Všichni používáme mobilní telefony, ale málokdy se někdo zamyslí nad tím, jak fungují? V tomto článku se pokusíme pochopit, jak vlastně funguje komunikace s vaším mobilním operátorem.
Když zavoláte svému partnerovi nebo vám někdo zavolá, váš telefon je připojen přes rádiový kanál k jedné z antén sousedního základnová stanice (BS, BS, Base Station).Každá celulární základnová stanice (v běžné řeči – celulární věže) obsahuje jeden až dvanáct transceiverů antény, mající směry v různých směrech za účelem poskytování vysoce kvalitní komunikace účastníkům v jejich dosahu. Odborníci v jejich žargonu takovým anténám říkají “sektory”, což jsou šedé obdélníkové konstrukce, které můžete téměř každý den vidět na střechách budov nebo speciálních stožárech.
Signál z takové antény je přiváděn kabelem přímo do řídící jednotky základnové stanice. Základnová stanice je soubor sektorů a řídicí jednotka. V tomto případě je určitá část sídla nebo území obsluhována několika základními stanicemi připojenými ke speciální jednotce – místní zónový ovladač (zkráceně LAC, místní ovladač nebo jednoduše „ovladač“). Jeden kontrolér sdružuje zpravidla až 15 základnových stanic v určité oblasti.
Z jejich strany jsou ovladače (může jich být i několik) připojeny k hlavnímu bloku – Přepínací centrum mobilních služeb (MSC), které se pro zjednodušení vnímání obvykle říká jednoduše “přepínač”. Přepínač zase poskytuje vstup a výstup všem komunikačním linkám – celulárním i kabelovým.
Pokud to, co je napsáno, zobrazíte ve formě diagramu, dostanete následující: Malé sítě GSM (obvykle regionální) mohou používat pouze jeden přepínač. Velcí, jako jsou naši operátoři „Velká trojka“ MTS, Beeline nebo MegaFon, kteří obsluhují miliony předplatitelů současně, využívají několik vzájemně propojených zařízení MSC.
Pojďme přijít na to, proč je potřeba tak složitý systém a proč není možné připojit antény základnové stanice přímo k přepínači? Chcete-li to provést, musíte mluvit o jiném termínu nazývaném odborným jazykem předat. Charakterizuje předávání služeb v mobilních sítích na principu štafetového závodu. Jinými slovy, když se pohybujete po ulici pěšky nebo ve vozidle a telefonujete, aby váš rozhovor nebyl přerušen, měli byste okamžitě přepnout zařízení z jednoho sektoru BS do druhého, z oblasti pokrytí z jedné základní stanice nebo místní zóny ovladače do druhé atd. Pokud by tedy byly sektory základnových stanic připojeny přímo k přepínači, musel by tuto proceduru předání všech svých účastníků provést sám a přepínač má již dostatek úkolů. Proto, aby se snížila pravděpodobnost selhání zařízení spojených s jeho přetížením, je návrh celulárních sítí GSM realizován podle víceúrovňového principu.
V důsledku toho, pokud se vy a váš telefon přesunete z oblasti pokrytí jednoho sektoru BS do oblasti pokrytí jiného, pak tento pohyb provede řídicí jednotka této základnové stanice, aniž byste se dotkli dalších „vysokých“ hodnocení“ zařízení – LAC a MSC. Pokud dojde k předání mezi různými BS, převezme LAC atd.
Přepínač není nic jiného než hlavní „mozek“ sítí GSM, takže jeho fungování je třeba zvážit podrobněji. Přepínač mobilní sítě přebírá přibližně stejné úkoly jako PBX v sítích pevných operátorů. Je to on, kdo rozumí, kam voláte nebo kdo vám volá, reguluje provoz doplňkových služeb a v podstatě rozhoduje o tom, zda aktuálně můžete telefonovat či nikoliv.
Nyní pojďme zjistit, co se stane, když zapnete telefon nebo smartphone?
Takže jste stiskli „magické tlačítko“ a váš telefon se zapnul. Na SIM kartě vašeho mobilního operátora je speciální číslo s názvem IMSI – mezinárodní identifikační číslo předplatitele. Je to jedinečné číslo pro každou SIM kartu nejen pro vašeho operátora MTS, Beeline, MegaFon atd., ale jedinečné číslo pro všechny mobilní sítě na světě! Operátoři tak od sebe odlišují účastníky.
Ve chvíli, kdy telefon zapnete, vaše zařízení odešle tento IMSI kód do základnové stanice, která jej přenese dále do LAC, který jej zase odešle do přepínače. Současně přicházejí do hry dvě přídavná zařízení připojená přímo k přepínači – HLR (Hlavní registr polohy) и VLR (Registr umístění návštěvníků). Přeloženo do ruštiny je to tedy Registrace domácích předplatitelů и Registrace předplatitelů hostů. HLR ukládá IMSI všech předplatitelů ve své síti. VLR obsahuje informace o těch předplatitelích, kteří aktuálně využívají síť tohoto operátora.
Číslo IMSI se přenáší do HLR pomocí šifrovacího systému (za tento proces je odpovědné jiné zařízení AuC – Authentication Center). HLR zároveň zkontroluje, zda v její databázi existuje účastník s daným číslem, a pokud se fakt jeho existence potvrdí, systém se podívá na to, zda aktuálně může využívat komunikační služby nebo má řekněme finanční blok. Pokud je vše v pořádku, je tento účastník odeslán do VLR a poté dostane příležitost volat a používat další komunikační služby.
Pro názornost tento postup zobrazujeme pomocí diagramu:
Stručně jsme tedy popsali princip fungování celulárních sítí GSM. Ve skutečnosti je tento popis dost povrchní, protože. Pokud bychom se podrobněji pustili do technických detailů, materiál by se ukázal být mnohonásobně objemnější a pro většinu čtenářů mnohem méně srozumitelný.
V druhé části budeme pokračovat v seznámení s provozem GSM sítí a zamyslíme se nad tím, jak a za co nám operátor strhá finanční prostředky z účtu.
