GSM-услуги

Услуги GSM представляют собой стандартный набор приложений и функций, доступных через Глобальную систему мобильной связи (GSM) абонентам мобильных телефонов по всему миру. Стандарты GSM определяются в рамках сотрудничества 3GPP и реализуются в аппаратном и программном обеспечении производителями оборудования и операторами мобильной связи . Общий стандарт позволяет использовать одни и те же телефоны с услугами разных компаний или даже перемещаться в разные страны. GSM является наиболее доминирующим стандартом мобильной связи в мире.

Конструкция службы умеренно сложна, поскольку она должна иметь возможность определять местонахождение движущегося телефона в любой точке мира и учитывать относительно небольшую емкость аккумулятора, ограниченные возможности ввода-вывода и слабые радиопередатчики на мобильных устройствах.

Доступ к сети GSM

Чтобы получить доступ к услугам GSM, пользователю необходимо три вещи:

Платежные отношения с оператором мобильной связи . Обычно это происходит либо тогда, когда услуги оплачиваются до их потребления ( предоплата ), либо когда счета выставляются и оплачиваются после потребления услуги ( постоплата ).
Мобильный телефон , совместимый с GSM и работающий на той же частоте, что и оператор связи. Большинство телефонных компаний продают телефоны сторонних производителей.
Модуль идентификации абонента (SIM-карта) , который активируется оператором после установления платежных отношений. После активации карта программируется с использованием номера цифровой сети с интеграцией услуг мобильного абонента (MSISDN) (номер телефона). Личная информация, такая как контактные номера друзей и родственников, также может храниться на SIM-карте абонентом.

После регистрации абонентов информация об их личности (номер телефона) и о том, к каким услугам им разрешен доступ, сохраняется в «записи SIM» в реестре домашнего местоположения (HLR).

После установки SIM-карты в телефон и включения телефона он начнет поиск ближайшей мачты мобильного телефона (также называемой базовой приемопередатчиком/BTS оператора ) с самым сильным сигналом в полосе частот . Если с мачтой можно успешно связаться, то говорят, что есть покрытие в этом районе . Затем телефон идентифицирует себя в сети через канал управления. Как только это будет успешно завершено, телефон будет подключен к сети.

Ключевой особенностью мобильного телефона является возможность принимать и совершать звонки в любой зоне, где есть покрытие. С точки зрения клиента это обычно называется роумингом, но при описании основного технического процесса его также называют посещением. В каждой географической области есть база данных, называемая Реестр местоположений посетителей (VLR), которая содержит сведения обо всех мобильных телефонах, находящихся в настоящее время в этой области. Каждый раз, когда телефон присоединяется или посещает новую область, Регистр местоположений посетителей должен связаться с Реестром местоположений дома , чтобы получить информацию об этом телефоне. Текущее сотовое местоположение телефона (то есть, в какой BTS он находится) вводится в запись VLR и будет использоваться во время процесса, называемого пейджингом , когда сеть GSM желает определить местонахождение мобильного телефона .

Каждая SIM-карта содержит секретный ключ, называемый Ki, который используется для предоставления услуг аутентификации и шифрования. Это полезно для предотвращения кражи услуг, а также для предотвращения «беспроводного» отслеживания активности пользователя. Сеть делает это с помощью Центра аутентификации и без прямой передачи ключа.

Каждый телефон GSM содержит уникальный идентификатор (отличный от номера телефона), называемый Международным идентификатором мобильного оборудования (IMEI). Это можно узнать, набрав *#06#. Когда телефон подключается к сети, его IMEI можно сверить с реестром идентификации оборудования , чтобы найти украденные телефоны и облегчить мониторинг.

Озвучивать все вызовы

Все исходящие

После мобильного телефона успешного подключения к сети GSM, как описано выше, с него можно совершать звонки на любой другой телефон в глобальной коммутируемой телефонной сети общего пользования .

Пользователь набирает телефонный номер , нажимает кнопку отправки или разговора , и мобильный телефон отправляет сообщение с запросом на установку вызова в сеть мобильной связи через ближайшую базовую приемопередатчикную станцию мобильного телефона (BTS).

Сообщение с запросом на установку вызова затем обрабатывается Центром коммутации мобильной связи , который проверяет запись абонента, содержащуюся в реестре местоположений посетителей, чтобы определить, разрешен ли исходящий вызов. Если да, то MSC маршрутизирует вызов так же, как это делает телефонная станция в фиксированной сети.

Если абонент использует предоплаченный тариф (иногда известный как Pay As You Go (PAYG) или Pay & Go ), то выполняется дополнительная проверка, чтобы определить, достаточно ли у абонента средств на счету для продолжения. В противном случае вызов отклоняется. Если звонок разрешен для продолжения, то он постоянно контролируется и со счета абонента списывается соответствующая сумма. Когда кредит достигает нуля, вызов прерывается сетью. Системы, которые контролируют и предоставляют предоплаченные услуги, не являются частью стандартных услуг GSM , а являются примером интеллектуальной сети услуг , которые оператор мобильной связи может решить реализовать в дополнение к стандартным услугам GSM.

Входящие звонки

Контакт шлюза MSC

Когда кто-то звонит на мобильный телефон , он набирает телефонный номер (также называемый MSISDN ), связанный с пользователем телефона, и вызов направляется в центр коммутации мобильной связи шлюза оператора мобильной связи . Шлюз MSC , как следует из названия, действует как «вход» из внешних частей коммутируемой телефонной сети общего пользования в сеть провайдера.

Как было отмечено выше, телефон может свободно перемещаться в любой точке сети оператора или в сетях роуминг-партнеров, в том числе в других странах. Таким образом, первая задача шлюза MSC — определить текущее местоположение мобильного телефона для установления соединения. Это делается путем обращения к реестру домашнего местоположения (HLR), который, как описано выше, знает, с каким регистром местоположения посетителей (VLR) связан телефон, если таковой имеется.

Маршрутизация вызова

Когда HLR получает это запросное сообщение, он определяет, следует ли перенаправить вызов на другой номер (так называемая переадресация) или он должен быть перенаправлен непосредственно на мобильный телефон.

Если владелец телефона ранее запросил переадресацию всех входящих вызовов на другой номер, известный как номер безусловной переадресации вызовов (CFU), тогда этот номер сохраняется в реестре домашнего местоположения. В этом случае номер CFU возвращается в MSC шлюза для немедленной маршрутизации к этому пункту назначения.
Если мобильный телефон в настоящее время не связан с реестром посещенных местоположений (поскольку телефон был выключен), то домашний регистр местоположений возвращает номер, известный как номер переадресации вызова недоступен (CFNRc), в MSC шлюза, и вызов переправил туда. телефона Многие операторы могут автоматически устанавливать это значение для номера голосовой почты , чтобы вызывающие абоненты могли оставлять сообщения. Мобильный телефон может иногда отменять настройки по умолчанию.
Наконец, если реестр домашнего местоположения знает, что телефон находится в роуминге в определенной зоне VLR, он запросит временный номер (называемый MSRN ) у этого VLR (используя IMSI в качестве ссылочного номера). Этот номер передается обратно в шлюз MSC, а затем используется для маршрутизации вызова в MSC, где вызываемый телефон находится в роуминге.

Обнаружение и звонок телефона

Когда вызов поступает в гостевой MSC, MSRN используется для определения того, на какой из телефонов в этой области осуществляется вызов, то есть MSRN сопоставляется обратно с IMSI исходного набранного телефонного номера. MSC осуществляет пейджинг на все вышки мобильных телефонов в зоне, где зарегистрирован IMSI, чтобы сообщить телефону о входящем вызове. Если абонент отвечает, создается речевой путь через гостевой MSC и шлюзовой MSC обратно в сеть человека, совершающего вызов, и обычный телефонный следует звонок.

Также возможно, что на телефонный звонок не ответят. Если абонент занят другим вызовом (и ожидание вызова не используется), гостевой MSC направляет вызов на заранее определенный номер переадресации вызова при занятости (CFB). Аналогичным образом, если абонент не отвечает на вызов по истечении определенного периода времени (обычно 30 секунд), тогда гостевой MSC направляет вызов на заранее определенный номер переадресации вызова без ответа (CFNRy). Опять же, оператор может решить установить это значение по умолчанию для голосовой почты мобильного телефона, чтобы вызывающие абоненты могли оставлять сообщения.

Если абонент не отвечает на пейджинговый запрос либо из-за того, что находится вне зоны покрытия, либо из-за того, что его батарея разряжена или удалена, тогда гостевой MSC направляет вызов на заранее определенный номер переадресации вызова недоступен (CFNRc). Опять же, оператор может решить установить это значение по умолчанию для голосовой почты мобильного телефона, чтобы вызывающие абоненты могли оставлять сообщения.

Пользователь роуминга может захотеть отказаться от этих услуг пересылки в посещаемой сети, поскольку за роуминг взимается плата.

Плата за голосовую связь

В США и Канаде звонящие оплачивают стоимость подключения к шлюзу MSC телефонной компании абонента независимо от фактического местонахождения телефона. Поскольку мобильным номерам присваиваются стандартные географические номера в соответствии с Североамериканским планом нумерации , звонящие платят одинаково за доступ к стационарным и мобильным телефонам в определенной географической зоне. Абоненты мобильной связи платят за время соединения (обычно используя внутриплановые или предоплаченные минуты) как для входящих, так и для исходящих вызовов. Для исходящих вызовов оплата за междугородную связь взимается так, как если бы они исходили из GMSC, даже если именно посещающий MSC завершает соединение с PSTN. Популярны планы, включающие междугородний и/или общенациональный роуминг без дополнительной оплаты за «местные» исходящие звонки.

Мобильные сети в Европе, Азии (кроме Гонконга, Макао (Макао) и Сингапура), Австралии и Аргентины взимают плату со своих абонентов только за исходящие звонки. Входящие звонки для мобильного абонента бесплатны, за исключением приема звонка, когда абонент находится в роуминге, как описано ниже. Однако звонящие обычно платят более высокую плату за звонки на мобильные телефоны. Для обозначения мобильных номеров используются специальные префиксы, чтобы звонящие знали, что звонят на мобильный телефон, и поэтому с них будет взиматься более высокая плата.

С точки зрения звонящего не имеет значения, где находится мобильный абонент, так как технический процесс подключения звонка один и тот же. Если абонент находится в роуминге в сети другой компании, то абонент вместо звонящего может оплатить доплату за время соединения. Звонки в международном роуминге зачастую довольно дороги, и в результате некоторые компании требуют от абонентов предоставления явного разрешения на прием звонков во время роуминга в определенные страны.

Кодирование речи

Во время вызова GSM речь преобразуется из аналоговых звуковых волн в цифровые данные самим телефоном и передается через сеть мобильной связи цифровыми средствами. (Хотя более старые части фиксированной коммутируемой телефонной сети общего пользования могут использовать аналоговую передачу.)

Цифровой алгоритм, используемый для кодирования речевых сигналов, называется кодеком . Речевые кодеки, используемые в GSM, называются половинной скоростью (HR) , полной скоростью (FR) , улучшенной полной скоростью (EFR) , адаптивной многоскоростной передачей (AMR) и широкополосным AMR , также известными как HD-голос. Все кодеки, кроме AMR, работают с фиксированной скоростью передачи данных и уровнем коррекции ошибок.

Передача данных

Стандарт GSM также предоставляет отдельные возможности для передачи цифровых данных. Это позволяет мобильному телефону действовать как любой другой компьютер в Интернете , отправляя и получая данные через Интернет-протокол .

Мобильный телефон также можно подключить к настольному компьютеру, ноутбуку или КПК для использования в качестве сетевого интерфейса (так же, как модем или Ethernet- карту, но с использованием одного из описанных ниже протоколов передачи данных GSM вместо PSTN-совместимого аудиоканала или канал Ethernet для передачи данных). Некоторыми телефонами GSM также можно управлять с помощью стандартизированного набора команд Hayes AT через последовательный кабель или беспроводную связь (с использованием IRDA или Bluetooth ). AT-команды могут управлять чем угодно — от мелодий звонка до алгоритмов сжатия данных.

Помимо общего доступа в Интернет, оператор мобильной связи может предоставлять и другие специальные услуги , например, SMS .

Протоколы передачи данных с коммутацией каналов

Соединение для передачи данных с коммутацией каналов резервирует определенную полосу пропускания между двумя точками на время существования соединения, точно так же, как традиционный телефонный звонок выделяет аудиоканал определенного качества между двумя телефонами на время разговора.

В стандарте GSM определены два протокола данных с коммутацией каналов: данные с коммутацией каналов (CSD) и высокоскоростные данные с коммутацией каналов (HSCSD). За соединения такого типа обычно взимается посекундная оплата, независимо от объема данных, передаваемых по каналу. Это связано с тем, что для соединения выделяется определенный объем полосы пропускания независимо от того, необходимо оно или нет.

Преимущество соединений с коммутацией каналов заключается в обеспечении постоянного гарантированного качества обслуживания , что полезно для приложений реального времени, таких как видеоконференции.

Служба пакетной радиосвязи общего назначения (GPRS)

Служба пакетной радиосвязи общего пользования (GPRS) — это протокол передачи данных с коммутацией пакетов , который был включен в стандарт GSM в 1997 году. Он обратно совместим с системами, которые используют версии стандарта до 1997 года. GPRS делает это путем отправки пакетов на местную вышку мобильного телефона ( BTS ) по каналам, которые не используются для голосовых вызовов с коммутацией каналов или подключений для передачи данных. Несколько пользователей GPRS могут совместно использовать один неиспользуемый канал, поскольку каждый из них использует его только для периодических коротких пакетов.

Преимущество соединений с коммутацией пакетов заключается в том, что полоса пропускания используется только тогда, когда действительно есть данные для передачи. Таким образом, этот тип соединения обычно оплачивается по килобайту, а не посекундно, и обычно является более дешевой альтернативой для приложений, которым требуется только время от времени отправлять и получать данные, например для обмена мгновенными сообщениями .

GPRS обычно называют технологией 2,5G ; дополнительную информацию см. в основной статье.

Служба коротких сообщений (SMS)

Служба коротких сообщений (более известная как обмен текстовыми сообщениями ) стала наиболее используемым приложением для передачи данных на мобильных телефонах: 74% всех пользователей мобильных телефонов во всем мире уже являются активными пользователями SMS, или 2,4 миллиарда человек к концу 2007 года.

Текстовые сообщения SMS могут отправляться пользователями мобильных телефонов другим мобильным пользователям или внешним службам, которые принимают SMS. Сообщения обычно отправляются с мобильных устройств через Центр службы коротких сообщений по протоколу MAP .

SMSC — это центральный узел маршрутизации коротких сообщений. Многие операторы мобильной связи используют свои SMSC в качестве шлюзов к внешним системам, включая Интернет , новостные ленты входящих SMS и других операторов мобильной связи (часто используя де-факто стандарт SMPP для обмена SMS).

Стандарт SMS также используется за пределами системы GSM ; подробности смотрите в основной статье.

Дополнительные услуги

См. также коды GSM для дополнительных услуг .

Переадресация звонков .
Запрет исходящих звонков .
Запрет входящих звонков .
Извещение о заряде (AoC) . Эта услуга GSM оценивает стоимость звонка для отображения на мобильном телефоне пользователя. ^[1] Это помогает пользователям, предотвращая шок от счетов. ^[2] и снижает нагрузку на оператора мобильной связи отдел обслуживания клиентов . Однако на практике эта услуга GSM используется редко, поскольку расчет более сложен, чем позволяет стандарт. Вместо этого некоторые операторы предоставляют абонентам уведомления о балансе и/или стоимости звонка, отправляемые в заранее определенное время, например, в начале или в конце каждого звонка. Эти уведомления могут быть зачитаны вслух с помощью системы синтеза речи или переданы в текстовой форме. ^[3]^[4]^[5]
Удержание вызова .
Ожидание вызова .
Многопартийный сервис .
Представление идентификации вызывающего абонента (CLIP)/ограничение (CLIR) .
Закрытая группа пользователей (ЗГП) .
Явный перевод вызова (ECT) . Эта услуга позволяет пользователю, у которого есть два вызова, соединить эти два вызова вместе и освободить соединения с обеими другими сторонами.

См. также

USSD-коды GSM — неструктурированные дополнительные служебные данные: список стандартных кодов GSM для функций сети и SIM-карты.

Ссылки

^ ETSI: Дополнительные услуги извещения об оплате (AoC) - этап 1
^ «Рекомендация: упрощение ценообразования на беспроводную передачу данных» . Биллинговый мир . Вирго Паблишинг, ООО. 1 ноября 2002 года . Проверено 23 сентября 2011 г.
^ «Планы: плати по мере использования» . Airvoice Wireless. Архивировано из оригинала 7 января 2012 года . Проверено 27 декабря 2011 г. Вы также получаете уведомления о балансе в конце каждого телефонного звонка, а также после отправки и получения сообщений. Чтобы держать вас в курсе, вы получите автоматическую запись, когда баланс вашего счета достигнет 2,00 долларов США или ниже, а также за 5 дней до истечения срока действия, напоминая вам о необходимости пополнить счет. Это сообщение будет воспроизводиться при первом исходящем вызове за день, пока вы не добавите дополнительное эфирное время или в течение последних 5 дней обслуживания. Нажмите на вкладку «Как добавить средства на мой счет», чтобы увидеть исходный цитируемый текст.
^ «Как мне проверить баланс моего гифгаффа?» . Гиффгафф. Архивировано из оригинала 11 апреля 2013 года . Проверено 27 декабря 2011 г. Уведомления о балансе. Ваш баланс также автоматически отображается на вашем телефоне на короткое время после каждого платного звонка или отправки сообщения.
^ Mobilicity, канадский оператор связи, воспроизводит информационное сообщение перед каждым междугородным звонком. В сообщении указывается стоимость минуты разговора и баланс счета клиента.

Внешние ссылки

Потоки вызовов GSM и диаграммы последовательности Подробные диаграммы потоков вызовов, описывающие установку вызова GSM, обновление местоположения и передачу обслуживания.
Потоки вызовов GSM и руководство Подробные схемы потоков вызовов

[1] ETSI: Дополнительные услуги извещения об оплате (AoC) - этап 1

[billing-2] «Рекомендация: упрощение ценообразования на беспроводную передачу данных» . Биллинговый мир . Вирго Паблишинг, ООО. 1 ноября 2002 года . Проверено 23 сентября 2011 г.

[3] «Планы: плати по мере использования» . Airvoice Wireless. Архивировано из оригинала 7 января 2012 года . Проверено 27 декабря 2011 г. Вы также получаете уведомления о балансе в конце каждого телефонного звонка, а также после отправки и получения сообщений. Чтобы держать вас в курсе, вы получите автоматическую запись, когда баланс вашего счета достигнет 2,00 долларов США или ниже, а также за 5 дней до истечения срока действия, напоминая вам о необходимости пополнить счет. Это сообщение будет воспроизводиться при первом исходящем вызове за день, пока вы не добавите дополнительное эфирное время или в течение последних 5 дней обслуживания. Нажмите на вкладку «Как добавить средства на мой счет», чтобы увидеть исходный цитируемый текст.

[4] «Как мне проверить баланс моего гифгаффа?» . Гиффгафф. Архивировано из оригинала 11 апреля 2013 года . Проверено 27 декабря 2011 г. Уведомления о балансе. Ваш баланс также автоматически отображается на вашем телефоне на короткое время после каждого платного звонка или отправки сообщения.

[5] Mobilicity, канадский оператор связи, воспроизводит информационное сообщение перед каждым междугородным звонком. В сообщении указывается стоимость минуты разговора и баланс счета клиента.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]