Іс жүзінде бар жүйені талдау және техникалық

 

Аутентификация орталығы (AUC)

Байланыс жүйесінің ресурстарын  рұқсат етілмеген қолданудан қорғау үшін аутентификация механизмдері –  абонент түпнұсқалылығының куәлігі  енгізіледі. Аутентификация орталығы бірнеше блоктардан тұрады және аутентификация кілттері мен алгоритмдерін қалыптастырады. Оның көмегімен абоненттің өкілеттілігі тексеріледі және оның байланыс желісіне қатынауы жүзеге асырылады.

Әр абонент байланыс жүйесін  қолдану уақытына абонент түпнұсқалылығының стандартты модулін (SIM – Subscriber Identification Module) алады, оның құрамына абоненттің дербес нөмірі (PIN – Personal Identification Number), халықаралық идентификациялық нөмірі (IMSI), өзінің жеке кілті (Ki), аутентификация алгоритмі (А3), шифрлеу кілтін есептеу алгоритмі (А8).

SIM-ге жазылған ақпарат көмегімен  жылжымалы станция мен  желі  арасында өзара деректермен алмасу  нәтижесінде аутентификацияның  толық циклі жүзеге асырылады  және абоненттің желіге қатынауына  рұқсат беріледі.

 

Эксплуатация  және техникалық қызмет көрсету ішкі жүйесі (ОМС)

ОМС ішкі жүйесі екі негізгі кешеннен тұрады:

• желінінің функционалдауының ағымдағы жетекшілігінің функцияларын, оның техникалық қызмет көрсетуін, жүйенің жаңартуын, командаларды жүктеу бойынша операцияларды және BSS, MSC, HLR, VLR, EIR және AUC үшін бағдарламалық қамтаманы жүргізуді орындайтын эксплуатация және техникалық қызмет көрсету орталығы;
• барлық GSM желісін бақылайтын орталық пункт болып табылатын желіні басқару орталығы, оның функционалдауын талдау және конфигурациясын басқару.

ОМС - эксплуатация және техникалық қызмет көрсету орталығы GSM желісінің орталық  элементі болып табылады, ол желініңбасқа құраушыларының басқарылуын және бақылауын  қамтамасыз етеді және оның жұмыс  сапасын бақылайды. ОМС GSM желісінің басқа құраушыларымен Х.25 хаттамасының дестелік тарату арналары бойынша жалғасады. ОМС қызмет көрсетуші персоналына құлақтандыру үшінарналған апаттық сигналдардың өңдеу функциясымен қамтамасыз етеді, және желінің басқа құраушыларындағы апаттық жағдайлары жөнінде мәліметтерді тіркейді. Ақаулықтың сипатына байланысты ОМС оны автоматты түрде немесе персоналдың белсенді араласумен жоюды қамтамасыз етеді. ОМС желі жабдығының тексерісін  және жылжымалы станция шақыруының жүруін қамтамасыз ете алады. ОМС желідегі жүктемені басқаруды жүргізуге мүмкіндік береді.

 ОМС бағдарламалық қамтаманың  өзгерістерін және желі элементтерінің  конфигурациясы жөніндегі дерекқорды  басқаруын қамтамасыз етеді. Бағдарламалық  қамтаманы жадыға жүктеу ОМС-тен желінің басқа элементтеріне жүргізіле алады.

Желі элементтерінің функционалдық  түйіндесуі бірқатар интерфейстерімен жүзеге асырылады. GSM стандартындағы барлық желілік функционалдық құраушылар ОКС№7 рналық сигнализация жүйесімен сәйкестендіріліп өзара әрекеттеседі.

 

Жылжымалы станция (MS – Mobile Station)

GSM желісінің өзара әрекеттесуін  және істегі бекітілген электрбайланыс  желілерінеқол жеткізуді ұйымдастыру  үшін қолданылатын жабдықтан  тұрады. GSM стандартының шегінде  жылжымалы станциялардың бес  моделі қабылданды: шығыс қуаиы 20 Вт, көліктік құралда орнатылатын 1-класты моделден максималды қуаты 0,8 Вт 5-класты портативті модельге дейін.

 

2. GSM қызметтерінің жалпы сипаттамасы 

 

GSM стандарты қолдайтын қызметтерінің  (Services) айқын классификациясын береді. Ұялы байланыс қызметтері негізгі және қосымша болып бөлінеді [19,43]. Негізгі қызметтер өздігінен бола алады, олар екі үлкен классқа бөлінеді – тарату қызметтері (Bearer Services) және телеқызметтер (Teleservices). Қосымша қызметтер (Supplementary Services) тек қана негізгімен бір уақытта ұсыныла алады.

Тарату қызметтеріне ақпаратты  транспорттау бойынша келесі қызметтер  жатады.

1. Жалпы қолданыстағы коммутацияланған телефон желілермен және 300-9600 бит/с жылдамдықтармен асинхронды түрде деректермен алмасу.
2. Жалпы қолданыстағы коммутацияланған телефон желілерімен, жалпы қолданыстағы  коммутацияланған деректерді тарату желілерімен және функциялары интеграцияланған цифрлық желілермен 300-9600 бит/с жылдамдықтармен асинхронды түрде деректермен алмасу.
3. Жалпы қолданыстағы дестелік коммутациясы бар деректер тарату желілермен 300-9600 бит/с жылдамдықтармен асинхронды түрде деректермен дестелік алмасу.
4. Жалпы қолданыстағы дестелік коммутациясы бар деректер тарату желілермен 300-9600 бит/с жылдамдықтармен синхронды түрде деректермен дестелік алмасу.

Тарату қызметтері мөлдір және мөлдір емес болуы мүмкін. Таратудың мөлдір функцияларында қателіктерден қоғану тек қана ағымдағы қателіктерді түзету арқасында қамтамасыз етіледі. Мөлдір емес функцияларда автоматты қайта сұраныс түрінде қосымша қорғау көзделеді.

Телеқызметтерге келесі категориялар жатады.

1. Дыбыстық ақпаратты және тональдік сгнализацияны дыбыс жолағында тарату.

2. Қысқа хабарламаларды тарату.

3. Хабарламаларды өңдеу жүйесіне қатынау (мысалы, дербес радио шақыру жүйесінен ұялы байланыстың жылжымалы станциясына хабарламаны тарату).

4. Факсимильді хабарламаларды тарату.

«Тарату функциясы» және «телефункция»  терминдерін түсіндірейік. Бұл терминдердің екеуі де қызметтері интеграцияланған цифрлық желілер техникасынан алынған () және әр түрлі қатынау нүктелеріне қатысты функцияларға сәйкес келеді ( 1.2-сурет).

1.2 сурет - GSM стандартында тарату функциялары мен телефункциялар: МТ – жылжымалы байланыс терминалы; ТЕ – терминалды аппаратура

 

Тарату функциясы (яғни деректерді тасымалдау) тек қана ақпаратты пйдаланушы/желі стыктары арасында тасымалдауға арналған, және телефункцияға қарағанда шеткі құрылғылардың (терминалды аппаратураның) байланыс хаттамаларының сәйкес келу мәселесі бұл құрылғылардың пайдаланушылардың артында қалады. Телефункция пайдаланушы/пайдаланушы байланысына тікелей бағытталған және оған шеткі құрылғылардың байланыс функциясы жатады.

 

2. Жүйені сындық түрде талдау

 

Бүгінгі күнде GSM стандартты ұялы байланыс желілерінің елеулі кемшіліктерінің бірі  деректемелерді таратудың төмен жылдамдығы болып табылады. Бұл үрдістің ұйымдастырылуыда дұрыс жетілдірілмеген, деректемелерді тарату үшін абонентке абонентке тек қана бір дыбыстық арна бөлінеді, ал биллинг қосылу уақытына сүйеніп жүзеге асырылады.

 Іс жүзіндегі GSM желісінің көмегңмен деректемелерді жоғары жылдамдықпен тарату үшін GPRS (General Packet Radio Service) деректемелерді дестелік таарату қызметі әзірленді. Жылдамдықты жоғарлатудан басқа жаңа жүйе деректемелерді тарату қызметтері үшін төлемақыны жүргізудің басқа сұлбасын көздейді. Алайда, GPRS технологисының өзіне тән кемшіліктері бар, мысалы қателерді түзету алгоритмінің жоқтығы, дестелерді ресегменттеу мүмкіншілігі және т.б. Бұл кемшіліктердің көзін құрту мақсатымен EDGE технологиясы жасалынды.

EDGE технологиясының GPRS алдындағы басты артықшылығы жылдамдық болып табылады. EDGE көмегімен GPRS-ке қатынаулы емес көптеген қызметтерге қол жеткізуге болады, мысалы, бейнефайлдарды, МР3-файлдарды Интернеттен тез уақыт аралығында көшіру, сонымен қатар нақты уақыт мезетінде бейнероликтерді көру.

 

1.3 Қойылған мәселе бойынша ғылыми-техникалық  даму тенденциялары

 

80-ші жылдардың аяғында GSM стандартының  негізі жаңа ғана қаланғанда, бұл стандарт техникалық жағынан   қаныққан және оның мүмкіншіліктері  ешқашан талап етілмейді деген ой болды. Алайда, бүгін стандарттың барлық базалық мүмкіншіліктері жүзеге асырылған, және оның модернизациясы мен жаңа технологиялар негізінде дамуы жүріп жатыр.

GSM технологиясына үлкен инвестициялар  салынған, бұл оның дамуының эволюциялық  жолын алдын-ала анықтады, осының шеңберінде үшінші сатылы үшінші сатылы мобильді байланыс жүйелері үшін база құрылады. Желілік элементтердің біртіндеп өсірілуі, контроллер мен базалық станциялардың жетілдірілуі, екірежимді абоненттік жасауы жүріп жатыр.

GSM желілерінің жетілдірілуі UMTS / IMT-2000 бағытында жүріп жатыр, ол келесі өзара байланысқан мәселелерді шешуі керек:

• GSM-900/ GSM- 1800 интеграцияланған желілерді құру;
• дестелер коммутациясы бар деректемелерді жоғары жылдамдықпен таратуды ЖҚТфЖ және IP, ATM, ISDN желілерімен өзара әрекеттесуді қамтамасыз ететін жаңа техникалық шешәмдерді ендіру;
• радиобайланыстың басқа желілерімен интеграциясы.

 

 

 

 

 

1.1-кесте – Жылжымалы байланыстың  бес сатысы

 

Технологи-ялар және қызметтер	Эволюция кезеңдері
	2G 1992-2010	2,5G 2000-2010	3G 2002-2015	4G 2010-2025	5G 2015-2050
Базалық қызметтер	Дыбыс	Дыбыс деректемелер	Дыбыс, деректер, бейнедеректер WWW–ге қатынау	Мультиме-дия, мобильді Интернет, кантексті тәуелді қызметтер	Байла-ныс, Интернет, мульти-медия, контексті тәуелді қызмет-терінің толық қызмет-тер спектрі
Терминал-дар	Ұялы телефондар	Ұялы телефондар, қол және таситын ДК	WAP-телефон-дар, қалталық компью-терлер, таситын ДК, желілік құралдар	Желілік құралдар, интернет-фондар, таситын компьютер-лер, микро-сенсорлар	Қайта құрыла-тын желілік құралдар, өсірілетін супер компью-терлер, «интел-ектуалды шаң»
Радиобай-ланыс технологи-ялары	GSM, TDMA6 cdmaOne	GPRS, EDGE	WCDMA, IMT-2000, UMTS	WCDMA+, W-DOFM, UWB	Зерттелу-де
Тарату жылдам-дығы кбит/с	9,6-14,4	115-384	384-2000	2000-20000	20000-100000

 

Қазіргі уақытта GSM базасында жүйелерді жетілдірудің келесі негізгі кезеңдері көзделді:

• арналарды коммутациялап деректкрді жоғары жалдамдықпен тарату HSCSD (High Speed Circuit Switched Data);
• дестелік таратудың жалпы радиоқызметін жүзеге асыру GPRS (General Packet Radio Service);
• EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution) технологиясын жүзеге асыру.

.

1.3 сурет - GSM-нен UMTS даму үрдісндегі мобильді байланыс желісіне қатынау қызметі.

Елеулі үлкен мүмкіндіктер GSM стандартының шеңберінде GPRS және  EDGE технологияларынжүзеге асыру негізінде қамтамасыз етіледі. GSM дамуының бұл фазасын 2G+ немесе 2,5G деп белгілейді. Мобильді байланыс желісіне қатынау жылдамдығы және GSM-нен UMTS-ке даму үрдісндегі негізгі қызметтер 1.3-суретте бейнеленген.

 

3. Есептің негізделген қойылымы

 

GPRS және EDGE технологиялары негізінде GSM стандартты ұялы байланыс желілерін жетілдіру техникалық тапсырма негізінде жасалады. Оның ішінде келесі мәселелер қаралуы қажет:

1. GPRS және EDGE технологиялары негізінде GSM стандартты ұялы байланыс желілерін жетілдіру мақсаты мен жобада жасалынатын шаралар түрлері;

2. Бастапқы мәліметтер. Жағдайды жан-жақты талдай отырып, GPRS және EDGE технологияларын қолдайтын GSM желілерін қалай құру жөнінде пікір.

3. Жобаланатын желінің өткізу қабілетін,онда қолданылатын жабдықтарды таңдап алу және де таңдап алыну себептерін көрсету. Жаңа желіні салудың техникалық және экономикалық жағынан сарапталуы.

4. GPRS және EDGE технологияларын қолдайтын GSM желілерінің құрылымдық сұлбасын жасау, және түйіндері мен интерфейстеріне сипаттама беру.

 

 

2 ТЕХНИКАЛЫҚ ЖОБА

 

2.1 GPRS технологиясы бойынша  GSM стандартты ұялы байланыс желісінің  құрылымдық сұлбасын жасау

 

2.1.1 GPRS технологиясының  жалпы сипаттамасы

 

Іс жүзіндегі GSM желілері арқылы жоғары жылдамдықпен деректемелерді тарату үшін GPRS (General Packet Radio Service) технологиясы, яғни радиоарна боынша дестелік тарату қызметі әзірленді. GSM-де бар GPRS технологиясы TDMA негізіндегі радиоинтерфейсті деректерді жоғары жылдамдықпен тарату үшін қолданады және үшінші буынды жүйелерді құру үшін аралық қадам болып табылады. GPRS технологиясын қолдайиын жүйелер 2G+ деген атауға ие болды. GPRS-тің базалық спецификацияларын ETSI 1998 жылы деректердің дестелік радиотаратуын жүзеге асыратын GSM фаза 2+ стандартты технологиясы ретінде қабылданды. Шетелдік және отандық ақпарат құралдары GPRS желісінің жалпы ұйымдастырылуымен, желінің негізгі құраушыларын және олардың функцияларын сипаттаумен, физикалық және логикалық арналарды ұйымдастырумен, GPRS хаттамаларының құрылымымен, дестелік таратуды активациялайтын процедуралармен, ішкі желілік адресациямен, GPRS хаттамалық стегінің әр түрлі деңгейдегі деректердің хаттамалық блогын ұсыну форматтарымен, биллингпен  және т.б байланысты GPRS технологиясының әр түрлі жақтарын көрсетеді.