Fonctionnement des réseaux GSM, brèves bases de la communication. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Presque tout le monde utilisait un téléphone portable, mais peu de gens pensaient - comment tout cela fonctionne-t-il ? Dans cet opus littéraire, nous tenterons de considérer comment se déroule la communication du point de vue de votre opérateur télécom.

Lorsque vous composez un numéro et que vous commencez à appeler, eh bien, ou que quelqu'un vous appelle, votre appareil communique par radio avec l'une des antennes de la station de base la plus proche.

Chacune des stations de base contient de une à douze antennes d'émission-réception orientées dans des directions différentes afin d'assurer la communication aux abonnés de toutes les directions. Les antennes sont aussi appelées « secteurs » dans le jargon professionnel. Vous les avez probablement vu vous-même à plusieurs reprises : de grands blocs rectangulaires gris.

Depuis l'antenne, le signal est transmis par câble directement à l'unité de commande de la station de base. La combinaison de secteurs et du bloc de contrôle est généralement appelée - BS, station de base. Plusieurs stations de base, dont les antennes desservent un territoire ou une zone particulière de la ville, sont connectées à une unité spéciale - la soi-disant LAC, contrôleur de zone locale, "contrôleur de zone locale", souvent appelé simplement manette. Jusqu'à 15 stations de base sont généralement connectées à un contrôleur.

À leur tour, les contrôleurs, qui peuvent également être plusieurs, sont connectés à l'unité « cérébrale » la plus centrale - MSC, Centre de commutation des services mobiles, mieux connu sous le nom de changer. Le commutateur fournit une sortie (et une entrée) aux lignes téléphoniques de la ville, à d'autres opérateurs cellulaires, etc.

Autrement dit, à la fin, l'ensemble du schéma ressemble à ceci:

Les petits réseaux GSM n'utilisent qu'un seul commutateur, les grands réseaux desservant plus d'un million d'abonnés peuvent en utiliser deux, trois ou plus MSC, combinés les uns avec les autres.

Pourquoi une telle complexité ? Il semblerait que vous puissiez simplement connecter les antennes au commutateur - et c'est tout, il n'y aurait aucun problème... Mais tout n'est pas si simple. Le point ici est un simple mot anglais - remettre. Ce terme fait référence au transfert dans les réseaux cellulaires. C'est-à-dire que lorsque vous marchez dans la rue ou conduisez une voiture (train, vélo, patins à roulettes, finisseur d'asphalte ...) et en même temps parlez au téléphone, alors pour que la connexion ne soit pas interrompue (et il n'est pas interrompu), vous devez basculer dans le temps votre téléphone d'un secteur à un autre, d'une BS à une autre, d'une zone locale à une autre, etc. En conséquence, si les secteurs étaient directement connectés au commutateur, alors toutes ces commutations devraient être contrôlées par le commutateur, qui a déjà quelque chose à faire. Un schéma de réseau à plusieurs niveaux permet de répartir uniformément la charge, ce qui réduit le risque de défaillance de l'équipement et, par conséquent, de perte de communication.

Exemple - si vous et votre téléphone passez de la zone de couverture d'un secteur à la zone de couverture d'un autre, alors l'unité de contrôle BS est engagée dans le transfert du téléphone, sans affecter les appareils "supérieurs" - LAC и MSC. Ainsi, si la transition se produit entre différents BS, alors il est contrôlé LAC et ainsi de suite.

Le fonctionnement du commutateur doit être examiné un peu plus en détail. Un commutateur dans un réseau cellulaire remplit presque les mêmes fonctions qu'un PBX dans les réseaux téléphoniques filaires. C'est lui qui détermine où vous appelez, qui vous appelle, est responsable du fonctionnement des services supplémentaires et, en fin de compte, en général, détermine s'il est possible d'appeler ou non.

Arrêtons-nous au dernier point : que se passe-t-il lorsque vous allumez votre téléphone ?

Tiens, allume ton téléphone. Votre carte SIM a un numéro spécial, le soi-disant IMSI - Numéro d'identification d'abonné international, numéro d'identification d'abonné international. Ce numéro est unique pour chaque carte SIM dans le monde, et c'est par ce numéro que les opérateurs distinguent un abonné d'un autre. Lorsque le téléphone est allumé, il envoie ce code, la station de base le transmet à BAC, BAC - sur l'interrupteur, à tour de rôle. C'est là qu'interviennent deux modules supplémentaires associés au switch - HLR, registre de localisation du domicile и Registre de localisation des visiteurs VLR. En conséquence, Registre des abonnés à domicile и Registre des abonnés invités. la HLR sont stockés IMSI tous les abonnés connectés à cet opérateur. À VLR à son tour, contient des données sur tous les abonnés qui utilisent actuellement le réseau de cet opérateur. IMSI transféré à HLR (bien sûr, sous une forme hautement cryptée ; nous n'entrerons pas dans les détails du cryptage en détail, nous dirons seulement qu'un autre bloc est responsable de ce processus - AuC, Centre d'authentification), HLR, à son tour, vérifie s'il a un tel abonné et, le cas échéant, s'il est bloqué, par exemple, pour non-paiement. Si tout est en ordre, alors cet abonné est enregistré dans VLR et à partir de ce moment peut faire des appels. Les grands opérateurs peuvent avoir non pas un, mais plusieurs en parallèle HLR и VLR. Et maintenant, essayons d'afficher tout ce qui précède dans la figure :

Ici, nous avons brièvement passé en revue le fonctionnement du réseau cellulaire. En fait, tout y est beaucoup plus compliqué, mais si vous décrivez tout comme il est à fond, alors cette présentation en termes de volume risque bien de dépasser "Guerre et Paix".

Ensuite, nous examinerons comment (et surtout pourquoi !) l'opérateur débite de l'argent de notre compte. Comme vous l'avez probablement entendu, il existe trois types différents de plans tarifaires - les soi-disant « crédit », « avance » et « prépayé », de l'anglais Prépayéc'est-à-dire prépayé. Quelle est la différence? Considérez comment l'argent peut être radié au cours d'une conversation :

Disons que vous avez fait un appel téléphonique. Il était fixé sur le commutateur - tel ou tel abonné y appelait, parlait, disons, quarante-cinq secondes.

Le premier cas - vous avez un système de crédit ou de paiement anticipé. Dans ce cas, il se passe ce qui suit : les données concernant vos appels et pas seulement vos appels sont accumulées dans le commutateur, puis, dans l'ordre de la file d'attente générale, sont transférées vers un bloc spécial appelé facturation, de l'anglais à bill - pour payer les factures. Facturation est responsable de toutes les questions liées à l'argent des abonnés - calcule le coût des appels, débite les frais d'abonnement, débite l'argent pour les services, etc.

Taux de transfert des informations de MSC в Facturation dépend de la puissance de traitement facturation, ou, en d'autres termes, à quelle vitesse il parvient à traduire les données techniques sur les appels effectués en argent direct. En conséquence, plus les abonnés parlent, ou plus la facturation est « freinée », plus la file d'attente se déplacera lentement, respectivement, plus le délai entre la conversation elle-même et le débit effectif de l'argent pour cette conversation est grand. Ce fait est lié au mécontentement souvent exprimé par certains abonnés - "Ils disent qu'ils volent de l'argent ! Je n'ai pas parlé pendant deux jours - ils ont radié un certain montant...". Mais en même temps, cela ne prend pas du tout en compte les conversations qui ont eu lieu, par exemple, il y a trois jours, l'argent n'a pas été radié tout de suite... Les gens essaient de ne pas remarquer les bonnes choses... Et celles-ci jours, par exemple, la facturation pouvait tout simplement ne pas fonctionner - à cause d'un accident ou parce qu'elle avait été modernisée d'une manière ou d'une autre.

Dans le sens inverse - de la facturation à MSC - il y a une autre ligne dans laquelle facturation informe le commutateur de l'état des comptes des abonnés. Encore une fois, un cas assez courant - la dette du compte peut atteindre plusieurs dizaines de dollars, et vous pouvez toujours appeler au téléphone - c'est simplement parce que la file d'attente "inverse" n'est pas encore arrivée et que le standard ne sait pas encore que vous êtes un défaillant malveillant et vous auriez dû être banni depuis longtemps.

Les tarifs anticipés ne diffèrent des tarifs de crédit que par le mode de règlement avec l'abonné - dans le premier cas, une personne dépose un certain montant sur le compte et l'argent pour les appels est progressivement déduit de ce montant. Cette méthode est pratique car elle vous permet de planifier et de limiter dans une certaine mesure vos coûts de communication. La deuxième option est le crédit, dans lequel le coût total de tous les appels pour n'importe quelle période ("cycle de facturation"), généralement pour un mois, est émis sous la forme d'une facture que l'abonné doit payer. Le système de crédit est pratique en ce sens qu'il vous assure contre les cas où vous avez un besoin urgent d'appeler, et l'argent du compte court soudainement et le téléphone est bloqué.

Les prépaiements sont organisés d'une manière complètement différente :

En prépayé facturation en tant que tel est communément appelé "Prépayé par plateforme".

Directement au moment du début de la connexion téléphonique, une connexion directe est établie entre changer и plate-forme de soudure. Pas de files d'attente, les données sont transmises dans les deux sens directement pendant la conversation, en temps réel. À cet égard, les caractéristiques suivantes sont inhérentes aux jours de paie - il s'agit de l'absence de frais d'abonnement (puisqu'il n'existe pas période de facturation), un ensemble limité de services supplémentaires (il est techniquement difficile de les facturer en mode "temps réel"), l'impossibilité de "passer dans le rouge" - la conversation sera simplement interrompue dès que l'argent du compte coulera dehors. Dignité claire prépayé est la capacité de contrôler avec précision le montant d'argent sur le compte et, par conséquent, leurs dépenses.

В soudé il y a parfois un drôle de phénomène - si plateforme prépayée pour une raison quelconque, refuse de travailler, par exemple en raison d'une surcharge, puis, en conséquence, pour les abonnés tarifs prépayés pendant cette période, tous les appels deviennent absolument gratuits. Ce qui, en fait, leurs - abonnés - ne peuvent que se réjouir.

Mais comment notre argent est-il calculé quand nous parlons, étant dans roaming? Et comment fonctionne le téléphone en itinérance ? Eh bien, essayons de répondre à ces questions :

Non. IMSI se compose de 15 chiffres, et les 5 premiers chiffres, les soi-disant SS - Indicatif du pays (3 chiffres) et NC - Code de réseau (5 chiffres) - caractérisent clairement l'opérateur auquel cet abonné est connecté. Ces cinq nombres VLR trouve un opérateur invité HLR opérateur d'origine et y regarde - mais, en fait, cet abonné peut-il utiliser le roaming avec cet opérateur ? Si oui, alors IMSI prescrit par VLR opérateur invité, et HLR accueil - lien vers le même invité VLRsavoir où chercher l'appelant.

Avec la radiation d'argent dans la facturation, la situation n'est pas non plus très simple. En raison du fait que les appels sont traités par le commutateur invité, mais que l'argent est compté par lui-même, "maison" facturation, des retards importants dans le débit des fonds sont tout à fait possibles - jusqu'à un mois. Bien qu'il existe des systèmes, par exemple, "Chameau2", qui fonctionnent également en itinérance sur le principe du prépayé, c'est-à-dire qu'ils radient de l'argent en temps réel.

Ici, une autre question se pose - à quoi sert l'argent débité? roaming? Si "à la maison" tout est clair - il existe des plans tarifaires clairement définis, alors avec le roaming, la situation est différente - beaucoup d'argent est radié et on ne sait pas pourquoi. Eh bien, essayons de comprendre :

Tous les appels téléphoniques en roaming sont répartis en 3 grandes catégories :

Appels entrants - dans ce cas, le coût de l'appel se compose de :

Le coût d'un appel international de la maison à la région invitée
+
Coût d'un appel entrant d'un opérateur invité
+
Certains suppléments en fonction de l'opérateur invité spécifique

Appel sortant vers le domicile :

Coût d'un appel international depuis le domicile de la région invitée
+
Coût d'un appel sortant d'un opérateur invité

Appel sortant par région invitée :

Coût d'un appel sortant d'un opérateur invité
+
Certains suppléments en fonction de l'opérateur spécifique

Comme vous pouvez le constater, le coût des appels en roaming ne dépend que de deux choses : de l'opérateur auquel l'abonné est connecté à son domicile et de l'opérateur qu'il utilise à son domicile. Dans le même temps, une chose très importante est révélée : le coût d'une minute en roaming ne dépend absolument pas du plan tarifaire choisi par l'abonné.

Je voudrais ajouter une remarque supplémentaire - si deux téléphones d'un opérateur sont en itinérance avec un autre opérateur (enfin, par exemple, deux amis sont partis en vacances), alors il coûtera très cher de se parler - l'appelant paie comme pour sortir de la maison et recevoir un appel - comme pour entrer depuis la maison. C'est l'un des inconvénients de la norme GSM : dans ce cas, la communication passe par la maison. Bien qu'il soit techniquement tout à fait possible d'organiser une connexion « directement », mais lequel des opérateurs se lancera dans cette démarche si vous pouvez tout laisser tel quel et gagner de l'argent ?

Une autre question qui intéresse souvent les propriétaires de plusieurs téléphones mobiles ces derniers temps est la suivante : combien coûtera un appel transféré d’un téléphone à un autre ? Et la réponse à cette question est tout à fait réaliste :

Supposons que le renvoi d'appel vers le téléphone C soit défini à partir du téléphone B. Le téléphone A appelle le téléphone B - en conséquence, l'appel est redirigé vers le téléphone C. Dans ce cas, ils paient :

Téléphone A - comme pour les appels sortants vers le téléphone B
(en fait, c'est logique - après tout, il l'appelle)
Téléphone B - paie le prix du renvoi d'appel
(généralement quelques centimes par minute)
+
le coût d'un appel international depuis la région où B est enregistré vers la région où C est enregistré
(si les téléphones sont dans la même région, alors cette composante est égale à zéro).
Téléphone C - paie comme pour les appels entrants du téléphone A

À la fin des sujets, je voudrais mentionner un point plus subtil : combien coûtera le renvoi d'appel en itinérance ? Et ici commence le plus intéressant :

Par exemple, le téléphone dispose d'un renvoi en cas d'occupation vers un numéro de domicile. Ensuite, avec un appel entrant, le soi-disant "boucle d'itinérance"- l'appel ira au téléphone de la maison via l'invité changer, respectivement, le coût d'un tel appel renvoyé pour vagabond sera égal à la somme des coûts des appels résidentiels entrants et sortants, majorés du coût du renvoi d'appel lui-même. Et ce qui est drôle en même temps, c'est que le roamer peut même ne pas savoir qu'un tel appel a eu lieu et être ensuite surpris lorsqu'il voit la facture de communication.

Cela implique des conseils pratiques - en voyage, il est conseillé de désactiver tous les types de renvois (vous ne pouvez partir qu'inconditionnels - dans ce cas, la "boucle d'itinérance" ne fonctionne pas), notamment les renvois vers la messagerie vocale - sinon vous pourrez vous demander plus tard pendant longtemps - "Alors, où est passé cet argent, A?".

Liste des termes utilisés dans le texte

ASC - Autentification Center, le centre d'authentification, est responsable du codage des informations lorsqu'elles sont transmises sur le réseau et reçues du réseau
Facturation - Facturation, système de comptabilité de caisse pour l'opérateur
BS - Base Station, une station de base, plusieurs antennes émettrices et réceptrices appartenant à un dispositif de contrôle.
Chameau2 - l'un des systèmes prépayés, qui implémente le retrait instantané de fonds en itinérance
CC - Code pays, code pays dans la norme GSM (pour la Russie - 250)
GSM - Global System for Mobile Communications, la norme de communication cellulaire la plus répandue au monde
Handover - transfert de contrôle du combiné d'une antenne/station de base/LAC à une autre
HLR - Home Location Register, un registre des abonnés à domicile, contient des informations détaillées sur tous les abonnés connectés à cet opérateur.
IMEI - International Mobile Equipment Identification, le numéro de série international de l'équipement dans la norme GSM, est unique pour chaque appareil
IMSI - International Mobile Subscriber Identification, le numéro de série international d'un abonné aux services GSM, est unique pour chaque abonné
LAC - Local Area Controller, Local Area Controller, un appareil qui contrôle le fonctionnement d'un certain nombre de stations de base, dont les antennes desservent un certain territoire.
Zone locale - Zone locale, territoire desservi par des BS faisant partie d'un LAC
MSC - Mobile Services Switching Center, Mobile Services Control Center, le switch est le lien central du réseau GSM.
NC - Code Réseau, Code Réseau, code d'un opérateur spécifique dans un pays donné dans la norme GSM (pour MTS - 01, BeeLine - 99).
Prépayé - Prépayé, prépaiement - un système de facturation basé sur le débit instantané des fonds.
errant - Itinérance, en utilisant le réseau d'un autre opérateur "invité".
OUI - Module d'identification de l'abonné, module d'identification de l'abonné, carte SIM - une unité électronique insérée dans le téléphone sur laquelle l'IMSI de l'abonné est enregistré.
VLR - Registre de localisation des visiteurs, registre des abonnés actifs - contient des informations sur tous les abonnés qui utilisent actuellement les services de cet opérateur.

Publication : cxem.net

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