Услуги и внутренние интерфейсы

1.4. Основные принципы организации сети GSM

1.4.1. Внутренние интерфейсы GSM

Внутренние интерфейсы [22, 27, 32, 49] показаны на рис. 1.1 и перечислены в табл. 1.4.

Примечание: X-интерфейс предназначен для связи OMC различных GSM

А-интерфейс. Интерфейс между MSC и BSS (подсистема базовых станций –BSC- BTS) обеспечивает передачу сообщений для управления BSS, передачи вызова (хэндовер), управления при изменении местоположения. А-интерфейс объединяет каналы связи и линии сигнализации. Последние используют протокол ОКС № 7 МККТТ. Полная спецификация A-интерфейса соответствует требованиям серии 08 Рекомендации ETSI/GSM.

Abis-интерфейс. Интерфейс служит для связи между BSC с BTS и определен Рекомендациями ETSI/GSM для процессов установления соединений и управления оборудованием, передача осуществляется цифровыми потоками со скоростью 2,048 Мбит/с. Возможно использование физического интерфейса 64 Кбит/с.

В-интерфейс. Интерфейс между MSC и VLR. Когда MSC необходимо определить местоположение подвижной станции, он обращается к VLR. Если подвижная станция инициирует процедуру изменения местоположения, то MSC информирует свой VLR, который заносит всю изменяющуюся информацию в свои регистры. Эта процедура происходит всегда, когда MS переходит из одной области в другую. В случае если абонент запрашивает специальные дополнительные услуги или изменяет некоторые свои данные, MSC также информирует VLR, который регистрирует изменения и при необходимости сообщает о них HLR.

С-интерфейс. Интерфейс используется для обеспечения взаимодействия между MSC и HLR. MSC может послать сообщение HLR в конце сеанса связи для того, чтобы абонент мог оплатить разговор. Когда сеть фиксированной телефонной связи не способна выполнить процедуру установления соединения подвижного абонента, MSC может запросить HLR с целью определения местоположения абонента, чтобы послать вызов MS.

D-интерфейс. Интерфейс между HLR и VLR используется для расширения обмена данными о положении подвижной станции и управления процессом связи. Основные услуги, предоставляемые подвижному абоненту, заключаются в возможности передавать или принимать сообщения независимо от местоположения. Для этого HLR должен пополнять свои данные. VLR сообщает HLR о положении MS, управляя ею и изменяя информацию в процессе обновления местоположения, а также посылает все необходимые данные для обеспечения обслуживания подвижной станции.

Е-интерфейс. Интерфейс обеспечивает взаимодействие между разными MSC при осуществлении процедуры handover — "передачи" абонента из зоны в зону при его движении в процессе сеанса связи без ее перерыва.

О-интерфейс. Интерфейс между BSC и ОМС предназначен для связи BSC с ОМС, используется в сетях с пакетной коммутацией МККТТ Х.25.

M-интерфейс. Внутренний BSC-интерфейс контроллера базовой станции обеспечивает связь между различным оборудованием BSC и оборудованием транскодирования (ТСЕ); использует стандарт ИКМ-передачи 2,048 Мбит/с и позволяет организовать из четырех каналов со скоростью 16 Кбит/с один канал на скорости 64 Кбит/с.

Um-радиоинтерфейс. Интерфейс между MS и BTS определен в сериях 04 и 08 Рекомендаций ETSI/GSM [76–79].

X-интерфейс. Сетевой интерфейс между ОМС разных сетей и так называемый управляющий интерфейс между ОМС и элементами сети, определен ETSI/GSM Рекомендациями 12.01 и является аналогом интерфейса Q.3, который определен в многоуровневой модели открытых сетей ISO OSI.

Соединение сети с ОМС могут обеспечиваться системой сигнализации МККТТ ОКС №7 или сетевым протоколом Х.25. Сеть Х.25 может соединяться с объединенными сетями или с PSDN в открытом или замкнутом режимах.

GSM-протокол управления сетью и обслуживанием также должен удовлетворять требованиям Q.3 интерфейса, который определен в ETSI/GSM Рекомендациях 12.01.

1.4.2. Интерфейсы с внешними сетями

Соединение с PSTN

Соединение с телефонной сетью общего пользования осуществляется MSC по линии связи 2 Мбит/с в соответствии с системой сигнализации ОКС № 7. Электрические характеристики 2 Мбит/с интерфейса соответствуют Рекомендациям МККТТ G.732.

Соединение с ISDN

Для соединения с создаваемыми сетями ISDN предусматриваются четыре линии связи 2 Мбит/с, поддерживаемые системой сигнализации ОКС №7. Система сигнализации ОКС № 7 будет рассмотрена в дальнейшем.

Соединения с международными сетями GSM

В настоящее время обеспечивается подключение сети российской сети GSM к общеевропейским сетям GSM. Эти соединения осуществляются на основе протоколов систем сигнализации ОКС№7 четвертого уровня (SCCP — Signaling Connection Control Part) и межсетевого коммутационного центра мобильной связи (GMSC — Gateway MSC). Центр представляет узловую станцию, осуществляющую объединение сети GSM с одной или более наземными сетями. В ее функции входит преобразование форматов сигналов, конвертирование сетевых протоколов, а также взаимодействие с ТфОП.

1.4.3. Географические зоны сети GSM

Сеть GSM составлена из географических областей [81]. Как показано на рис. 1.2, эти области включают ячейки, зоны местоположения (LA's — Location Areas), зоны обслуживания MSC/VLR и мобильную наземную сеть общего пользования (PLMN — Public Land Mobile Network).

Сота — область радиоохвата одного приемопередатчика одной BTS. Сеть GSM определяет каждую соту с помощью опознавательного кода глобального идентификатора соты (CGI — Cell Global Identity), номера, который назначается каждой соте.

Зона местоположения (LA — Location Area) — группа сот. Это область, в которой вероятнее всего может в данный момент перемещаться абонент.

Рис. 1.2. Географические зоны системы GSM

Каждая зона местоположения обслуживается одним или более контроллерами базовых станций и только единственным центром коммутации мобильной связи — MSC (см. рис. 1.2). Каждой зоне местоположения (LA) назначен идентификатор зоны нахождения абонента (LAI — Location Area Identification).

Зона обслуживания MSC/VLR представляет собой часть сети GSM, которая обслуживается одним MSC и зарегистрирована в VLR данного MSC ( рис. 1.3).

Мобильная наземная сеть общего пользования (PLMN — Public Land Mobile Network) — это совокупность зон обслуживания, принадлежащих одному сетевому оператору.

Рис. 1.3. Зона местоположения (LA)

Рис. 1.4. Мобильная наземная сеть (PLMN)

1.4.4. Повторное использование частот (Frequency reuse)

Повторное использование частот — способ организации связи, при котором одни и те же частоты многократно используются в разных зонах обслуживания [27, 32, 49, 101]. Применение частотно-территориального планирования с повторным использованием частот позволяет увеличить пропускную способность при ограниченном количестве частотных каналов.

Расстояние повторного использования частот (Frequency reuses distance) — расстояние между центрами двух удаленных сот, начиная с которого допускается повторное использование. В общем случае оно определяется по формуле , где — число ячеек в кластере, — радиус ячейки (радиус окружности, описанной вокруг гексагональной ячейки).

Кластер (cluster). Кластер — это группа из близко расположенных сот, в пределах которых недопустимо повторное использование из-за опасности превышения уровня взаимных помех. Размер кластера определяется по формуле:

Из этой формулы видно, что кластер может содержать только определенное число сот.

При:

i=0, j=1, N=1;
  i=1, j=1, N=3;
  i=1, j=2, N=4; и т. д.

Приведенное соотношение для показывает, что чем меньше радиус ячейки , тем выше коэффициент повторяемости частот ( ), а следовательно, и эффективность использования выделенного диапазона частот. Отношение называется коэффициентом снижения внутриканальных помех и характеризует степень взаимного влияния удаленных сот, в которых используются одни и те же частотные каналы. Для приведенных выше значений значение равно: .

Пример распределений частот при повторном использовании показан на рис. 1.5 (4-элементный кластер) и рис. 1.6 (7-элементный кластер).

Рис. 1.5. Повторное использование частот при 4-элементном кластере

Рис. 1.6. Повторное использование частот при 7-элементном кластере