Содержание

Стандарты сотовой связи: GSM

11.12.2016 13:13

Эта статья первая из цикла статей про сотовую связь. В данном цикле я хотел бы подробно описать принципы работы сетей сотовой связи второго, третьего и четвертого поколений. Стандарт GSM относится ко второму поколению (2G).

Сотовая связь первого поколения была аналоговой и сейчас не используются, поэтому рассматривать мы ее не будем. Второе поколение является цифровым и эта особенность позволила полностью вытеснить сети 1G. Цифровой сигнал по сравнению с аналоговым более помехоустойчивый, что является крупным преимуществом в подвижной радиосвязи. Кроме того, цифровой сигнал помимо речи позволяет передавать данные (SMS, GPRS). Стоит отметить, что данная тенденция по переходу с аналогового сигнала на цифровой является характерной не только для сотовой связи.

GSM (Global System Mobile) — глобальный стандарт цифровой мобильной связи, с разделение каналов по времени TDMA и частоте FDMA. Разработан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 1980-х годов.

GSM обеспечивает поддержку услуг:

  • Передачи данных GPRS
  • Передача речи
  • Передача коротких сообщений SMS
  • Передача факса

Кроме того, существуют дополнительные услуги:

  • Определение номера
  • Переадресация вызова
  • Ожидание и удержание вызова
  • Конференц-связь
  • Голосовая почта

Архитектура сети GSM

Рассмотрим подробнее из каких элементов строится сеть GSM и каким образом они взаимодействуют между собой.

Сеть GSM делится на две системы: SS (Switching System) — коммутационная подсистема, BSS (Base Station System) — система базовых станций. SS выполняет функции обслуживания вызовов и установления соединений, а также отвечает за реализацию всех назначенных абоненту услуг. BSS отвечает за функции, относящиеся к радиоинтерфейсу.

SS включает в себя:

  • MSC (Mobile Switching Center) — узел коммутации сети GSM
  • GMSC (Gate MSC) — коммутатор, который обрабатывает вызовы от внешних сетей
  • HLR (Home Location Register) — база данных домашних абонентов
  • VLR (Visitor Location Register) — база данных гостевых абонентов
  • AUC (Authentication Cetner) — центр аутентификации (проверки подлинности абонента)

BSS включает в себя:

  • BSC (Base Station Controller ) — контроллер базовых станций
  • BTS (Base Transeiver Station) — приемо-передающая станция
  • MS (Mobile Station) — мобильная станция

 

Состав коммутационной подсистемы SS

MSC выполняет функции коммутации для мобильной связи. Данный центр контролирует все входящие и исходящие вызовы, поступающие из других телефонных сетей и сетей передачи данных. К данным сетям можно отнести PSTN, ISDN, сети передачи данных общего пользования, корпоративные сети, а также сети мобильной связи других операторов. Функции проверки подлинности абонентов также выполняются в MSC. MSC обеспечивает маршрутизацию вызовов и функции управления вызовами. На MSC возлагаются функции коммутации. MSC формирует данные, необходимые для тарификации предоставленных сетью услуг связи, накапливает данные по состоявшимся разговорам и передаёт их в центр расчётов (биллинг-центр). MSC составляет также статистические данные, необходимые для контроля работы и оптимизации сети. MSC не только участвует в управлении вызовами, но также управляет процедурами регистрации местоположения и передачи управления.

В системе GSM каждый оператор располагает базой данных, содержащей информацию обо всех абонентах принадлежащих своей PLMN. В сети одного оператора логически HLR – один, а физически их много, т.к. это
распределенная база данных. Информация об абоненте заносится в HLR в момент регистрации абонента (заключения абонентом контракта на обслуживание) и хранится до тех пор, пока абонент не расторгнет контракт и не будет удалён из регистра HLR.
Хранящаяся информация в HLR включает в себя:

  • Идентификаторы (номера) абонента.
  • Дополнительные услуги, закрепленные за абонентом
  • Информацию о местоположении абонента, с точностью до номера MSC/VLR
  • Аутентификационную информацию абонента (триплеты)

HLR может быть выполнен как встроенная функция в MSC/VLR, так и отдельно. Если емкость HLR исчерпана, то может быть добавлен  дополнительный HLR. И в случае организации нескольких HLR база данных остаётся единой – распределённой. Запись данных об абоненте всегда остаётся единственной. К данным, хранящихся в HLR, могут получить доступ MSC и VLR, относящиеся к другим сетям, в рамках обеспечения межсетевого роуминга абонентов.

База данных VLR содержит информацию о всех абонентах мобильной связи, расположенных в данный момент в зоне обслуживания MSC. Таким образом, для каждого MSC на сети существует свой VLR. В VLR временно хранится информация о услугах, и благодаря этому связанный с ним MSC может обслуживать всех абонентов, находящихся в зоне обслуживания данного MSC. В HLR и VLR хранится очень похожая информация об абоненте, но есть некоторые отличия, которые будут рассмотрены в следующих главах. Когда абонент перемещается в зону обслуживания нового MSC, VLR, подключенный к данному MSC, запрашивает информацию об абоненте из того HLR, в котором хранятся данные этого абонента. HLR посылает копию информации в VLR и обновляет у себя информацию о местоположении абонента. После того как информация обновится, MS может осуществлять исходящие/входящие соединения.

Для исключения несанкционированного использования ресурсов системы связи вводятся механизмы аутентификации – удостоверения подлинности абонента. AUC — центр проверки подлинности абонента, состоит из нескольких блоков и формирует ключи аутентификации и шифрации (осуществляется генерация паролей). С его помощью MSC проверяет подлинность абонента, и при установлении соединения на радиоинтерфейсе будет включена шифрация передаваемой информации.

Для исключения несанкционированного использования ресурсов системы связи вводятся механизмы аутентификации – удостоверения подлинности абонента. AUC — центр проверки подлинности абонента, состоит из нескольких блоков и формирует ключи аутентификации и шифрации (осуществляется генерация паролей). С его помощью MSC проверяет подлинность абонента, и при установлении соединения на радиоинтерфейсе будет включена шифрация передаваемой информации.

 

Состав подсистемы базовых станций BSS

BSC управляет всеми функциями, относящимися к работе радиоканалов в сети GSМ. Это коммутатор, который обеспечивает такие функции, как хэндовер MS, назначение радиоканалов и сбор данных о конфигурации сот. Каждый MSC может управлять несколькими BSC.

BTS управляет радиоинтерфейсом с MS. BTS включает в себя такое радиооборудование, как приемо-передатчики и антенны, которые необходимы для обслуживание каждой соты в сети. Контроллер BSC управляет несколькими BTS.

Географическое построение сетей GSM

Каждая телефонная сеть нуждается в определенной структуре для маршрутизации вызовов к требуемой станции и далее к абоненту. В сети мобильной связи эта структура особенно важна, так как абоненты перемещаются по сети, то есть меняют свое местоположение и это местоположение должно постоянно отслеживаться.

Не смотря на то, что сота является базовой единицей системы связи GSM, дать четкое определение очень сложно. Привязать этот термин к антенне или к базовой станции невозможно, т.к. существуют различные соты. Тем не менее, сота – это некоторая географическая область, которая обслуживается одной или несколькими базовыми станциями и в которой действует одна группа контрольных логических каналов GSM (сами каналы будут рассмотрены в следующих главах). Каждой соте назначается свой уникальной номер, называемый Глобальным идентификатором соты (CGI). В сети, охватывающей, например, целую страну, число сот может быть очень большим.

Зона местоположения (LA) определяется как группа сот, в которой будет производиться вызов мобильной станции. Местоположение абонента в пределах сети связано с той LA, в которой в данный момент находится абонент. Идентификатор данной зоны (LAI) хранится в VLR. Когда MS пересекает границу между двумя сотами, принадлежащими различным LA, она передает в сеть информацию о новой LA. Это происходит только в том случае, если MS находится в режиме Idle. Информация о новом местоположении не передается в течение установленного соединения, этот процесс будет происходить после окончания соединения. Если MS пересекает границу между сотами в пределах одной LA, она не сообщает сети о своем новом местоположении. При поступлении входящего вызова к MS пейджинговое сообщение распространяется в пределах всех сот, принадлежащих одной LA.

Зона обслуживания MSC состоит из некоторого числа LA и отображает географическую часть сети, находящуюся под управлением одного MSC. Для того, чтобы направить вызов к MS информация о зоне обслуживания MSC также необходима, поэтому зона обслуживания также отслеживается и информация о ней записывается в базе данных (HLR).

Зона обслуживания PLMN представляет собой совокупность сот, обслуживаемых одним оператором и определяется как зона, в которой оператор обеспечивает абоненту радиопокрытие и доступ к своей сети. В любой стране может быть несколько PLMN, по одной на каждого оператора. Определение роуминг употребляется в случае перемещения MS из одной области обслуживания PLMN в другую. Так называемый внутри сетевой роуминг представляет собой смену MSC/VLR.

Зона обслуживания GSM представляет собой всю географическую область, в которой абонент может получить доступ к сети GSM. Зона обслуживания GSM увеличивается по мере того, как новые операторы подписывают контракты, предусматривающие совместную работу по обслуживанию абонентов. В настоящее время зона обслуживания GSM охватывает с некоторыми промежутками многие страны от Ирландии до Австралии и от Южной Африки до Америки.

Международный роуминг – это термин, который применяется в том случае, когда MS перемещается от одной национальной PLMN в другую национальную PLMN.

Частотный план GSM

GSM включает в себя несколько диапазонов частот, наиболее распространены: 900, 1800, 1900 МГц. Изначально под стандарт GSM был выделен диапазон 900 МГц. В настоящее время данный диапазон остаётся всемирным. В некоторых странах используются расширенные диапазоны частот, обеспечивающие большую ёмкость сети. Расширенные диапазоны частот называются E-GSM и R-GSM, в то время как обычный диапазон носит название P-GSM (primary).

  • P-GSM900 890-915/935-960 MHz
  • E-GSM900 880-915/925-960 MHz
  • R-GSM900 890-925/935-970 MHz
  • R-GSM1800 1710-1785/1805-1880 MHz

В 1990 г. для увеличения конкуренции между операторами, в Великобритании начали развивать новую версию GSM, которая адаптирована к диапазону частот 1800. Сразу после утверждения данного диапазона несколько стран сделали заявку на использование данного диапазона частот. Введение данного диапазона увеличило рост количества операторов, приводя к увеличению конкуренции и, соответственно, улучшению качества
обслуживания. Применение данного диапазона позволяет увеличивать емкость сети за счёт увеличения полосы пропускания и, соответственно, увеличение количества несущих. Диапазон частот 1800 использует следующие диапазоны частот: GSM 1710-1805/1785-1880 MHz. До 1997 года стандарт 1800 носил название Digital Cellular System (DCS) 1800 MHz, в настоящее время носит название GSM 1800.

В 1995 году в США была специфицирована концепция PCS (Personal Cellular System). Основной идеей этой концепции является возможность предоставления персональной связи, то есть связи между двумя абонентами, а не между двумя мобильными станциями. PCS не требует, чтобы эти услуги были реализованы на основе сотовой технологии, но в настоящее время эта технология признана наиболее эффективной для данной концепции. Частоты, доступные для реализации PCS, находятся в области 1900 МГц. Поскольку в Северной Америке стандарт GSM 900 не может быть использован из-за того, что эта полоса частот занята другим стандартом, стандарт GSM 1900 является возможностью заполнения этого пробела. Основным различием между американским стандартом GSM 1900 и GSM 900 является то, что GSM 1900 поддерживает сигнализацию ANSI.

Традиционно полоса 800 МГц была занята распространенным в США стандартом TDMA (AMPS и D-AMPS). Как и в случае со стандартом GSM 1800 этот стандарт дает возможность получения дополнительных лицензий, то есть расширяет область работы стандарта на национальных сетях предоставляя операторам дополнительную емкость.

 

netclo.ru

GPS/GSM автосигнализация: отзывы и обзор моделей

Покупка транспортного средства – процесс, важный для многих. И рано или поздно мы задумываемся над тем, чтобы обеспечить безопасность эксплуатации своего автомобиля. А помогает в этом современная и надежная GPS/GSM автосигнализация, благодаря которой будет обеспечиваться постоянный контроль над авто в любое время дня и ночи.

В чем специфика?

Спутниковая сигнализация – это современное устройство, работающее на основе двух встроенных модулей: GPS и GSM. Первый нужен для того, чтобы определялось местоположение авто относительно мировой системы координат, так как это глобальная сеть, состоящая из 24 спутников на орбите. Модуль дополняется специальными приемниками, посредством которых и устанавливается связь со спутниками. Хорошая GPS/GSM автосигнализация распознает большое количество спутников.

Основные компоненты

Спутниковая сигнализация состоит из основного и дополнительного оборудования. Из базовых компонентов каждая охранная система оснащается:

  • процессорным блоком;
  • интерфейсным обеспечением;
  • антенной;
  • датчиками;
  • модулем GPS.

Каждая сигнализация имеет свои конструктивные особенности и запрограммирована на определенный алгоритм работы. В качестве дополнительных компонентов спутниковой линии часто используются GSM модуль для автосигнализации, иммобилайзер, прослушивающее устройство и тревожная кнопка.

Зачем нужен GSM?

Сеть GSM – важный элемент автосигнализаций, так как посредством этого модуля тревожное текстовое сообщение поступает на мобильный телефон владельца авто, что позволяет своевременно среагировать, например, на попытку угона. Сигнализация обязательно должна оснащаться антенной, задача которой – налаживать связь со спутником. Она устанавливается так, чтобы было как можно меньше препятствий на пути передачи сигнала или пакета данных.

Как работает охранная система?

GPS/GSM автосигнализация состоит из двух электронных блоков, которые монтируются внутри автомобиля. Первый блок нужен для определения геопозиции авто по отношению к спутникам, второй – для обеспечения связи с водителем автомобиля. Преимущество ее использования в том, что спутниковые системы подключаются к диспетчерскому пульту управления, а потому вся важная информация будет поступать непосредственно в охранную фирму. Правда, услуги эти платные.

Независимо от того, кто является производителем оборудования, каждая система имеет свои особенности и функциональные различия. Эффективность ее работы обеспечивается качеством покрытия зоны конкретным мобильным оператором. Преимущество именно спутниковых охранных комплексов в том, что будет обеспечиваться многофункциональная двухсторонняя связь между автомобилем и владельцем. Вся информация ему предоставляется на мобильный телефон.

Типы и особенности

Современные GSM автосигнализации бывают пейджинговыми, дублирующими или осуществляющими GPS-мониторинг. Пейджинговые самые дешевые и позволяют определить место расположения транспортного средства на расстоянии. Особенность GPS-мониторинга – в возможности определения точного расположения машины и дистанционного управления основными системами авто – зажиганием или двигателем. К сигнализациям элитного класса относятся дублирующие, которые не только осуществляют GPS-мониторинг, но и имеют ряд дополнительных возможностей. Современные GSM автосигнализации характеризуются целым рядом достоинств:

  1. Большое покрытие сети.
  2. Многофункциональность.
  3. Возможность отследить перемещение автомобиля.
  4. Скрытая установка.

Но в отзывах отмечается, что спутниковые охранные линии имеют и недостатки, самый главный из них – возможность считывания кодового сигнала GPS. Кроме того, если автомобиль находится под землей, то уловить сигнал датчика невозможно.

Правила выбора

Современные производители предлагают огромный выбор автосигнализаций. Но специалисты и владельцы оборудования разных марок советуют обращать на ряд деталей при выборе:

  • если есть иммобилайзер, то в случае необходимости можно блокировать двигатель;
  • встроенные системы блокировки движения обеспечивают блокировку подачи топлива к мотору в том случае, если иммобилайзеры разорвали при работе цепи электропитания;
  • дистанционный запуск – важное преимущество современных охранных линий;
  • GPS-модуль – залог того, что на брелок водителя будет поступать информация о том, где находится угнанный автомобиль.

Как сделать самостоятельно?

Конечно, современных моделей автосигнализаций существует огромное количество. Но не у всех есть возможность приобрести продукцию той или иной марки. Отметим, что может быть сделана самая простая GSM автосигнализация своими руками из телефона.

Те, кто уже делал подобное оборудование своими руками, говорят, что процесс этот простой, главное — подобрать схемы и описания. В качестве комплектующих нужно подготовить:

  • старый мобильный телефон на кнопках;
  • магнит;
  • геркон;
  • провода;
  • выключатель.

Процесс сборки достаточно простой. Сначала настраивается вызов абонента, то есть текущий номер владельца на одну кнопку. Затем снимается лицевая панель телефона, так как нужен доступ к плате, где подключаются контакты. На данном этапе важно правильно припаять провода. Так, если функции выключения телефона и отбоя приходятся на одну кнопку, то один провод припаивается к самой кнопке, а второй – к клавише, которая будет отвечать за вызов. Если кнопки отбоя и выключения мобильного средства разные, то провода припаиваются к каждому из них.

После того как выполнена цепь, на дверь ставится магнит, а потом настраивается геркон. Подобная GSM автосигнализация своими руками, как видно, создается просто. Но суть ее работы отличается от принципа действия обычных сигнальных систем: при попытке открытия двери контакты геркона замыкаются, и с телефона поступит звонок по номеру, который запрограммирован. С помощью дополнительного выключателя сигнализация ставится на охрану и снятие. Подобная система своевременно предупредит владельца авто о несанкционированном доступе. Кроме того, системы отличаются дешевизной создания, практически полной автономностью, при этом телефон будет периодически заряжаться.

Pandora DXL 3910

Рассмотрим самые популярные охранные системы, которые заслужили множество самых разных отзывов. Так, модель Pandora DXL 3910 привлекает внимание инновационностью, поскольку GPS/GSM автосигнализация не требует использования брелока. Вся система работает на основе меток, то есть брелоков с двумя кнопками, на которые не выводится никакая информация. Управление автосигнализацией выполняется посредством смартфона, но можно настроить голосовой GSM-интерфейс или поставить мобильное приложение.

Благодаря гибкости настройки система легко адаптируется под требования конкретного владельца. А еще, как отмечают пользователи, Pandora DXL 3910 будет гармонично смотреться в штатной системе любого авто. Среди недостатков пользователи отмечают, что система слишком сложная, в ней огромное количество настроек, разобраться с которыми очень непросто даже опытным владельцам автомобильной электроники.

StarLine: B64 Dialog CAN и D94 2CAN GSM/GPS Slave

GSM-модуль для автосигнализации StarLine – это современное устройство, которое обеспечивает полный контроль за автомобилем. Данный бренд предлагает оценить широкий выбор охранных линий с самыми разными функциональными возможностями. Так, модель StarLine B64 Dialog CAN кроме охранных функций позволяет управлять сервисными функциями авто – освещением салона, контролем температуры в нем и многими другими важными мелочами.

Устройство поставляется с двумя брелоками – на одном есть ЖК-дисплей, а второй простой и компактный, но оба обеспечивают двустороннюю связь с центральным блоком на расстоянии до 2 км. Любители компактных, но мощных систем отмечают, что данная модель сигнализации для авто отличается доступной стоимостью и дополнительными возможностями. Из минусов выделяют отсутствие автозапуска двигателя.

Автосигнализация «Старлайн» A94 GSM GPS, по мнению многих пользователей, — лучшая в данной серии. Это целая охранная система, возможности которой неограничены. Управление устройством осуществляется через смартфон, причем сигнализация может обнаружить автомобиль с большой точностью при его угоне. Неслучайно данная модель неоднократно признавалась как самая надежная в плане защиты от сканирования и взлома. Достоинство прибора – в трехосевом датчике удара и наклона, который поставляется в комплекте. Он срабатывает при любой попытке сдвинуть автомобиль с места. Среди минусов пользователи отмечают сложность настройки и дорогую стоимость, но в плане эксплуатационных характеристик и надежности данная автосигнализация достойна внимания.

StarLine M 30 (Messenger GPS)

GSM/GPS модули Starline Messenger – это устройства, которые позволяют управлять охранной системой автомобиля. В серии StarLine таких модулей поставляется огромное количество. Так, StarLine M21 – это модуль, который управляется телефоном и позволяет определить координаты автомобиля. Особенность модуля – в возможности работы с любыми операторами GSM-связи. Владелец авто может подавать команды несколькими способами:

  • через мобильное приложение на платформах iOS/Android;
  • отправкой текстового сообщения с кодом команды;
  • телефонным звонком на номер охранной системы.

Данную новинку можно использовать и как самостоятельную охранную систему, так как на корпусе имеется три линейных выхода, через которые модуль можно подключить к концевым выключателям, расположенным на двери, капоте и багажнике. Данный модуль отличается мощностью – вы будете на связи со своей машиной, где бы ни находились.

Pantera Cl-550

О данной GSM-автосигнализации отзывы встречаются самые разные, но среди плюсов отмечаются доступная цена устройства и простота его настройки. Для охранной системы среднего класса Pantera Cl-550 может считаться надежным противоугонным устройством, которое при срабатывании издает сирену. Модель оснащается простыми, но вполне надежными датчиками, поэтому автомобиль будет защищен от взломов. К достоинству модели можно отнести возможность программирования и настройки, что для данной ценовой категории довольно редкое явление. Некоторые пользователи отмечают, что уровень охранной системы не очень высокий.

Jaguar Ez-ultra

Это односторонняя автосигнализация GPS/GSM, которая при невысокой цене привлекает внимание эффективной защитой от помех и быстродействием. Систему можно настроить на использование раздельных радиоканалов, особенно если требуются дополнительные сервисные функции. Среди достоинств модели пользователи отмечают расширенность управления автозапуском и возможность поставить сигнализацию на охрану при работающем на холостом ходу двигателе. Как говорят пользователи, Jaguar Ez-ultra легко ставится и настраивается, но взломать его непросто.

Tomahawk 7.1

Данная автосигнализация GPS/GSM привлекает внимание функцией бесшумной постановки на охрану, которая есть далеко не во всех премиум-моделях. Неоспоримым бонусом системы можно считать энергонезависимую память, которая даже при отключенном питании сохранит все данные о состоянии устройства. Сдвоенный диалоговый код с современным алгоритмом кодирования служит залогом высокой защищенности системы. Но есть у модели и недостаток – нет дополнительных каналов, чтобы можно было управлять внешними устройствами.

Alligator C-500

Из экономичных, но качественных автосигнализаций можно отметить именно эту. Она срабатывает на расстоянии 2,5 км, имеет шесть независимых зон охраны, оснащена интеллектуальным автозапуском и имеет функцию управления дополнительными устройствами. Кроме того, двусторонний GSM модуль для автосигнализации «Аллигатор» получил много хороших отзывов. Установка линии в машине проста и удобна, для этого даже не нужно ехать в сервисный центр. Пользователи говорят, что отсутствующий иммобилайзер можно восполнить дополнительным модулем.

Таким образом, чтобы охранная система на авто была эффективной и надежной, выбирайте модель, в которой скорость оповещения водителя выше. Именно по данному показателю GSM-системы и пользуются высоким спросом у тех, кто хочет защитить свой автомобиль от угона и несанкционированного проникновения.

fb.ru

GSM сигнализация для гаража: виды, востребованные модели