Услуги и внутренние интерфейсы

1.1. История GSM

В начале 1980-х в Европе, особенно в Скандинавии и Великобритании, а также и во Франции и Германии наблюдался быстрый рост мобильной телефонной связи. Каждая страна разработала свою собственную систему, которая была несовместима со всеми другими в части оборудования и функционирования. Такая ситуация была нежелательна, потому что подвижная аппаратура не только была ограничена функционированием в пределах национальных границ, которых в объединенной Европе было все больше и больше, но очень ограничивало рынок для каждого типа оборудования. Страдали и сбыт, и окупаемость расходов на мобильную связь.

В 1982 г. Конференция европейских почт и телекоммуникаций (CEPT — Conference of European Post and Telecommunication) сформировала группу GSM (Group Special Mobile) для изучения и разработки европейской мобильной наземной системы [42, 104]. Предложенная система должна была соответствовать некоторым критериям:

• хорошее субъективное качество речи;
• низкая стоимость оконечных устройств и обслуживания;
• поддержка международной подвижной связи;
• способность обслуживать малогабаритные терминалы;
• обеспечение диапазона новых услуг и средств;
• эффективное использование радиодиапазона;
• совместимость с ISDN.

В 1989 г. ответственность за разработку GSM была передана Европейскому институту стандартов в области телекоммуникаций (ETSI — European Telecommunication Standards Institute). Первые спецификации GSM были изданы в 1990 г. Коммерческая эксплуатация была начата в середине 1991 г., и к 1993 г. существовало 36 сетей GSM в 22 странах.

Хотя GSM стандартизировано в Европе, это не только европейский стандарт. Сегодня работают более чем 200 сетей GSM (включая DCS-1800 и PCS-1900) в 110 странах во всем мире. В начале 1994 г. во всем мире было 1,3 миллиона абонентов. Сегодня эта цифра выросла до 70 миллионов. Северная Америка имеет разновидность GSM, названную PCS-1900.

Системы GSM существуют теперь на каждом континенте, и сокращение "GSM" (Global System for Mobile Communications) теперь обозначает "Глобальная система для мобильной связи".

Создатели GSM выбрали не опробованную (в то время) цифровую систему, в противоположность применявшимся тогда аналоговым сотовым системам, подобным усовершенствованной системе мобильной связи в Соединенных Штатах (AMPS — Advances Mobile Phone System) и системе с полным доступом (TACS — Total Access Communications System) в Великобритании. Разработчики верили, что усовершенствованные алгоритмы сжатия информации и применение цифровых сигнальных процессоров позволят выполнить поставленные выше задачи и непрерывно совершенствовать систему в смысле качества и стоимости. Более чем 8000 страниц рекомендаций GSM дали возможность построить гибкую и конкурентоспособную систему и обеспечить достаточную стандартизацию, чтобы гарантировать надлежащее межсетевое взаимодействие между компонентами системы, — для этого были созданы описания интерфейсов каждого из функциональных объектов, определенных в системе.

1.2. Услуги, обеспечиваемые GSM

С самого начала разработчики GSM хотели гарантировать совместимость ее с цифровой сетью интегрального обслуживания ISDN в части услуг и передачи сигналов управления [27, 93, 94]. Однако ограничения радиопередачи по пропускной способности и стоимости не позволяли достигнуть стандартной для ISDN скорости передачи информации в битах B-канала 64 Кбит/c.

В соответствии с определением ITU-T (Международного союза электросвязи), телекоммуникационные услуги могут быть разделены на основные и дополнительные услуги [77-79, 115]. Основная услуга, поддерживаемая GSM, — телефонная связь. Речь закодирована в цифровой форме и передается через сеть GSM как цифровой поток. Существуют также экстренные службы, где, набирая три цифры (например 911), можно получить связь с ближайшим пунктом этой службы.

GSM предоставляет следующие услуги:

1. телефонная связь (совмещается со службой сигнализации: охрана квартир, сигналы бедствия и пр.);
2. передача коротких сообщений;
3. доступ к службам "Видеотекст", "Телетекст";
4. служба "Телефакс" (группа 3).

Пользователи GSM могут обмениваться данными со скоростью свыше 9600 битов в сек.:

• с пользователями обычной телефонной сети (POTS — Plain Ordinary Service);
• с пользователями цифровой сети интегрального обслуживания (ISDN);
• с пользователями сети передачи данных общего пользования с пакетной коммутацией (PSPDN — Packet Switched Public Data Networks);
• с пользователями сети передачи данных общего пользования c коммутацией каналов (CSPDN — Circuit Switched Public Data Networks).

Стандарт GSM предусматривает передачу данных:

• асинхронно в дуплексном режиме со скоростями 300, 600, 1200, 2400, 4800 и 9600 бит/с через телефонные сети общего пользования;
• синхронно в дуплексном режиме со скоростями 1200, 2400, 4800 и 9600 бит/с через телефонные сети общего пользования, коммутируемые сети передачи данных общего пользования (CSPDN) и ISDN;
• в режиме доступа с помощью адаптера к пакетной асинхронной передаче данных со стандартными скоростями 300–9600 бит/с через коммутируемые сети пакетной передачи данных общего пользования (PSPDN);
• в режиме синхронного дуплексного доступа к сети пакетной передачи данных со стандартными скоростями 2400–9600 бит/с.

При передаче данных со скоростью 9,6 Кбит/с всегда задействуется канал связи с полной скоростью передачи. В случае передачи на скоростях ниже 9,6 Кбит/с могут использоваться полускоростные каналы связи.

При этом применяются разнообразные методы доступа и протоколов, таких как X.25 или X.32 [86]. Так как GSM — цифровая сеть, между пользователем и сетью GSM не требуется модем, хотя аудиомодем необходим в сети GSM для взаимодействия с обычной телефонной сетью.

Уникальная особенность GSM, которая отсутствует в старых аналоговых системах, — Служба передачи коротких сообщений (SMS — Short Message Service). SMS — двунаправленное обслуживание коротких алфавитно-цифровых (не свыше 160 байтов) сообщений. Сообщения транспортируются способом с промежуточным накоплением (store-and-forward fashion). При соединении между двумя абонентами SMS-сообщение можно передать третьему абоненту и получить подтверждение. SMS может также использоваться в широковещательном режиме, чтобы послать такие сообщения, как модификации трафика или модификации новостей. Сообщения могут также быть сохранены в SIM-карте абонента (SIM — Subscriber Identification Module) для использования в дальнейшем.

Дополнительно стандартизован широкий спектр особых услуг (включение в закрытую группу пользователей, передача вызова, оповещения о тарифных расходах).

Они включают несколько вариантов переадресации вызова и запрет на вызов при входящей и исходящей связи, например, при роуминге (изменении местоположения) в другой стране. Осуществляются такие услуги, как идентификация вызывающего абонента, режим "ждущий вызов", многосторонняя (конференц-) связь.

Важной услугой признается стандарт "закрытой группы". Закрытая группа пользователей (CUG — Closed User Group) — это группа абонентов, в которой устанавливается соединение и происходит обмен информацией преимущественно в пределах этой группы. Возможно предоставление входящей и исходящей связи вне этой группы. При этом абонентам при связи внутри группы предоставляются льготы. Примером такой группы является связь внутри членов одной семьи. Обычно компании сотовой связи предоставляют при такой связи абонентам пониженный тариф или бесплатную связь.

Следующая услуга: сопровождающий вызов обеспечивает переадресацию входящего вызова на номер абонента стационарной сети.

В режиме "ждущий вызов" при занятости абонента входящий вызов ставится в режим ожидания освобождения предыдущего соединения. Абонент, к которому адресован вызов, получает предупреждающий сигнал. Абонент может:

• завершить предыдущий вызов;
• кратковременным нажатием рычага трубки перейти на новое соединение;
• после разговора по новому соединению вернуться к старому и повторить это многократно.

Все перечисленные соединения относятся к группе дополнительных видов обслуживания, которые реализуются в сетях ISDN и современных сетях PSTN.