzano un solo switch, le reti più grandi che servono più di un milione di abbonati possono usarne due, tre o più MSCcombinati tra loro. Perché tale complessità? Sembrerebbe che potresti semplicemente collegare le antenne all'interruttore - e basta, non ci sarebbero problemi... Ma non è così semplice. Si tratta di una semplice parola inglese: devolvere. Questo termine si riferisce al passaggio di consegne nelle reti cellulari. Cioè, quando cammini per strada o guidi un'auto (treno, bicicletta, pattini a rotelle, finitrice per asfalto ...) e allo stesso tempo parli al telefono, quindi in modo che la connessione non venga interrotta (e non viene interrotto), è necessario passare per tempo il proprio telefono da un settore all'altro, da una BS all'altra, da un'Area Locale all'altra, e così via. Di conseguenza, se i settori fossero collegati direttamente all'interruttore, allora tutti questi scambi dovrebbero essere controllati dall'interruttore, che ha già qualcosa da fare. Uno schema di rete multilivello consente di distribuire uniformemente il carico, riducendo la probabilità di guasti alle apparecchiature e, di conseguenza, la perdita di comunicazione. Esempio: se tu e il tuo telefono vi spostate dall'area di copertura di un settore all'area di copertura di un altro, la centralina BS gestisce il trasferimento del telefono, senza influenzare i dispositivi “superiori” - LAC и MSC. Di conseguenza, se la transizione avviene tra diversi BS, quindi è controllato LAC e così via. Il funzionamento dell'interruttore dovrebbe essere considerato un po' più in dettaglio. Uno switch in una rete cellulare svolge quasi le stesse funzioni di un PBX nelle reti telefoniche cablate. È lui che determina dove chiami, chi ti chiama, è responsabile del funzionamento di servizi aggiuntivi e, alla fine, generalmente determina se puoi chiamare o meno. Soffermiamoci sull'ultimo punto: cosa succede quando accendi il telefono? Ecco, accendi il telefono. La tua carta SIM ha un numero speciale, il cosiddetto IMSI - Numero di identificazione dell'abbonato internazionale. Questo numero è unico per ogni carta SIM nel mondo, ed è con questo numero che gli operatori distinguono un abbonato da un altro. Quando il telefono è acceso, invia questo codice a cui la stazione base lo trasmette LAC, LAC - all'interruttore, a sua volta. Qui entrano in gioco due moduli aggiuntivi associati allo switch: HLR, Registro delle posizioni di casa и Registro della posizione dei visitatori VLR. di conseguenza, Registro degli abbonati domestici и Registro degli abbonati ospiti. In HLR sono memorizzati IMSI tutti gli abbonati che sono collegati a questo operatore. A VLR a sua volta, contiene i dati su tutti gli abbonati che stanno attualmente utilizzando la rete di questo operatore. IMSI trasferito a HLR (ovviamente, in una forma altamente crittografata; non entreremo nei dettagli sulle caratteristiche della crittografia, diremo solo che un altro blocco è responsabile di questo processo - AuC, Centro di autenticazione), HLR, a sua volta, controlla se ha un tale abbonato e, in tal caso, se è bloccato, ad esempio, per mancato pagamento. Se tutto è in ordine, allora questo abbonato è registrato VLR e da quel momento può effettuare chiamate. I grandi operatori potrebbero non averne uno, ma diversi in parallelo HLR и VLR. E ora proviamo a visualizzare tutto quanto sopra nella figura:
Qui abbiamo brevemente esaminato come funziona la rete cellulare. In effetti, lì è tutto molto più complicato, ma se descrivi tutto com'è accuratamente, allora questa presentazione in termini di volume potrebbe superare "Guerra e pace". Successivamente vedremo come (e, soprattutto, perché!) l’operatore addebita denaro sul nostro conto. Come probabilmente avrai già sentito, i piani tariffari sono di tre diverse tipologie: i cosiddetti “credit”, “advance” e “prepaid”, dall'inglese Prepagatocioè prepagato. Qual è la differenza? Considera come i soldi possono essere cancellati durante una conversazione: Diciamo che hai fatto una telefonata. È stato risolto sull'interruttore: un tale abbonato ha chiamato lì, ha parlato, diciamo, quarantacinque secondi. Il primo caso: hai un sistema di credito o di pagamento anticipato. In questo caso avviene quanto segue: i dati relativi alle tue e non solo alle tue chiamate vengono accumulati nello switch e poi, nell'ordine della coda generale, vengono trasferiti in un apposito blocco denominato fatturazione, dall'inglese to bill - pagare le bollette. fatturazione è responsabile di tutte le questioni relative al denaro degli abbonati: calcola il costo delle chiamate, cancella i costi di abbonamento, cancella i soldi per i servizi e così via.
Velocità di trasferimento delle informazioni da MSC в fatturazione dipende da quanta potenza di elaborazione fatturazione, o, in altre parole, quanto velocemente riesce a convertire i dati tecnici sulle chiamate effettuate in denaro diretto. Di conseguenza, più gli abbonati parlano, o più “lenta” è la fatturazione, più lentamente si sposterà la coda e, di conseguenza, maggiore sarà il ritardo tra la conversazione stessa e l'effettivo addebito del denaro per questa conversazione. Questo fatto è associato all'insoddisfazione spesso espressa da alcuni abbonati: "Dicono che stanno rubando soldi! Non ho parlato per due giorni, una certa somma è stata cancellata...". Ma non tiene affatto conto del fatto che per conversazioni avvenute, ad esempio, tre giorni fa, i soldi non sono stati stornati subito... La gente cerca di non notare le cose belle... E di questi tempi, per esempio, la fatturazione potrebbe semplicemente non funzionare, a causa di un incidente o perché è stata in qualche modo modernizzata. Nella direzione opposta - dalla fatturazione a MSC - c'è un'altra riga in cui fatturazione informa il centralino sullo stato dei conti degli abbonati. Ancora una volta, un caso abbastanza comune - il debito sul conto può arrivare a diverse decine di dollari, ma si possono ancora telefonare - questo proprio perché non è ancora arrivata la coda “inversa” e il centralino non sa ancora che sei un inadempiente dannoso e avresti dovuto essere bloccato molto tempo fa. Le tariffe anticipate differiscono dalle tariffe di credito solo nel metodo di pagamento con l'abbonato: nel primo caso, una persona deposita un importo sul conto e il denaro per le chiamate viene gradualmente detratto da tale importo. Questo metodo è conveniente perché consente di pianificare e limitare in una certa misura i costi di comunicazione. La seconda opzione è il credito, in cui viene calcolato il costo totale di tutte le chiamate per qualsiasi periodo ("ciclo di fatturazione"), di solito per un mese, viene emessa sotto forma di fattura che l'abbonato deve pagare. Il sistema di credito è conveniente in quanto ti assicura contro quei casi in cui devi chiamare urgentemente e il denaro sul conto scorre improvvisamente fuori e il telefono è bloccato. I pagamenti anticipati sono organizzati in un modo completamente diverso:
In prepagato fatturazione in quanto tale è comunemente indicato come "Prepagato per piattaforma". Direttamente al momento dell'inizio del collegamento telefonico si instaura un collegamento diretto tra interruttore и piattaforma di saldatura. Nessuna coda, i dati vengono trasmessi in entrambe le direzioni direttamente durante la conversazione, in tempo reale. In relazione a ciò, le carte prepagate presentano le seguenti caratteristiche: l'assenza di un canone di abbonamento (poiché non esiste periodo di fatturazione), un insieme limitato di servizi aggiuntivi (è tecnicamente difficile caricarli in modalità "tempo reale"), l'impossibilità di "andare in rosso" - la conversazione verrà semplicemente interrotta non appena il denaro sul conto sarà esaurito fuori. Chiara dignità prepagato è la capacità di controllare accuratamente la quantità di denaro nel conto e, di conseguenza, le loro spese. В prepagato a volte c'è qualche fenomeno divertente - se piattaforma prepagata per qualche motivo si rifiuta di funzionare, ad esempio, a causa del sovraccarico, quindi, di conseguenza, per gli abbonati tariffe prepagate da questo momento tutte le chiamate diventano assolutamente gratuite. Il che, in effetti, rende felici loro, gli abbonati. Ma come vengono calcolati i nostri soldi quando parliamo, siamo dentro il roaming? E come funziona il telefono in roaming? Bene, proviamo a rispondere a queste domande: numero IMSI è composto da 15 cifre e le prime 5 cifre, il cosiddetto SS - Codice Paese (3 cifre) e NC - Codice di rete (5 cifre) - caratterizzare chiaramente l'operatore a cui è collegato questo abbonato. Questi cinque numeri VLR trova un operatore ospite HLR operatore di casa e lo guarda, ma in effetti questo abbonato può utilizzare il roaming con questo operatore? Se sì, allora IMSI prescritto da VLR operatore ospite, e HLR home: collegamento allo stesso ospite VLRper sapere dove cercare il chiamante. Con la cancellazione di denaro nella fatturazione, anche la situazione non è molto semplice. A causa del fatto che le chiamate vengono elaborate dal commutatore ospite, ma il denaro viene conteggiato da solo, "casa" fatturazione, sono del tutto possibili grandi ritardi nell'addebito dei fondi, fino a un mese. Sebbene esistano sistemi, ad esempio, "Cammello2", che funzionano anche in roaming secondo il principio del prepagato, ovvero cancellano denaro in tempo reale.
Qui sorge un'altra domanda: per cosa viene addebitato il denaro? il roaming? Se a casa tutto è chiaro - ci sono piani tariffari chiaramente definiti, allora con il roaming la situazione è diversa - si cancellano molti soldi e non è chiaro il motivo. Bene, proviamo a capirlo:
Tutte le telefonate in roaming sono suddivise in 3 categorie principali: Chiamate in arrivo - in questo caso, il costo della chiamata è composto da: Il costo di una chiamata internazionale da casa alla regione ospite
Chiamata a casa in uscita: Costo di una chiamata internazionale dalla casa della regione ospite
Chiamata in uscita per regione ospite: Costo di una chiamata in uscita da un operatore ospite
Come puoi vedere, il costo delle chiamate in roaming dipende solo da due cose: da quale operatore è connesso l'abbonato a casa e da quale operatore utilizza l'abbonato quando è lontano. Ciò rivela una cosa molto importante: il costo di un minuto in roaming non dipende assolutamente dal piano tariffario scelto dall'abbonato. Vorrei aggiungere un'altra osservazione: se due telefoni di un operatore sono in roaming insieme a un altro operatore (beh, ad esempio, due amici sono andati in vacanza), allora sarà molto costoso per loro parlare tra loro - il chiamante paga come se fosse in uscita da casa, e il destinatario paga la chiamata come se qualcuno venisse da casa. Questo è uno degli svantaggi dello standard GSM: la comunicazione in questo caso passa attraverso la casa. Sebbene tecnicamente sia del tutto possibile organizzare una connessione “direttamente”, quale operatore lo farà se puoi lasciare tutto così com'è e guadagnare soldi? Un'altra domanda che recentemente ha interessato spesso i possessori di più di un cellulare è: quanto costa una chiamata inoltrata da un telefono all'altro? Ed è del tutto possibile rispondere a questa domanda:
Supponiamo che l'inoltro di chiamata sia impostato dal telefono B al telefono C. Dal telefono A chiamano al telefono B, di conseguenza la chiamata viene inoltrata al telefono C. In questo caso pagano: Telefono A - come per l'uscita al telefono B
Alla fine degli argomenti, vorrei citare un punto più sottile: quanto costerà l'inoltro di chiamata in roaming? E qui inizia il più interessante:
Ad esempio, il telefono ha l'inoltro di chiamata in condizione di occupato a un numero di casa. Poi, con una chiamata in arrivo, il cosiddetto "ciclo di roaming"- la chiamata andrà al telefono di casa tramite l'ospite interruttore, rispettivamente, il costo di tale chiamata inoltrata vagabondo sarà pari alla somma dei costi delle chiamate in entrata e in uscita verso casa più il costo dell'inoltro stesso. E la cosa divertente è che il vagabondo potrebbe non sapere nemmeno che è avvenuta una chiamata del genere e quindi rimanere sorpreso quando vede la fattura per la comunicazione. Ciò porta a consigli pratici: quando si viaggia, è consigliabile disabilitare tutti i tipi di inoltro (puoi lasciarlo solo incondizionatamente - in questo caso il "roaming loop" non funziona), in particolare l'inoltro alla segreteria telefonica - altrimenti in seguito puoi mi chiedo a lungo: "Dove sono finiti quei soldi, A?". Elenco dei termini utilizzati nel testo AuC - Autentification Center, il Centro di autenticazione, è responsabile della codifica delle informazioni quando trasmesse sulla rete e ricevute dalla rete
Pubblicazione: cxem.net
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