Overview of the Global System for Mobile Communications

16Op{te osobine globalnog sistema mobilnih telekomunikacija (GSM)

Op{te osobine globalnog sistema mobilnih telekomunikacija (GSM)23

OP[TE OSOBINE GLOBALNOG SISTEMA MOBILNIH TELEKOMUNIKACIJA (GSM)Autor: Xon Skurijas (John Scourias)

Sadr`aj

1. Istorijat razvoja GSM sistema

2. Usluge koje nudi GSM sistem 3. Arhitektura GSM mre`e

3.1 Mobilna stanica

3.2 Podsistem bazne stanice

3.3 Podsistem mre`e

4. Radio veza

4.1 Vi{estruki pristup i struktura kanala

4.1.1 Saobra}ajni kanali

4.1.2 Kontrolni kanali

4.1.3 Struktura bersta

4.2. Kodovawe govora

4.3. Kanalsko kodovawe i modulacija

4.4. Vi{estruka ekvalizacija

4.5. Frekvencijsko skakawe

4.6. Digitalni prenos

4.7. Digitalni prijem

4.8. Regulisawe snage

5. Osobine mre`e

5.1. Kori{}ewe radio resursa

5.1.1. Hendover

5.2. Upravqawe mobilnim sistemom

5.2.1. Pra}ewe lokacije

5.2.2. Verifikacija i bezbednost

5.3. Upravqawe saobra}ajem

5.3.1. Rutirawe poziva

6. Zakqu~ak i komentari

1. ISTORIJAT RAZVOJA GSM SISTEMA

Ranih 1980-tih godina analogni sistemi mobilne telefonije do`ivqavaju buran razvoj u Evropi, posebno u skandinavskim zemqama i u Velikoj Britaniji, ali, tako|e, i u Francuskoj i u Nema~koj. Svaka zemqa je razvijala svoj sopstveni sistem, koji nije bio kompatibilan ni sa kojim drugim sistemom kako po opremi a tako i po principu rada. To nije bila dobra strategija, ne samo zbog toga {to je mobilna telefonija bila ograni~ena na nacionalne granice, koje u ujediwenoj Evropi sve vi{e gube zna~aj, ve} i zbog toga {to je tr`i{te za svaku vrstu opreme bilo veoma ograni~eno tako da principi proizvodwe jeftine opreme i op{te ekonomi~nosti u poslovawu nisu mogli da do|u do izra`aja.

Evropqani su ovo brzo shvatili i ve} 1982. godine evropska zajednica po{ta i telegrafa (CEPT) oformila je radnu grupu, koja je nazvana specijalna radna grupa za razvoj mobilnih sistema (GSM), i dala joj zadatak da prou~i i razvije panevropski sistem javnog zemaqskog mobilnog sistema. Sistem koji bi se predlo`io morao bi da zadovoqi odre|ene zahteve a me|u wima su bili i slede}i:

da obezbedi dobar subjektivan kvalitet govora,

da obezbedi nisku cenu opreme i usluga,

da omogu}i uspostavqawe veze i posredstvom drugih provajdera a i u inostranstvu (roming),

da omogu}i da korisnik koristi mobilne ure|aje,

da predvidi mogu}nost pro{irewa postoje}ih ali i uvo|ewe novih usluga,

da efikasno koristi postoje}i dodeqen frekvencijski opseg,

da obezbedi kompatibilnost sa ISDN sistemom.

Ve} 1989. godine, daqi rad GSM grupe je prenet u nadle`nost evropskog instituta za standardizaciju u telekomunikacijama (ETSI), i rad ovog Instituta rezultira ve} 1990. godine objavqivawem prve faze GSM preporuka. Komercijalna primena sistema po~iwe sredinom 1991. godine. Do 1993. godine ve} je bilo 36 GSM mre`a u 22 zemqe. Iako je GSM sistem standardizovan u Evropi, to nije vi{e samo evropski standard. Vi{e od 200 GSM mre`a (ukqu~uju}i i sisteme DCS1800 i PCS1900) se koristi u vi{e od 110 zemaqa u svetu. Buran razvoj }emo ilustrovati podatkom da je po~etkom 1994. godine bilo 1.300.000 pretplatnika {irom sveta da bi ve} krajem 1997. godine taj broj prema{io 55.000.000 pretplatnika. Iako se Severna Amerika kasnije prikqu~ila ovom sistemu, sa svojom varijantom sistema pod nazivom PCS1900, GSM sistemi postoje na svim kontinentima i sada se akronim GSM koristi da ozna~i globalni sistem mobilnih telekomunikacija.

Autori GSM sistema su se opredelili za, u to vreme jo{ ne proveren digitalni sistem, nasuprot do tada standardnim sistemima analogne mobilne telefonije, od kojih je onaj u SAD poznat pod nazivom AMPS dok je odgovaraju}i sistem u Velikoj Britaniji bio poznat pod nazivom TACS. Autori su bili ube}eni da }e napredak u razvoju novih algoritama za kompresiju signala i procesora za digitalnu obradu signala omogu}iti ispuwewe polaznih zahteva kako sa gledi{ta kvaliteta tako i u pogledu ekonomi~nosti. Vi{e od 8000 strana objavqenih GSM preporuka poku{ava da re{i probleme elasti~nosti i takmi~arskih inovacija koje uvode proizvo|a~i opreme, a da pri tome obezbede dovoqno kvalitetnu standardizaciju koja }e garantovati ispravno funkcionisawe razli~itih delova sistema. Ovo je postignuto iscrpnim funkcionalnim opisima interfejsa (ulazno-izlaznih parametara) za svaku komponentu sistema.

2. USLUGE KOJE NUDI GSM SISTEM

Od po~etka, planeri GSM mre`e `eleli su da ostvare kompatibilnost sa ISDN sistemom u pogledu usluga koje nudi i kontrolne, upravqaju}e, signalizacije koja }e se koristiti. Me|utim, ograni~ewa koja nudi radio saobra}aj, u svetlu zahtevane {irine opsega i cene ko{tawa, nisu dozvoqavala da se prakti~no dostigne standardan bitski protok od 64 kilobita u sekundi, kako je to u ISDN-B sistemu.

Koriste}i ITU-T definicije, telekomunikacione usluge mogu da se podele na osnovne usluge, na telekomunikacione usluge i na dopunske usluge. Osnovna telekomunikaciona usluga u GSM sistemu je telefonija. Kao i u drugim komunikacijama, govor se digitalno koduje i prenosi kroz GSM mre`u kao digitalni signal. Postoji i slu`ba hitne pomo}i, u kojoj se najbli`i davalac ove vrste usluge poziva birawem jedinstvenog trocifrenog broja (sli~no na{em 987).

U sistemu GSM na raspolagawu stoji lepeza razli~itih usluga. Korisnici GSM mre`e mogu da {aqu i primaju podatke, brzinama do 9600 bita u sekundi (zbog korisnika koji su na staroj fiksnoj mre`i), mogu da koriste ISDN, da koriste javne mre`e za paketirani prenos podataka, ili komutirane mre`e za prenos podataka kori{}ewem razli~itih na~ina i protokola za pristup mre`i, kao {to su to protokoli X.25 ili X.32. Zbog toga {to je GSM digitalna mre`a, nije neophodan modem za vezu izme|u korisnika i GSM mre`e, iako je audio modem neophodan unutar GSM mre`e za vezu sa korisnicima koji se koriste mre`u stare fiksne telefonije.

Druge usluge ukqu~uju telefaks grupe 3, kako je to opisano u ITU-T preporuci broj T.30 (ovo podrazumeva odgovaraju}i telefaks ure|aj). Jedinstvena usluga u GSM sistemu, koju nisu nudili stariji analogni sistemi je mogu}nost slawa kratkih poruka (SMS). SMS je bidirekciona usluga za slawe kratkih alfanumeri~kih (du`ine do 160 bajtova) poruka. Poruke se prenose na na~in koji mo`emo opisati re~ima "memori{i i prosledi". Informacija o tome da je poruka primqena se vra}a po{iqaocu. SMS poruke mogu, tako|e, da se koriste i u sistemu direktne distribucije svim korisnicima unutar jedne }elije ili cele mre`e, ako se odnose na, recimo, stawe na putevima ili su to najnovije vesti. SMS poruke mogu tako|e da se zapi{u u SIM karticu i da se kasnije pro~itaju.

Postoje i dopunske usluge. U sada{wim preporukama, to je nekoliko mogu}nosti preusmeravawa poziva (recimo, kada mobilni pretplatnik nije u dometu mre`e), ili zabrana dolaznih ili odlaznih poruka (na primer, kada se roming vr{i u inostranstvu). Daqim nizom preporuka predvi|a se i mno{tvo drugih dopunskih usluga. Te usluge su identifikacija poziva, ~ekawe na poziv ili, pak, konverzacija sa vi{e u~esnika. 3. ARHITEKTURA GSM MRE@E

GSM mre`a je sastavqena od nekoliko funkcionalnih celina ~ije su funkcije ve} definisane. Na slici 1 pokazan je izgled osnovne GSM mre`e.

GSM mre`a mo`e da se podeli u tri osnovne celine. Sam mobilni ure|aj, mobilni telefon, nosi pretplatnik. Podsistem bazne stanice upravqa radio vezom sa mobilnim ure|ajem. Podsistem mre`e, ~iji je glavni deo komutacioni centar za mobilne ure|aje, obavqa komutaciju poziva izme|u mobilnih pretplatnika i izme|u korisnika u mobilnoj i korisnika koji su u fiksnoj mre`i. Komutacione centar za mobilne ure|aje, tako|e, upravqa svim uslugama koje nudi GSM sistem. Na slici nije prikazan centar za odr`avawe sistema, koji kontroli{e ispravan rad cele mre`e. Mobilni ure|aj i podsistem u baznoj stanici komuniciraju preko takozvanog Um interfejsa, to je drugi naziv za interfejs vazdu{nim kanalom ili za, jednostavno, radio link.

Podsistem bazne stanice komunicira sa komutacionim centrom za mobilne ure|aje takozvanim A interfejsom.

Mobilni Podsistem bazne Podsistem

ure|aj stanice

mre`e

Skra}enice:

SIMSim kartica

BSCKontroler bazneMSCKomutacioni centarMEMobilni ure|aj stanice

EIRRegistar za iden-

tifikaciju opremeBTS Primopredajnik

HLRRegistar lokacijeAuCCentar za

u baznoj stanici

pretplatnika

verifikaciju

VLRRegistar lokacije

korisnika

Slika 1: Op{ti prikaz arhitekture GSM mre`e.3.1. MOBILNI URE\AJ

Mobilni ure|aj se sastoji od samog mobilnog telefona ili, druga~ije, terminala i memorijske kartice, takozvane SIM kartice. SIM kartica obezbe|uje pokretqivost korisniku, tako da korisnik mo`e da koristi usluge na koje je pretpla}en bez obzira na mobilni telefon (terminal) koji koristi. Ubacivawem svoje SIM kartice u drugi GSM terminal, korisnik mo`e da prima pozive na tom terminalu, da sa wega obavqa pozive i da koristi ostale usluge na koje je pretpla}en.

Mobilni ure|aj se jednozna~no identifikuje brojem koji se naziva internacionalni broj za identifikaciju mobilnog ure|aja (IMEI). SIM kartica sadr`i identifikacioni broj koji se naziva me|unarodni broj za identifikaciju pretplatnika (IMSI) kojim se pretplatnik najavquje na sistem, tajni kod za verifikaciju i druge informacije. IMEI i IMSI brojevi su nezavisni, i tako obezbe|uju mobilnost korisniku. SIM kartica mo`e da se za{titi od neovla{}enog kori{}ewa lozinkom ili li~nim identifikacionim brojem. 3.2. PODSISTEM BAZNE STANICE

Podsistem bazne stanice ima dva dela, baznu primo-predajnu stanicu i kontroler bazne stanice. Ovi komuniciraju preko Abis interfejsa, i time omogu}avaju ostalim delovima sistema da me|usobno komuniciraju iako sistem sadr`i komponente razli~itih proizvo|a~a.

Bazna primo-predajna stanica sadr`i radio primo-predajnike koji pokrivaju tu }eliju i sadr`i protokole za radio vezu sa mobilnim ure|ajem. U velikim urbanim sredinama, postoji veliki broj baznih radio primo-predajnika, i time se postavqaju i zahtevi pred baznu stanicu da ona bude pouzdana, otporna na razne uslove rada, laka za odr`avawe i da bude, {ta je veoma va`no, i jeftina.

Kontroler bazne stanice upravqa radom jedne ili vi{e baznih stanica i tako vr{i i rukovo|ewe pode{avawem radio kanala, skakawem u~estanosti i hendoverom, kako }emo to opisati u daqem tekstu. Kontroler bazne stanice je veza izme|u mobilnog ure|aja i komutacionog centra za mobilnu telefoniju.

3.3. PODSISTEM MRE@E

Centralna komponenta u podsistemu mre`e je komutacioni centar za mobilnu telefoniju. On funkcioni{e sli~no kao normalan komutacioni centar u sistemu fiksne telefonije ili u ISDN sistemu, i dodatno obezbe|uje svu funkcionalnost koja je neophodna za opslu`ivawe mobilnih pretplatnika, kao {to su to, recimo, registracija, pra}ewe lokacije, hendoveri, ili prosle|ivawe poziva pretplatniku koji koristi roming usluge. Ovde se usluge obezbe|uju zahvaquju}i saradwi nekoliko blokova koji zajedno formiraju podsistem mre`e. Komutacioni centar za mobilnu telefoniju u tom podsistemu obezbe|uje spajawe sa klasi~nim fiksnim mre`ama. Signalizacija izme|u funkcionalnih celina u podsistemu mre`e koristi SS7 signalizaciju, koja se koristi i za signalizaciju u ISDN sistemu i u postoje}im javnim mre`ama.

HLR registar i VLR registar, zajedno sa komutacionim centrom za mobilnu telefoniju, obezbe|uju prosle|ivawe poziva i mogu}nosti rominga u GSM.

HLR registar sadr`i sve administrativne informacije o svakom pretplatniku koji je registrovan u odgovaraju}oj GSM mre`i, ali i podatak o trenutnoj lokaciji mobilnog ure|aja. Lokacija mobilnog ure|aja je obi~no u obliku adrese VLR registra povezane sa mobilnim ure|ajem. Stvarna procedura rutirawa }e biti ne{to kasnije opisana. Postoji, logi~no, jedan HLR za jednu GSM mre`u, i ako mo`e da bude organizovan kao raspodeqena baza podataka.

VLR registar sadr`i odre|ene administrativne podatke iz HLR, koji su neophodni za upravqawe pozivom i obezbe|ivawe dopunskih usluga na koje je korisnik pretpla}en, za svaki mobilni ure|aj koji se nalazi u }eliji koju kontroli{e VLR. Iako svaka funkcionalna celina mo`e da se koristi kao nezavisna jedinica, svi proizvo|a~i komutacione opreme danas koriste VLR zajedno sa komutacionim centrom, tako da, geografski, podru~je koje kontroli{e komutacioni centar odgovara podru~ju koje kontroli{e VLR, i na taj na~in se pojednostavquje neophodna signalizacija. Uo~ite da komutacioni centar nema informaciju o odre|enom, pojedina~nom, mobilnom ure|aju - ova informacija je uskladi{tena u registrima za lokalizaciju.

Druga dva registra se koriste za verifikaciju i za sigurnost mre`e.

Registar za identifikaciju mobilnih ure|aja (EIR) je baza podataka koja sadr`i listu svih mobilnih ure|aja koji mogu da pristupe mre`i, gde se svaki mobilni ure|aj identifikuje svojim me|unarodnim brojem za identifikaciju mobilnih ure|aja (IMEI). Odre|eni IMEI }e biti progla{en kao neva`e}i ukoliko je prijavqeno da je ukraden ili ako taj tip ure|aja nije odgovaraju}i za tu mre`u. Centar za verifikaciju ure|aja (AuC) je za{ti}ena baza podataka koja ~uva kopiju tajne {ifre iz svake SIM kartice pretplatnika, koja se koristi za verifikaciju i kodovawe preko radio kanala.

4. RADIO VEZA

Me|unarodna unija za telekomunikacije (ITU), koja, izme|u ostalih zadataka, vr{i i raspodelu radio spektra me|u dr`avama, dodelila je opsege od 890 do 915MHz za vezu mobilnih ure|aja prema baznoj stanici (uplink) i od 935 do 960MHz za vezu od bazne stanice prema mobilnom ure|aju (downlink) za mobilne mre`e u Evropi. Po{to se ovaj opseg ve} koristio ranih 1980-tih godina za tada{we analogne sisteme, CEPT je predvideo da se gorwih 10MHz u svakom opsegu rezervi{e za GSM mre`u koja je upravo tada tek bila u povoju.

Eventualno, GSM mre`i }e biti dodeqen i ceo opseg {irine 2x25MHz.

4.1. VI[ESTRUKI PRISTUP I STRUKTURA KANALA

Zbog toga {to je opseg radio talasa ograni~en resurs, koji dele svi u~esnici, mora da se na|e postupak koji }e omogu}iti wegovo kori{}ewe {to je mogu}e ve}em broju korisnika. U GSM sistemu je za to odabrana kombinacija vremenskog i frekvencijskog multipleksa sa vi{estrukim pristupom (TDMA/FDMA). Deo koji je ozna~en sa FDMA podrazumeva frekvencijski multipleks podelom opsega od (maksimalno) 25MHz na 124 nose}e u~estanosti koje su me|usobno udaqene za po 200kHz.

Svakoj baznoj stanici se dodequje po jedna ili po dve nose}e u~estanosti. Svaka od ovih nose}ih u~estanosti se onda deli na vremenske intervale koriste}i princip vremenskog multipleksa (TDMA). Osnovni vremenski interval u ovom TDMA sistemu se naziva berst i traje 15/26ms (ili pribli`no 0,577ms). Interval trajawa osam berstova predstavqa TDMA ram, trajawa 120/26ms, ili pribli`no 4,615ms, koji predstavqa osnovnu jedinicu za definiciju logi~kih kanala. Jedan fizi~ki kanal je trajawe jednog bersta u jednom TDMA ramu.

Kanali su definisani svojim brojem i pozicijom odgovaraju}ih berstova. Sve ove definicije su cikli~ne, i cela slika se ponavqa svakih pribli`no 3 sata. Kanali mogu da se dele na korisni~ke kanale, koji se dodequju mobilnom ure|aju i na zajedni~ke kanale koje koristi mobilni ure|aj kada radi u praznom hodu, to jest kada je u stawu ~ekawa eventualnog, poziva.

4.1.1. SAOBRA]AJNI KANALI

Saobra}ajni kanali se koriste za prenos govora i podataka. Ovi kanali se defini{u kori{}ewem nadrama koji sadr`i 26 ramova ili grupu od 26 TDMA ramova.

Trajawe nadrama, koji sadr`i 26 ramova, je 120ms, a to je i obja{wewe kako je trajawe bersta definisano (120ms podeqeno sa 26 ramova i podeqeno sa 8 intervala bersta po ramu). Od ovih 26 ramova, 24 se koriste za saobra}aj, 1 se koristi kao spor kontrolni kanal i 1 ram trenutno se ne koristi (vidi sliku 2). Saobra}ajni kanali za vezu mobilnog ure|aja sa baznom stanicom i za vezu bazne stanice sa mobilnim ure|ajem su vremenski razdvojeni intervalom koji traje 3 berst periode, tako da mobilni ure|aj ne mo`e da vr{i istovremeno i predaju i prijem. To znatno pojednostavquje elektroniku.

Kao dodatak ovim potpunim saobra}ajnim kanalima, definisani su i saobra}ajni kanali sa upola mawim bitskim protokom (half-rate TCHs), ali oni jo{ nisu u upotrebi. Ovi, da ih nazovemo, polukanali }e stvarno udvostru~iti kapacitet sistema kada budu definisani odgovaraju}i koderi signala govora (recimo, za kodovawe govora brzinama od oko 7 kilobita u sekundi umesto sada{wih 13 kilobita u sekundi).

Definisani su i kanali sa jednom osminom bitskog protoka (eighth-rate TCHs). Oni se koriste za signalizaciju. U preporukama, oni se nazivaju samostalni namenski kontrolni kanali.

Skra}enice:

TCH Transportni kanal SACCHSpor kontrolni kanal

BP Berst - stvarni kanal

Slika 2. Organizacija berstova, TDMA ramova, i nadramova za govor i podatke.

4.1.2. KONTROLNI KANALI

Kontrolnim kanalima imaju pristup kako mobilni ure|aji kad rade u praznom hodu kao i mobilni ure|aji koji su u aktivnoj vezi.

Zajedni~ke kontrolne kanale koriste mobilni ure|aji, kada su u praznom hodu, za razmenu signalizacionih podataka koji zahtevaju prelaz u aktivan re`im. Mobilni ure|aji, koji su u aktivnom re`imu rada, koriste ove kanale za oslu{kivawe okolnih baznih stanica zbog hendovera i za druge informacije.

Zajedni~ki kanali su definisani unutar nadrama od 51 rama, tako da mobilni telefoni koji su u aktivnom re`imu, i koriste nadram od 26 ramova saobra}ajnog kanala, mogu jo{ da prate i kontrolne kanale.

Zajedni~ki kanali su:

Difuzni kontrolni kanal - koji kontinualno emituje, prema korisnicima, informacije koje sadr`e identifikaciju stanice, raspored u~estanosti i sekvencu za skakawe u~estanosti.

Kanal za korekciju u~estanosti i kanal za sinhronizaciju - koji se koriste za sinhronizaciju mobilnog ure|aja na odre|en vremenski ise~ak u }eliji time {to defini{e granice berst intervala, i numeraciju vremenskih ise~aka. Svaka }elija u GSM mre`i emituje samo na jednom kanalu za kontrolu u~estanosti i na jednom kanalu za sinhronizaciju, koji su locirani, po definiciji, u nultom vremenskim intervalu (unutar TDMA rama).

Kanal sa slu~ajnim pristupom - to je kanal koji koristi mobilni ure|aj kada tra`i pristup mre`i.

Kanal za dojavu - Koristi se za obave{tewe mobilnom ure|aju da ima dolazni poziv.

Kanal za dozvolu pristupa - Koristi se za definisawe kanala koji }e mobilni ure|aj koristiti za signalizaciju (da mu se dodeli saobra}ajni kanal) prema zahtevu upu}enom kroz kanal sa slu~ajnim pristupom.

4.1.3. STRUKTURA BERSTA

Postoje ~etiri tipa bersta koji se koriste za prenos u GSM mre`ama. Normalni berst se koristi za prenos podataka i glavni deo signalizacije. On je ukupne du`ine od 156,25 bita, a ~ine ga dve sekvence po 57 informacionih bita, 26 bita za se koriste za ekvalizaciju, 1 bit za svaki informacioni blok koristi za br`u komutaciju kanala, po 3 bita koji ozna~avaju kraj svakog informacionog bloka i 8,25 bita za{titnog intervala, kao {to je to pokazano na slici 2. Ovih 156,25 bita se prenose u toku 0,577ms, daju}i bitski protok od 270,833 kilobita u sekundi.

Berst, ozna~en sa F, koji se koristi za korekciju u~estanosti, i berst ozna~en sa S berst, koji se koristi za sinhronizaciju, imaju isto trajawe kao i normalni berstovi, ali imaju razli~itu unutra{wu strukturu, koja ih razlikuje od normalnih berstova (i time obezbe|uje sinhronizaciju). Berst za pristup je kra}i od normalnog bersta, i koristi se samo u kanalu sa slu~ajnim pristupom.

4.2 KODOVAWE GOVORA

GSM je digitalni sistem. To zna~i da govor, koji je originalno analogan, mora da se digitalizuje. Ovaj postupak se koristi u ISDN mre`ama i u postoje}im telefonskim sistemima sa multipleksirawem za prenos kroz medijume koji omogu}avaju velike brzine prenosa. Jedan od svima poznatih sistema je tehnika impulsne kodovane modulacije (PCM). Binarni signal, koji u standardnoj PCM ima protok od 64 kilobita u sekundi, je preveliki za vezu kroz vazdu{ne kanale (radio vezu). Iako je signal sa protokom od 64 kilobita u sekundi veoma lak za obradu, on sadr`i i veoma veliku redundansu. Radna grupa za GSM je prou~ila ve}i broj razli~itih algoritama za kodovawe govora na bazi korisni~ke procene kvaliteta govora i na bazi procene slo`enosti postupaka kodovawa ({ta se daqe reperkutuje i na cenu ko{tawa ure|aja, na vreme obrade, i, naravno, potro{wu snage). Kona~no, izbor je pao na linarni prediktivni koder sa impulsnom pobudom. Linearna predikcija se obavqa u osnovi na slede}i na~in: informacija sadr`ana u prethodnim odmercima, koja se sporo mewa, koristi se za predvi|awe teku}eg odmerka. Koeficijenti linearne kombinacije prethodnih odmeraka, plus kodovan signal razlike, razlike izme|u predvi|enog i stvarnog odmerka, predstavqaju signal koji se prenosi. Govor se deli u blokove ~ije je trajawe 20ms, i svaki od wih se koduje sa 260 bita, tako da se dobija kona~an bitski protok od 13 kilobita u sekundi. To je takozvano normalno (Full-Rate - FR) kodovawe govora. Sada se u severnoj Americi u mre`i GSM1900 koristi poboq{ano kodovawe govora (Enhanced Full-Rate - EFR). Svrha ovog kodovawa je da obezbedi boqi kvalitet govornog signala us postoje}u brzinu od 13 kilo bita u sekundi.

4.3 KANALNO KODOVAWE I MODULACIJA

Zbog prirodnih i namernih elektromagnetskih smetwi, kodovan govor ili signali podataka koji se prenose radio putem moraju da se za{tite od gre{aka. GSM sistem koristi konvoluciono kodovawe i u~e{qavawe blokova da se omogu}i ovakva za{tita. Razlikuju se algoritmi kodovawa koji se koriste za govor i za prenos podataka razli~itim brzinama. Opisa}emo logiku koja se koristi za kodovawe blokova signala govora. Prisetimo se da koder generi{e 260 bita koji odgovaraju govornom signalu trajawa od 20ms. Na osnovu subjektivnog ispitivawa, ustanovqeno je da su neki od ovih bita va`niji za subjektivan ose}aj kvaliteta govora od ostalih. Prema tome sve bite u bloku mo`emo podeliti u tri osnovne klase:

Klasa Ia - 50 bita - najosetqiviji na gre{ke,

Klasa Ib - 132 bita - sredwe osteqivi na gre{ke i

Klasa II - 78 bita - najmawe osetqivi na gre{ke.

Za bite iz klase Ia koristi se cikli~ki redundantni kod sa 3 bita za detekciju gre{ke.

Ukoliko se otkrije gre{ka, smatra se da je ram previ{e izobli~en da bi mogao da se koriguje i odbacuje se. Umesto wega, on se zamewuje malo oslabqenom verzijom predhodnog ispravno primqenog rama. Ovih 53 bita, zajedno sa 132 bita klase Ib i 4 bita sa kraja sekvence (ukupno 189 bita), se dovode na polubrzinski konvolucioni koder ograni~ene du`ine 4. Svaki ulazni bit se koduje kao dva izlazna bita, koji zavise od prethodna 4 bita. Na taj na~in na izlazu konvolucionog kodera dobijamo niz od 378 bita, kojima se dodaje preostalih 78 bita klase II, koji nisu za{ti}eni. Na taj na~in svaki ise~ak govora koji traje 20ms je kodovan i daje niz od 456 bita. Stvarna bitska brzina je sada 22,8 kilobita u sekundi.

Za za{titu od gre{aka koje poti~u od radio smetwi, svaki blok signala se u~e{qava. 456 bita sa izlaza konvolucionog kodera se dele u 8 blokova od po 57 bita, i ovi blokovi se prenose u toku 8 sikcesivnih berstova. Po{to svaki berst mo`e da "nosi" dva bloka po 57 bita, svaki berst sadr`i podatke iz dva razli~ita bloka govora.

Podaci iz svakog bersta se prenose ukupnom bitskom brzinom od 270.833 kilobita u sekundi. Taj digitalni signal se koristi da moduli{e analognu nose}u u~estanost postupkom Gausovski-filtriranog tastovawa (GMSK). GMSK je odabrana za princip modulacije kao kompromis izme|u efikasnosti u kori{}ewu spektra, slo`enosti predajnika, i ograni~avawa emisije van dozvoqenog opsega u~estanosti. Slo`enost predajnika odnosi se na potro{wu snage, koja za mobilni ure|aj mora da se ograni~i. Emisija na parazitnim, nedozvoqenim, u~estanostima mora da se strogo kontroli{e da bi se ograni~ile me|ukanalne smetwe, i da bi se omogu}ilo koegzistencija GSM sistema i starijih analognih sistema (bar za sada).

4.4 VI[ESTRUKA EKVALIZACIJA

U opsegu oko 900MHz, radio talasi se reflektuju od svakojakih prepreka - zgrada, brda, vozila, vazduhoplova i tako daqe. Na taj na~in, svi ti reflektovani signali dolaze na prijemnu antenu, svaki sa druga~ijom fazom. Ekvalizacija se koristi da izdvoji `eqeni signal od ne`eqenih refleksija. Ekvalizacija se vr{i tako {to se odre|uje kako je poznati signal izobli~en usled ovih refleksija, zbog vi{estrukog fedinga, i odre|uje se inverzni filtar koji se koristi da izdvoji ostatak `eqenog signala. Taj poznati signal je niz od 26 bita koji slu`e za obuku sistema a prenose se u sredini svakov bersta. Stvarni na~in implementacije ekvalizacije nije propisan u GSM preporukama.

4.5 SKAKAWE U^ESTANOSTI

Mobilni ure|aj treba da bude frekvencijski aktivan, a to zna~i da mo`e da ska~e sa predaje na prijem ili na osmatrawe vremenskog intervala u okviru jednog TDMA rama, koji normalno rade na razli~itim u~estanostima. GSM ovu specijalnu aktivnost obavqa tako {to primewuje sporo frekvencijsko skakawe, gde mobilni ure|aj i primopredajnik u baznoj stanici emituju svaki TDMA ram na drugoj nose}oj u~estanosti. Algoritam za frekvencijsko skakawe se emituje na difuznom kontrolnom kanalu. Zbog toga {to vi{estruki feding zavisi od nose}e u~estanosti, sporo skakawe u~estanosti poma`e prevazila`ewu ovog problema. Kao dodatak, mo`emo re}i da se time i efekat me|ukanalnih smetwi time randomizuje. 4.6. EMITOVAWE SA PREKIDIMA

Svo|ewe me|ukanalnih smetwi na minimum je ciq kojem te`i svaki }elijski sistem, po{to to omogu}uje boqu uslugu za datu veli~inu }elije, ili omogu}ava kori{}ewe mawih }elija, i na taj na~in se pove}ava ukupni kapacitet sistema. Emitovawe sa prekidima je postupak baziran na ~iwenici da korisnik aktivno koristi mawe od 40% vremena u toku normalne konverzacije, pa iskqu~uje predajnik u toku intervala ti{ine. Dopunska korist od emitovawa sa prekidima, je u{teda energije u mobilnom ure|aju.

Najva`nija komponenta u sistemu rada koji koristi emitovawe sa prekidima je detektor govorne aktivnosti. On mora da uo~i razliku izme|u govora i {uma, zadatak koji i nije tako trivijalan kao {to izgleda, ako se uzme u obzir i prate}i {um.

Ako se govorni signal pogre{no interpretira kao {um, predajnik se iskqu~uje i na prijemnom kraju se to registruje kao veoma neprijatan efekat koji se naziva klipovawe. Ukoliko, sa druge strane, ~esto pogre{no detektujemo {um kao signal govora, efikasnost emitovawa sa prekidima se dramati~no sni`ava. Drugi ~inilac koji mora da se uzme u obzir je da kada se predajnik iskqu~i, na prijemnom kraju }e se ~uti potpuna ti{ina, zbog digitalne prirode GSM. Da se osiguramo na prijemnom ure|aju da veza nije u prekidu, moramo dodati prijatan {um i tako poku{amo da imitiramo karakteristike {uma praznog kanala.

4.7. PRIJEM SA PREKIDIMA

Druga metoda koja se koristi za u{tedu energije na mobilnom ure}aju je prijem sa prekidima. Kanal za najavu, koji koristi bazna stanica da najavi dolazni poziv, organizovan je pomo}u podkanala. Svaki mobilni ure|aj treba da oslu{kuje samo svoj sopstveni podkanal. U toku vremenskog intervala izme|u sukcesivnih podkanala za najavu, mobilni ure|aj mo`e da radi u "uspavanom" re`imu, kada se skoro i ne tro{i energija.

4.8. REGULISAWE, KONTROLA, SNAGE

Definisano je pet klasa mobilnih ure|aja, prema vr{noj snazi koju emituju. Te snage su 20, 8, 5, 2 i 0,8W. Da bi se me|ukanale smetwe svele na minimum, i da bi se u{tedela energija, i mobilni ure|aj i primopredajnik u baznoj stanici rade sa najmawom snagom koja obezbe|uje prihvatqiv kvalitet signala. Nivoi snage mogu da se mewaju u skokovima od po 2dB od najve}e snage do monimalno 13dBm (20mW).

Mobilni ure|aj procewuje ja~inu signala, ili kvalitet signala (na osnovu verovatno}e gre{ke po bitu), i podatak o tome {aqe kontroleru bazne stanice, koji kona~no odlu~uje da li i kada treba da se promeni nivo snage. Regulisawe snage treba da se pa`qivo sprovodi, po{to postoji mogu}nost da sistem postane nestabilan. Ovo poti~e od ~iwenice da imamo mobilne ure|aje na bliskom kanalu koji mewaju svoju snagu kao odgovor na kokanalne smetwe koje stvara drugi mobilni ure}aj koji je pove}ao svoju snagu. Iako je ovo u praksi malo verovatno, ovom problemu se poklawa izuzetna pa`wa. Istra`ivawa vezana za ovaj fenomen su i daqe u toku.

5. PROBLEMI MRE@E

Mogu}nost prenosa govora ili podataka sa datim kvalitetom putem radio veze je jedini zadatak postavqen pred mobilnu mre`u. GSM mobilni ure|aj mo`e bez problema da koristi roming koji zahteva i registraciju i verifikaciju i prosle|ivawe poziva i ima mogu}nost locirawa mobilnog ure|aja. Ove sve funkcije su standardizovane u GSM mre`ama. Kao dodatak, ~iwenica da je jedan odre|en prostor koji pokriva mre`a organizan kao skup }elija, zahteva kori{}ewe hendover mehanizama. Ove funkcije vr{i podistem mre`e, koji uglavnom koristi blok za aplikaciju koji je ugra|en u SS7 protokol za signalizaciju.

Slika 3. Struktura protokola za signalizaciju u GSM.

Protokol za signalizaciju GSM je organizovan u tri op{ta sloja, u zavisnosti od interfejsa, kao {to je to pokazano na slici 3. Sloj 1 je fizi~ki sloj, koji koristi strukturu kanala koju smo opisali za radio kanale. Sloj 2 je sloj veze za podatke. Koristi Um interfejs. Sloj veza za podatke je modifikovana verzija LAPD protokola koji se koristi u ISDN, a naziva se LAPDm. Preko A interfejsa, deo sloja 2 za prenos poruka (Message Transfer Part layer 2) koristi signalizaciju tipa SS7. Sloj 3 protokola za signalizaciju u GSM je, daqe, podeqen u tri podsloja. Ovi su:

1. Kontrola radio kanala - Upravqa pode{avawem, odr`avawem i prekidom veze sa mobilnim i fiksnim korisnicima, kao i hendovere.

2. Kontrola mobilnosti - Upravqa pra}ewem polo`aja mobilnog ure|aja kao i proceduru verifikacije i bezbednosti.

3. Kontrola veze - Upravqa op{tom kontrolom poziva, u skladu sa CCITT Preporukom Q.931, ali i upravqa dodatnim uslugama i SMS uslugama.

Signalizacija izme|u delova sistema, koji se nalaze u fiksnom delu mre`e, recimo izme|u HLR i VLR, se vr{i odre|enom procedurom, koja je ugra|ena na gorwi sloj SS7. Protokol koji reguli{e ovaj rad je veoma slo`en, obuhvata preko 500 stranica, i predstavqa jedan od najobimnijih dokumenata u GSM preporukama.

5.1. KORI[]EWE RADIO SPEKTRA

Termin kori{}ewe radio spektra odnosi se na uspostavqawe linka, veze, bilo radio putem ili fiksnim vezama, izme|u mobilnog ure|aja i komutacionog centra. Glavne funkcionalne komponente koje su tu ukqu~ene su sam mobilni ure|aj, podsistem bazne stanice i sam komutacioni centar. Sam sloj radio veze se odnosi na upravqawe RR delom, koje je aktuelno kada je mobilni ure|aj u aktivnom radu, kao i na konfiguraciju radio kanala, ukqu~uju}i tu i raspodelu i dodeqivawe aktivnih kanala.

Aktivnost ovog dela sistema uvek po~iwe zahtevom mobilnog ure|aja za pristup, bilo time {to `eli da uputi poziv, ili kao odgovor na signal upozorewa. Detaqima protokola koji se ti~u zahteva za pristup mre`i ili odgovora na signal upozorewa, kada je aktivan kanal dodeqen mobilnom ure}aju, ili strukture podkanala za najavu upravqa se u sloju radio veze. Kao dopuna, da ka`emo da se ovde upravqa i drugim parametrima vezanim za radio saobra}aj kao {to je to regulacija snage, predaja i prijem sa prekidima i sinhronizacija.

5.1.1. HENDOVER

U celularnoj mre`i, nije neophodno da se dr`i fiksna radio veza za vreme trajawa jednog razgovora. Hendover, ili kako se to u SAD naziva - hendof, je komutirawe, prebacivawe ili preusmeravawe poziva koji je u toku na drugi kanal ili u drugu }eliju. Izvo|ewe ove komutacije i sprovo|ewe odgovaraju}ih merewa koja su neophodna za ovu operaciju, predstavqaju jednu od osnovnih funkcija RR sloja.

Postoje ~etiri razli~itih tipova hendovera u GSM sistemu, koji ukqu~uju prenos poziva izme|u:

1. kanala (koji su multipleksirani po vremenu) unitar iste }elije,

2. }elija (baznih stanica) kojima upravqa isti kontroler baznih stanica,

3. }elija kojima upravqaju razli~iti kontroleri baznih stanica, ali koje pripadaju istom komutacionom centru mobilne telefonije, i

4. }elija koje pokrivaju razli~iti komutacioni centri.

Prva dva tipa hendovera, koji se nazivaju interni hendoveri, ukqu~uju samo jedan kontroler bazne stanice. Kako bi se ekonomi~nije koristio kanal za signalizaciju, ove hendovere kontroli{e kontroler bazne stanice bez uplitawa komutacionog centra, osim da ga obavesti da je hendover zavr{en. Posledwa dva tipa hendovera, koji se nazivaju spoqa{wi hendoveri, kontroli{e aktivan komutacioni centar. Va`na osobina GSM sistema je da mati~ni komutacioni centar, ili komutacioni centar koji je vezan za relevantu }eliju, ostaje odgovoran za sve funkcije koje se ti~u pozivawa, s izuzetkom sekundarnih hendovera u samom kontroleru bazne stanice, kojima upravqa nov komutacioni centar koji se naziva i relejni komutacioni centar.

Hendover mo`e da tra`i ili sam mobilni ure|aj ili komutacioni centar (kao na~in za rastere}ewe saobra}aja u }eliji). Za vreme kad nema emisije, mobilni ure|aj ispituje u kontroleru bazne stanice do 16 susednih }elija, i pravi listu od 6 najpogodnijih kandidata za mogu}i hendover, na osnovu ja~ine primqenog signala. Ova informacija se prenosi iz kontrolera bazne stanice i u komutacioni centar, najmawe jednom u sekundi, i koristi se za algoritam hendovera.

Algoritam o tome kada treba da se donese odluka o hendoveru nije eksplicitno naveden u GSM preporukama. Postoje dva osnovna algoritma koji se koriste, oba su ~vrsto povezana sa regulacijom snage. Ovo zbog toga {to u osnovi BSC normalno ne zna dali lo{ kvalitet signala poti~e usled vi{estrukog fedinga ili zbog toga {to je mobilni ure|aj pre{ao u drugu }eliju. Ovo specijalno va`i u malim urbanim }elijama.

Algoritam "minimalnog prihvatqivog kvaliteta" daje prednost regulaciji snage nad hendoverom, tako da kada kvalitet signala opadne ispod nekog odre|enog nivoa, pove}ava se nivo snage mobilnog ure|aja. Ako daqe pove}avawe snage ne popravi kvalitet signala, primewuje se hendover. Ovo je jednostavniji i uobi~ajeniji metod, ali stvara "razlivene" granice }elija kada se mobilni ure|aj koji emituje maksimalnom snagom udaqi mnogo od svoje originalne }elije i prelazi u drugu }eliju.

Metoda "ekonomisawe snagom" koristi hendover u poku{aju da odr`i ili pobo`{a odre|en nivo kvaliteta signala pri istom ili ni`em nivou snage. Ona stoga daje prednost hendoveru nad regulisawem snage. Ona prevazilazi problem "razlivawa" granica izme|u }elija i smawuje kokanalne smetwe, ali je, zato, slo`ena.

5.2. KONTROLA MOBILNOSTI

Sloj za pra}ewe, kontrolu, mobilnosti je implementiran na vrhu RR sloja, i rukovodi funkcije koje proisti~u od pokretqivosti pretplatnika, kao i verifikaciju i bezbednosne aspekte. Kontrola lokacije koristi procedure koje omogu}avaju sistemu da zna trenutnu lokaciju ukqu~enog mobilnog ure|aja tako da mo`e da se izvede rutirawe dolaznog poziva.

5.2.1. PRA]EWE KRETAWA

Ukqu~en mobilni ure|aj se obave{tava o prispelom pozivu porukom sa obave{tewem koja se prenosi kanalom za najavu u }eliji. Jedna krajwost bi bila da se svaka }elija u mre`i obave{tava o svakom primqenom poizivu. To bi bilo beskorisno tra}ewe frekvencijskog opsega radio kanala. Druga krajwost bi bila za mobilni ure|aj da on obave{tava sistem, putem poruke o trenutnoj lokaciji, o svojoj trenutnoj lokaciji na nivou te }elije u kojoj je. To bi zahtevalo da se obave{tewa o pozivu {aqu samo kroz jednu }eliju. To bi bilo neekonomi~no zbog velikog broja poruka o lokaciji mobilnih ure|aja. Kompromisno re{ewe je u sistemu GSM na|eno u grupisawu }elija u {ire grupe. A`urirawe lokacije je potrebno pri prelasku iz jedne grupe }elija u drugu grupu, i mobilni ure|aj se obave{tava samo u grupi }elija u kojoj se trenutno nalazi.

Procedura za a`urirawe lokacije, i odgovaraju}e rutirawe poziva, koristi komutacioni centar mre`e i dva registra za lokaciju koji se zovu HLR i VLR. Kada se mobilni ure|aj prikqu~uje u novu grupu, ili kada prelazi u novu grupu sa drugim operatorskim PLMN, on mora da najavi mre`i svoju trenutnu lokaciju. U normalnom radu, poruka o trenutnom polo`aju se dostavqa novom MSC/VLR, koji registruje informaciju o lokaciji mobilnog ure|aja, i potom je dostavqa pretplatnikovom HLR. Informacija koja se {aqe HLR je normalno SS7 adresa novog VLR, po{to je to i podatak za rutirawe. Razlog zbog kojeg podatak o rutirawu nije normalno zabele`en, iako bi to smawilo signalizaciju, je da postoji samo ograni~en broj staza za rutirawe na raspolagawu u novom MSC/VLR i {to se one dodequju na zahtev za dolaze}i poziv. Ako pretplatnik ima pravo na odre|enu uslugu, HLR {aqe podskup informacija o pretplatniku, koji je neophodan za upravqawe pozivom, novom MSC/VLR, i {aqe poruku starom MSC/VLR da odjavi staru registraciju.

Zbog pouzdanosti, GSM tako|e primewuje i periodi~no a`urirawe lokacije.

Ukoliko HLR ili MSC/VLR otka`u, ukoliko ne prenesu u bazu podatke o svakom mobilnom ure|aju, do}i }e do preoptere}ewa. Zbog toga se baza podataka a`urira svaki put kada do|e do promene lokacije mobilnog ure|aja. Omogu}avawe periodi~nog a`urirawa, odre|ivawem intervala u kojem }e se vr{iti ovo a`urirawe, upravqa operator, i to pra}ewem signalizacionog saobra}aja i brzine obavqawa saobra}aja. Ako mobilni ure|aj ne bude registrovan po isteku odre|enog vremena, on se odjavquje sa sistema.

Procedura koja se bavi a`urirawem podatka o lokaciji je IMSI funkcija zdru`ivawa i razdru`ivawa. Razdru`ivawe daje mogu}nost mre`i da zna da je mobilni ure|aj van dometa, i izbegava nepotrebno dodeqivawe kanala i slawe obave{tewa tom pretplatniku. Zdru`ivawe je sli~no a`urirawu podatka o lokaciji, i obave{tava sistem da je mobilni ure|aj opet u dometu. Aktivirawe IMSI funkcije zdru`i/razdru`i zavisi od operatora i sprovodi se unutar jedne }elije.

5.2.2. VERIFIKACIJA I SIGURNOST VEZE

Po{to difuznom medijumu, kao {to su to radio talasi, mo`e da pristupi bilo ko, neophodno je proveriti da li su oni koji se izdaju za ovla{}enog korisnika to i stvarno. To je veoma bitan element u sistemu mobilnih mre`a. Za proces verifikacije su zadu`ene dve funkcionalne celine. SIM kartica u mobilnom ure|aju je jedan element. Centar za verifikaciju je drugi. Svakom pretplatniku se dodequje tajna {ifra i jedna kopija {ifre se ~uva u centru za verifikaciju a druga u SIM kartici. U toku procesa verifikacije, u centru za verifikaciju se generi{e Slu~ajni broj i {aqe mobilnom ure{aju. I mobilni ure|aj i centar za verifikaciju tada koriste taj slu~ajni broj da prema pretplatnikovoj {ifri i algoritmu, koji se naziva algoritam A3, generi{u odgovor koji se {aqe nazad centru za verifikaciju. Ukoliko je broj koji je mobilni ure|aj poslao centru isti kao onaj generisan u centru - pretplatnik je identifikovan kao ovla{}eni korisnik.

Isti po~etni slu~ajni broj i pretplatnikova {ifra se koriste da se generi{e kod za birawe pomo}u algoritma A8. Taj kod za birawe, zajedno sa brojem TDMA rama, koriste algoritam A5 za generisawe sekvence od 114 bita koja se binarno sabira sa 114 bita berste (prva dva bloka bersta od po 57 bita). Ovo prekodovawe je ve} sasvim paranoi~no kodovawe po{to je signal ve} kodovan, u~e{qan i prenet sistemom TDMA i tako za{ti}en od svih izuzev najupornijih prislu{kiva~a.

Drugi nivo obezbe|ewa je ugra|en u samom mobilnom ure|aju i odnosi se na sam ure|aj. Kao {to smo ve} napomenuli, svaki GSM terminal ima sopstveni IMEI broj. Lista IBEI brojeva u mre`i ~uva se u registru za identifikaciju opreme.

Status ovog registra se vra}a kao odgovor na IMEI upit.

Odre|en status mo`e da zna~i:

ure|aj je na ovla{}enoj listi (bela lista) - i to zna~i da je terminalu dozvoqen pristup mre`i,

ure|aj je sumwiv (na sivoj je listi) - teminal je pod prismotrom od strane mre`e zbog mogu}ih problema,

ure|aj je na crnoj listi - ili je prijavqeno da je taj ure|aj ukraden, ili tip ure|aja ne odgovara datoj GSM mre`i. U svakom slu~aju, nije dozvoqeno da taj ure|aj pristupi mre`i.

5.3. UPRAVQAWE SAOBRA]AJEM

Sloj za upravqawe saobra}ajem, je odgovoran za upravqawe pozivima, upravqawe dopunskim uslugama i upravqawe slu`bom kratkih poruka. Svaka od ovih aktivnosti mo`e da se posmatra i kao poseban podsloj unutar sloja za upravqawe saobra}ajem. Upravqawe pozivima poku{ava da prati ISDN procedure koje su opisane u propisu Q.931, iako usmeravawe poziva prema mobilnom pretplatniku predstavqa opciju koja postoji samo u GSM sistemu. Druge funkcije CC podsloja ukqu~uju uspostavqawe veze, izbor tipa usluge (ukqu~uju}i i promene vrste usluge u toku trajawa veze), i raskid veze.

5.3.1. RUTIRAWE POZIVA

Za razliku od rutirawa u fiksnoj mre`i, gde je terminal polu-fiksno vezan za centralni ure|aj, korisnik GSM sistema mo`e da koristi roming unutar jedne ili u vi{e dr`ava. Broj iz imenika koji se poziva da bi se povezali sa mobilnim pretplatnikom, se naziva ISDN broj mobilnog pretplatnika, i definisan je planom numeracije poznatim kao plan E.164. Ovaj broj sadr`i karakteristi~an kod zemqe i nacionalni kod odredi{ta koji identifikuje pretplatnikovog operatora. Prvih nekoliko cifara ostalog dela pretplatnikovog broja mogu da identifikuju pretplatnikov HLR u mati~nom sistemu.

Dolazni poziv sa mobilnog telefona se usmerava na ulaznu funkciju komutacije. Ova funkcija je u osnovi prekida~ koji mo`e da upita pretplatnikov HLR da bi dobio informaciju o rutirawu, i stoga sadr`i tabelu koja povezuje ISDN adrese mobilnog sistema sa wihovim odgovaraju}im HLR-ovima. Jednostavnije je ako komutacioni centar ima vezu sa jednim odre|enim mati~nim sistemom. Treba napomenuti da je zadatak ove funkcije komutacionog centra razli~it od osnovnog zadatka komutacionog centra, ali da se ona obi~no izvr{ava u wemu.

Podatak o rutirawu koji se vra}a u pomenutu funkciju je roming broj mobilnog ure|aja, koji je tako|e opisan planom numeracije E.164. Ovi brojevi se odnose na prostorni plan numeracije, ne odnose se na pretplatnike i nisu vidqivi za korisnike mobilnog ure|aja.

Slika 4. Rutirawe poziva ka mobilnim ure|ajima.

Najop{tije, mo`emo da ka`emo da postupak rutirawa po~iwe time {to GMSC zahteva pretplatnikov HLR da bi utvrdio koji je roming broj pretplatnika. HLR obi~no sadr`i samo SS7 adresu pretplatnikovog teku}eg VLR, a nema u sebi i roming broj (vidi deo o a`urirawu lokacije). HLR mora stoga da vidi i pretplatnikov teku}i VLR, koji }e privremeno da odredi tra`eni roming broj na osnovu svojih podataka o pozivu. Ovaj broj se prenosi u HLR i nazad u komutacioni centar, koji onda mo`e da izvr{i rutirawe, preusmeravawe, poziva na nov komutacioni centar. U novom centru, se proverava IMSI koji odgovara roming broju koji se tra`i, i mobilni ure|aj se poziva na svojoj teku}oj lokaciji (vidi sliku 4).

6. ZAKQU^AK I KOMENTARI

U ovom ~lanku sam poku{ao da dam jedan pregled osobina GSM sistema. Kao svaki poregled, a specijalno onaj koji se bazira na vi{e od 8000 strana do sada usvojenih standarda i preporuka, nedostaju mnogi detaqi. Me|utim, verujem da sam uspeo da Vam do~aram osnove GSM sistema i osnovne ideje koje su dovele do wegove realizacije. Veliki je zadatak bi postavqen pred po~etnu GSM radnu grupu. Me|utim, re{en je dosta uspe{no i u tome {to je doveo do bezrezervne me|unarodne saradwe na ovim projektima kako raznih instituta i {kola tako i industrije i, svakako, vlada ukqu~enih zemaqa. To je standard koji je obezbedio saradwu bez nezdravog takmi~ewa i doveo do razvoja nove opreme, na dobrobit korisnika i u pogledu cene i kvaliteta usluga. Na primer, primenom VLSI mikroprocesorskih tehnologija, mnoge funkcije mobilnog telefona mogu da se uprogramiraju u mikroprocesor mobilnog telefona i time, kao rezultat dobijamo lak{i, kompaktniji, i efikasniji ure|aj sa mawom potro{wom energije (iz lokalne baterije, naravno).

Telekomunikacije se razvijaju u smeru stvarawa personalnih komunikacionih mre`a, ~ije osnovne karakteristike ~ine pristupa~nost svih usluga, u svakom trenutku, sa svakog mesta, svakom korisniku, zahvaquju}i jedinstvenom identifikacionom broju i portabilnom komunikacionom terminalu (individualnom mobilnom telefonu). Postojawe velikog broja nekompatibilnih sistema u svetu udaquje nas od ovog sistema. Me|utim, kriterijumi vezani za ekonomi~nost sistema, koje nudi jedinstven sistem, opravdavaju wegovu primenu. Da ne govorimo posebno o pogodnostima koje pru`a postojawe malog priru~nog ure|aja za komunikaciju koji obezbe|uje komunikaciju bez obzira na granice.

Sistem GSM, i wegovi podsistemi koji rade u opsegu oko 1,8GHz (sistem DCS1800) i u opsegu oko 1,9GHz (sistem GSM1900 ili PCS1900 koji se koristi u severnoj Americi), su prvi pravi poku{aj realizacije individualnog sistema komunikacija. SIM kartica, zajedno sa samim mobilnim telefonima, re{ava mnoge probleme vezane za individualni pristup mobilnoj mre`i.

Zajedno sa mogu}nostima internacionalnog rominga, i {to podr`ava mno{tvo usluga kao {to je telefonija, prenos podataka, telefaks, SMS slu`ba i druge odgovaraju}e usluge, GSM se pribli`io ispuwavawu zahteva koje tra`i personalni komunikacioni sistem: dovoqno je blizu tome da postane osnova za slede}u generaciju mobilnih telekomunikacionih tehnologija u Evropi, univerzalnog mobilnog telekomunikacionog sistema.

Druga ta~ka gde je GSM sistem dokazao svoju otvorenost, standarde i kooperativnost je kompatibilnost sa ISDN-ompokazuje se u visoko industrijalizovabnim zemqama, posebno u Evropi (takozvani Euro-ISDN). GSM je tako|e prvi sistem u kojem je primewen sistem takozvanog inteligentnog umre`avawa, u kojem su odre|ene usluge (kao {to su to brojevi ~ije se pozivawe ne tarifira) koncentrisane u nekoliko centralnih komutacionih centara, umesto da budu ra{trkani u komutacionim centrima u svakoj jemqi koja je ukqu~ena u sistem. Ovo je razlog {to su uvedeni razli~iti registri kao {to je to recimo HLR. Kao dodatak, da ka`emo i da se za komunikaciju, za vezu, izme|u pojedinih blokova sistema koristi signalizacija tipa SS7, a to je me|unarodni standard koji se ve} koristi u mnogim zemqama i predstavqa okosnicu sistema signalizacije za ISDN.

GSM je veoma slo`en standard, ali to je verovatno cena koja mora da se plati da bi se dostigao nivo integrisanih usluga i kvalitet koji se nudi uprkos veoma strogim ograni~ewima koja postoje u domenu radio saobra}aja.

KONTROLNA PITAWA

1. Usluge koje nudi GSM sistem

2. [ta sve sadr`i podsistem bazne stanice?

3. [ta zna~i i u ~emu se sastoji vi{estruki pristup?

4. [ta u osnovi zna~i frekvencijsko skakawe?

5. [ta je to hendover?

6. [ta zna~i rutirawe poziva?

UPOTREBQENE SKRA]ENICE I OZNAKE

AMPS

Access Grant Channel - AGCH - Kanal za dozvolu pristupa

Authentication Center - AuC - Centar za verifikaciju ure|aja

Base Transceiver Station - BTS - Bazna primo-predajna stanica

Base Station Controller - BSC - Kontroler bazne stanice

Base Station Subsystem - Podsistem bazne stanice

Broadcast Control Channel - BCCH - Difuzni kontrolni kanal

Cyclic Redundancy Code - Cikli~ki redundantni kod

Circuit Switched Public Data Network - Komutirana mre`a za prenos podataka

Conference of European Posts and Telegraphs -CEPT - Evropska zajednica po{ta i telegrafa Digital Signal Processor - Procesor za digitalnu obradu signalaEquipment Identity Register - EIR - Registar za identifikaciju opreme

European Telecommunication Standards Institute - ETSI - Evropski institut za standardizaciju u telekomunikacijama

Frequency Correction Channel - FCCH - Kanal za korekciju u~estanostiGlobal System for Mobile communications - GSM - Globalni sistem mobilnih telekomunikacija

Groupe Spcial Mobile - GSM - Specijalna radna grupa za razvoj mobilnih sistema

Home Location Register - HLR - Registar za lokaciju mati~nih pretplatnika

International Mobile Equipment Identity - IMEI - Me|unarodni broj za identifikaciju mobilnog ure|aja

International Mobile Subscriber Identity - IMSI - Me|unarodni broj za identifikaciju pretplatnika

International Telecommunication Union - ITU - Me|unarodna unija za telekomunikacije

ISDNIntegrated Services Digital NetworkX.25 X.32

Mobile services Switching Center - MSC - Komutacioni centar za mobilne ure|aje Message Transfer Part layer 2 - Deo sloja 2 za prenos poruka

Mobile Application Part - MAP - Blok za aplikaciju

Mobile Subscriber ISDN - MSISDN - ISDN broj mobilnog pretplatnika

Mobility Management layer - MM - Sloj za pra}ewe, kontrolu, mobilnostiNational Destination Code - Nacionalni kod odredi{ta

Paging Channel - PCH - Kanal za dojavu

POTS - Plain Old Telephone Service - Stare, klasi~ne, fiksne slu`be

Packet Switched Public Data Network - Javna mre`a za paketirani prenos podaRandom Access Channel - RACH - Kanal sa slu~ajnim pristupom

Regular Pulse Excited -- Linear Predictive Coder - RPE--LPC - Linarni prediktivni koder sa impulsnom pobudom

Short Message Service - SMS - Servis za slawe kratkih poruka

Slow Associated Control Channel - SACCH - Spor kontrolni kanal

Stand-alone Dedicated Control Channels - SDCCH - Samostalni namenski kontrolni kanali

Synchronisation Channel - SCH - Kanal za sinhronizaciju

TCH - Saobra}ajni kanali

Subscriber Identity Module - SIM - Pretplatni~ki modul za identifikaciju, SIM karticaSignalling System Number 7 - SS7 - Sistem za signalizaciju broj 7, signalizacija SS7TACS

Universal Mobile Telecommunication System - UMTS - Univerzalni mobilni telekomuni-kacioni sistem

Visitor Location Register - VLR - Registar za trenutnu lokaciju korisnikaVoice Activity Detection - VAD - Detektor govorne aktivnosti