Reţele de comunicaţii mobile GSM
5.4.3 Performanţe
Performanţele receptorului sunt stabilite în funcţie de sensibilitatea de referinţă a
receptorului. În cazul GSM, aceasta reprezintă nivelul semnalului RF la intrarea receptorului,
pentru un tip de canal radio dat, astfel încât probabilitatea de eroare de bit să aibe o valoare
impusă. Pentru receptoarele portabile, sensibilitatea de referinţă este -102 dBm iar pentru
celelalte tipuri (mobile sau staţii de bază) este de 104 dBm.
În standardul GSM, diversele tipuri de canale radio sunt catalogate prin sintagma
”NNx”, unde NN este numele unui model de propagare iar x viteza de deplasare a vehiculului
în km/h. Astfel RAx corespunde canalului care apare în cazul propagării în zonă rurală, HTx
pentru teren deluros iar TUx pentru zonă urbană tipică. EQx nu are corespondent fizic, el
reprezentând un profil de putere ipotetic, folosit pentru testarea egalizorului de canal. De
asemenea, recomandările GSM mai consideră şi cazul unui canal gaussian aditiv (AWGN).
În funcţie de tipul de canal, de trafic sau de semnalizare, performanţele sunt descrise prin
probabilitatea de pierdere a cadrelor (FER - Frame Error Rate), probabilitatea de eroare de bit
(BER-Bit Error Rate), sau probabilitatea de eroare de bit reziduală. Aceasta este probabilitatea
de eronare a biţilor necodaţi (C2), produşi de codorul vocal, probabilitate măsurată în cadrele
în care existenţa unui cod ciclic (53,50) nu ar duce la pierderea informaţiei.
Valoarea nominală pentru rata erorilor (NER - Nominal Error Rate) se referă la o
recepţie fără interferenţă, când nivelul la intrarea receptorului este -85 dBm. În aceste condiţii,
BER măsurată pe canal, adică BER pentru biţii necodaţi (C2) dintr-un canal de trafic de
viteză maximă (TCH/FS), este ≤10-4 pentru canalul AWGN, ≤4×10-3 pentru RA250, ≤4×10-4
pentru TU3 şi ≤1% pentru secvenţa de testare a egalizorului.
Performanţa pentru nivelul de sensibilitate de referinţă, -102d Bm pentru terminalul
portabil şi -104 dBm în celelalte cazuri, este prezentată în tabelul 10.7.
Reţele de comunicaţii mobile GSM
Performanţele pentru un nivelul de referinţă al interferenţei se referă la valoarea limită
a ratei erorilor, când peste semnalul util de RF, cu o putere de -85 dBm, se suprapune o
interferenţă, reprezentată de un semnal GSM, modulat cu o secvenţă aleatoare.
Tabelul 1 Performanţe impuse pentru sensibilitatea de referinţă, fără interferenţă
Canal logic Model de propagare
AWGN TU50 RA250 HT100
SDCCH (FER) 0.1% 4% 4% 6%
RACH (FER) 0.1% 10% 10% 10%
SCH (FER) 1% 15% 15% 15%
TCH/F9,6;
H4,8 (BER)
10-5 0,3% 0,1% 0,8%
TCH/F2,4 - 10-5 10-5 10-5
TCH/FS (FER) 10-3 3% 2% 7%
C2 (RBER) 2% 8% 7% 8%
Raportul semnal-interferenţă este ≤9 dB, iar raportul dintre semnal şi puterea din
canalul adiacent, la 200 şi 400 kHz de purtătoare, este ≤-9 dB, respectiv ≤-41 dB. Acest tip de
interferenţă este definit la fel pentru toate tipurile de receptoare. Condiţiile de propagare sunt
de acelaşi tip atât pentru semnalul dorit cât şi pentru interferenţa (profilul pentru puterea
recepţionată este acelaşi). Dacă se consideră saltul de frecvenţă, atât semnalul cât şi
inteferenţa respectă aceeaşi secvenţă de comutare şi set de frecvenţe. În aceste condiţii, rata
erorilor pentru diferite tipuri de canale este prezentată în tabelul 10.8.
Reţele de comunicaţii mobile GSM
6 Metode de optimizare a performanţelor
Ca şi în cazul altor sisteme celulare, reţelele GSM lucrează în condiţii severe de
interferenţă. Datorită capacităţii foarte mari realizate, sunt de aşteptat nivele ridicate de
interferenţă datorate canalelor adiacente. Pentru a controla interferenţa, astfel încât reţeaua să
se poată dezvolta la capacitatea maximă, standardul GSM prevede o serie de tehnici, cum ar
fi: saltul de frecvenţă lent, transmisia şi recepţia discontinuă. Acestea pot fi considerate
elemente de rafinament ale interfeţei radio.
Tabelul 2 Performanţe impuse pentru nivelul de referinţă al interferenţei
Canal logic Model de propagare
TU3
(fără FH)
TU3
(cu FH)
TU50 RA250
SDCCH (FER) 8% 4% 4% 4%
RACH (FER) 12% 12% 12% 10%
SCH (FER) 15% 15% 15% 15%
TCH/F9,6;
H4,8 (BER)
1,5% 0,3% 0,3% 0,2%
TCH/F2,4 - 10-5 10-5 10-5
TCH/FS (FER) 7% 2,5% 3,5% 3%
C2 (RBER) 8% 8% 8% 8%
Reţele de comunicaţii mobile GSM
6.1 Saltul de frecvenţă
Standardul GSM oferă, opţional, utilizarea saltului de frecvenţă lent prin interfaţa radio.
În această situaţie, fiecare canal temporal este transmis pe o purtătoare diferită [60].
Evident, terminalele mobile trebuie să aibe capacitatea de a funcţiona în acest mod de lucru.
Prin introducerea saltului de frecvenţă se urmăreşte:
- micşorarea interferenţei;
- creşterea probabilităţii de corecţie a erorilor.
Saltul de frecvenţă se foloseşte atât pe canalele de trafic cât şi pe canalele de control,
mai puţin BCCH şi CCCH. Schimbarea frecvenţei se face la fiecare 4,6ms, durata unui cadru
TDMA în GSM. Secvenţele de comutare se aleg astfel încât să fie ortogonale (coerente) în
cadrul aceleiaşi celule şi necorelate între celule învecinate. Cerinţa de ortogonalitate în inte-
riorul aceleiaşi celule garantează absenţa coliziunilor. Pe durata unui cadru, staţia mobilă
transmite şi recepţionează pe acelaşi canal radio. Astfel, toţi biţii de date sunt transmişi pe
aceeaşi frecvenţă. Câştigul de prelucrare este 10?log(BFH/Bc), unde BFH este banda de
frecventă în care se face saltul de frecvenţă, iar Bc este banda de frecvenţă ocupată în modul
de lucru convenţional. La introducerea saltului de frecvenţă într-o celulă, se specifică, prin
canalul BCCH, secvenţa de comutare a frecvenţei şi numărul hiper-cadrului de început al
noului mod de lucru.
În faza inţială, o reţea GSM va utiliza saltul de frecvenţă ocazional, ca soluţie în cazul
unor interferenţe foarte mari. Pe măsură ce reţeaua se dezvoltă, este de aşteptat ca saltul de
frecvenţă să devină o practică curentă. Prin diversitatea de frecvenţă pe care o introduce, saltul
de frecvenţă poate creşte fiabilitatea comunicaţiei, în special în cazul în care vehiculele au
viteze mici de deplasar deci atenuările introduse de fading sunt de lungă durată.
Reţele de comunicaţii mobile GSM
6.2 Transmisia discontinuă
Ideea de a întrerupe transmisia pe duratele în care vorbitorul tace (DTX - Discontinuous
Transmission) este folosită de mult în sistemele de comunicaţii prin satelit, supuse unor
constrângeri de bandă şi putere redusă, sisteme în care, eficienţa spectrală este mărită prin
utilizarea interpolării numerice a semnalului vocal. GSM este primul sistem de comunicaţii
mobile care foloseşte detecţia activităţii vocale (VAD - Voice Activity Detection) şi
întreruperea emisiei cu scopul de a reduce consumul de putere la nivelul terminalului mobil şi
de a creşte eficienţa spectrală, prin reducerea contribuţiei la interferenţa radio a terminalului,
pe duratele de tăcere ale vorbitorului. La nivelul terminalului mobil, utilizarea transmisiei
discontinue este obligatorie pentru a reduce consumul de putere. La nivelul staţiei de bază,
această funcţie este opţională.
Problema fundamentală în cazul VAD este de a face distincţie, cât mai exact, între
semnalul vocal şi zgomotul de fond, pentru a evita comanda falsă de intrare în emisie a
terminalului sau de întrerupere a emisiei pe durata vorbirii. Această problemă are un grad
sporit de dificultate în cazul terminalelor montate pe vehicul, datorită caracterului nestaşionar
al zgomotului de fond din habitaclu. Rezolvarea acestor dificultăţi se face prin combinarea
unei metode de comparaţie cu un prag cu o metodă de analiză în domeniul spectral.
La recepţie, datorită DTX, odată cu întreruperea emisiei, adică a semnalului vocal,
dispare şi zgomotul de fond. Acest fenomen are un efect acustic extrem de neplăcut,
micşorând inteligibilitatea. Sub denumirea "zgomot de confort", standardul GSM prevede
refacerea locală a zgomotului de fond.
Detecţia activităţii vocale
Recunoaşterea rapidă a semnalului vocal este foarte importantă, pentru a reduce
situaţiile în care, porţiuni de început ale cuvintelor nu sunt transmise. Similar, întârzierea
momentului de întrerupere al emisiei evită decuparea porţiunii finale a acestora.
Reţele de comunicaţii mobile GSM
Implementarea detectorului de activitate vocală (VAD) trebuie să fie în concordanţă cu tipul
de codor vocal selectat, şi să folosească diferenţele existente între semnalul vocal şi zgomot,
în domeniul timp şi frecvenţă. În standardul GSM, circuitul de detecţie a activităţii vocale
foloseşte o combinaţie între analiza în domeniul spectral şi măsurarea diferenţelor de energie.
Schema circuitului este dată în figura 10.0. Într-o primă etapă, raportul semnal-zgomot
este îmbunătăţit printr-o filtrare adaptivă, coeficienţii filtrului fiind determinaţi pe duratele în
care este prezent numai zgomotul de fond. Apoi, energia semnalului filtrat este comparată cu
un prag adaptiv, calculat de blocul "Adaptare prag", pentru ca blocul "Decizie VAD" să ia de-
cizia între semnal vocal sau zgomot. Ajustarea coeficienţilor filtrului şi a pragului se face
strict pe duratele în care este prezent numai zgomotul de fond. Stabilirea acestor intervale de
timp se face măsurând staţionaritatea semnalului, simultan cu absenţa unor componente
periodice, cu ajutorul blocurilor "Detecţia periodicităţii" şi "Comparaţie spectrală". Un prag
suplimentar, fix, este introdus, pentru a evita ca zgomotul de putere mică să nu fie interpretat
ca semnal vocal. Un mecanism de întârziere a comenzii de întrerupere a emisiei este adăugat,
pentru a preveni decuparea unor porţiuni din mijlocul sau sfârşitul unor cuvinte.
Reţele de comunicaţii mobile GSM
Funcţiile DTX ale emiţătorului
În prezenţa semnalului vocal, când automatul cu stări finite al emiţătorului (figura
10.29) se află în starea "transmisie semnal vocal" (SPTX), fanionul VAD=1. În absenţa
Reţele de comunicaţii mobile GSM
Reţele de comunicaţii mobile GSM
semnalului vocal VAD=0. Dacă circuitul VAD nu mai detectează semnal vocal la intrarea
emiţătorului, nu se comandă imediat încetarea emisiei (fanionul TXFL=0) ci, mai întâi, se
intră în starea HGO, de prelungire a emisiei.
Prelungirea emisiei durează 4 segmente de semnal vocal, adică 4×20ms=80 ms. Prin
urmare, numărătorul asociat acestui proces (HOCT) este iniţializat cu valoarea 4 şi este decre-
mentat cu o unitate, de câte ori segmentul de 20 ms prelucrat conţine zgomot de fond
(VAD=0). Când HOCT atinge valoarea 0, intervalul de timp de 80 ms s-a scurs şi fanionul
EOS devine 1 logic. Deoarece, se presupune că ultimele 4 segmente prelucrate de codorul
vocal (pe durata menţinerii emisiei) corespund zgomotului, parametrii LAR şi valorile
maxime RPE, după mediere pe cele 4 blocuri, sunt folosiţi pentru a forma un aşa numit cadru
identificator de tăcere (SID). Acesta este transmis decodorului vocal pentru generarea locală a
"zgomotului de comfort", cu menirea de a umple intervalele supărătoare de "linişte absolută"
induse de întreruperea emisiei.
Primul cadru SID, obţinut prin mediere pe cele 4 segmente ale stării HGO, este
planificat pentru a fi transmis imediat după expirarea timpului de prelungire a emisiei. Dacă se
întâmplă ca acest cadru să fie însuşit, de exemplu, de un canal FACCH, atunci fanionul EOS
va reaminti emiţătorului să transmită cadrul SID. Se remarcă faptul că numai cadrul imediat
următor stării HGO are EOS=1.
După încheierea stării HGO, automatul intră în starea CNU (reactualizarea zgomotul de
fond), în perioadele următoare de tăcere, în fiecare multi-cadru SACCH, adică la intervale de
480ms, este transmis un cadru SID, solicitat de interfaţa radio prin aducerea la valoarea logică
1 a fanionului NUFT. Într-un scenariu simplu, NUFT=1 pe durata segmentelor de timp
SACCH.
Din starea CNU, automatul emiţătorului DTX are două ieşiri, în funcţie de fanionul
VAD. Dacă VAD=1, revine în starea SPTX, când transmite, din nou, semnal vocal. Dacă
VAD=0, trece în starea de calcul a zgomotului de comfort (CNC) şi întrerupe emisia prin
Reţele de comunicaţii mobile GSM
fanionul TXFL=0. Din această stare, modificarea VAD=1 forţează automatul în starea
SPTX, câtă vreme, fanionul NUFT=1 va aduce automatul în starea CNU, descrisă mai sus.
6.3 Recepţia discontinuă
Un alt mecanism, care permite reducerea consumului de putere al terminalului mobil,
este recepţia discontinuă (DRX -Discoontinuous Reception), specifică modului de lucru în
care terminalul este adormit (iddle state) . În această stare, în mod automat, terminalul este
alimentat periodic, pentru intervale de timp scurte, cu scopul de a receţiona mesaje transmise
prin canalele staţie de bază→staţie mobilă: paging, mesaje de identificare şi configuraţie a
reţelei etc. Este important ca raportul dintre duratele alimentat/nealimentat să permită
răspunsul la mesajele de apel sau la serviciul de mesaje scurte, într-un timp rezonabil. Acest
raport depinde de numărul de canale de paging fiind de ordinul 2-9%.
7 Semnalizarea şi interfaţa cu reţeaua terestră
În acest paragraf sunt prezentate protocoalele de acces şi semnalizare ale interfeţei
radio (interfaţa terminal mobil - staţie de bază). Dacă reţelele telefonice celulare actuale au
fost concepute, în primul rând, pentru a extinde serviciul telefonic la abonaţi mobili, scop
pentru care au fost înzestrate cu diverse funcţii de semnalizare în vederea stabilirii, menţinerii
şi încheierii legăturilor de comunicaţiei (cu comutare de circuit), standardul GSM oferă un
ansamblu complet de funcţii de semnalizare pentru servicii noi. Folosind funcţii de
autentificare şi criptare, interfaţa radio va avea un nivel de protecţie echivalent cu cel al
reţelelor de telecomunicaţie "pe fir". Pentru a satisface astfel de cerinţe s-a adoptat un protocol
structurat pe nivele independente, o astfel de soluţie permiţând specificarea modulară a
funcţiilor de semnalizare.
Reţele de comunicaţii mobile GSM
7.1 Arhitectura protocolului
O structură cu nivele permite gruparea diferitelor funcţii ale protocolului de semnalizare
şi descrierea acestor grupe ca un ansamblu de nivele independente. Fiecare nivel îţi oferă
serviciul propriu de comunicaţie nivelului superior în puncte de acces la serviciu.
În figura 10.0 este prezentată arhitectura protocolului care realizează comunicaţia de
semnalizare între terminalul mobil şi partea terestră a reţelei GSM. Sunt identificate trei
nivele de semnalizare care includ funcţiile de control necesare serviciilor oferite de reţeaua
mobilă.
7.1.1 Nivelul 1 de semnalizare
Este nivelul cel mai coborât al interfeţei radio. El înglobează funcţiile necesare pentru
transmiterea fluxurilor binare prin canalele fizice, cum ar fi: procedurile de acces multiplu
TDMA/FDMA şi codarea canalului pentru protecţie la erori. Nivelul 1 oferă un ansamblu de
canale logice nivelelor superioare. Fiecare canal logic are punctul propriu de acces la serviciu.
7.1.2 Nivelul 2 de semnalizare
Scopul principal al nivelului 2 este de a realiza conexiuni de semnalizare între MT şi
BSS. Fiecare canal de control logic este gestionat în mod independent pe nivelul 2 al
protocolului. Unitatea de bază pe acest nivel este cadrul, care este constituit dintr-un numar
finit de canale temporale (patru în cazul semnalizării). Protocolul utilizat la acest nivel este
LAPDm (Link Acces Protocol for the Dm Channel). Acesta este bazat pe protocolul LAPD
utilizat în ISDN.
Responsabilităţile principale ale LAPDm sunt:
- stabilirea şi utilizarea conexiunilor de nivel 2;
Reţele de comunicaţii mobile GSM
- realizarea unei comunicaţii orientate spre conexiune, în care se păstrează ordinea
Reţele de comunicaţii mobile GSM
(pachetele transmise sosesc la recepţie în aceeaşi ordine);
Reţele de comunicaţii mobile GSM
- detecţia şi, pe cât posibil, corecţia erorilor.
7.1.3 Nivelul 3 de semnalizare
Este nivelul aplicativ al interfeţei radio. Acesta este divizat în mai multe subnivele care
gestionează următoarele funcţii:
- controlul comunicaţiei (CC - Call Control);
- suport pentru servicii suplimentare (SS - Supplementary Services);
- suport pentru serviciul de mesaje scurte (SMS - Short Message Services);
- gestiunea mobilităţii (MM - Mobility Management);
- gestiunea resurselor radio (RR - Radio Resource Management);
Funcţiile CC, SS, SMS sunt grupate în funcţia de gestiune a conexiunii (CM -
Communication Management). Mesajele de semnalizare specifice sunt transferate de la
terminalul mobil la centrală, via DTAP (Direct Transfer Application Part), fără a fi prelucrate.
Pe lângă alte funcţiuni, MM şi RR oferă funcţiile celulare necesare pentru a permite un acces
independent de poziţie (gestiunea proceselor de transfer şi localizare). Structura ierarhică a
subnivelelor, în cadrul nivelului 3 de semnalizare, este prezentată în figura 10.0.
7.1.4 Subsistemul de gestiune al resurselor radio (RR)
Subnivelul RR include funcţiile de control ale protocolului, necesare pentru stabilirea,
menţinerea, modificarea şi desfacerea conexiunilor pentru canalele de control dedicate şi
canalele de trafic.
O cerere de comunicaţie, iniţiată de terminalul mobil, ajunge la nivelul RR propriu,
venind de la nivelul superior MM. În faza iniţială de stabilire a comunicaţiei, este solicitat un
canal RACH şi se aşteaptă alocarea de către reţea, prin intermediul unui canal AGCH, a
unui canal de control dedicat. În cazul în care reţeaua nu dispune de un canal de control de-
Reţele de comunicaţii mobile GSM
dicat, cererea poate fi ignorată, sau refuzată, în mod explicit. Pentru a evita blocarea reţelei,
terminalul mobil va amâna o nouă tentativă de solicitare.
O cerere de comunicaţie, cu destinaţia terminalul mobil, este iniţiată la cererea nive-
lului MM al reţelei. Reţeaua transmite apelul de căutare (paging) prin toate canalele de paging
din aria de localizare a mobilului. Acesta va răspunde printr-un canal RACH, solicitând un
canal de control dedicat. Odată primit canalul de control dedicat, terminalul mobil îl foloseşte
pentru a confirma recepţia paging-ului.
Subnivelul RR este transparent pentru informaţiile de semnalizare destinate
subnivelelor superioare. Informaţiile de semnalizare primite de la nivelele inferioare sunt
direcţionate cu ajutorul discriminatorului de protocol (PD) existent în structura generală a
mesajului. Acesta precizează cărui subnivel îi este destinat conţinutul mesajului.
Pe durata procesului de transfer al unei conexiunii RR, se pot activa şi alte proceduri
cum ar fi:
- trecerea în modul criptat (trafic şi semnalizare) la nivelul interfeţei radio;
- acordarea unui canal dedicat pentru a modifica configuraţia resurselor folosite de
terminalul mobil în cadrul celulei, ca de exemplu, atribuirea unui canal de trafic după o primă
fază de semnalizare prin SDCCH;
- procedura de transfer folosită pentru a schimba o configuraţie de canale dedicate
când terminalul mobil intră într-o nouă celulă pe durata unei comunicaţii sau proceduri de
semnalizare;
- redefinirea frecvenţei purtătoare prin care reţeaua informează asupra frecvenţelor şi
secvenţei de comutare când se utilizează saltul de frecvenţă.
Încheierea unei conexiuni RR poate fi cerută de la ambele capete ale interfeţei radio.
Terminalul mobil revine la recepţia canalelor CCCH când este abandonată configuraţia de
canale dedicate.
Reţele de comunicaţii mobile GSM
Reţele de comunicaţii mobile GSM
Reţele de comunicaţii mobile GSM
7.1.5 Subnivelul de gestiune al mobilităţii (MM)
Subnivelul MM oferă procedurile pentru controlul mobilităţii, înregistrarea şi
verificarea autenticităţii. Procedurile MM pot fi efectuate de îndată ce s-a stabilit o conexiune
RR.
Procedurile MM se clasifică în: proceduri comune şi proceduri specifice. Procedurile
comune nu sunt legate de alte proceduri MM şi includ:
- Autorizarea, folosită pentru a proteja reţeaua GSM împotriva utilizatorilor
neînregistraţi, se realizează prin controlul veridicităţii identităţii declarate de terminaul mobil;
- Procedura de realocare a TMSI;
- Identificarea, utilizată de reţea pentru a cere terminalului un identificator specific:
TMSI, sau IMSI (dacă s-a pierdut TMSI), sau IMEI.
Procedurile specifice MM sunt iniţiate numai dacă nici o altă procedură specifică MM
nu este activată. Exemple de astfel de proceduri sunt:
- Reactualizarea localizării, folosită pentru a informa reţeaua asupra noii arii de
localizare în care a intrat MT;;
- Reactualizarea periodică, folosită pentru a confirma, periodic, conectarea
terminalului mobil la reţea (deci faptul că poate recepţiona paging-ul sau poate iniţia o
comunicaţie).
Comunicaţiile între terminalul mobil şi centrală, între entităţi de acelaşi rang din
subnivelul CM (CC-CC, SS-SS etc.) impun stabilirea unei conexiuni MM. Stabilirea unei
conexiuni MM poate fi iniţiată de terminalul mobil, la solicitarea unei entităţi din subnivelul
CM. Ca urmare, subnivelul MM invocă o conexiune RR, dacă o astfel de conexiune nu este
deja stabilită. O cerere de serviciu de tip CM este transferată subnivelului MM al
terminalului mobil împreună cu variabilele de identificare necesare. Pe baza acestora, reţeaua
va decide asupra necesităţii autorizării sau criptării. Iniţierea unei conexiuni MM, către un
terminal mobil, se face la cererea unei entităţi CM proprii reţelei fixe.
Reţele de comunicaţii mobile GSM
O conexiune este identificată după PD şi identificatorul tranzacţiei (TI- Transaaction
Identifier). Mesajele destinate subnivelului CM, primite de la subnivele inferioare, sunt
direcţionate după valorile variabilelor PD şi TI către entităţile de destinaţie corespunzătoare.
Conexiunile MM sunt terminate local. Când toate conexiunile MM sunt încheiate, subnivelul
MM cere desfacerea conexiunii RR, ceea ce conduce la eliberarea resurselor radio.
7.1.6 Subnivelul de gestiune al conexiunilor (CM)
Subnivelul CM include entităţile CC, SS şi SMS. Entitatea CC asigură procedurile
pentru acces ISDN la nivelul 3. Câteva exemple de proceduri specifice sunt:
- Reluarea unei comunicaţii. Această procedură permite terminalului, pentru care co-
nexiunea la reţea s-a întrerupt în cursul unei comunicaţii, să reacceseze reţeaua, pentru a
continua comunicaţia dar, probabil dintr-o altă celulă şi folosind un alt canal de trafic.
- Modificarea serviciului solicitat pe durata unei conexiuni. Aceasta permite
modificarea serviciului în interiorul aceleiaţi celule, de exemplu, trecerea de la comunicaţie de
date la telefonie şi invers. Procedura este folosită pentru a schimba tipul de canal de trafic.
SS conţine proceduri care gestionează utilizarea serviciilor suplimentare, adăugate
opţional unei comunicaţii. Astfel de operaţii prevăd, de exemplu, activarea şi dezactivarea
unui serviciu suplimentar.
SMS permite transferul, cu confirmare, a unor mesaje alfanumerice scurte între
terminalul mobil şi reţea.
7.1.7 Interacţiuni în cadrul nivelului 3 de semnalizare
Deoarece sistemul staţiilor de bază realizează cea mai mare parte dintre funcţiile de
control/comandă ale resurselor radio, în mod autonom sau sub supravegherea centralei,
subnivelul RR se încheie la nivelul acestuia (figura 10.0). Mesajele RR, după interpretare şi
prelucrare de către staţia de bază, sunt reconfigurate în mesaje BSSMAP.
Reţele de comunicaţii mobile GSM
Subnivelele MM şi CM se încheie la nivelul MSC. Mesajele MM şi CM sunt
transmise de BSS, în mod transparent, folosind protocolul DTAP. MSC realizează funcţiile de
interconectare între CM, MM şi BSSAP şi entităţile aplicative ale sistemului de semnalizare
7, cum ar fi ISDN UP şi MAP, care sunt aşezate pe SCCP şi TCAP.
7.2 Proceduri de semnalizare
Pentru a defini procedurile de semnalizare se foloseşte un mod de descriere cu blocuri.
Oricare procedură structurată poate include următoarele blocuri elementare:
- iniţierea unei conexiuni RR;
- iniţierea unei conexiuni MM;
- autorizare;
- mod de lucru criptat (faza de transfer);
- proceduri ulterioare fazei de transfer;
- încheierea conexiunii MM;
- încheierea conexiunii RR.
În continuare sunt ilustrate câteva proceduri.
7.2.1 Proceduri de securitate
Scopul acestora este de a oferi o protecţie ridicată la nivelul interfeţei radio. Se desting
trei tipuri de funcţii de siguranţă: a) confidenţialitatea identităţii, b) verificarea identităţii, c)
confidenţialitatea datelor şi conversaţiei.
Confidenţialitatea identităţii abonatului este folosită pentru a preveni localizarea
neautorizată a acestuia prin interceptarea comunicaţiei din canalele radio dedicate. Această
funcţie este realizată cu ajutorul TMSI. Acesta este unic numai în interiorul unei arii de
localizare. El trebuie să fie combinat cu codul acesteia (LAI) dacă este folosit în afara ei în
Reţele de comunicaţii mobile GSM
cazul în care părăsirea ariei de localizare are loc în timpul unei conexiuni de trafic. TMSI
poate fi modificat la intervale de timp fixate sau, în general, la fiecare procedură de acces. Ori
de câte ori se atribuie un nou TMSI unei staţii mobile, acesta este transferat în modul criptat
prin interfaţa radio.
În cazurile de excepţie când, de exemplu, se produce o distrugere accidentală a
informaţiilor din bazele de date, deoarece reţeaua nu va recunoaţte TMSI transmis de
terminalul mobil, se solicită transmiterea IMSI propriu, folosind în acest scop procedura de
identificare.
Verificarea identităţii este folosită pentru a împiedica utilizarea reţelei GSM de
persoane neînregistrate. Algoritmii folosiţi în cadrul procedurii de autorizare calculează şi
cheia cu care sunt criptate informaţiile prin canalul radio.
Confidenţialitatea datelor şi a informaţiei de semnalizare se realizează prin criptarea
fluxului informaţional. Reţeaua şi terminalul mobil folosesc cheia de criptare care s-a calculat
pe durata procedurii de verificare a autorizării.
7.2.2 Iniţierea unei conexiuni cu comutare de circuit
Procedurile pentru controlul comunicaţiei permit terminalului care iniţiază apelul să
indice abonatul chemat şi să selecteze serviciul de telecomunicaţie dorit. Pentru
interconectarea cu reţeaua publică de telefonie sunt necesare anumite proceduri specifice.
Stabilirea unei conexiuni solicitată de MT
In figura 10.31 este dat schimbul de mesaje de semnalizare care are loc, la nivelul
interfeţei radio, pentru stabilirea unei conexiuni solicitată de către terminalul mobil. Ori de
câte ori subnivelul CM al terminalului primeşte o cerere de serviciu de la utilizator, este
realizată o conexiune MM. Subnivelul MM va atribui un identificator tranzacţie şi va cere
Reţele de comunicaţii mobile GSM
iniţierea unei conexiuni RR. Odată stabilite conexiunile la nivelul MM şi RR, terminalul
poate transmite cererea de serviciu, iar reţeaua poate iniţia autorizarea şi criptarea. Prin
conexinea RR criptată, este iniţiată comunicaţia, transmiţând mesajul SETUP către reţea.
Acest mesaj conţine informaţii de rutare, de capacitate şi de compatibilitate. Dacă reţeaua
acceptă iniţierea comunicaţiei, va returna mesajul CALL PROCEEDING. În cazul unui
proces normal, sistemul va atribui un canal radio de trafic înainte de a trimite apelul în reţea.
Când are loc apelul sonor al abonatului apelat, mesajul ALERT este transmis către terminalul
apelant, după cum este prevăzut şi în protocolul ISDN.
Staţie mobilă Reţea GSM
Cerere de stabilire a unei conexiunii RR
(Iniţiată de abonatul mobil)
Cerere Serviciu: administrare conexiune
Autorizare
Stabilirea modului de lucru criptat
Iniţierea comunicaţiei
- Cerere CH --?
?-- Asignare IMED -
- Cerere CONEX --?
?-- Cerere AUTENTF -
- Raspuns AUTENTF -?
?-- Cmd mod SECRET -
- Conf. SECRET --?
? - SETUP
-- CALL PROC -?
Reţele de comunicaţii mobile GSM
Asignarea (alocarea) unui canal de trafic
(Confirmarea de primire a comenzii)
Apel sonor (Se aşteaptă răspunsul)
Apelul este primit (Conectare)
(Confirmarea comenzii de conectare)
?-- Cmd ASIGN -
- Conf. ASIGN ?
?-- ALERT --
?-- CONECT -
- Conf. CONECT ?
Fig. 31 Stabilirea unei conexiuni iniţiată de MT.
Când apelul este acceptat la terminalul distant, mesajul CONECT este transmis către
terminalul mobil local. Aceasta indică că prin reţea s-a stabilit o conexiune între cei doi
utilizatori. Terminalul mobil răspunde cu mesajul de confirmare CONF. CONECT, comută
pe canalul de trafic şi începe procesul de comunicaţie propiu-zis între abonaţi.
Stabilirea unei conexiuni în care un terminal mobil este chemat.
Schimbul de mesaje de semnalizare care are loc, la nivelul interfeţei radio, pentru
stabilirea unei conexiuni în care terminalul este chemat, este reprezentat în figura 10.32.
Staţie mobilă Reţea GSM
Cerere de stabilire a unei conexiunii RR
(Terminată de MS)
?-- Paging -
- Cerere CH --?
?-- Asignare IMED -
Reţele de comunicaţii mobile GSM
Cerere Serviciu: administrare conexiune
(Răspuns la paging)
Autorizare
Stabilirea modului de lucru criptat
Iniţierea comunicaţiei
Asignarea (alocarea) unui canal de trafic
(Confirmarea de primire a comenzii)
Apel sonor (Se aşteaptă răspunsul)
Apelul este primit (Conectare)
(Confirmarea comenzii de conectare)
- Răspuns PAG --?
?-- Cerere AUTENTF -
- Raspuns AUTENTF -?
?-- Cmd mod SECRET -
- Conf. SECRET --?
- Stabilire ?
?-- Conf. apel -
?-- Cmd ASIGN -
- Conf. ASIGN ?
- ALERT --?
- CONECT --?
?-- Conf. CONECT -
Mesajul ALERT este transmis în reţea pentru a semnala faptul că MS a activat apelul
sonor către destinatar.
Fig. 32 Stabilirea unei conexiuni cu destinaţia terminal mobil.
După procedurile de acces, autorizare şi activare a modului de lucru criptat, dacă
terminalul folosit de abonat este compatibil cu serviciul cerut, aceasta răspunde transmiţând
Reţele de comunicaţii mobile GSM
un mesaj de confirmare a apelului (CALL CONF). Neexistând alte deosebiri faţă de cazul
anterior, restul mesajelor de semnalizare nu vor mai fi descrise.
7.2.3 Desfacerea unei conexiuni
La orice moment, terminalul mobil sau reţeaua, pot cere desfacerea unei conexiuni
transmiţând mesajul DISCONECT. De exemplu, dacă terminalul mobil iniţiază desfacerea,
reţeaua va răspunde cu mesajul RELEASE care, odată ajuns la terminal va declanşa pro-
cedura de încheiere a comunicaţiei. Mobilul va confirma desfacerea conexiunii cu mesajul
RELEASE COMPLETE. Când toate conexiunile subnivelului CM sunt desfăcute, reţeaua va
elibera canalul de trafic şi de semnalizare asociat (CHANNEL RELEASE ).
8 Autorizarea şi secretizarea comunicaţiei
Confidenţialitatea şi securitatea sunt fragile în cadrul unui sistem de comunicaţii
mobile [80], datorită segmentului de radiocomunicaţie din lanţul de comunicaţie. Abonaţii
mobili sunt vulnerabili:
- la posibilitatea de utilizare frauduloasă a contului lor de către persoane care dispun de
echipamente mobile "pirat" şi care se prezintă în reţea cu identitatea unui abonat autorizat,
- la posibilitatea de a le fi interceptate comunicaţiile prin segmentul radio al canalului
de comunicaţie.
Astfel, este necesar ca sistemul de comunicaţii mobile să dispună de funcţii de
securitate suplimentară, având drept obiectiv protecţia abonaţilor şi a operatorului. Reţeaua
GSM oferă următoarele funcţii de securitate:
- confidenţialitatea IMSI,
- verificarea identităţii unui abonat pentru a proteja accesul la servicii,
- confidenţialitatea (secretizarea) informaţiilor utilizatorului,
- confidenţialitatea informaţiilor de semnalizare.
Reţele de comunicaţii mobile GSM
Aspectele legate de securitatea comunicaţiei în sistemul GSM sunt descrise în
recomandările 02.09, 02.17, 03.20 şi 03.21. Secretizarea se practică numai prin interfaţa
radio. La baza conceptului de securitate se află modulul de identitate a abonatului (SIM), pri-
mit de abonat în momentul înregistrării sale în reţea şi asigurat suplimentar printr-un număr
de identificare personal (PIN). Este de preferat ca SIM să poată fi introdus şi extras cu
uşurinţă din echipamentul mobil, în cele mai multe cazuri fiind realizat cu ajutorul unei cartele
cu microprocesor. În acest fel, se fabrică echipamente mobile identice, SIM şi PIN asigurând
protecţia împotriva accesului în sistem a unei persoane neautorizate permiţând, totodată,
accesul prin folosirea oricărui echipament mobil.
PIN este un număr format din 4 până la 8 digiţi, modificabil de către utilizator.
Semnificaţia lui se reduce la nivelul SIM. Utilizarea unui PIN incorect, de trei ori consecutiv,
blochează temporar SIM, cu scopul de a evita utilizarea modulului de identitate de către o
persoană neautorizată. Pentru a debloca SIM, utilizatorul va folosi un cod PIN de deblocare
(PUK) format din 8 digiţi. PUK este nemodificabil de către utilizator. Utilizarea de 10 ori
consecutiv a unui PIN incorect va conduce la blocarea permanentă a SIM.
8.1 Principiile generale de autorizare şi secretizare
Pentru realizarea funcţiilor de autentificare şi secretizare, standardul GSM utilizează
următoarele elemente (figura 10.33):
- un număr aleator R,
- o cheie Ki pentru autentificare şi calculul cheii de criptare Kc,
- un algoritm A3 pentru autentificare, care este folosit pentru a calcula răspunsul numit
SRES (Signed RESult) folosind drept argumente de intrare R şi cheia Ki,
- un algoritm A8 pentru calculul cheii Kc folosind drept argumente de intrare R şi Ki,
- un algoritm A5 pentru încriptarea/decriptarea mesajelor folosind cheia Kc.
Reţele de comunicaţii mobile GSM
8.2 Gestiunea informaţiilor de securitate în interiorul reţelei
Fiecărui abonat îi este atribuită o cheie proprie Ki. Algoritmii A3, A5 şi A8 sunt
identici pentru toţi abonaţii aceleiaşi reţele. Valorile R, SRES şi Kc sunt grupate în triplete şi
au un rol important în cadrul reţelei.
Reţeaua nu calculează datele de securitate în timp real, adică în momentul în care are
nevoie de ele. Entităţile MSC/VLR şi HLR schimbă între ele astfel de triplete prin reţeaua de
semnalizare, folosind protocolul MAP. AUC pregăteşte astfel de triplete şi le transmite către
HLR care le stochează. MSC/VLR solicită un astfel de triplet transmiţând mesajul
«MAP_SEND_AUTHENTICATION_INFO» către HLR. Acest mesaj conţine numărul de
identificare internaţională al abonatului (IMSI). Răspunsul primit de la HLR conţine, în
general, 5 triplete. Un triplet, folosit într-un proces de autentificare, va fi distrus (nu se va mai
folosi în alte procese similare), cu excepţia cazului în care HLR/AUC nu este în măsură să
Reţele de comunicaţii mobile GSM
ofere alt triplet. Trebuie remarcat că, în procesul de autentificare, reţeaua nu are nevoie să
cunoască algoritmii A3 şi A8, deoarece argumentul de intrare R şi rezultatele SRES şi Kc fac
parte din triplet. Astfel, chiar dacă fiecare operator de reţea foloseşte algoritmi proprii A3 şi
A8, un terminal mobil poate fi identificat în orice reţea folosind algoritmii din reţeaua de ori-
gine. De asemenea, nici o informaţie confidenţială (Ki, A3, A5, A8) nu este transmisă nici prin
interfaţă radio şi nici prin reţeaua terestră. Prin urmare ar trebui interceptate miliarde de
perechi R, SRES pentru a determina algoritmul A3. Configuraţia datelor de securitate folosite
pentru controlul securităţii în diferite entităţi ale reţelei GSM este dată în figura 10.34.
Reţele de comunicaţii mobile GSM
8.3 Verificarea autenticităţii
Autentificarea se realizează folosind metoda de comparare a răspunsului obţinut la o
"încercare" cu răspunsul corect. "Incercarea" este, de fapt, un număr întreg R, ales la
întâmplare, dar mai mic decât 2128-1. Reţeaua poate iniţia procesul de autentificare al MS la
fiecare proces de reactualizare a locaţiei, la fiecare încercare de apel (de intrare sau de ieţire)
sau înainte de a activa/dezactiva anumite servicii suplimentare. Procesul de autentificare este
iniţiat, deasemenea, când este necesar modul de lucru criptat pe anumite canale dedicate.
Procedurile IMSI Attach/Detach nu solicită autentificarea. Dacă autentificarea nu reuşeşte,
se refuză accesul MS în reţea.
Printre alte informaţii, SIM conţine: numărul internaţional al abonatului mobil (IMSI),
cheia de autentificare proprie abonatului (Ki) şi algoritmul de autentificare confidenţial (A3).
Când încearcă să acceseze reţeaua, un abonat mobil (MS) îţi prezintă identitatea, primeşte un
număr aleator (R) care, împreună cu cheia Ki este folosit pentru a calcula răspunsul semnat
(SRES) prin invoncarea algoritmului confidenţial A3: SRES=[Ki(A3)R] (figura 10.35).
Algoritmul de autentificare trebuie să permită un calcul rapid al SRES, pentru a nu încetini
procesul de autentificare. Spre deosebire de asesta, determinarea cheii Ki, pornind de la SRES
Reţele de comunicaţii mobile GSM
şi R, trebuie să fie foarte laboriosă.
Raspunsul semnat SRES este transmis înapoi reţelei, unde este comparat cu răspunsul
calculat local SRESl, în caz de identitate fiind autorizat accesul.
8.4 Secretizarea comunicaţiei
Pe lângă SRES, abonatul mobil calculează cheia de cifrare Kc folosind un alt algoritm
confidenţial (A8), memorat pe SIM. De asemenea, Kc este calculat local de reţea. Astfel, prin
interfaţa radio nu se transmite, în mod neprotejat, nici o informaţie confidenţială (figura
10.36).
Odată verificată autenticitatea unui abonat mobil, verificare în urma căreia atât
reţeaua cât şi abonatul mobil cunosc Kc, reţeaua iniţiază comanda pentru modul de lucru
criptat. Drept rezultat, începând de acum înainte, toate mesajele transmise prin înterfaţă radio
Reţele de comunicaţii mobile GSM
vor fi încripate la transmisie şi decriptate la recepţie, folosind în ambele cazuri algoritmul
confidenţial A5.
Confidenţialitatea comunicaţiei este garantată în plus, prin înlocuirea identităţii reale a
abonatului IMSI, în etapa de prezentare în reţea, cu identitatea temporară TMSI, valabilă nu-
mai în interiorul unei arii de localizare (LAI). în interiorul unei arii de localizare, un cod TMSI
corespunde în mod unic unui cod IMSI dar, în afară, trebuie să fie completat folosind codul
arie de localizare. Reţeaua, prin VLR, păstrează evidenţa asociaţiei TMSI-IMSI. La fiecare
procedură de reactualizare a localizării, adică în VLR care va deservi abonatul în continuare,
un nou TMSI este alocat abonatului.
Exemplu
Exemplul care va fi prezentat în continuare descrie unul dintre nenumăratele scenarii
posibile, în care sunt folosiţi algoritmi de autentificare şi criptare. Se presupune că abonatul
mobil asociat unui TMSI este deja în evidenta unui VLR, astfel încât, toate caracteristicile
utile ale sale sunt memorate în VLR, identificarea bazându-se numai pe parametrii LAI şi
TMSI. După cum s-a menţionat, autentificarea are loc la fiecare reactualizare a localizării,
astfel încât, în vechiul VLR, cel care a deservit abonatul până la momentul reactualizării, se
găsesc informaţiile: IMSI, TMSI, Kc, R, S (figura 10.37).
În modulul de identitate al abonatului mobil se găsesc, printre alte informaţii,
constantele: IMSI, algoritmii confidenţiali A3, A5, A8, cheia personală Ki şi variabilele:
TMSI, LAI, Kc, Kn. Abonatul mobil solicită reactualizarea localizării transmiţând către
centrală, prin interfaţa radio, valorile curente pentru TMSIo, LAIo şi Kn. Entitatea
centrală/staţie de bază transferă aceste valori, prin intermediul reţelei, mai exact prin reţeaua
de semnalizare, către VLR curent. Acesta iniţiază o cerere de autentificare, transmiţând para-
metrii Kn şi R către centrală, prin reţea, şi de aici către abonatul mobil, prin interfaţă radio.
Folosind algoritmii confidenţiali A3, A8, cheia Ki, memorate pe SIM, şi R recepţionat,
Reţele de comunicaţii mobile GSM
abonatul mobil calculează Kc şi SRES. Răspunsul SRES este transmis înapoi către centrală şi
de acolo către VLR, unde, prin compararea SRES recepţionat cu SRESl generat local, se
verifică autenticitatea abonatului mobil.
Dacă autenticitatea este confirmată, VLR reactualizează informaţia de localizare a abonatului
din HLR de origine şi asignează un număr MSRN, folosind numărul IMSI pentru a adresa
baza de date. Numărul MSRN, memorat în HLR de origine, este folosit ulterior pentru a găsi
abonatul mobil şi a ruta apelurile de intrare (reţea către abonat) către VLR care deserveşte
terminalul mobil la momentul curent. Aici se vor găsi variabilele TMSI şi LAI care identifică
şi localizează abonatul mobil.
Concomitent, noul VLR, care va deservi de acum înainte abonatul considerat,
generează noul TMSIn pentru acesta şi-l transmite către centrală. De acum, TMSIn, LAIn, şi
Kc sunt folosite pentru abonatul mobil analizat. Când HLR confirmă operaţia de reactualizare
a poziţiei, aceasta este trasnsmisă către noua VLR şi de aici către centrală care, la rândul său,
iniţiază comanda "lucru criptat" către mobil. Toate mesajele M care se vor transmite de acum
înaite prin interfaţă radio vor fi încriptate folosind algoritmul A5 şi cheia Kc. La recepţie,
mesajele recepţionate Kc(M) vor fi decriptate folosind acelaşi algoritm şi cheie. Prin urmare,
primul mesaj pe care-l va decripta centrala, după comanda "lucru criptat", va fi mesajul
Reţele de comunicaţii mobile GSM
Reţele de comunicaţii mobile GSM
"confirmare mod criptat". în continuare, ea informează abonatul mobil, folosind un mesaj
cifrat, că reactualizarea poziţiei a fost acceptată de reţea şi tot odată transmite TMSIn.
Recepţia acestuia este confirmată de abonat prin mesajul "realocarea TMSI încheiată". După
recepţia acecstuia, central transmite comanda "elibereză canalul" către abonat şi "confirmare
TMSI" către vechea VLR, cu scopul de a abandona TMSIo.
9 Procedura de transfer în sistemul GSM
În reţeaua GSM, procedura de transfer se bazează pe o cooperare foarte strânsă între
terminalul mobil, staţia de bază şi centrala pentru abonaţii mobili, având la bază parametrii:
- RXLEV: valoarea puterii recepţionate, masurată pentru canalele logice utilizate de
conexiune. Acest parametru este măsurat fie de staţia de bază (pentru canalul invers) fie
de termianlul mobil (pentru canalul direct).
- RXQUAL: valoarea BER evaluată în canalele logice folosite de conexiune, para-
metru este estimat fie la nivelul staţiei de bază (pentru canalul direct) fie la nivelul
terminalului mobil (pentru canalul invers).
- Distanţa dintre staţia de bază şi terminalul mobil. Acest parametru este evaluat la
nivelul BSS folosind valoarea avansului temporal (faţă de referinţa de timp a BSS) cu
care, MT trebuie să-şi anticipeze emisia, pentru ca impulsul RF, emis pe durata canalu-
lui temporal alocat şi întârziat datorită fenomenului de propagare, să se alinieze corect
în cadrele TDMA, la nivelul BSS.
- RXLEVNCELL(n):nivelul puterii receptionate de terminalul mobil în canalele BCCH
a n-celule adiacente.
Pe durata fiecărui cadru TDMA, un terminal mobil, angajat în comunicatie, utilizează
un singur canal temporal în fiecare din cele două direcţii (directă şi inversă) ale canalului
radio duplex (figura 10.38).
Reţele de comunicaţii mobile GSM
Pe durata canalului temporal de recepţie al staţiei de bază, terminalul mobil, acordat pe
frecvenţa canalului direct, pe lângă demodularea semnalului transmis, evaluează nivelul
(RXLEV) şi calitatea (RXQUAL) acestuia. Aceste valori, după o memorare temporală în
terminal, sunt transmise la fiecare 480ms către BSS, folosind canalul de semnalizare asociat
(SACCH).
Odată încheiat canalul temporal de recepţie, terminalul mobil se acordează pe frec-
venţa canalului terminal mobil→staţie de bază. Pe durata canalului temporal de emisie, odată
cu demodularea semnalului recepţionat de la terminalul mobil, staţia de bază evaluează
parametrii RXLEV şi RXQUAL. Prin intermediul avansului temporal, staţia de bază
estimează distanţa până la terminalul mobil.
După încheierea canalul temporal de emisie, până la canalul temporal de recepţie, din
cadrul următor, terminalul mobil are la dispoziţie un interval de timp, cu durata egală cu 4
Reţele de comunicaţii mobile GSM
canale temporale, în care măsoară puterea recepţionată, pe purtătoarea unui canal BCCH, al
unei celule învecinate. Terminalul mobil poate măsura puterea din 16 celule învecinate.
Aceste rezultate, ca şi cele relative la canalul utilizat, sunt transferate periodic la staţia de
bază, prin canalul SACCH, la fiecare 480 ms.
În consecinţă, prin operaţiile descrise mai sus, pentru fiecare conexiune activă, la
nivelul staţiilor de bază sunt disponibile, în timp real, valorile următorilor parametrii:
a) RXQUAL pentru canalul direct şi invers,
b) RXLEV pentru canalul direct şi invers,
c) distanţa terminal mobil-staţie de bază,
d) nivelul puterii recepţionate de terminalul mobil de la n celule învecinate.
La nivelul staţiei de bază, toţi parametrii enumeraţi mai sus sunt mediaţi şi comparaţi
cu valorile de prag pentru transfer. Algoritmul de transfer este declanşat la atingerea unuia sau
mai multor praguri. Pe baza rezultatelor măsurătorilor efectuate de terminalul mobil asupra
nivelului puterii recepţionate de la celulele învecinate, staţia de bază decide care sunt celulele
cele mai indicate pentru transfer.
Mulţimea celulelor, selectate de algoritmul de transfer, sunt ordonate într-o lista, în
ordinea descrescătoare a valorii nivelului de recepţie. Lista împreuna cu mesajul de cerere de
transfer sunt transmise la centrală. Mesajul informează centrala asupra cauzei care a condus la
necesitatea transferului: calitatea semnalului, puterea receptionată, distanţa.
Spre deosebire de modalitatea de rezolvare a transferului în sistemele celulare
analogice, în cazul standardului GSM, pentru a rezolva cererea de transfer, centrala nu trebuie
să interogheze toate celulele învecinate, implicate în procesul de transfer. Selecţia este făcută
de centrală pe baza listei transmise de staţia de bază, la care se adaugă informaţii suplimentare,
deţinute la nivelul centralei, cum ar fi volumul traficului în diverse celule. Central va interoga
numai celula selectată, cu scopul de a verifica disponibilitatea unui canal de trafic liber.
Reţele de comunicaţii mobile GSM
Odată verificată disponibilitatea unui canal de trafic liber în noua celulă selectată,
centrala transmite către aceasta, prin reţeaua terestră de semnalizare, mesajul de alocare. Tot
odată, prin intermediul staţiei de bază din celula curentă, se transmite către terminalul mobil
comanda de transfer, care conţine informaţii legate de celula care-l va deservii în continuare:
putere de emisie, de noul canal logic de trafic etc. Transmisia comenzii de transfer se face prin
canalul FACCH asociat vechiului canal de trafic.
La nivelul staţiei de bază, existenţa informaţiilor referitoare la puterea recepţionată de
fiecare terminalul mobil pe frecvenţele canalelor BCCH, aparţinând canalelor învecinate,
reprezintă o soluţie novatoare pentru realizarea transferului în cazul GSM. Datorită acestor
informaţii, în reţeaua GSM este redus volumul de activitaţi (măsurări şi comunicaţie) necesar
pentru efectuarea transferului şi, în acelaşi timp, este mărită viteza de selectare a unei noi
celule. Astfel, în reţelele GSM este posibil să se utilizeze celule cu rază de dimensiune mult
mai mică decât în sistemele analogice.
Pe lângă avantajele menţionate mai sus, informaţia referitoare la puterea recepţionată
din celulele învecinate, de fiecare terminalul mobil deservit, permite utilizarea de proceduri
particulare, cu scopul de a îmbunătăţi serviciul oferit de reţea. Astfel, este important de
subliniat faptul că în reţeaua GSM ar fi posibilă utilizarea procedurilor de transfer pentru re-
distribuirea traficului între celule, ceea ce ar conduce la o utilizare optimă a resurselor radio şi
la reducerea fenomenului de congestie a reţelei.
9.1 Alegerea pragului de activare a taransferului
În continuare se vor prezenta câteva consideraţii generale, legate de alegerea valorilor
de prag, valori, la atingerea cărora este activată procedura de transfer.
Valorile pentru pragurile de transfer hotărăsc calitatea şi capacitatea sistemului.
Deoarece pragul de activare delimiteaza zona de acoperire a celulei, fie din punct de vedere al
puterii recepţionate, fie din punct de vedere al interferenţei, când terminalul mobil se găseşte
Reţele de comunicaţii mobile GSM
în situaţia de a se apropia de un astfel de prag, sistemul trebuie să garanteze ducerea la bun
sfârşit a transferului.
Dacă valorile pentru pragurile de transfer sunt prea ridicate, atunci vor avea loc o
mulţime de cereri şi/sau procese de transfer care, în realitate, nu ar fi necesare. Prin urmare, se
va înregistra o supraîncărcare a reţelei, ceea ce ar putea reduce capacitatea globală a siste-
mului. Dacă valorile pentru pragurile de transfer sunt prea coborâte, datorita întârzierilor
existente între momentul de iniţiere şi de comandă propriu-zisă a transferului, ar putea avea
loc fie o degradare a prestaţiei (calitate necorespunzătoare a comunicaţiei), fie o creştere a
numărului de comunicaţii întrerupte.
Reţele de comunicaţii mobile GSM
Top Related