Rețeaua de bază GSM ( rețea de bază , rețea de bază GSM în engleză , de asemenea NSS din subsistemul de rețea și comutare - rețea și subsistem de comutare ) este o componentă cheie a rețelelor celulare GSM , o parte centralizată a rețelei care furnizează și coordonează serviciile GSM de bază, cum ar fi ca apeluri vocale, SMS -uri și date dial-up (CSD).
Rețeaua principală este întreținută și dezvoltată de operatorul de telefonie mobilă și este destinată comunicării terminalelor mobile între ele în diferite rețele de telecomunicații. Arhitectura rețelei GSM este similară rețelelor de telefonie fixă, dar există caracteristici suplimentare care sunt necesare pentru a asigura mobilitatea abonaților, atât în cadrul propriei rețele, cât și în roaming . Aceste caracteristici acoperă diferite aspecte ale mobilității și sunt descrise mai detaliat în articolele respective.
Pentru a furniza servicii de pachete, există o extensie a rețelei de bază cunoscută sub numele de Rețea de bază GPRS . Acest lucru permite telefoanelor mobile să acceseze servicii precum WAP , MMS , transmisie video, acces la Internet .
Toate telefoanele mobile moderne au suport atât pentru comutare de pachete, cât și de circuit, deoarece majoritatea operatorilor acceptă GPRS în plus față de serviciile GSM standard.
HLR ( Home Location Register ) este o bază de date care conține informații despre abonatul rețelei operatorului GSM.
HLR conține date despre cartelele SIM ale unui anumit operator de telefonie mobilă. Fiecare SIM este asociat cu un identificator unic numit IMSI , care este câmpul cheie pentru fiecare intrare din HLR.
O altă parte importantă de date asociată cu o cartelă SIM este numerele de telefon ( MSISDN ). MSISDN-ul principal este folosit pentru a oferi abonatului pachetul de servicii de bază, este, de asemenea, posibil să mapați mai multe alte MSISDN-uri pe cartela SIM pentru fax și comunicare de date. Fiecare MSISDN este, de asemenea, un câmp cheie în baza de date HLR.
Operatorii mari pot avea instalate mai multe HLR, fiecare stochează date doar pentru o parte dintre abonații operatorului, deoarece din cauza limitărilor hardware și software, capacitatea fiecărui HLR este limitată.
Exemple de alte date stocate în HLR pentru fiecare abonat:
Deoarece HLR este un fel de bază de date principală a rețelei, este asociat cu un număr mare de elemente de rețea ale rețelei. În special, HLR se conectează la următoarele elemente:
Funcția principală a HLR este de a controla mișcarea abonaților de telefonie mobilă prin:
Centrul de autentificare ( AuC , eng. Authentication Center ) este conceput pentru a autentifica fiecare cartelă SIM care încearcă să se alăture rețelei GSM (de obicei când telefonul pornește). Odată ce autentificarea are succes, HLR poate gestiona serviciile la care abonat a abonat-o. De asemenea, este generată o cheie de criptare, care este utilizată periodic pentru a cripta conexiunea wireless (voce, SMS) dintre telefonul mobil și stația de bază.
Dacă autentificarea eșuează, serviciile nu vor fi furnizate pentru această cartelă SIM în această rețea. Este posibil să identificați suplimentar un telefon mobil după numărul său de serie ( IMEI ) folosind EIR ( Registrul de identificare a echipamentului ), dar acest lucru depinde deja de setările de autentificare din AuC.
Implementarea corectă a securității este un punct cheie în strategia unui operator de a preveni clonarea cartelei SIM.
Centrul de autentificare nu este implicat direct în procesul de autentificare, ci generează date numite tripleți pe care MSC le utilizează în timpul acestei proceduri. Siguranța procesului este asigurată de valoarea disponibilă atât în AUC, cât și în cartela SIM și se numește Ki . Ki este scris pe cartela SIM în timpul producției și este duplicat în AuC. Valoarea Ki nu este niciodată transmisă între AuC și SIM, dar, în schimb, pe baza Ki și IMSI, este generată o legătură provocare-răspuns pentru procesul de identificare și o cheie de securitate pentru utilizare în canalul radio.
Centrul de autentificare este asociat cu MSC, care solicită un nou set de triple pentru IMSI după ce au fost utilizate datele anterioare. Acest lucru împiedică utilizarea de două ori a acelorași taste și răspunsuri pentru un anumit telefon.
Pentru fiecare IMSI, centrul de autentificare stochează următoarele date:
Când MSC solicită AuC un nou set de tripleți pentru un anumit IMSI, Centrul de autentificare generează mai întâi un număr aleatoriu numit RAND. Folosind Ki și RAND se calculează următoarele valori:
Aceste trei numere (RAND, SRES, Kc) formează un triplet și sunt trimise înapoi la MSC. Când IMSI-ul corespunzător solicită acces la rețeaua GSM, MSC trimite un RAND (parte a unui triplet) pe cartela SIM. Cartela SIM înlocuiește RAND și Ki primite (care îi sunt scrise în timpul producției) în algoritmul A3 (sau al său) și calculează SRES, pe care îl trimite înapoi către MSC. Dacă acest SRES se potrivește cu SRES al tripletului (și ar trebui să se potrivească dacă este o cartelă SIM validă), atunci telefonului mobil i se acordă dreptul de a se alătura rețelei și de a accesa serviciile GSM.
După autentificarea cu succes, MSC trimite cheia de criptare Kc către Controlerul stației de bază (BSC ) , astfel încât toate conexiunile să poată fi criptate și decriptate. Este evident ca telefonul mobil poate genera Kc singur folosind RAND-ul obtinut in timpul procesului de autentificare, scris Ki si algoritmul A8.
Centrul de autentificare este de obicei amplasat împreună cu HLR, deși acest lucru nu este necesar. Până acum, procesul de autentificare este suficient de sigur pentru utilizarea de zi cu zi, dar acest lucru nu garantează protecția împotriva hackingului. Prin urmare, a fost dezvoltat un nou set de măsuri de securitate pentru rețelele 3G.
VLR ( Visitors Location Register ) este o bază de date temporară a abonaților care se află în zona de acoperire a unui anumit centru de comutare mobilă. Fiecare stație de bază din rețea este atribuită unui anumit VLR, astfel încât un abonat nu poate fi în mai multe VLR în același timp.
Datele stocate în VLR sunt preluate atât de la HLR, cât și de la stația mobilă în sine. În practică, pentru a crește performanța, majoritatea producătorilor integrează baza VLR în comutator (V-MSC) sau conectează VLR la MSC printr-o interfață dedicată. Chiar dacă abonatul se află în rețeaua de domiciliu, iar acesta este deservit de MSC-ul operatorului cu care a fost încheiat contractul inițial, se folosește în continuare VLR.
Datele stocate în VLR includ:
VLR este asociat cu următoarele elemente:
Principalele caracteristici ale VLR:
Mobile Switching Center ( MSC , ing. Mobile Switching Center ) este o centrală telefonică automată specializată care asigură comunicații cu comutare de circuite, managementul mobilității și furnizarea de servicii GSM pentru telefoane mobile în zona sa de servicii. Aceasta include voce, date și fax, precum și SMS -uri și redirecționarea apelurilor.
În sistemele de comunicații GSM, spre deosebire de rețelele telefonice analogice anterioare, faxul și datele sunt trimise imediat la centrală în format digital și numai în centrul de comutare mobilă sunt recodificate într-un alt format (în cele mai multe cazuri, aceasta este recodificare digitală într-un semnal PCM pentru interval de timp la 64 kbps, cunoscut în America ca DS0 ).
Există varietăți de centre de comutare mobile, în funcție de specificul funcționării lor în rețea (mai mult, toți acești termeni se pot referi la același MSC, care îndeplinește funcții diferite în momente diferite):
MSC este asociat cu următoarele elemente:
Sarcinile MSC includ:
EIR ( Echipament Identity Register ) este un sistem care procesează cererile de verificare IMEI ale dispozitivelor mobile (checkIMEI) în timp real care provin de la comutarea echipamentelor (MSC, SGSN , MME ). Răspunsul conține rezultatul verificării:
Echipamentul de comutare trebuie să utilizeze răspunsul EIR pentru a determina dacă să permită sau nu dispozitivului să se înregistreze sau să se reînregistreze în rețea. Deoarece reacția de comutare a echipamentelor la răspunsurile echipamentelor pe lista gri și necunoscute nu este descrisă clar în standard, acestea nu sunt utilizate cel mai adesea.
Cel mai adesea, EIR utilizează funcționalitatea de listă neagră IMEI, care conține IMEI-ul dispozitivelor care trebuie interzise să funcționeze în rețea. De regulă, acestea sunt dispozitive furate sau pierdute. Operatorii folosesc rareori EIR pentru a bloca singuri dispozitivele. De obicei, blocarea începe atunci când în țară apare o lege care obligă toți operatorii de telefonie mobilă din țară să facă acest lucru. Prin urmare, livrarea principalelor subsisteme ale sistemului de comutare conține adesea deja EIR cu capacități de bază, care includ un răspuns pe lista albă la toate CheckIMEI-urile și capacitatea de a completa lista neagră IMEI, pentru care va fi returnat un răspuns pe lista neagră.
Atunci când în țară apare cadrul legislativ de blocare a înregistrării dispozitivelor în rețelele celulare, autoritatea de reglementare a serviciilor de comunicații dispune de obicei de sistemul EIR Central ( CEIR ), care este integrat cu EIR al tuturor operatorilor și transmite acestora listele actuale de identificatori care ar trebui utilizați la procesarea cererilor CheckIMEI. Acest lucru poate introduce o serie de noi cerințe pentru sistemele EIR care nu sunt prezente în EIR-urile de bază:
În unele cazuri, pot fi necesare alte funcții. De exemplu, Kazahstanul a introdus înregistrarea obligatorie a dispozitivelor și legarea acestora pentru abonați. Dar când un abonat cu un dispozitiv nou apare în rețea, munca nu este blocată complet și abonatului i se oferă posibilitatea de a înregistra dispozitivul. Pentru a face acest lucru, toate serviciile sunt blocate pentru el, cu excepția următoarelor caracteristici: apeluri către un anumit număr de serviciu, trimiterea de SMS-uri către un anumit număr de serviciu și tot traficul de Internet este redirecționat către o anumită pagină de destinație. Acest lucru se realizează datorită faptului că EIR poate trimite comenzi unui număr de sisteme operator (HLR, PCRF , SMSC etc.).
Cei mai comuni furnizori de sisteme EIR individuale (nu ca parte a unei soluții cuprinzătoare) sunt BroadForward, Mahindra Comviva, Mavenir, Nokia, Svyazcom.
Într-o măsură mai mare sau mai mică, alte servicii și funcții sunt asociate cu funcționarea rețelei de bază GSM.
SMS-center (SMSC, ing. Short Message Service Center - centru de servicii pentru mesaje scurte) acceptă trimiterea de mesaje text .
MMSC ( Multimedia Messaging System Center - centru de sistem al mesajelor multimedia) asigură trimiterea de mesaje multimedia (de exemplu, imagini, audio, video sau combinații ale acestora) către destinatari ale căror telefoane acceptă MMS .
În plus, în conformitate cu legislația locală, poate fi necesară ascultarea și interceptarea apelurilor din rețea la cererea anumitor agenții guvernamentale. În acest caz, echipamentul de rețea trebuie să suporte funcțiile necesare.
| Standarde de rețea celulară | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0G ( telefoane radio ) |
| ||||||||
| 1G |
| ||||||||
| 2G |
| ||||||||
| Intermediar după 2G (2.5G, 2.75G) |
| ||||||||
| 3G (IMT-2000) |
| ||||||||
| Intermediar după 3G ( 3.5G , 3.75G , 3.9G ) |
| ||||||||
| 4G ( IMT-avansat ) |
| ||||||||
| 5G |
| ||||||||
| Vezi si |
| ||||||||