». А не задавались ли вы вопросом, почему мобильный телефон называют сотовым? В этом материале мы расскажем об истории возникновения сотовой связи и принципах ее работы.

История появления сотовых телефонов

Американский журналист Роберт Слосс предсказал появление «мобильников» ещё в 1910 году. Первыми новую технологию на вооружение получили полицейские – в 1921 г. стражи правопорядка в Детройте получали информацию от диспетчеров по радиосвязи в диапазоне 2 МГц, а уже к 1940 году мобильные телефоны работали уже в 10 000 полицейских машинах по всей стране. А в 1946 г. в Сент-Луисе появился первый общественный подвижной радиотелефон. Связь осуществлялась по двум диапазонам – 150 и 450 МГц.

В 1957 г. московский инженер Куприянович представил мобильный телефон ЛК-1. Прототип «мобильника» весил три килограмма и позволял звонить на 25-30 км в округе.

Уже в следующем году Куприянович представил заметно более усовершенствованную модель ЛК-1 – весом всего в полкилограмма и размером с коробку папирос.

Примерно в то же время специалисты Воронежского НИИ Связи разработали первую в мире систему автоматической (до этого абонентов соединяли вручную) мобильной связи «Алтай». К 1970 г она работала в 30 городах СССР на частоте в 150 и 330 мегагерц. Каждый город обслуживала одна базовая станция, радиус действия составлял от 50 до 100 км, звонили на аппараты «Алтай», городские и междугородные / международные номера.

Современные системы сотовой связи появились в США в 1978 году, когда в Чикаго начались испытания первой такой системы для 2 тыс. абонентов в диапазоне 800 МГц. Первую коммерческую систему сотовой связи жители города получили в октябре 1983 года от компании AT&T. А первой коммерчески успешной сетью сотовой связи стала финская Autoradiopuhelin (ARP, «Автомобильный радиотелефон»). К 1986 году ей пользовались более 30 тыс. абонентов.

Как работает сотовая связь

Современная сотовая сеть состоит из базовых станций – многочастотных УКВ-приемопередатчиков, равномерно распределенных по всей зоне покрытия. Внешне они выглядят как огромные вышки красного или белого цвета со специальным оборудованием.

Вертикальные части антенны отвечают за мобильную связь, круглые — обеспечивают связь с контроллером. Радиус действия базовой станции — 35 километров (но это не предел, см. далее). Каждая базовая станция имеет шесть секторов обслуживания, один сектор принимает до 70 телефонных звонков одновременно. Умножьте 6 на 70 и поймёте, почему на Новый Год никому нельзя дозвониться:).

Рядом стоящие станции никогда не работают в одном и том же диапазоне – иначе не избежать интерференционных помех.

15.09.2011

История становления и развития мобильной связи в России и мире

Когда я начал обдумывать идею статьи о прошлом сотовой связи, первым делом вспомнилась история, произошедшая 3 апреля 1973 года. Именно в этот день Мартин Купер, глава подразделения мобильной связи американской компании Motorola, совершил первый в мире звонок по мобильному телефону. И именно эта дата считается днем рождения мобильной связи в том виде, в каком мы все к ней привыкли. Но все началось гораздо раньше.

Когда говорят об истории сотовой связи, прежде всего вспоминается 3 апреля 1973 г. Именно в этот день Мартин Купер, глава подразделения мобильной связи американской компании Motorola, совершил первый в мире звонок по мобильному телефону. И теперь он считается днем рождения мобильной связи в том виде, к какому мы привыкли. Но ее история началась гораздо раньше.

Начало пути

Наверное, первой и самой важной датой в истории мобильной связи следует считать 7 мая 1895 г., когда известный русский ученый Александр Степанович Попов продемонстрировал прибор, предназначенный для регистрации электромагнитных волн. Что интересно, изначально Попов не планировал создавать какие-либо средства радиосвязи, а разрабатывал «грозоотметчик», прибор для регистрации молний. Но, по сути, прибор Попова стал первым в мире радиоприемником, источником сигнала для которого служили грозовые разряды. Позднее, в сентябре 1895 г., вместо метрологического регистратора Попов подключил к своему "грозоотметчику" телеграфный аппарат Морзе, что еще больше приблизило его к средству для беспроводной передачи информации.

Следующим шагом к мобильной связи стали сеансы беспроводной телеграфной связи, проводимые Гульельмо Маркони. Причем если в 1896 г. информация передавалась на расстояние нескольких километров, то к концу 1901 г. сообщение Маркони было получено по ту сторону Атлантического океана. Свою роль сыграло и то, что Маркони обладал коммерческой жилкой, благодаря чему разработанная им технология стала коммерчески успешной, а компания «Маркони и К°» -- известной на весь мир.

«Грозоотметчик» Попова – прибор, с которого началась
беспроводная радиосвязь

Не менее важен был и переход от использования абстрактных "точек-тире" к передаче живого человеческого голоса. Для исследователей-радиотехников тех лет это была одна из наиболее актуальных задач, в процессе решения которой были проведены сотни исследований и получены десятки патентов. Но наибольшего успеха добился Реджинальд Фессенден, в 1900 г. впервые передавший голос по радиоканалу, а к 1903 г. – получивший вполне приемлемое его качество. Датой «мобилизации» беспроводной радиосвязи стал 1901 г., когда Маркони установил приемо-передающее устройство на паровой автомобиль марки «Тоникрофт».

Так выглядел первый автомобиль,
оснащенный системой подвижной радиосвязи

Следующим ключевым стал 1921 г., когда в американском Детройте была запущена первая в мире диспетчерская система телеграфной подвижной связи, предназначенная для нужд местной полиции. Обмен информацией был односторонним – получив сигнал (азбукой Морзе), полицейские связывались с участком по обычному телефону. Фактически построенная в Детройте система была прототипом уже позабытой многими пейджинговой связи. Двусторонняя подвижная радиосвязь для помощи полиции появилась в 1933 г. в Нью-Йорке. Причем она уже была не телеграфной, а голосовой, хотя и работающей в полудуплексном режиме, т.е. для переключения между приемом и передачей нужно было нажимать кнопку.

Америка и Европа

Частным клиентам мобильная радиосвязь впервые стала доступна 17 июня 1946 г., когда в американском Сент-Луисе (штат Миссури) совместными усилиями AT&T и Bell Telephone Laboratories была запущена сеть стандарта MTS, работавшая на частоте 150 МГц. Принцип действия MTS-сети отличался от современной мобильной связи – для покрытия определенной территории использовался один мощный передатчик, а для регистрации сигнала от абонентских устройств – сеть приемников. Вызов в MTS-сети осуществлялся в ручном режиме – сначала абонент выбирал свободный канал, а затем устанавливал связь с оператором, соединявшим его с нужным абонентом. Причем изначально МТS-сеть работала в полудуплексном режиме, что позволяло решить проблему эха. Полнодуплексный режим (т.е. как в обычном телефоне) и автоматический выбор каналов появились лишь в 1964 г. Кстати, уже к концу 40-х гг. прошлого века AT&T и Bell Telephone Laboratories, не были самым передовыми – в 1948 г. Радиотелефонной компанией Ричмонда (штат Индиана) была запущена полностью автоматическая система подвижной радиосвязи, в которой вызов абонента осуществлялся без помощи оператора.

Один из первых автомобильных радиотелефонов

Все первые системы подвижной радиосвязи тех лет имели серьезное ограничение в виде частотного ресурса с ограниченным числом каналов. Это мешало обеспечить полное покрытие значительной территории и не позволяло двум сетям работать в одном частотном диапазоне – минимальное расстояние между двумя радиосистемами должно было составлять не менее 100 км. Решение данной проблемы было найдено сотрудником Bell Laboratories Д. Рингом, предложившим всю зону покрытия разделить на ячейки (соты), образуемые базовыми станциями, работающими в различающихся частотных диапазонах. И именно сотовый принцип стал основополагающим для современных мобильных сетей. Практическая реализация идеи появилась в 1969 г. в поездах Metroliner, курсировавших между Нью-Йорком и Вашингтоном – весь маршрут поезда (255 миль) был разделен на девять зон, в каждой из которых было доступно по шесть каналов на частоте 450 МГц, а центр управления системой находился в Филадельфии.

Схематичное изображение сотовой сети

Одновременно с США системы подвижной радиосвязи развивались и в Европе, где основные работы вели компании «Эрикссон» и «Маркони». Первые испытания европейских систем радиосвязи состоялись в 1951 г., а японских – в 1967 г. Кстати, именно японцы установили, что в условиях городской застройки для подвижной радиосвязи больше всего подходят диапазоны в районе 400 и 900 МГц. Среди европейских стран первая коммерчески успешная сеть сотовой связи была развернута в Финляндии в 1971 г., а к 1978 г. ей была покрыта вся территория страны. Естественно, речь шла об автомобильной радиосвязи, что даже нашло отражение в ее названии – Autoradiopuhelin (ARP, «Автомобильный радиотелефон»). Аналогично позиционировалась и сеть Autotel. Однако несмотря на аналоговую передачу голоса, в стандарте Autotel вся служебная информация, в отличие от других систем подвижной радиосвязи тех лет, передавалась уже в цифровой форме.

Велись разработки в области подвижной радиосвязи и в нашей стране, но о них будет рассказано немного ниже, а пока вернемся в США, где развернулась яростная борьба между компаниями AT&T Bell Labs и Motorola, стремившимися стать лидерами на зарождающемся рынке мобильной связи. Причем AT&T Bell Labs делала ставку на автомобильную радиосвязь, а Motorola – на компактные устройства, которые можно было носить с собой. Конкуренция была достаточно жесткой, предпринимались даже попытки задействовать административный ресурс в лице FCC (Федеральной комиссии по коммуникациям). Победителем в борьбе вышла Motorola, а главным направлением дальнейшего развития мобильной связи стало создание компактных устройств, которые можно было просто носить с собой. Коммерческая сеть, основанная на предложенных Motorola принципах, была запущена в 1983 г., через десятилетие после того исторического звонка.

Первый мобильный телефон Motorola DynaTAC 8000X
(Dynamic adaptive total area coverage)

Если обсуждать стандарты сотовой связи тех лет, то следует напомнить, что в Америке начинал набирать популярность аналоговый стандарт AMPS (Advanced mobile phones service - усовершенствованная подвижная телефонная служба), впоследствии усовершенствованный до цифрового D-AMPS. В Европе появилась целая россыпь различных несовместимых между собой стандартов, а наибольшее распространение получили скандинавский NMT (Nordic mobile telephony) и развернутый в ряде европейских стран TACS (Total access communications system, аналог AMPS). В Японии наиболее популярными стали NTT (Nippon telephone and telegraph system) и модифицированный вариант TACS, получивший имя JTACS(NTACS). Все перечисленные стандарты, как и AMPS, были аналоговыми, а построенные сети относились к первому поколению мобильной связи.

Одновременно с ростом количества абонентов мобильных сетей перед европейцами встал вопрос создания единого стандарта мобильной связи, для чего в 1982 г. была создана группа Groupe Spécial Mobile, включавшая 26 европейских телефонных компаний. На разработку одноименного стандарта ушло девять лет – его первая спецификация была опубликована в 1991 г., а первая в мире коммерческая GSM-сеть была запущена в 1992 г. в Финляндии. Альтернативой GSM стал стандарт CDMA, распространенный в США и странах Азии. Первая коммерческая CDMA-сеть появилась в 1995 г. в Гонконге, а первая спутниковая система связи коммерческого назначения (основанная на технологии CDMA Omni TRACKC) была запущена в 1980 г. Кстати, теоретические основы CDMA заложил еще в 1935 г. русский ученый Д. В. Агеев.

Наша история

Сотовая связь в современном понимании пришла в нашу страну в 1991 г., когда компания «Дельта Телеком» развернула сеть стандарта NMT-450i, а первый звонок с ее использованием состоялся 9 сентября 1991 г. Первая российская GSM-сеть была запущена в 1994 г., одновременно с появлением оператора «Северо-Западный GSM».

Однако история развития мобильной связи в нашей стране имеет более глубокие корни. Все началось с того, что во время Великой Отечественной войны советский ученый Георгий Ильич Бабат предложил идею устройства под названием «монофон», представлявшего собой переносной телефонный аппарат, работающий полностью в автоматическом режиме. Рабочий диапазон частот устройства должен был находиться в районе 1--2 ГГц, но в отличие от современных средств сотовой связи, в «монофоне» для передачи голоса планировалось использовать не радиоканал, а разветвленную сеть волноводов.

Г.И. Бабат, изобретатель «монофона»

Следующий шаг к отечественной мобильной связи был сделан Г. Шапиро и И. Захарченко, предложившими в 1946 г. систему автомобильной радиотелефонной связи. Ее принцип был прост и гениален – городские телефонные станции предполагалось дополнить радиоприемной аппаратурой, а каждому автомобилю, оснащенному радиосвязью, – выделить индивидуальные позывные. Для совершения вызова достаточно было передать в эфир свои позывные, после чего автоматически включался установленный в автомобиле телефон, пользоваться которым можно было, как обыкновенным телефонным аппаратом. При поступлении на номер мобильного абонента входящего звонка установка связи с ним осуществлялась также посредством позывных. На первых порах даже радиус действия системы Шапиро -- Захарченко составлял примерно 20 км, но впоследствии изобретатели смогли увеличить его до 150 км, причем сам прибор был весьма компактным. Изначально систему Шапиро -- Захарченко предполагалось использовать для координации работы милиции, пожарных, медиков и других экстренных служб. Однако идея не прижилась в первую очередь из-за нежелания этих служб быть привязанными к городской телефонной сети.

Но действительно сенсационным можно считать то, что в 1957 г. Л. И. Куприянович создал прототип мобильного телефона, получившего имя ЛК-1. Что интересно, до разработки ЛК-1 сферой деятельности Куприяновича было создание портативных раций, так же как и у его заокеанского коллеги Мартина Купера. Сопряжение ЛК-1 с городской телефонной сетью осуществлялось через «Автоматическую телефонную радиостанцию» (АТР), с которой «мобильная» трубка была связана четырьмя частотными каналами: прием звука, передача звука, передача сигналов набора номера и отправка сигнала завершения вызова. Причем был продуман и вопрос массового использования ЛК-1 – в этом случае управляющие сигналы различались по тональности, а для передачи голоса использовались разные частотные каналы. Радиус действия аппарата составлял несколько десятков километров.

Заметка в журнале «Наука и жизнь», №10, 1958 г..

Обратите внимание – в СССР изначально ставка делалась именно на создание систем подвижной радиосвязи, использование которых максимально похоже на использование обычных городских телефонов, причем эти системы должны были максимально просто интегрироваться с действующей городской телефонной сетью. Также понималась и важность компактных размеров – если первые варианты ЛК-1 весили около 3 кг (напомню, вес автомобильных радиотелефонов составлял 10--20 кг.), то уже в 1958 г. Куприяновичу удалось изготовить телефон весом всего 500 гр. А в 1959 г. он выдвинул предложение установить АТР на высотном задании, т.е. реализовать то же самое, что сделал Мартин Купер спустя 14 лет. Но изобретение Л.И. Куприяновича хода не получило, и к 1960--1961 гг. в своих статьях он рассказывает о портативных рациях и новостях электроники, но ни словом не упоминает о радиотелефоне.

И это не случайно -- в конце 50-х гг. прошлого века по заказу высшего руководства страны в СССР началась разработка системы подвижной автоматической радиосвязи «Алтай». Причем одно из главных требований состояло в том, чтобы ее использование было максимально схоже с применением обычной телефонной сети, т.е. ручное переключение каналов и необходимость вызова диспетчера были исключены. И эта задача была решена – уже в 1963 г. система была запущена в опытную эксплуатацию на территории Москвы. Рабочий диапазон «Алтая» находился в районе 150 МГц, а позднее был задействован и диапазон 330 МГц. К середине 70-х под покрытием этой системы оказались уже 114 городов СССР, а на Олимпиаде 1980 г. она стала основным средством для связи освещавших ее журналистов. Причем качество связи на «Алтае» было не хуже, чем на лучших проводных телефонных линиях, а проблемы со связью возникали достаточно редко. В эпоху своего расцвета она стала доступна не только партийным и государственным деятелям, но и руководителям предприятий – к началу 80-х гг. ею пользовались около 25 тыс. абонентов. Для высшего руководства страны и нужд спецслужб также была создана «Роса», представлявшая собой вариант «Алтая», дополненный средствами шифрования.

Абонентское оборудование «Алтай» образца 1960-х гг

Были у СССР и планы по развертыванию сети мобильной связи, доступной для рядового человека. В начале 1980-х годов была начата работа над системой «ВоЛеМоТ», название которой состояло из первых букв городов, где велась ее разработка: Воронеж, Ленинград, Молодечно, Тернополь. Причем в систему изначально закладывались возможность использования множества базовых станций с целью покрыть всю территорию страны и поддержка автоматического перехода между базовыми станциями без прерывания разговора. Таким образом, «ВоЛеМоТ» могла стать полноценной сотовой сетью, и если бы не бюрократические проволочки и недостаточное финансирование работ, то ее запустили бы уже к середине 1980-х гг. В качестве рабочего диапазона в ней планировалось использовать частоту 330 МГц, что давало возможность покрыть одной базовой станцией большие расстояния. Кстати, запуск системы в эксплуатацию в некоторых городах все же состоялся, но произошло это лишь в середине 1990-х гг., когда технологическое лидерство было упущено, а на рынке доминировали NMT- и GSM-сети.

Резюме

История не имеет сослагательного наклонения. Мы упустили возможность стать лидерам в деле строительства мобильных сетей, а ведь шансы для этого у нашей страны были. В 1959 г. болгарский ученый Христо Бачваров создал мобильный телефон, концептуально схожий с аппаратом Л.И. Куприяновича, и получил соответствующий патент. Более того, на выставке «Интероргтехника-66» засветились РАТ-0,5 и АТРТ-0,5, компактные мобильные телефоны промышленного производства, а также базовая станция РАТЦ-10, способная одновременно связать шесть мобильных абонентов с городской телефонной сетью. Но в серию все эти наработки так и не пошли, а днем рождения мобильной связи все признали 3 апреля 1973 г., когда Мартин Купер совершил свой исторический звонок.

Как зарождалась связь

В этой статье расскажем про историю появления мобильной связи

Первая система радиотелефонной связи появилась в 1946 году в США – Сент-Луисе. Радиотелефоны работали на фиксированных частотах и переключались вручную. В Советском Союзе радиотелефонная связь появилась в 1959 году и называлась системой «Алтай». Естественно, она была не общедоступной, а использовалась в качестве правительственной связи и спецслужбами. В 1990-1994 годах при развале СССР, из Советских НИИ, «бесплатно» вывозилась за кордон большая масса засекреченных разработок, в том числе и разработка многочастотной, многобазовой радиотелефонной связи. И в 1991 году в США, а в последствие и в Российской Федерации появился новый стандарт радиотелефонной – сотовой связи NMT-450 («Сотел»). Использовался аналоговый сигнал. В последствии появились цифровые стандарты – GSM-900 и GSM-1800.

С прогрессивным развитием сотовой связи мобильные телефонные аппараты стали широко доступны. Как правило, мобильный телефонный аппарат (далее МТА) может работать на расстоянии до 1500 м от базовой станции.

Как известно, каждому сотовому аппарату присваивается свой электронный серийный номер (ESN), который кодируется в микрочипе телефона при изготовлении телефона. Активируя SIM-карту (Subscriber Identity Module) - микрочип, в котором «прошит» абонентский номер, мобильный телефонный аппарат получает мобильный идентификационный номер (MIN).

Площадь, охватываемая сетью GSM (Global System for Mobile communications, - глобальная система мобильной связи), разбита на отдельные, прилегающие друг к другу ячейки (соты) - отсюда пошло название «сотовая связь», в центре которых находятся приемопередающие базовые станции. Обычно такая станция имеет шесть передатчиков, которые расположены с диаграммой направленности 120° и обеспечивают равномерное покрытие площади. Одна средняя современная станция одновременно может обслуживать до 1000 каналов. Площадь «соты» в городе составляет около 0,5-1 км 2 , вне города в зависимости от географического расположения она может достигать и 20, и 50 км 2 . Телефонный обмен в каждой «соте» управляется базовой станцией, которая принимает и передает сигналы в большом диапазоне радиочастот (выделенный канал - шаг для каждого сотового телефона минимальный). Базовая станция подключена к проводной телефонной сети и оснащена аппаратурой преобразования высокочастотного сигнала сотового телефона в низкочастотный сигнал проводного телефона и наоборот, чем обеспечивается сопряжение этих двух систем. Технически современная аппаратура базовой станции занимает площадь 1…3 м 2 и располагается в пределах одного небольшого помещения, где ее работа осуществляется в автоматическом режиме. Для стабильной работы такой станции необходимо лишь наличие проводной связи с телефонным узлом (АТС) и сетевое питание 220 В.

В городах и населенных пунктах с большим скоплением домов передатчики базовых станций располагаются прямо на крышах домов. В пригородах и на открытой местности используются вышки в несколько секций (их часто можно увидеть расположенными вдоль шоссе).

Зона покрытия соседних станций соприкасается. При передвижении телефонного аппарата между зонами покрытия соседних станций происходит его периодическая регистрация. Периодически, с интервалом 10…60 мин (в зависимости от оператора), базовая станция излучает служебный сигнал. Приняв его, мобильный телефон автоматически добавляет к нему свои MIN- и ESN-номера и передает получившуюся кодовую комбинацию на базовую станцию. Таким образом, осуществляется идентификация конкретного мобильного сотового телефонного аппарата, номера счета его владельца и привязка аппарата к определенной зоне, в которой он находится в данный момент времени. Этот момент весьма важен - уже на данном этапе можно контролировать передвижения того или иного объекта, а уж кому это выгодно, вопрос другой - главное есть возможность…

Когда пользователь соединяется с кем-либо по своему телефону, базовая станция выделяет ему одну из свободных частот той зоны, в которой он находится, вносит соответствующие изменения в его счет (производит списание средств) и передает его вызов по назначению.

Если мобильный пользователь во время разговора перемещается из одной зоны связи в другую, базовая станция покидаемой зоны (соты) автоматически переводит сигнал связи на свободную частоту соседней с ней зоны (соты).

Самыми уязвимыми с точки зрения возможности перехвата ведущихся переговоров (прослушивания) являются аналоговые мобильные сотовые телефоны. В нашем регионе (Санкт-Петербург) такой стандарт присутствовал до недавнего времени - это стандарт NMT450 (он присутствует также в Республике Беларусь). Уверенная связь и ее удаленность от базовой станции в таких системах напрямую зависят от мощности излучения передающего сотового телефона.

Аналоговый принцип передачи информации основан на излучении в эфир нецифрового радиосигнала, поэтому, настроившись на соответствующую частоту такого канала связи, теоретически можно прослушивать разговор. Однако стоит «остудить особо горячие головы»- прослушать переговоры сотовой связи данного стандарта не так-то просто, поскольку они шифруются (искажаются) и для точного распознавания речи нужен соответствующий дешифратор. Переговоры данного стандарта пеленговать проще, чем скажем, стандарта GSM- цифровой сотовой связи, мобильные телефоны которых передают и принимают информацию в виде цифрового кода. Легче всего пеленгуются стационарно расположенные или неподвижные объекты, осуществляющие сотовую связь, труднее - мобильные, т. к. перемещение абонента в процессе разговора сопровождается снижением мощности сигнала и переходом на другие частоты (при передачи сигнала от одной базовой станции к соседней).

Методы пеленгации

Приход в каждую семью сотовой связи (сегодня и школьники получают такие подарки), это реалии времени, комфорт становится уже незаменимым. Наличие у пользователя сотового телефона позволяет выявлять его местоположение, как в текущий момент времени, так и все его предыдущие перемещения до этого. Текущее положение может выявляться двумя способами.

Первый — метод целенаправленного пеленгования сотового телефона, определяющий направление на работающий передатчик из трех-шести точек и дающий засечку местоположения источника радиосигналов. Особенность такого метода в том, что он может применяться по чьему-либо распоряжению, например органов, уполномоченных по закону.

Второй метод - через оператора сотовой связи, который в автоматическом режиме постоянно регистрирует, где находится тот или иной абонент в данный момент времени даже в том случае, когда он не ведет никаких разговоров. Эта регистрация происходит автоматически по идентифицирующим служебным сигналам, автоматически передаваемым сотовым телефоном на базовую станцию (об этом шла речь ранее). Точность определения местонахождения абонента зависит от ряда факторов: топографии местности, наличия помех и отражения сигнала от зданий, от положения базовых станций и их загруженности (количества активных мобильных телефонов оператора в данной соте), размера соты. Отсюда, точность определения местонахождения абонента сотовой связи в городе заметно выше, чем в открытой местности, и может достигать пятна в несколько сотен метров. Анализ данных о сеансах связи абонента с различными базовыми станциями (с какой и на какую станцию подавался вызов, время вызова и тому подобное) позволяет восстановить картину всех перемещений абонента в прошлом. Данные автоматически регистрируются у оператора сотовой связи (для выписки счетов и не только…), поскольку оплата таких услуг основана на длительности использования системы связи. Эти данные могут храниться несколько лет, и это время пока не регламентируется федеральным законом, только ведомственными актами.
Можете сделать вывод – конфиденциальность обеспечивается, но не для всех. При необходимости прослушивания ваших переговоров, или определения вашего местоположения, практически любая «снаряженная» спецслужба, или преступное сообщество способны это сделать без каких либо усилий.

Труднее перехватить разговор, если он ведется с движущегося автомобиля, т.к. расстояние между пользователем сотового телефона и пеленгующей аппаратурой (если идет речь об аналоговой связи) постоянно изменяется и, если эти объекты удаляются друг от друга, особенно в пересеченной местности среди домов, сигнал ослабевает. При быстром перемещении сигнал переводится с одной базовой станции на другую, с одновременной сменой рабочей частоты - это затрудняет перехват всего разговора целиком (если он не ведется целенаправленно с участием оператора связи), поскольку для нахождения новой частоты требуется время.

Выводы из этого можно сделать самостоятельно. Отключайте свой сотовый телефон, если не желаете, чтобы ваше местонахождение стало известно.

Скрытые возможности сотовых телефонов

Современный МТА может включаться в режим диктофона (запись звуков от встроенного микрофона) автоматически по сигналу, или заданной программе, без санкции своего владельца. Не факт, что каждый МТА записывает речь и голос владельца, а затем передает информацию, но такая возможность в каждом современном МТА технически предусмотрена. Это сродни ружью, которое висит на стене. И если действие происходит во время спектакля в театре, то почти очевидно, что до конца спектакля ружье выстрелит. Так и в данном случае- возможность записи и передачи информации у МТА есть и этот фактор надо учитывать при эксплуатации своего «мобильника».

Информацию принимает ближайшая к МТА станция - сота. Как происходит передача информации в эфир? МТА общается со станцией пачками цифровых сигналов-импульсов, которые называются тайм-слоты. Продолжительность одного служебного сеанса связи может длиться от долей секунды до нескольких секунд.

Такие сеансы служебной связи МТА с базовой станцией осуществляет постоянно, когда сотовый телефон находится во включенном состоянии. Первоначально это происходит после включения питания МТА, тогда телефон, общаясь с ближайшей станцией связи своего оператора (соответственно установленной SIM-карте), позиционирует свое положение на местности, выдает в эфир свои данные (например, идентификационный номер сотового телефона в сети и др.), т. е. регистрируется в сети. На основании этой регистрации при последующих переговорах данному абоненту начисляется платеж за соединения, услуги связи, тарификация вызовов и роуминг. Кроме тайм-слотов в сеансе связи при включении питания, МТА периодически, примерно один раз в час (а при активном перемещении постоянно) выходит на связь с близлежащей базовой станцией, позиционируя свое положение и в случае необходимости (выход за пределы соты) регистрируясь в зоне ответственности другой соседней базовой станции. Длительность и периодичность сеансов служебной связи (тайм-слотов) у разных МТА различна и составляет (периодичность) от 10 до 35 раз в сутки. При этом длительность тайм-слотов колеблется в диапазоне 2-25 миллисекунд.

Во многих современных МТА автоматически включены функции различного рода сервисного информирования владельца, например, о прогнозе погоды или новостях, поэтому тайм-слоты у такого телефона будут чаще и длительнее. В данном случае определить, какие именно сигналы посылает ваш «мобильник» к базовой станции без специального оборудования нельзя. Можно лишь зафиксировать сам факт короткого сеанса связи, произошедшего без участия владельца МТА. В любом случае, если к Вам поступило SMS-сообщение, то произошёл обмен тайм-слотами.

Эту особенность «своего» МТА необходимо знать каждому владельцу сотового телефона, несмотря на то, что компании производители пока не спешат ни делиться данной информацией с покупателями своего товара, ни объяснять эти функции и их предназначение. Как говорится, предупрежденный - защищен… Косвенным признаком работы МТА на передачу большими мощностями является быстро разряжающийся аккумулятор.

Как проверить сотовый телефон

На заре массовой популяризации сотовых телефонов (а это было не так и давно) среди населения преобладали мобильные телефонные аппараты (МТА), приобретенные за рубежом и требующие русификации. Кроме этого, часть сотовых телефонов, привозимых из-за рубежа в СНГ (купленных на вторичном рынке, потому что дешево), при подключении SIM-карты местного оператора оказывались заблокированными (не реализовывали часть заявленных в меню МТА и в его руководстве по эксплуатации функций). Люди несли МТА в соответствующий сервис (согласно названию МТА) и порой получали ответ: ваш телефон в России работать не будет. С тех пор МТА, привезенные из-за границы частным порядком, стали негласно делиться на «белые» и «серые». «Белые» можно реанимировать и использовать в СНГ «по полной программе», а «серые» практически безнадежны, или требуют таких вложений, которые перетягивают саму его стоимость. Поэтому, с некоторых пор «серые» мобильные аппараты попадают в Россию только единичными экземплярами, или партиями, ввозимыми мелкими «челноками», или после отдыха Россиян за границей, по их незнанию. В связи с этим зародился тестовый способ проверки МТА.

Для теста надо последовательно нажать клавиши на клавиатуре: *#06#. В результате высветится серия и модельный номер, указанные в паспортных данных. Такие же данные нанесены на корпусе МТА под аккумуляторной батареей. Чем они помогут?

Указанные данные, это IMEI (International Mobile Equipment Identifier - международный идентификатор мобильного оборудования) вашего МТА. После данной процедуры уведомления сотовой компании, ваш МТА вместе с SIM-картой (или даже вновь вставленной), будет находиться на контроле у вашего сотового оператора. Этот номер лучше выяснить заранее (при покупке или эксплуатации МТА) и где-нибудь записать вдали от посторонних глаз. При потере или краже аппарата эти данные требуется передать своему сотовому оператору. Это необходимо для того, чтобы ваш МТА точно нашелся, или по крайней мере, был бы заблокирован в обслуживании у оператора, которым вы пользовались до утери телефона.

Введение

Алгоритм функционирования систем сотовой связи

Инициализация и установление связи

Аутентификация и идентификация

Передача обслуживания (при маршрутизации)

Роуминг

Обслуживание вызовов в стандарте GSM

Заключение

Введение

Компьютеризация телекоммуникационного оборудования идет параллельно с процессами приватизации национальных систем связи, появлением на рынке крупных фирм - операторов, что приводит к усилению конкурентной борьбы. В результате снижаются расценки на телекоммуникационные услуги, расширяется их ассортимент, а пользователи имеют возможность выбора.

Большинство промышленно развитых стран интенсивно переходит на цифровой стандарт связи, который позволяет мгновенно передавать колоссальные объемы информации с высокой степенью защиты ее содержания. В мировых телекоммуникациях отчетливо проявляется тенденция развития полносервисных сетей, построенных на базе технологии коммутации пакетов услуг.

В настоящее время в первую десятку стран, которые имеют наиболее развитые системы связи и телекоммуникаций, отвечающие мировым стандартам, входят Сингапур, Швеция, Новая Зеландия, Финляндия, Дания, США, Гонконг, Турция, Норвегия и Канада. Казахстан в рейтинге стран по уровню развития телекоммуникационных систем уступает не только промышленно развитым, но и многим развивающимся государствам.

Спрос на информационные технологии, современные компьютеры и офисное оборудование в последние годы оказывает существенное влияние на динамику и структуру мировой экономики. Настоящей революцией в сфере информационных технологий стало появление и бурное развитие системы сотовой связи, сформировавшейся к началу третьего тысячелетия в одну из ведущих отраслей мировой экономики.

сотовая связь роуминг

1. Алгоритм функционирования систем сотовой связи

Алгоритмы функционирования систем сотовой связи различных стандартов в основном схожи. Когда подвижная станция находится в режиме ожидания, его приемное устройство постоянно сканирует либо все каналы, либо только каналы управления (КУ). Для вызова абонента всеми БС по каналам управления передается сигнал вызова. ПС вызываемого абонента при получении этого сигнала отвечает по одному из свободных КУ. БС, принявшая ответный сигнал, передает информацию о его параметрах на центр коммутации (ЦК), который переключает разговор на ту БС, где зафиксирован максимальный уровень сигнала ПС вызываемого абонента.

Во время набора номера ПС занимает один из свободных каналов, уровень сигнала БС в котором в данный момент максимален. По мере удаления абонента от БС или в связи с ухудшением условий распространения сигнала, абонент автоматически переключается на другой свободный канал или другую БС. Специальная процедура, называемая эстафетной передачей (Handover ) позволяет безобрывно переключить разговор на свободный канал другой БС, в зоне действия которой оказался абонент. Для контроля таких ситуаций БС снабжена специальным приемником, периодически измеряющим уровень сигнала от ПС и сравнивающим его с допустимым порогом. (В некоторых моделях ПС также производится периодическое измерение уровня принимаемого сигнала и оценивается его качество). Если уровень сигнала меньше порогового, то информация об этом автоматически передается на центр коммутации по служебному каналу связи. Центр коммутации выдает команду на измерения сигнала от данного абонента на другие БС (сразу на несколько), окружающие абонента ПС. После получения ответа от этих БС центр коммутации выбирает наиболее подходящую БС.

В случае, если все каналы БС заняты обслуживанием абонентов и в это время поступает заявка на обслуживание от очередного абонента, то, как временная мера (до освобождения одного из каналов), возможно использование принципа эстафетной передачи даже внутри одной соты. При этом происходит не блокировка вызова, а производится поочередное переключение всех участвующих в связи абонентов с канала на канал. В таком процессе на можно поочередно отдавать некоторое время от всех каналов новому абоненту. Образуется как бы «запасной» канал.

Одна из важнейших услуг сети сотовой связи - предоставление набора услуг для абонента с одной и той же подвижной станции (радиотелефона) в других городах, регионах и даже других странах, так называемый роуминг (Roaming ). Для осуществления такой услуги между операторами сетей сотовой связи должен быть договор на оказание роуминга абонентам, приезжающим из районов, обслуживаемых другими операторами.

2. Инициализация и установление связи

В работе ПС в зоне обслуживания «своей» сети можно выделить четыре режима, сходных по сути для систем разных стандартов:

· режим ожидания;

· режим установления связи (вызова);

· режим ведения связи (телефонного разговора).

Если ПС полностью выключена (обесточена), то после включения питания на ПС автоматически производится процесс инициализации -начального запуска . В течении этого режима происходит настройка ПС на работу в составе системы - по сигналам, регулярно передаваемым базовыми станциями по каналам управления (КУ). По окончании инициализации ПС переходит в режим ожидания. Конкретное содержание операций по инициализации зависит от стандарта системы сотовой связи.

В режиме ожидания , ПС отслеживает:

· изменения информации со стороны системы, связанные как с изменениями в работе системы, так и в связи с перемещениями самой ПС;

· команды системы (например, подтвердить работоспособность, измерить уровень принимаемого сигнала и т.п.;

· получение вызова со стороны системы;

· инициализацию вызова со стороны собственного абонента.

Кроме того, ПС может периодически, например раз в 10-15 минут подтверждать свою работоспособность, передавая соответствующие сигналы на БС или передавать иные сообщения для системы независимо от ведения сеанса связи. В центре коммутации (ЦК) для каждой из включенных ПС фиксируется ячейка, в которой она «зарегистрирована», что облегчает организацию процедуры вызова мобильного абонента. Если ПС не подтверждает свою работоспособность в течении определенного времени, то ЦК считает ее выключенной и поступающий на эту ПС вызов не передается. Поэтому питание ПС обычно не выключается и ПС находится в режиме дежурного приема.

Процедура установления связи заключается в следующем. Если со стороны системы или из сети ТФОП поступает на ЦК вызов номера мобильного абонента, то ЦК направляет этот вызов на БС той ячейки, в которой была зарегистрирована ПС, или на несколько БС в окрестности этой ячейки (с учетом возможного перемещения абонента). БС передают вызов по соответствующим каналам вызова. Если ПС находится в режиме ожидания, то она принимает вызов и отвечает на него через свою БС, передавая одновременно данные для проведения процедуры аутентификации. При положительном результате аутентификации через БС для ПС назначается канал трафика и сообщается номер частотного канала. Подвижная станция настраивается на выделенный канал и совместно с БС выполняет необходимые действия по подготовке к сеансу связи. На этом этапе ПС по сигналам синхронизации настраивается на заданный номер слота в кадре, уточняет задержку во времени, подстраивает уровень излучаемой мощности и т.п. Выбор временной задержки производится с целью временного согласования слотов в кадре (на прием в БС) при организации связи с подвижными станциями, находящимися на разных дальностях от БС. При этом временная задержка передаваемой ПС пачки регулируется по командам БС.

Затем БС выдает сообщение о подаче вызова (звонка), которое подтверждается подвижной станцией, и вызывающий абонент слышит сигнал вызова. Когда вызываемый абонент отвечает на вызов («снимает трубку»), ПС выдает на БС запрос на завершение соединения. С завершением соединения начинается собственно сам сеанс связи (разговор).

В процессе разговора ПС производит обработку передаваемых и принимаемых сигналов речи, а также передаваемых одновременно с речью сигналов управления. По окончании разговора происходит обмен служебными сообщениями между ПС и БС (запрос или команда на отключение с подтверждением), после чего передатчик ПС выключается и станция переходит в дежурный режим (режим ожидания).

Если вызов инициируется со стороны ПС, т.е. абонент ПС набирает вызываемый номер, убеждается по дисплею в правильности набора и нажимает соответствующую кнопку вызова на панели ПС, то ПС передает через свою БС сообщение с указанием номера вызываемого абонента и данными для аутентификации станции. После успешной аутентификации БС назначает канал трафика. Последующие шаги по подготовке сеанса связи производятся таким же образом, что и при поступлении вызова со стороны системы.

Если связь устанавливается между двумя мобильными абонентами, то процедура установления связи практически ничем не отличается от установления связи с абонентами сети ТФОП, поскольку все соединения устанавливаются через коммутатор мобильной связи ЦК (MSC). Ели оба мобильных абонента относятся к одной и той же сотовой системе, то связь устанавливается через ЦК без выхода в на коммутаторы сети ТФОП.

3. Аутентификация и идентификация

Процедуры аутентификации и идентификации выполняются при каждом установлении связи. Аутентификация - процедура подтверждения подлинности (действительности, законности, наличия прав на пользование услугами сети сотовой связи) абонента. Идентификация - это процедура отождествления мобильного аппарата (т.е. подвижной станции). При этом определяется принадлежность ПС к одной из групп, обладающих определенными признаками, а также выявляются неисправные и украденные аппараты.

Идея процедуры аутентификации в цифровой системе заключается в шифровании некоторых паролей-идентификаторов с использованием квазислучайных чисел, периодически передаваемых на ПС с ЦК, и индивидуального для каждой ПС алгоритма шифрования. Такое шифрование с использованием одних и тех же исходных данных и алгоритмов, производится как на ПС так и в ЦК (или в центре аутентификации). Аутентификация считается успешной, если оба результата совпадают.

4. Передача обслуживания (при маршрутизации)

Базовая станция, находящаяся примерно в центре соты, обслуживает все ПС в пределах своей ячейки. При перемещении ПС из одной ячейки в другую, ее обслуживание соответственно передается на другую БС. Процесс передачи обслуживания происходит без прерывания связи, т.е. происходит эстафетная передача обслуживания. Если ПС перемещается из одной соты в другую в режиме ожидания, она просто отслеживает эти перемещения по информации системы, передаваемой по каналам управления, и в нужный момент перестраивается на более сильный сигнал другой БС.

Решение о передаче обслуживания принимает центр коммутации. С центра коммутации на «новую» БС идет команда на передачу обслуживания с целью, чтобы эта БС могла выделить необходимые каналы, а затем на ПС через «старую» БС передаются необходимые команды с указанием нового частотного канала, номера рабочего слота и т.п. ПС автоматически перестраивается на новый канал и настраивается на совместную работу с новой БС. Процесс перестройки занимает доли секунды и остается незаметным для абонента.

5. Роуминг

Роуминг - это функция или процедура предоставления услуг системы сотовой связи абоненту одного оператора в системе другого оператора (разумеется в совместимых стандартах). При перемещении абонента в другую сеть и выходе на связь, центральный коммутатор новой сети запрашивает (по специальным каналам связи) информацию об абоненте из первоначальной сети, где зарегистрирован пользователь. При наличии подтверждения полномочий у абонента новая сеть регистрирует его у себя. Данные о местоположении абонента постоянно обновляются в первоначальной сети и все поступающие туда вызовы автоматически переадресовываются в ту сеть, где в данный момент находится абонент.

Для организации роуминга участвующие в таком договоре сети должны быть совместимых стандартов. Центры коммутации всех сетей должны быть соединены между собой специальными каналами связи (проводные линии, телефонные линии, радиосвязь и т.п.) для обмена служебными данными.

Различают три вида роуминга: ручной, полуавтоматический и автоматический. При ручном виде роуминга служебных соединений между ЦК может и не быть. Просто при переходе абонента в другую сеть он обменивает свой радиотелефон на другой, подключенный к новой системе. При полуавтоматическом варианте абонент должен предварительно поставить своего оператора в известность о переходе в систему обслуживания другой сети.

Гораздо более сложные операции приходится производить при автоматическом роуминге. Абонент сотовой сети, оказавшийся на территории другой сети инициирует вызов обычным образом, как и в своей сети. ЦК новой сети, убедившись, что в его домашнем регистре HLR этот абонент не значится, воспринимает его как роумера и заносит в гостевой регистр VLR. Одновременно (или с некоторой задержкой) он запрашивает в HLR «родной» системы роумера относящиеся к нему сведения, необходимые для организации обслуживания (оговоренные виды услуг, пароли, шифры), а также сообщает, в какой системе роумер находится в настоящее время. Новое местоположение фиксируется в HLR «родной» системы. После этого роумер пользуется сотовой связью в новой системе как и дома. Вызовы исходящие от него обслуживаются обычным образом, с той только разницей, что относящиеся к нему сведения фиксируются не в HLR. А в VLR. Вызовы, поступающие на номер роумера в его «домашней» сети, переадресуются «домашней» сетью на ту систему, где роумер гостит. По возвращении роумера домой в HLR «родной» системы стирается адрес той системы, где роумер находился, а в VLR той системы, в свою очередь, стираются сведения о роумере.

В стандарте GSM процедура роуминга заложена как обязательный элемент. Кроме того, в стандарте GSM имеется возможность роуминга с SIM - картами с перестановкой этих карт из одного аппарата в другой для поддержания различных вариантов стандарта GSM (GSM-900, GSM-1800? GSM-1900), поскольку во всех трех вариантах стандарта используются унифицированные SIM - карты. Процедура роуминга в стандарте GSM становится еще более удобной с появлением двухрежимных, а в перспективе и трехрежимных абонентских терминалов, обеспечивающих работу во всех диапазонах частот стандарта GSM.

6. Обслуживание вызовов в стандарте GSM

При рассмотрении сотовых телефонных сетей в рамках глобальной сети следует учитывать, что абонентская подключается не просто к коммутатору мобильной связи, а непосредственно в сеть, которая может объединять не только несколько сотовых сетей в пределах одной страны, но и сети многих стран. В общем виде можно выделить следующие зоны обслуживания глобальной сети телефонной связи:

· сота (Cell);

· зона местонахождения или поиска (Location Area);

· зона обслуживания центральным коммутатором мобильной связи (MSC Service Area);

· зона обслуживания сотовой телефонной сети (СТС) общего пользования с несколькими центрами коммутации (PLMN Service Area);

· зона обслуживания глобальной системы (GSM service Area).

Под сотой здесь понимают зону обслуживания оной БС (BTS). Зона местонахождения или поиска объединяет ряд сот контролируемых одним или несколькими контроллерами (BSC), но в пределах одного коммутатора мобильной связи (MSC). При этом в пределах зоны местонахождения абонент может свободно перемещаться без обновления данных в гостевом регистре (VLR). Кроме того, в пределах этой зоны обслуживания осуществляется передача адреса для поиска конкретной ПС.

Зона обслуживания центра коммутации (MSC) является частью общей системы. Абонент зарегистрирован в VLR конкретного ЦК и он может свободно перемещаться в пределах данной зоны обслуживания без передачи его абонентских данных в другой VLR и обновления данных в HLR.

Зона обслуживания систем сотовой связи общего пользования определяется зонами обслуживания каждого центра коммутации, входящего в эту систему и через которые осуществляется выход на другие сети электросвязи, в том числе к другим зонам обслуживания сотовых телефонных сетей общего пользования.

Зона обслуживания глобальной сотовой телефонной сети объединяет все зоны обслуживания национальных сотовых телефонных сетей. При этом имеется ввиду, что все национальные сотовые сети должны быть построены в соответствии со стандартом GSM.

Такой подход к функциональной организации глобальной сети по зонам определяет и систему нумерации сети. Учитывая, что сотовая телефонная сеть GSM может обеспечить связь ПС с абонентами стационарной ТФОП (в перспективе ISDN), а через нее и с абонентами других сетей электросвязи, она должна входить в общий план нумерации стационарной сети ТФОП в соответствии с рекомендациями МККТТ Е.164.

При этом номер подвижной станции в общем плане нумерации MSISDN (Mobile Station ISDN Number) содержит: код страны, код сети, номер абонента. Для России такой номер будет представлен в виде: 7АВСавххххх. Однако СТС GSM является выделенной и может объединять СТС различных стран. Поэтому в соответствии с рекомендациями стандарта GSM в пределах сети GSM принята единая нумерация, и при регистрации абоненту присваивается единый международный номер IMSI, длина которого не должна превышать 15-ти цифр. Структура номера IMSI аналогична структуре номера MSISDN, но под код страны в сети GSM отводится 3 цифры; под код сети 1-2 цифры; под номер абонента максимум 11 цифр. Кроме того, возникает проблема при маршрутизации входящих в ЦК вызовов от сети ТФОП из-за того, что ПС, свободно перемещаясь, может изменить зоны обслуживания (и, например, оказаться в зоне другой АТС с другой нумерацией). Вследствии чего, в отличие от стационарных телефонных сетей, в списочном номере (MSIDN IMSI) не может быть заложен код логического направления связи, однозначно определяющий MSC, в зоне обслуживания которого в данный момент находится вызываемая ПС. Чтобы обеспечить возможность маршрутизации, каждый MSC (VLR) имеет в своем распоряжении совокупность номеров MSRN, которые по требованию предоставляются головному MSC (если система имеет несколько MSC) только на время маршрутизации вызова до конкретного MSC. Учитывая это, номер MSRN в отличие от номера MSISDN содержит не номер абонента, а номер, идентифицирующий MSC. В MSC (VLR) выделенный номер MSRN ставится в однозначное соответствие с номером IMSI вызываемой ПС. Для определения зоны поиска (местонахождения) в сети GSM используется номер LAI, отличающийся от номера IMSI тем, что здесь вместо номера абонента указывается код зоны местонахождения.

Наряду с рассмотренными номерами, используемыми в процессе маршрутизации вызовов, стандартом GSM предусмотрены номер для идентификации оборудования IMEI и временный номер абонента TMSI, используемый для обеспечения конфиденциальности. Номер IMEI включает в себя коды типа оборудования и завода изготовителя, серийный номер. Номер TMSI определяется администрацией сети, и его длина должна составлять не более 4 байт.

Аутентификация абонентов, идентификация оборудования подвижной станции и закрытие информации

Для обеспечения аутентификации и закрытия информации при регистрации абоненту присваивается не только номер IMSI, но и индивидуальный абонентский ключ Ki, который хранится в центре аутентификации (AUC), а также в оборудовании подвижной станции. Абонентский ключ Ki в центре аутентификации используется для формирования триплета: ключа закрытия информации Кc, маркированного отклика SRES и случайного числа RAND (рис. 1). Вначале генерируется случайное число RAND. RAND и Ki являются исходными данными для вычисления Кс и SRES. При этом используются два различных алгоритма вычисления. Сформированные триплеты для каждого из зарегистрированных в сети GSM абонентов передаются в регистр HLR, а при необходимости предоставляются гостевому регистру центра коммутации. Алгоритм вычисления Кс и SRES реализованы не только в центре аутентификации, но и в подвижной станции.

Рис. 1. Формирование Kc, SRES, RAND

В стандарте GSM процедура аутентификации связана с использованием модуля идентификации абонента (SIM). Модуль SIM - это съемная пластиковая карточка, вставляемая в гнездо абонентского аппарата. В этой карточке имеется электронный чип, в котором « зашита» вся необходимая информация. Модуль SIM позволяет вести разговор с любого аппарата однотипного стандарта, в том числе таксофонного. Модуль содержит PIN абонента, идентификатор IMSI, ключ Ki, индивидуальный алгоритм аутентификации абонентаА3, алгоритм А8 вычисления ключа шифрования. Уникальный идентификатор IMSI для текущей работы заменяется временным идентификатором TMSI, присваиваемым аппарату при его первой регистрации в конкретном регионе, определяемом идентификатором LAI, и сбрасываемым при выходе аппарата за пределы этого региона. Идентификатор PIN - это код, известный только абоненту, который должен служить защитой от несанкционированного использования SIM карты. Например, при ее утере. После трех неудачных попыток набора PIN - кода SIM карта блокируется. Блокировка может быть снята либо набором дополнительного кода (известного только абоненту) - персонального кода разблокировки (PUK), либо по команде с центра коммутации.

Процедура аутентификации происходит следующим образом. При запросе ПС доступа к сети центр аутентификации AUC через MSC (центр коммутации) передает ПС случайное число RAND. Подвижная станция, получив число RAND и используя хранящийся у нее абонентский ключ Ki, с помощью алгоритма А3 вычисляет маркированный отклик SRES. Сформировав SRES, подвижная станция передает его в MSC, где происходит сравнение принятого SRES со SRES, вычисленным сетью. При совпадении их для ПС разрешается доступ к сети. Процедура аутентификации осуществляется при регистрации ПС, попытке установления соединения, обновлении данных, а также при активации и дезактивации дополнительных видов обслуживания. Процедура аутентификации приведена на рис. 2.

Рис. 2. Принцип аутентификации

Идентификация самого оборудования пользователя начинается с запроса у ПС номера IMEI. Центр коммутации (MSC) полученный номер IMEI передает в регистр идентификации оборудования EIR (Equipment Identity Register), где имеются три списка оборудования ПС: разрешенные к использованию, запрещенные для использования в системе связи и неисправные. На основании информации списков определяется, к какой группе относится ПС с номером IMEI). Результаты направляются в центр коммутации, где и принимается решение о доступе оборудования пользователя к работе в сети.

Закрытие пользовательской информации, передаваемой по радиоканалу, осуществляется в БС и в ПС. В обоих применяются одни и те же алгоритмы зашифровки передаваемых сообщений. Для закрытия пользовательской информации используются номер цикла доступа и ключ закрытия информации Кс. В БС используется ключ Кс из триплеты, а в ПС он вычисляется на основании полученного случайного числа RAND и абонентского ключа Ki по алгоритму А8.

Алгоритм А8 используется для вычисления для вычисления ключа шифрования сообщений и хранится в модуле SIM. После приема RAND подвижная станция вычисляет, кроме отклика SRAS, также и ключ шифрования Кс, используя RAND, Ki и алгоритм А8 согласно рис. 2. Кроме RAND сеть посылает ПС числовую последовательность ключа шифрования. Это число связано со значением Кс и позволяет избежать формирования неправильного ключа. Значение Кс хранится в ПС и содержится в каждом первом сообщении, передаваемом в сеть.

Рис. 3. Установка режима шифрования

Для установки режима шифрования сеть передает на ПС команду CMC (Ciphering Mode Command) на переход в режим шифрования, после чего Пс используя ключ Кс приступает к шифрованию и дешифрованию сообщений. Поток передаваемых данных шифруют бит за битом или поточным шифром, используя алгоритм шифрования А5 и ключ Кс. Процедура установки режима шифрования представлена на рис. 3.

Заключение

В каждой стране управление телекоммуникационной отраслью имеет свою специфику. Однако появление цифровых технологий и массовое внедрение услуг по предоставлению доступа в сеть Интернет привели к тому, что сегодня практически любой оператор связи работает не только на локальном (региональном или общенациональном), но и на мировом рынке телекоммуникационных услуг.

Появление цифровых технологий способствовало радикальным изменениям в телекоммуникационной отрасли. Услуги традиционной голосовой связи начали вытесняться интерактивными услугами, такими как Интернет, передача данных, мобильная связь.

Но, несмотря на перемены, отечественный рынок услуг связи остается достаточно замкнутым. С одной стороны это обусловлено огромными масштабами территории страны, благодаря которым формируются основные доходы операторов связи. С другой - Казахстан пока находится вне мирового рынка международного трафика, что до сих пор было следствием недостаточно высокого уровня цифровизации основных каналов и более низкого качества связи по сравнению с мировыми стандартами. возрастать.

Несмотря на высокие темпы внедрения современных технологий, процент охвата населения РК новыми видами связи, такими как сотовая связь, пейджинг, Интернет остается низким.

Список использованных источников

1. Ю.А. Громаков. Структура TDMA кадров и формирование сигналов в стандарте GSM. "Электросвязь". N 10. 1993. с. 9-12.

M.Mouly, M.B.Pautet. The GSM System for Mobile Communications. 1992. p.p. 702.

A. Mehrotra. Cellular Radio: Analog and Digital Systems. Artech House, Boston-London. 1994.p.p.460.

4. Ю.А. Громаков. Структура TDMA кадров и формирование сигналов в стандарте GSM."Электросвязь".N10.1993.с.9-12.

5. W. Heger. GSM vs. CDMA. GSM Global System for Mobile Communications. Proceedings of the GSM Promotion Seminar 1994 GSM MoU Group in Cooperation with ETSI GSM Members. 15 December 1994. p.p. 3.1-1 - 3.1-18.

Сукачев Э.А. Сотовые сети радиосвязи с подвижными объектами: Учебн пособие. - Изд. 2-е, испр. и дополн. - Одесса: УГАС, 2000. - 119с

Ю.А. Громаков. Сотовые системы подвижной радиосвязи. Технологии электронныхкоммуникаций. Том 48. "Эко-Трендз". Москва. 1994.

Сегодня мобильный интернет стал привычным для пользователей сотовой связи. Такие возможности появились благодаря её прогрессу, который в хронологическом порядке можно представить так:

1984 – 1G – аналоговый стандарт, обеспечивающий только голосовую связь при скорости передачи данных – 1,9 кбит/с;
1991 – 2G – это уже стандарты цифровые, обеспечивают скоростью 9,6 кбит/с, возможен обмен SMS сообщениями (самые распространённые – CDMA, GSM);
1999 – стандарт GPRS, промежуточный, является продолжение GSM , реализована пакетная передача цифровой информации, и позволяет использовать интернет с теоретической скоростью более 100 кбит/с, реально – в 2–3 раза медленнее из-за загруженности сети;
2003 – усовершенствованная технология EDGE для сетей GSM и TDMA со скоростью до 384 кбит/с;
2002 – 3G, представлена стандартами – UMTS, продолжением GSM, и CDMA2000, благодаря скорости до 2 Мбит/с обеспечивает видеосвязь и просмотр видео;
2008–2010 – появление технологии 4G, ориентированной именно на передачу мегаобъёмов данных на скорости до 1Гит/с, её наиболее распространённые стандарты WiMAX и LTE сегодня обеспечивают 100–300 Мбит/с на приём.

Какие технологии используют российские операторы мобильной связи

В настоящее время в России лучше всего развиты сети поколения 2G, использующие EDGE и GPRS. Они обеспечивают практически полное покрытие территории РФ, и предоставляют интернет-доступ, возможность голосовой связи и обмена СМС. Из работающих в 2G крупнейших провайдеров большинство использует стандарт GSM, а СКАЙЛИНК – CDMA.

Сети 3G работают по технологии WCDMA, обеспечивая скорость порядка 10 Мбит/сек, достаточную для видеозвонков. Такую услугу предоставляют многие крупные операторы, обеспечивая покрытие в больших городах.

Сеть 4G первой появилась в Новосибирске. Сегодня сети 4G работают в 79 регионах РФ. Данную услугу предоставляют операторы Yota Freshtel, МТС, Билайн, МегаФон. Технология LTE в России используется только для выходя в интернет, не для голосовой связи. При этом нужна специальная SIM карта и мобильное устройство нового поколения.

При выборе смартфона учитывают, в каком стандарте работает оператор, услугой которого вы пользуетесь. Обычно для разговора дешевле обходятся тарифы сетей 2G, но для интернета они слишком медленные. Поэтому выгодно использовать поддерживающий нужные стандарты смартфон на 2 SIM карты: одна – для разговора, вторая – для интернета.