Jak funguje rádiové rozhraní v sítích GSM. Mobilní komunikační standardy: GSM
Kapitola 1. DIGITÁLNÍ MOBILNÍ MOBILNÍ RADIOKOMUNIKAČNÍ SYSTÉM GSM STANDARD
1.1. Obecná charakteristika standardu GSM
V souladu s doporučením CEPT z roku 1980 týkajícím se využití mobilního frekvenčního spektra v kmitočtovém rozsahu 862-960 MHz standard GSM pro digitální celoevropský (globální) celulární pozemní mobilní systém umožňuje provoz vysílačů ve dvou kmitočtových rozsazích: 890-915 MHz (pro vysílače mobilních stanic - MS), 935-960 MHz (pro vysílače základnových stanic - BTS).
Standard GSM používá úzkopásmový vícenásobný přístup s časovým dělením (NB TDMA). Rámcová struktura TDMA obsahuje 8 časových pozic na každé ze 124 nosných.
K ochraně před chybami v rádiových kanálech při přenosu informačních zpráv se používá blokové a konvoluční kódování s prokládáním. Zlepšení účinnosti kódování a prokládání při nízkých rychlostech pohybu mobilních stanic je dosaženo pomalým přepínáním provozních frekvencí (SFH) během komunikační relace rychlostí 217 skoků za sekundu.
Pro boj s rušením zeslabování přijímaných signálů způsobeným vícecestným šířením rádiových vln v městských podmínkách využívá komunikační zařízení ekvalizéry, které zajišťují vyrovnání pulzních signálů se směrodatnou odchylkou doby zpoždění až 16 μs.
Synchronizační systém je navržen tak, aby kompenzoval absolutní dobu zpoždění signálu až 233 μs, což odpovídá maximálnímu komunikačnímu dosahu nebo maximálnímu poloměru buňky 35 km.
Standard GSM volí gaussovské klíčování s frekvenčním posunem (GMSK). Zpracování řeči probíhá v rámci převzatého systému nespojitého přenosu řeči (DTX), který zajišťuje, že vysílač je zapnutý pouze tehdy, je-li přítomen řečový signál, a vysílač je vypnut v pauzách a na konci hovoru. konverzace. Jako zařízení pro převod řeči byl vybrán kodek řeči s regulérním pulzním buzením/dlouhodobou predikcí a lineárním predikativním kódováním s predikcí (RPE/LTR-LTP kodek). Celková rychlost řeči a převodu signálu je 13 kbit/s.
Standard GSM dosahuje vysokého stupně zabezpečení přenosu zpráv; Zprávy jsou šifrovány pomocí šifrovacího algoritmu veřejného klíče (RSA).
Obecně je komunikační systém pracující ve standardu GSM navržen pro použití v různých oblastech. Uživatelům poskytuje širokou škálu služeb a možnost využívat nejrůznější zařízení pro přenos hlasových a datových zpráv, volání a tísňových signálů; Připojte se k veřejným komutovaným telefonním sítím (PSTN), datovým sítím (PDN) a digitálním sítím integrovaných služeb (ISDN).
Hlavní charakteristiky standardu GSM
| Vysílací frekvence mobilní stanice a frekvence příjmu základnové stanice, MHz | 890-915 |
| Frekvence příjmu mobilní stanice a vysílací frekvence základnové stanice, MHz | 935-960 |
| Duplexní odstup přijímacích a vysílacích frekvencí, MHz | 45 |
| Rychlost přenosu zpráv v rádiovém kanálu, kbit/s | 270, 833 |
| Převodní rychlost kodeku řeči, kbit/s | 13 |
| Šířka pásma komunikačního kanálu, kHz | 200 |
| Maximální počet komunikačních kanálů | 124 |
| Maximální počet kanálů organizovaných v základnové stanici | 16-20 |
| Typ modulace | GMSK |
| Modulační index | VT 0,3 |
| Šířka pásma předmodulačního Gaussova filtru, kHz | 81,2 |
| Počet skoků frekvence za sekundu | 217 |
| Časová diverzita v TDMA rámcových slotech (vysílání/příjem) pro mobilní stanici | 2 |
| Typ kodeku řeči | RPE/LTP |
| Maximální poloměr buňky, km | až 35 |
| Kombinované schéma organizace kanálů TDMA/FDMA |
1.2. Blokové schéma a složení zařízení komunikační sítě
Funkční struktura a rozhraní přijatá ve standardu GSM jsou znázorněny blokovým diagramem na obr. 1.1, ve kterém MSC (Mobile Switching Center) je mobilní ústředna; BSS (Base Station System) - zařízení základnové stanice; OMC (Operations and Maintenance Center) - středisko řízení a údržby; MS (Mobile Stations) - mobilní stanice.
Funkční propojení prvků systému je realizováno řadou rozhraní. Všechny funkční prvky sítě ve standardu GSM spolupracují v souladu se signalizačním systémem CCITT SS N 7 (CCITT SS. N 7).
Mobilní ústředna obsluhuje skupinu buněk a poskytuje všechny typy spojení, které mobilní stanice potřebuje k provozu. MSC je obdobou ústředny ISDN a je rozhraním mezi pevnými sítěmi (PSTN, PDN, ISDN atd.) a mobilní sítí. Poskytuje funkce směrování hovorů a ovládání hovorů. Kromě vykonávání funkcí běžné ISDN ústředny má MSC přiřazeny funkce přepínání rádiových kanálů. Patří mezi ně „předání“, které zachovává kontinuitu komunikace, když se mobilní stanice pohybuje z buňky do buňky, a přepínání provozních kanálů v rámci buňky, když dojde k rušení nebo selhání.
Každé MSC poskytuje službu mobilním účastníkům nacházejícím se v určité geografické oblasti (například Moskva a region). MSC spravuje procedury nastavení a směrování hovorů. Pro veřejnou komutovanou telefonní síť (PSTN) poskytuje MSC signalizaci SS N 7, přesměrování hovorů nebo další rozhraní podle požadavků konkrétního projektu.
MSC generuje data potřebná k vystavení faktur za komunikační služby poskytované sítí, shromažďuje data o uskutečněných konverzacích a přenáší je do fakturačního centra. MSC také sestavuje statistická data nezbytná pro monitorování a optimalizaci sítě.
MSC také podporuje bezpečnostní procedury používané pro řízení přístupu k rádiovým kanálům.
MSC se nejen účastní řízení hovorů, ale také řídí registraci polohy a předávací procedury jiné než předání v subsystému základnové stanice (BSS). Registrace polohy mobilních stanic je nezbytná pro zajištění doručování hovorů pohybujícím se mobilním účastníkům od účastníků veřejné telefonní sítě nebo jiných mobilních účastníků. Procedura přenosu hovoru umožňuje udržování spojení a udržování konverzací, když se mobilní stanice pohybuje z jedné oblasti služeb do druhé. Přenos hovoru v buňkách řízených jediným řadičem základnové stanice (BSC) je řízen tímto BSC. Když jsou hovory přenášeny mezi dvěma sítěmi řízenými různými BSC, primární řízení probíhá v MSC. Standard GSM také poskytuje postupy pro přenos hovorů mezi sítěmi (kontroléry) patřícími různým MSC. Ústředna nepřetržitě monitoruje mobilní stanice pomocí polohových registrů (HLR) a pohybových registrů (VLR). HLR ukládá tu část informací o poloze mobilní stanice, která umožňuje ústředně doručit hovor stanici. HLR obsahuje číslo IMSI (International Mobile Subscriber Identity). Slouží k identifikaci mobilní stanice v autentizačním centru (AUC) (obr. 1.2, 1.3).
Skládání dočasných dat uložených v HLR a VLR
V praxi je HLR referenční databází účastníků trvale registrovaných v síti. Obsahuje identifikační čísla a adresy, stejně jako parametry autenticity účastníka, složení komunikačních služeb a speciální směrovací informace. Zaznamenávají se roamingová data předplatitele, včetně čísla dočasné identity mobilního předplatitele (TMSI) a přidruženého VLR.
Data obsažená v HLR jsou vzdáleně přístupná všem MSC a VLR v síti, a pokud je v síti více HLR, je v databázi pouze jeden záznam předplatitele, takže každý HLR představuje určitou část celkového předplatitele sítě. databáze. K databázi předplatitelů se přistupuje pomocí čísla IMSI nebo MSISDN (číslo mobilního předplatitele v síti ISDN). K databázi mohou přistupovat MSC nebo VLR patřící do jiných sítí jako součást poskytování mezisíťového roamingu předplatitelům.
Druhým hlavním zařízením, které zajišťuje kontrolu nad pohybem mobilní stanice ze zóny do zóny, je registr pohybu VLR. S jeho pomocí je dosaženo provozu mobilní stanice mimo oblast řízenou HLR. Když se během pohybu mobilní stanice přesune z oblasti pokrytí jednoho řadiče základnové stanice BSC, který sjednocuje skupinu základnových stanic, do oblasti pokrytí jiného BSC, je registrována novým BSC a do VLR se zadává informace o čísle komunikační oblasti, která zajistí doručení hovorů na mobilní stanici.
viditelná stanice. Pro zajištění bezpečnosti dat umístěných v HLR a VLR v případě poruch jsou paměťová zařízení těchto registrů chráněna.
VLR obsahuje stejná data jako HLR, avšak tato data jsou obsažena ve VLR pouze tak dlouho, dokud se účastník nachází v oblasti řízené VLR.
V mobilní síti GSM jsou buňky seskupeny do geografických oblastí (LA), kterým je přiděleno vlastní identifikační číslo (LAC). Každý VLR obsahuje data o předplatitelích v několika LA. Když se mobilní účastník přesune z jednoho LA do druhého, jeho lokalizační data se automaticky aktualizují ve VLR. Pokud je stará a nová LA řízena různými VLR, pak jsou data na starém VLR po zkopírování do nového VLR vymazána. Aktualizuje se také aktuální VLR adresa účastníka obsažená v HLR.
VLR také poskytuje přidělení čísla mobilní stanice (MSRN). Když mobilní stanice přijme příchozí hovor, VLR vybere své MSRN a přenese je do MSC, která směruje hovor k základnovým stanicím poblíž mobilního účastníka.
VLR také rozděluje kontrolní přenosová čísla při přenosu spojení z jednoho MSC do druhého. Kromě toho VLR řídí distribuci nových TMSI a předává je HLR. Také spravuje autentizační procedury během zpracování hovorů. Podle uvážení operátora může být TMSI pravidelně měněn, aby se zkomplikovala procedura identifikace účastníka. K databázi VLR lze přistupovat přes IMSI, TMSI nebo MSRN. Obecně je VLR lokální databází mobilních účastníků pro oblast, kde se účastník nachází, což eliminuje neustálé požadavky na HLR a snižuje dobu obsluhy hovoru.
Pro vyloučení neoprávněného použití prostředků komunikačního systému jsou zavedeny autentizační mechanismy - autentizace účastníka. Autentizační centrum se skládá z několika bloků a generuje klíče a autentizační algoritmy. S jeho pomocí jsou zkontrolovány přihlašovací údaje účastníka a je mu poskytnut přístup do komunikační sítě. AUC rozhoduje o parametrech procesu autentizace a určuje šifrovací klíče účastnických stanic na základě databáze soustředěné v registru zařízení (EIR).
Každý mobilní účastník při používání komunikačního systému obdrží standardní modul pro autentizaci účastníka (SIM), který obsahuje: mezinárodní identifikační číslo (IMSI), jeho individuální ověřovací klíč (Ki) a ověřovací algoritmus (A3).
S využitím informací uložených na SIM v důsledku vzájemné výměny dat mezi mobilní stanicí a sítí je proveden úplný autentizační cyklus a je umožněn přístup účastníka do sítě.
Postup pro ověření pravosti předplatitele sítí je implementován následovně. Síť přenáší náhodné číslo (RAND) do mobilní stanice. Na něm se pomocí Ki a autentizačního algoritmu A3 určí hodnota odpovědi (SRES), tzn.
SRES = Ki * [RAND]
Mobilní stanice odešle vypočítanou hodnotu SRES do sítě, která zkontroluje přijatou hodnotu SRES s hodnotou SRES vypočítanou sítí. Pokud se obě hodnoty shodují, mobilní stanice začne vysílat zprávy. V opačném případě je spojení přerušeno a indikátor mobilní stanice ukazuje, že identifikace neproběhla. Pro zajištění utajení probíhá výpočet SRES v rámci SIM. Neutajované informace (např. Ki) se v modulu SIM nezpracovávají.
EIR - identifikační registr zařízení, obsahuje centralizovanou databázi pro potvrzení pravosti mezinárodního identifikačního čísla zařízení mobilní stanice (1ME1). Tato databáze se vztahuje výhradně na zařízení mobilních stanic. Databáze EIR se skládá ze seznamů čísel 1ME1 uspořádaných takto:
BÍLÁ LISTINA - obsahuje 1ME1 čísel, o kterých je informace, že jsou přidělena autorizovaným mobilním stanicím.
BLACKLIST - obsahuje 1ME1 čísla mobilních stanic, které jsou odcizeny nebo jim byla z jiného důvodu odepřena služba.
ŠEDÁ LISTINA - obsahuje 1ME1 čísla mobilních stanic, které mají problémy identifikované softwarovými daty, což není důvod pro zařazení na černou listinu.
K databázi EIR mají vzdálený přístup MSC této sítě i MSC jiných mobilních sítí.
Stejně jako u HLR může mít síť více než jednu EIR, přičemž každá EIR spravuje specifické skupiny IME1. MSC obsahuje překladač, který po obdržení čísla 1ME1 vrátí EIR adresu, která řídí odpovídající část databáze zařízení.
IWF - síťové funkční rozhraní, je jednou ze součástí MSC. Poskytuje předplatitelům přístup k zařízením pro převod protokolů a rychlosti přenosu dat, takže je lze přenášet mezi jeho GSM koncovým zařízením (DIE) a konvenčním koncovým zařízením pevné sítě. Brána také „vybere“ modem ze své hardwarové banky, aby se spároval s odpovídajícím modemem pevné sítě. IWF také poskytuje rozhraní point-to-point pro zařízení dodaná zákazníkem, jako jsou paketová data PAD X.25.
EC je echo canceller, používaný v MSC na straně PSTN pro všechny telefonní kanály (bez ohledu na jejich délku) kvůli fyzickým zpožděním v přenosových cestách, včetně rádiového kanálu, sítí GSM. Typické potlačení ozvěny může poskytnout zrušení 68 milisekund mezi odchodem z EU a pevnou telefonní sítí. Celkové zpoždění v GSM kanálu v dopředném a zpětném směru, způsobené zpracováním signálu, kódováním/dekódováním řeči, kódováním kanálu atd., je asi 180 ms. Toto zpoždění by nebylo pro mobilního účastníka patrné, pokud by v telefonním kanálu nebyl zahrnut hybridní transformátor pro převod cesty z dvouvodičového na čtyřvodičový režim, jehož instalace je nezbytná v MSC, protože standardní připojení k PSTN je dvouvodičová. Když se připojí dva účastníci pevné sítě, nedochází k žádné ozvěně. Bez aktivovaného EC zpoždění od šíření signálů v cestě GSM způsobí podráždění účastníků, přeruší řeč a odvede pozornost.
OMC - centrum provozu a údržby, je centrálním prvkem sítě GSM, který zajišťuje řízení a řízení ostatních síťových prvků a kontrolu kvality jejího provozu. OMC se připojuje k ostatním komponentám sítě GSM prostřednictvím paketových přenosových kanálů protokolu X.25. OMS poskytuje funkce pro zpracování poplachových signálů určených k varování personálu údržby a zaznamenává informace o nouzových situacích v jiných síťových prvcích. V závislosti na povaze poruchy umožňuje OMS její odstranění automaticky nebo za aktivního zásahu personálu. OMC může zajistit ověření stavu síťového zařízení a průběhu volání do mobilní stanice. OMS umožňuje řídit zatížení sítě. Efektivní funkce správy zahrnuje sběr statistických dat o zatížení z komponent GSM sítě, jejich zaznamenávání do diskových souborů a jejich zobrazení pro vizuální analýzu. OMS zajišťuje správu softwarových změn a databází o konfiguraci síťových prvků. Načítání softwaru do paměti lze provádět z OMS do jiných síťových prvků nebo z nich do OMS.
NMC je centrum správy sítě, které umožňuje racionální hierarchické řízení sítě GSM. Zajišťuje provoz a údržbu na úrovni celé sítě s podporou center CHI, která jsou zodpovědná za správu regionálních sítí. NMC zajišťuje řízení provozu v celé síti a poskytuje síťové dispečerské řízení během složitých nouzových situací, jako je selhání uzlu nebo přetížení. Kromě toho monitoruje stav automatických řídicích zařízení zapojených do síťového zařízení a zobrazuje stav sítě pro operátory NMC. To umožňuje operátorům monitorovat regionální problémy a v případě potřeby poskytovat pomoc LGU odpovědným za konkrétní region. Tímto způsobem pracovníci NMC znají stav celé sítě a mohou instruovat pracovníky CHI, aby změnili strategii řešení regionálního problému.
NMC se zaměřuje na signalizační trasy a spojení mezi uzly, aby se zabránilo přetížení sítě. Také kontrolované
spojovací trasy mezi sítí GSM a PSTN, aby se zabránilo šíření podmínek přetížení mezi sítěmi. Pracovníci NMC zároveň koordinují záležitosti řízení sítě s pracovníky z jiných NMC. NMC také poskytuje možnosti řízení provozu pro síťová zařízení základní stanice (BSS). Operátoři NMC mohou v extrémních situacích použít kontrolní postupy, jako je „prioritní přístup“, kdy do systému mají přístup pouze účastníci s vysokou prioritou (nouzové služby).
NMC může převzít odpovědnost v regionu, když místní OMC není obsluhována, přičemž OMC funguje jako tranzitní bod mezi NMC a síťovým zařízením. NMC poskytuje operátorům podobné funkce jako povinné zdravotní pojištění.
NMC je také důležitým nástrojem pro plánování sítě, protože NMC monitoruje síť a její provoz na úrovni sítě, a proto poskytuje síťovým plánovačům data, která určují její optimální rozvoj.
BSS - zařízení základnové stanice, sestává z řadiče základnové stanice (BSC) a základnových transceiverových stanic (BTS). Ovladač základnové stanice může ovládat několik jednotek transceiveru. BSS řídí přidělování rádiových kanálů, monitoruje spojení, reguluje jejich frontu, poskytuje režim frekvenčního přeskakování, modulaci a demodulaci signálu, kódování a dekódování zpráv, kódování řeči, přizpůsobení bitové rychlosti pro řeč, data a volání, určuje pořadí přenosu stránkovací zprávy.
BSS společně s MSC, HLR, VLR provádí některé funkce, například: uvolnění kanálu je hlavně pod kontrolou MSC, ale MSC může požádat základnovou stanici, aby zajistila uvolnění kanálu, pokud hovor selže kvůli rádiovému rušení. BSS a MSC společně zajišťují prioritní přenos informací pro určité kategorie mobilních stanic.
TCE transkodér zajišťuje konverzi výstupních signálů hlasového a datového kanálu MSC (64 kbit/s PCM) do podoby, která odpovídá doporučení GSM pro vzdušné rozhraní (GSM Rec. 04.08). V souladu s těmito požadavky je přenosová rychlost řeči prezentované v digitální podobě 13 kbit/s. Tento kanál digitálního přenosu hlasu se nazývá „plná rychlost“. Standard počítá s budoucím používáním poloviční rychlosti řečového kanálu (přenosová rychlost 6,5 kbit/s).
Snížení přenosové rychlosti je dosaženo použitím speciálního zařízení pro převod řeči pomocí lineárního prediktivního kódování (LPC), dlouhodobé predikce (LTP), zbytkového pulzního buzení (RPE - někdy nazývaného RELP).
Transkodér je obvykle umístěn společně s MSC, pak se přenos digitálních zpráv ve směru řadiče základnové stanice - BSC provádí přidáváním dalších bitů do toku s přenosovou rychlostí 13 kbit/s (vycpávání) až rychlost přenosu dat 16 kbit/s. Poté se provádí multiplexování s faktorem 4 do standardního kanálu 64 kbit/s. Takto je vytvořena 3-kanálová PCM linka definovaná doporučeními GSM, která zajišťuje přenos 120 hlasových kanálů. Šestnáctý kanál (64 kbit/s), „časové okno“, je přidělen samostatně pro přenos signalizační informace a často obsahuje provoz SS N7 nebo LAPD. V jiném kanálu (64 kbit/s) lze také přenášet datové pakety vyhovující protokolu CCITT X.25.
Výsledná přenosová rychlost po zadaném rozhraní je tedy 30x64 kbit/s + 64 kbit/s + 64 kbit/s = 2048 kbit/s.
MS - mobilní stanice, se skládá ze zařízení, které slouží k organizaci přístupu účastníků sítě GSM do stávajících pevných telekomunikačních sítí. V rámci standardu GSM bylo přijato pět tříd mobilních stanic, od modelu 1. třídy s výstupním výkonem 20 W, instalovaného na vozidle, po přenosný model 5. třídy s maximálním výkonem 0,8 W (tabulka 1.1). . Při přenosu zpráv je zajištěna adaptivní úprava výkonu vysílače zajišťující požadovanou kvalitu komunikace.
Mobilní účastník a stanice jsou na sobě nezávislé. Jak již bylo uvedeno, každý účastník má své vlastní mezinárodní identifikační číslo (IMSI), zaznamenané na jeho čipové kartě. Tento přístup umožňuje instalovat radiotelefony například do taxíků a půjčoven aut. Každá mobilní stanice má také přiděleno své vlastní mezinárodní identifikační číslo (1ME1). Toto číslo se používá k zamezení přístupu odcizené nebo neautorizované stanice do GSM sítí.
Tabulka 1.1
| Výkonová třída | Maximální úroveň vysílacího výkonu | Přípustné odchylky |
| 1 | 20 W | 1,5 dB |
| 2 | 8 W | 1,5 dB |
| 3 | 5 W | 1,5 dB |
| 4 | 2 W | 1,5 dB |
| 5 | 0,8 W | 1,5 dB |
1.3. Síťová a rádiová rozhraní
Při návrhu digitálních celulárních mobilních komunikačních systémů standardu GSM jsou uvažovány tři typy rozhraní: pro připojení k externím sítím; mezi různými zařízeními GSM sítí; mezi sítí GSM a externím zařízením. Všechna stávající vnitřní rozhraní sítí GSM jsou znázorněna v blokovém schématu Obr. 1.1. Plně splňují požadavky doporučení ETSI/GSM 03.02.
Rozhraní s externími sítěmi
PSTN připojení
Připojení k veřejné telefonní síti provádí MSC komunikační linkou 2 Mbit/s v souladu se signalizačním systémem SS N 7 Elektrické charakteristiky rozhraní 2 Mbit/s odpovídají doporučením CCITT G.732.
ISDN připojení
Pro připojení k vytvořeným ISDN sítím jsou poskytovány čtyři komunikační linky 2 Mbit/s podporované signalizačním systémem SS N 7 a splňující doporučení CCITT Blue Book Q.701-Q.710, Q.711-Q.714, Q 0,716, Q,781, 0,782, 0,791, 0,795, 0,761-0,764, 0,766.
Připojení ke stávající síti NMT-450
Mobilní ústředna se připojuje k síti NMT-450 čtyřmi standardními linkami 2 Mbit/s a signalizačními systémy SS N7. V tomto případě musí být splněny požadavky doporučení CCITT na subsystém uživatelů telefonní sítě (TUP - Telephone User Part) a subsystém přenosu zpráv (MTP - Message Transfer Part) žluté knihy. Elektrické charakteristiky linky 2 Mbit/s odpovídají doporučením CCITT G.732.
Připojení k mezinárodním sítím GSM
V současné době se síť GSM v Moskvě připojuje k celoevropským sítím GSM. Tato spojení jsou založena na protokolu signalizačních systémů (SCCP) a mobilním přepínání brány (GMSC).
Interní GSM rozhraní
Rozhraní mezi MSC a BSS (A-interface) zajišťuje přenos zpráv pro ovládání BSS, přenos hovorů a řízení pohybu. A-rozhraní kombinuje komunikační kanály a signalizační linky. Ty druhé používají protokol SS N7 CCITT. Kompletní specifikace A-rozhraní vyhovuje požadavkům řady 08 doporučení ETSI/GSM.
Rozhraní mezi MSC a HLR je kombinováno s VLR (B-interface). Když MSC potřebuje určit polohu mobilní stanice, přistupuje k VLR. Pokud mobilní stanice zahájí proceduru určování polohy s MSC, informuje svůj VLR, který ukládá všechny měnící se informace do svých registrů. K tomuto postupu dochází vždy, když se MS přesune z jedné oblasti umístění do druhé. V případě, že účastník požaduje speciální doplňkové služby nebo změní některé své údaje, informuje MSC i VLR, který změny zaregistruje a případně nahlásí HLR.
Rozhraní mezi MSC a HLR (C-interface) se používá k zajištění interakce mezi MSC a HLR. MSC může poslat instrukci (zprávu) do HLR na konci komunikační relace, aby účastník mohl zaplatit za hovor. Když pevná telefonní síť není schopna provést proceduru nastavení mobilního předplatitelského hovoru, MSC může požádat HLR, aby určila polohu předplatitele za účelem uskutečnění hovoru na MS.
Rozhraní mezi HLR a VLR (D-rozhraní) se používá ke zlepšení výměny dat o poloze mobilní stanice, která řídí komunikační proces. Hlavní služby poskytované mobilnímu účastníkovi jsou schopnost odesílat nebo přijímat zprávy bez ohledu na místo. K tomu musí HLR doplnit svá data. VLR informuje HLR o poloze MS, řídí ji a přiděluje jí čísla během procesu putování, posílá všechna potřebná data k poskytování služby mobilní stanici.
Rozhraní mezi MSC (E-interface) zajišťuje interakci mezi různými MSC během procedury HANDOVER - „přenosu“ účastníka ze zóny do zóny, když se během komunikační relace bez přerušení pohybuje.
Rozhraní mezi BSC a BTS (A-bis interface) slouží ke komunikaci mezi BSC a BTS a je definováno doporučeními ETSI/GSM pro navazování spojení a procesy řízení zařízení, přenos probíhá v digitálních tocích rychlostí 2,048 Mbit/s. Je možné použít fyzické rozhraní 64 kbit/s.
Rozhraní mezi BSC a OMS (O-interface) je určeno pro komunikaci mezi BSC a OMS, používané v sítích s přepojováním paketů CCITT X.25.
Vnitřní rozhraní BSC řadiče základnové stanice zajišťuje komunikaci mezi různými zařízeními BSC a transkódovacím zařízením (TCE); používá přenosový standard PCM 2,048 Mbit/s a umožňuje organizovat jeden kanál rychlostí 64 kbit/s ze čtyř kanálů s rychlostí 16 kbit/s.
Rozhraní mezi MS a BTS (Um rádiové rozhraní) je definováno v řadě 04 a 05 doporučení ETSI/GSM.
Síťové rozhraní mezi OMC a sítí, takzvané řídicí rozhraní mezi OMC a síťovými prvky, je definováno doporučením ETSI/GSM 12.01 a je analogické s rozhraním Q.3, které je definováno v ISO OSI vrstvené otevřené síťový model.
Síťové připojení k OMC může zajistit signalizační systém CCITT SS N7 nebo síťový protokol X.25. Síť X.25 se může připojit k sítím nebo k PSDN v otevřeném nebo uzavřeném režimu.
Protokol pro správu sítě GSM a služeb musí také splňovat požadavky rozhraní Q.3, které je definováno v doporučení ETSI/GSM 12.01.
Rozhraní mezi sítí GSM a externím zařízením
Pro implementaci služby krátkých zpráv je vyžadováno rozhraní mezi MSC a servisním střediskem (SC). Je definováno v doporučení ETSI/GSM 03.40.
Rozhraní s ostatními povinnými zdravotními pojištěními. Každé středisko správy a údržby sítě musí být napojeno na jiné MNO, které spravují sítě v jiných regionech nebo jiných sítích. Tato připojení jsou zajištěna rozhraními X v souladu s doporučeními CCITT M.ZO. Rozhraní OMS se používá pro interakci se sítěmi vyšší úrovně.
1.4. Struktura služeb a datových přenosů ve standardu GSM
Standard GSM obsahuje dvě třídy služeb: základní služby a teleslužby. Základní služby poskytují: přenos dat (asynchronně) v duplexním režimu rychlostí 300, 600, 1200, 2400, 4800 a 9600 bps po veřejné telefonní síti; přenos dat (synchronně) v duplexním režimu rychlostí 1200, 2400, 4800 a 9600 bps prostřednictvím veřejných telefonních sítí, komutovaných veřejných datových sítí (CSPDN) a ISDN; přístup adaptéru k paketovému asynchronnímu přenosu dat při standardních rychlostech 300-9600 bps prostřednictvím veřejných sítí s přepojováním paketových dat (PSPDN), například Datex-P; synchronní duplexní přístup do paketové datové sítě se standardními rychlostmi 2400-9600 bps.
Při přenosu dat rychlostí 9,6 kbit/s se vždy použije spojení s plnou přenosovou rychlostí. V případě přenosu rychlostí pod 9,6 kbit/s lze použít poloviční komunikační kanály.
Uvedené funkce kanálů přenosu dat jsou poskytovány pro koncová zařízení, která používají rozhraní CCITT se specifikacemi řady V.24 nebo X.21. Tyto specifikace řeší problémy související s přenosem dat konvenčními telefonními komunikačními kanály. Teleservices poskytuje následující služby:
1) telefonická komunikace (kombinovaná s poplachovou službou: zabezpečení bytu, tísňové signály atd.);
2) přenos krátkých zpráv;
3) přístup ke službám "Videotex", "Teletex";
4) Telefaxová služba (skupina 3).
Navíc byla standardizována široká škála speciálních služeb (přepojení hovorů, upozornění na tarifní náklady, zařazení do uzavřené skupiny uživatelů).
Vzhledem k tomu, že se očekává, že většina účastníků bude využívat služby GSM pro obchodní účely, je zvláštní pozornost věnována bezpečnostním aspektům a kvalitě poskytovaných služeb.
Blokové schéma komunikačních služeb v GSM PLMN je na Obr. 1.4 (GSM PLMN - GSM Public Land Mobile Network - komunikační síť s pozemními mobilními objekty; TE (Terminal Equipment) - koncová zařízení, MT (Mobile Terminal) - mobilní terminál, IWF (Interworking Function) - síťové funkční rozhraní). Přenos dat zahrnuje také nový typ služby používané v GSM - přenos krátkých zpráv (přenos servisních alfanumerických zpráv pro jednotlivé skupiny uživatelů).
Při přenosu krátkých zpráv se využívá šířky pásma signálních kanálů. Mobilní stanice může odesílat a přijímat zprávy. K přenosu krátkých zpráv lze použít společné řídicí kanály. Objem zpráv je omezen na 160 znaků, které lze přijímat během aktuálního hovoru nebo v nečinném cyklu. V
správa rádiových kanálů, ochrana proti chybám v rádiovém kanálu, kódování-dekódování řeči, aktuální sledování a distribuce uživatelských dat a hovorů, přizpůsobení přenosové rychlosti mezi rádiovým kanálem a daty, zajištění paralelního provozu zátěží (terminálů), zajištění nepřetržitý provoz při pohybu.
Používají se tři typy koncových zařízení mobilních stanic: MTO (Mobile Termination 0) - multifunkční mobilní stanice, jejíž součástí je datový terminál se schopností vysílat a přijímat data a řeč: MT1 (Mobile Termination 1) - mobilní stanice s tzv. schopnost komunikovat přes terminál s ISDN; MT2 (Mobile Termination 2) je mobilní stanice s možností připojení terminálu pro komunikaci pomocí protokolu CCITT řady V nebo X.
Koncové zařízení se může skládat z jednoho nebo více typů zařízení, jako je sluchátko s dialerem, zařízení pro přenos dat (DTE), dálnopis atd.
Rozlišují se tyto typy terminálů: TE1 (Terminal Equipment 1) - koncové zařízení, které zajišťuje komunikaci s ISDN; TE2 (Terminal Equipment 2) - koncové zařízení, které zajišťuje komunikaci s libovolným zařízením prostřednictvím protokolů CCITT řady V nebo X (neposkytuje komunikaci s ISDN). Terminál TE2 lze připojit jako zátěž k MT1 (mobilní stanice s ISDN) přes adaptér TA.
Systém charakteristik standardu GSM, převzaté funkční schéma komunikačních sítí a sada rozhraní poskytují vysoké parametry pro přenos zpráv, kompatibilitu se stávajícími i budoucími informačními sítěmi a poskytují účastníkům širokou škálu digitálních komunikačních služeb.
1.6. Struktura rámců TDMA a generování signálu ve standardu GSM
Jako výsledek analýzy různých možností pro konstrukci digitálních celulárních mobilních komunikačních systémů (CMCS) přijal standard GSM vícenásobný přístup s časovým dělením (TDMA). Obecná struktura časových rámců je znázorněna na Obr. 1.6. Délka periody sekvence v této struktuře, která se nazývá hyperrámec, je rovna Tg = 3 hodiny 28 minut 53 s 760 ms (12533,76 s). Hypersnímek je rozdělen na 2048 supersnímků, z nichž každý má dobu trvání Te = 12533,76/2048 = 6,12 s.
Superrámec se skládá z více snímků. Pro organizaci různých komunikačních a řídicích kanálů ve standardu GSM se používají dva typy multirámců:
1) 26-poziční TDMA multiframe rámce;
2) 51poziční TDMA multiframe rámce.
Superrámec může obsahovat 51 multirámců prvního typu nebo 26 multirámců druhého typu. Trvání více snímků je v tomto pořadí:
1) Tm = 6120/51 = 120 ms;
2) Tm = 6120/26 = 235,385 ms (3060/13 ms). Doba trvání každého rámce TDMA
Tk = 120/26 = 235,385/51 = 4,615 ms (60/13 ms).
V sekvenční periodě má každý rámec TDMA své vlastní sekvenční číslo (NF) od O do NFmax, kde NFmax = (26x51x2048) -1 = 2715647.
Hyperrámec se tedy skládá z 2715647 rámců TDMA. Potřeba tak dlouhé periody hyperrámce je vysvětlena požadavky aplikovaného procesu kryptografického zabezpečení, ve kterém se jako vstupní parametr používá číslo rámce NF. Rámec TDMA je rozdělen do osmi časových pozic s tečkou
To = 60/13:8 = 576,9 µs (15/26 ms)
Každá časová poloha je označena TN očíslovaným od 0 do 7. Fyzický význam časových poloh, jinak nazývaných okna, je čas, během kterého je nosič modulován digitálním informačním tokem odpovídajícím hlasové zprávě nebo datům.
Digitální informační tok je sekvence paketů umístěných v těchto časových intervalech (oknech). Pakety jsou tvořeny o něco kratší než intervaly, jejich trvání je 0,546 ms, což je nutné pro příjem zprávy při časovém rozptylu v distribučním kanálu.
Informační zpráva je přenášena rádiovým kanálem rychlostí 270,833 kbit/s.
To znamená, že časový slot rámce TDMA obsahuje 156,25 bitů.
Doba trvání jednoho informačního bitu je 576,9 μs/156,25 = 3,69 μs.
Každý časový interval odpovídající trvání bitu je označen BN číslovaným od 0 do 155; Poslední 1/4bitový interval má číslo 156.
Pro přenos informací přes komunikační a řídicí kanály, úpravu nosných frekvencí, zajištění časové synchronizace a přístupu ke komunikačnímu kanálu se ve struktuře rámce TDMA používá pět typů časových intervalů (oken):
NB se používá k přenosu informací komunikačními a řídicími kanály, s výjimkou přístupového kanálu RACH. Skládá se ze 114 bitů zašifrované zprávy a zahrnuje ochranný interval (GP) 8,25 bitů s délkou trvání 30,46 µs. 114bitový informační blok je rozdělen do dvou nezávislých bloků po 57 bitech, oddělených 26bitovou cvičnou sekvencí, která se používá k nastavení ekvalizéru v přijímači v souladu s charakteristikami komunikačního kanálu v daném čase.
NB obsahuje dva řídicí bity (Steeling Flag), které indikují, zda přenášená skupina obsahuje hlasové nebo signalizační informace. V druhém případě je dopravní kanál „ukraden“, aby poskytoval signalizaci.
Mezi dvěma skupinami šifrovaných bitů v NB je trénovací sekvence 26 bitů, známá na přijímači. Tato sekvence zajišťuje:
Odhad četnosti výskytu chyb v binárních bitech na základě výsledků porovnání akceptované a referenční sekvence. Během procesu porovnávání je vypočítán parametr RXQUAL, přijatý pro posouzení kvality komunikace. Samozřejmě mluvíme pouze o posouzení spojení, nikoli o přesných měřeních, protože je kontrolována pouze část přenášených informací. Parametr RXQUAL se používá při vstupu do komunikace, při provádění procedury „předání“ a při posuzování oblasti rádiového pokrytí;
Odhad impulsní odezvy rádiového kanálu během vysílacího intervalu NB pro následnou korekci přijímací cesty signálu prostřednictvím použití adaptivního ekvalizéru v přijímací cestě;
Určení zpoždění šíření signálu mezi základnovými a mobilními stanicemi pro odhad komunikačního dosahu. Tato informace je nezbytná pro zajištění toho, aby se datové pakety z různých mobilních stanic při příjmu na základnové stanici nepřekrývaly. Proto mobilní stanice umístěné na větší vzdálenosti musí vysílat své pakety před stanicemi umístěnými v těsné blízkosti základnové stanice. FB je navržen tak, aby se synchronizoval s frekvencí mobilní stanice. Všech 142 bitů v tomto časovém intervalu je nulových, což odpovídá nemodulované nosné s offsetem 1625/24 kHz nad nominální nosnou frekvencí. To je nutné pro kontrolu provozu
jeho vysílač a přijímač při malém frekvenčním odstupu kanálu (200 kHz), což je asi 0,022 % jmenovitého frekvenčního pásma 900 MHz. FB obsahuje ochranný interval 8,25 bitů stejně jako normální časový interval. Časové úseky opakovaného nastavení frekvence (FB) tvoří kanál pro nastavení frekvence (FCCH).
SB se používá pro synchronizaci času mezi základnovou a mobilní stanicí. Skládá se z 64bitové synchronizační sekvence, nese informaci o čísle VOLUME rámce a identifikačním kódu základnové stanice. Tento interval je přenášen spolu s intervalem nastavení frekvence. Opakované synchronizační intervaly tvoří tzv. synchronizační kanál (SCH).
DB zajišťuje zřízení a testování komunikačního kanálu. DB se svou strukturou shoduje s NB (obr. 1.6) a obsahuje instalační sekvenci dlouhou 26 bitů. V DB nejsou žádné řídicí bity a nejsou přenášeny žádné informace. DB pouze informuje, že vysílač je funkční.
AB poskytuje mobilní stanici povolení k přístupu k nové základnové stanici. AB je vysílán mobilní stanicí při požadavku na signální kanál. Jedná se o první paket vysílaný mobilní stanicí, proto ještě nebyla změřena doba průchodu signálu. Balíček má proto specifickou strukturu. Nejprve je vysílán 8bitový koncový vzor, následovaný synchronizační sekvencí základnové stanice (41 bitů), což umožňuje základnové stanici zajistit správný příjem následujících 36 zašifrovaných bitů. Interval obsahuje velký ochranný interval (68,25 bitů, trvání 252 μs), který poskytuje (bez ohledu na dobu průchodu signálu) dostatečné časové oddělení od paketů jiných mobilních stanic,
Tento ochranný interval odpovídá dvojnásobku maximálního možného zpoždění signálu v rámci jedné buňky a tím nastavuje maximální povolenou velikost buňky. Zvláštností standardu GSM je schopnost poskytovat komunikaci mobilním účastníkům v buňkách o poloměru asi 35 km. Doba šíření rádiového signálu v dopředném i zpětném směru je 233,3 μs.
Struktura GSM přesně definuje časové charakteristiky obálky signálu vysílané pakety na kanálovém časovém intervalu rámce TDMA a spektrální charakteristiky signálu. Časová maska obálky pro signály emitované v intervalu AB úplného rámce TDMA je znázorněna na Obr. 1.7 a maska obálky pro signály NB, FB, DB a SB kompletního rámce TDMA je na Obr. 1.8. Různé tvary obálek vysílaných signálů odpovídají různým trváním intervalu AB (88 bitů) ve vztahu k jiným specifikovaným intervalům úplného rámce TDMA (148 bitů). Normy pro spektrální charakteristiky emitovaného signálu jsou uvedeny na Obr. 1.9.
Jednou z vlastností generování signálu ve standardu GSM je použití pomalých frekvenčních skoků během komunikační relace. Hlavním účelem těchto skoků (SFH - Slow Frequency Hopping) je zajistit frekvenční diverzitu v rádiových kanálech pracujících v podmínkách vícecestného šíření rádiových vln. SFH se používá ve všech mobilních sítích, což zlepšuje efektivitu kódování a prokládání, když se účastnické stanice pohybují pomalu. Princip vytváření pomalých frekvenčních skoků spočívá v tom, že zpráva přenášená v časovém intervalu TDMA rámce přiděleného účastníkovi (577 μs) je vysílána (přijímána) na nové pevné frekvenci v každém následujícím rámci. Podle struktury rámce je čas pro ladění frekvence asi 1 ms.
Během frekvenčního přeskakování je neustále udržován duplexní odstup 45 MHz mezi přijímacím a vysílacím kanálem. Všem aktivním účastníkům umístěným ve stejné buňce jsou přiřazeny sekvence ortogonálního tvarování, což eliminuje vzájemné rušení, když účastníci v buňce přijímají zprávy. Parametry sekvence přeskakování frekvence (časově-frekvenční matice a počáteční frekvence) jsou přiřazeny každé mobilní stanici během procesu ustavení kanálu. Ortogonalita sekvencí přepínání frekvence v buňce je zajištěna počátečním frekvenčním posunem stejné (podle generovacího algoritmu) sekvence. Sousední buňky používají různé sekvence tvarování.
Kombinované schéma organizace kanálů TDMA/FDMA ve standardu GSM a princip použití pomalých frekvenčních skoků při přenosu zpráv v časových rámcích je znázorněn na Obr. 1.10, 1.11.
Pro srovnání lze uvést, že podle výsledků experimentálních studií provedených na stávajících GSM sítích dává prostorová diverzita přijímacích antén na základnové stanici zisk 3-4 dB.
Přijatá struktura rámců TDMA a principy generování signálu ve standardu GSM v kombinaci s metodami kapkového kódování umožnily snížit poměr signálu k interferenci potřebný pro příjem na 9 dB, zatímco ve standardech analogových celulárních komunikační sítě je to 17-18 dB.
Literatura ke kapitole 1
1,1 M. Mouly, M. B. Pautet. Systém GSM pro mobilní komunikaci. 1992. p.p. 702.
1,2 Yu.A. Gromakov. Mobilní mobilní radiokomunikační systémy. Technologie elektronických komunikací. Svazek 48. "Eko-Trendy". Moskva. 1994.
1,3 A. Mehrotra. Mobilní rádio: Analogové a digitální systémy. Artech House, Boston-Londýn. 1994. p.p. 460.
1,4 Yu.A. Gromakov. Struktura rámců TDMA a generování signálu ve standardu GSM. "Elektrokomunikace". N 10. 1993. str. 9-12.
V důsledku toho je fyzický kanál mezi přijímačem a vysílačem určen frekvencí, přidělenými rámci a čísly časových úseků v nich. Základnové stanice obvykle používají jeden nebo více kanálů ARFCN, z nichž jeden se používá k identifikaci přítomnosti BTS ve vzduchu. První timeslot (index 0) rámců tohoto kanálu se používá jako základní řídicí kanál nebo signální kanál. Zbývající část ARFCN distribuuje operátor pro kanály CCH a TCH podle svého uvážení.
2.3 Logické kanály
Logické kanály jsou tvořeny na základě fyzických kanálů. Rozhraní Um zahrnuje výměnu jak uživatelských informací, tak servisních informací. Podle specifikace GSM každý typ informace odpovídá zvláštnímu typu logických kanálů realizovaných prostřednictvím fyzických:
- dopravní kanály (TCH - Traffic Channel),
- servisní informační kanály (CCH - Control Channel).
Servisní informační kanály se dělí na:
- Vysílání (BCH - Broadcast Channels).
- FCCH - Frekvenční korekční kanál. Poskytuje informace potřebné pro mobilní telefon k opravě frekvence.
- SCH - Synchronizační kanál. Poskytuje mobilnímu telefonu informace potřebné pro synchronizaci TDMA se základnovou stanicí (BTS) a také jeho identifikační data BSIC.
- BCCH - Broadcast Control Channel (informační kanál vysílací služby). Přenáší základní informace o základnové stanici, jako je způsob organizace kanálů služeb, počet bloků vyhrazených pro zprávy o udělení přístupu a také počet multirámců (každý 51 rámců TDMA) mezi požadavky na stránkování.
- Společné řídicí kanály (CCCH)
- PCH - Paging Channel. Při pohledu do budoucna vám řeknu, že Paging je druh pingu mobilního telefonu, který vám umožňuje určit jeho dostupnost v určité oblasti pokrytí. Tento kanál je určen přesně pro toto.
- RACH - Kanál s náhodným přístupem. Používané mobilními telefony k vyžádání vlastního servisního kanálu SDCCH. Výhradně uplink kanál.
- AGCH - Access Grant Channel (kanál pro udělení přístupu). Na tomto kanálu reagují základnové stanice na požadavky RACH z mobilních telefonů přímým přidělením SDCCH nebo TCH.
- Vlastní kanály (DCCH – Dedicated Control Channels)
Vlastní kanály, jako je TCH, jsou přiděleny konkrétním mobilním telefonům. Existuje několik poddruhů:- SDCCH - Samostatný vyhrazený řídicí kanál. Tento kanál se používá pro autentizaci mobilního telefonu, výměnu šifrovacího klíče, proceduru aktualizace polohy, jakož i pro uskutečňování hlasových hovorů a výměnu SMS zpráv.
- SACCH - Slow Associated Control Channel. Používá se během konverzace nebo když je kanál SDCCH již používán. S jeho pomocí BTS přenáší pravidelné pokyny do telefonu ke změně časování a síly signálu. V opačném směru jsou data o úrovni přijímaného signálu (RSSI), kvalitě TCH a také o úrovni signálu blízkých základnových stanic (BTS Measurements).
- FACCH - Fast Associated Control Channel. Tento kanál je opatřen TCH a umožňuje přenos urgentních zpráv, například během přechodu z jedné základnové stanice na druhou (Handover).
2.4 Co je to burst?
Bezdrátově jsou data přenášena jako sekvence bitů, nejčastěji nazývané „shluky“ v rámci timeslotů. Termín „burst“, jehož nejvhodnějším analogem je slovo „burst“, by měl být známý mnoha radioamatérům a pravděpodobně se objevil při sestavování grafických modelů pro analýzu rozhlasového vysílání, kde je jakákoli činnost podobná vodopádům a šplouchání. z vody. Více si o nich můžete přečíst v tomto nádherném článku (zdroj obrázků), my se zaměříme na to nejdůležitější. Schematické znázornění výbuchu může vypadat takto:
Strážní období
Aby se předešlo interferenci (tj. dvěma překrývajícím se shlukům), je doba trvání shluku vždy kratší než doba trvání časového intervalu o určitou hodnotu (0,577 - 0,546 = 0,031 ms), nazývanou „ochranná doba“. Tato perioda je jakousi časovou rezervou pro kompenzaci případných časových zpoždění při přenosu signálu.
Ocasní bity
Tyto značky definují začátek a konec burst.
Info
Burst užitečné zatížení, například data předplatitelů nebo provoz služeb. Skládá se ze dvou částí.
Krádež vlajek
Tyto dva bity jsou nastaveny, když jsou obě části shlukových dat TCH vysílány na FACCH. Jeden přenesený bit místo dvou znamená, že pouze jedna část shluku je přenášena přes FACCH.
Tréninková sekvence
Tuto část shluku využívá přijímač k určení fyzických charakteristik kanálu mezi telefonem a základnovou stanicí.
2.5 Typy burstů
Každý logický kanál odpovídá určitým typům burst:
Normální burst
Sekvence tohoto typu implementují provozní kanály (TCH) mezi sítí a předplatiteli, stejně jako všechny typy řídicích kanálů (CCH): CCCH, BCCH a DCCH.
Frekvenční korekce Burst
Název mluví sám za sebe. Implementuje jednosměrný kanál FCCH downlink, který umožňuje mobilním telefonům přesněji naladit frekvenci BTS.
Burst synchronizace
Burst tohoto typu, podobně jako Frequency Correction Burst, implementuje sestupný kanál, tentokrát pouze SCH, který je určen k identifikaci přítomnosti základnových stanic ve vzduchu. Analogicky s pakety majáku v sítích WiFi je každý takový shluk přenášen na plný výkon a obsahuje také informace o BTS nezbytné pro synchronizaci s ním: snímková frekvence, identifikační data (BSIC) a další.
Dummy Burst
Falešná dávka odeslaná základnovou stanicí, aby zaplnila nevyužité časové úseky. Jde o to, že pokud na kanálu není žádná aktivita, síla signálu aktuálního ARFCN bude výrazně nižší. V tomto případě se může zdát, že je mobilní telefon daleko od základnové stanice. Aby se tomu zabránilo, BTS zaplňuje nevyužité časové úseky nesmyslným provozem.
Přístup Burst
Při navazování spojení s BTS odešle mobilní telefon vyhrazený požadavek SDCCH na RACH. Základnová stanice po přijetí takového shluku přidělí účastníkovi jeho časování systému FDMA a odpoví na kanálu AGCH, po kterém může mobilní telefon přijímat a odesílat normální shluky. Za zmínku stojí delší doba ochrany, protože zpočátku ani telefon, ani základna nezná informace o časovém zpoždění. Pokud požadavek RACH nespadá do časového slotu, mobilní telefon jej po pseudonáhodném čase znovu odešle.
2.6 Přeskakování frekvence
Citace z Wikipedie:Pseudonáhodné ladění pracovní frekvence (FHSS - Frequency-hopping spread Spectrum) je způsob přenosu informace prostřednictvím rádia, jehož zvláštností je častá změna nosné frekvence. Frekvence se liší podle pseudonáhodné sekvence čísel známých odesílateli i příjemci. Metoda zvyšuje odolnost komunikačního kanálu proti rušení.
3.1 Hlavní útočné vektory
Protože rozhraní Um je rádiové rozhraní, veškerý jeho provoz je „viditelný“ komukoli v dosahu BTS. Navíc můžete analyzovat data přenášená rádiem, aniž byste opustili svůj domov, pomocí speciálního vybavení (například starý mobilní telefon podporovaný projektem OsmocomBB nebo malý RTL-SDR dongle) a nejběžnější počítač.Existují dva typy útoků: pasivní a aktivní. V prvním případě útočník žádným způsobem neinteraguje ani se sítí, ani s napadeným účastníkem – pouze přijímá a zpracovává informace. Není těžké uhodnout, že odhalit takový útok je téměř nemožné, ale nemá tolik vyhlídek jako aktivní. Aktivní útok zahrnuje interakci mezi útočníkem a napadeným účastníkem a/nebo mobilní sítí.
Můžeme zdůraznit nejnebezpečnější typy útoků, kterým jsou vystaveni předplatitelé mobilní sítě:
- Čichání
- Únik osobních dat, SMS a hlasových hovorů
- Únik dat o poloze
- Spoofing (FakeBTS nebo IMSI Catcher)
- Vzdálené zachycení SIM karty, spuštění náhodného kódu (RCE)
- Denial of Service (DoS)
3.2 Identifikace účastníka
Jak již bylo zmíněno na začátku článku, identifikace účastníka se provádí pomocí IMSI, která je zaznamenána v SIM kartě účastníka a HLR operátora. Mobilní telefony jsou identifikovány sériovým číslem – IMEI. Po autentizaci však vzduchem nelétá IMSI ani IMEI v čisté podobě. Po proceduře Location Update je účastníkovi přidělen dočasný identifikátor - TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) a s jeho pomocí se provádí další interakce.Metody útoku
V ideálním případě je TMSI účastníka známa pouze mobilnímu telefonu a mobilní síti. Existují však způsoby, jak tuto ochranu obejít. Pokud cyklicky voláte účastníkovi nebo posíláte SMS zprávy (nebo ještě lépe Tiché SMS), sledujete PCH kanál a provádíte korelaci, můžete s určitou přesností identifikovat TMSI napadeného účastníka.
Kromě toho, s přístupem k síti interoperátora SS7, můžete zjistit IMSI a LAC jeho vlastníka pomocí telefonního čísla. Problém je v tom, že v síti SS7 si všichni operátoři navzájem „důvěřují“, čímž se snižuje úroveň důvěrnosti dat svých účastníků.
3.3 Autentizace
Aby byla chráněna před falšováním, síť ověří účastníka, než mu začne poskytovat služby. Kromě IMSI je na SIM kartě uložena náhodně vygenerovaná sekvence zvaná Ki, kterou vrací pouze v hašované podobě. Také Ki je uložena v HLR operátora a nikdy není přenášena v čistém textu. Obecně je proces ověřování založen na principu čtyřcestného podání ruky:
- Předplatitel zadá požadavek na aktualizaci polohy a poté poskytne IMSI.
- Síť odešle pseudonáhodnou hodnotu RAND.
- SIM karta telefonu hashuje Ki a RAND pomocí algoritmu A3. A3(RAND, Ki) = SRAND.
- Síť také hashuje Ki a RAND pomocí algoritmu A3.
- Pokud se hodnota SRAND na straně předplatitele shoduje s hodnotou vypočtenou na straně sítě, pak předplatitel prošel autentizací.
Metody útoku
Iterace přes Ki dané hodnoty RAND a SRAND může trvat poměrně dlouho. Kromě toho mohou operátoři používat své vlastní hashovací algoritmy. O pokusech hrubou silou je na internetu poměrně dost informací. Ne všechny SIM karty jsou však dokonale chráněny. Některým výzkumníkům se podařilo získat přímý přístup k souborovému systému SIM karty a poté extrahovat Ki.
3.4 Šifrování provozu
Podle specifikace existují tři algoritmy pro šifrování uživatelského provozu:- A5/0- formální označení pro absenci šifrování, stejně jako OPEN ve WiFi sítích. Sám jsem se nikdy nesetkal se sítěmi bez šifrování, nicméně podle gsmmap.org se A5/0 používá v Sýrii a Jižní Koreji.
- A5/1- nejběžnější šifrovací algoritmus. Navzdory tomu, že jeho hack již byl opakovaně předveden na různých konferencích, používá se všude. K dešifrování provozu stačí mít 2 TB volného místa na disku, běžný osobní počítač s Linuxem a program Kraken na palubě.
- A5/2- šifrovací algoritmus se záměrně oslabeným zabezpečením. Pokud se používá kdekoli, je to jen pro krásu.
- A5/3- v současnosti nejsilnější šifrovací algoritmus, vyvinutý již v roce 2002. Na internetu lze najít informace o některých teoreticky možných zranitelnostech, ale v praxi jeho hackování zatím nikdo neprokázal. Nevím, proč to naši operátoři nechtějí používat ve svých 2G sítích. To ostatně zdaleka není překážkou, protože... šifrovací klíče jsou operátorovi známy a provoz lze na jeho straně poměrně snadno dešifrovat. A všechny moderní telefony to dokonale podporují. Naštěstí to využívají moderní sítě 3GPP.
Jak již bylo zmíněno, se sniffovacím zařízením a počítačem s 2 TB paměti a programem Kraken můžete poměrně rychle (několik sekund) najít šifrovací klíče relace A5/1 a poté dešifrovat komukoli provoz. Německý kryptolog Karsten Nohl v roce 2009 hacknul A5/1. O několik let později Carsten a Sylviane Munodovi předvedli odposlech a metodu dešifrování telefonního rozhovoru pomocí několika starých telefonů Motorola (projekt OsmocomBB).
Závěr
Můj dlouhý příběh skončil. S principy fungování celulárních sítí se můžete podrobněji a z praktického hlediska seznámit v sérii článků, jakmile dokončím zbývající díly. Doufám, že jsem vám mohl říct něco nového a zajímavého. Těším se na vaši zpětnou vazbu a komentáře!Poprvé zkratka GSM byl použit v roce 1982 a znamenal Groupe Speciale Mobile - francouzský název pracovní skupiny CEPT (Conference des administrations Europennes des Postes et Telecommunications - Evropská správa pošt a telekomunikací).
Pracovní skupina CEPT měla za úkol vypracovat specifikace nového digitálního standardu pro mobilní komunikace v pásmu 900 MHz. Postupem času (1989) se tyto práce přesunuly z CEPT do nové organizace ETSI.
Za narozeniny GSM se považuje 1. 7. 1991 - první telefonní hovor v tomto systému byl uskutečněn v Helsinkách (Finsko).
Význam zkratky GSM se změnil na Globální systém pro mobilní komunikace.
„GSM Kazachstán“ je mobilní operátor standardu GSM 900, který poskytuje služby pod značkami „Activ“ a „Kcell“. Společnost byla založena 30. září 1998. Akcionáři GSM Kazachstán jsou národní komunikační operátor Kazakhtelecom JSC a finsko-švédsko-turecká společnost FinTur.
První mezi operátory v Kazachstánu, který provedl komerční spuštění služby „Mobile Video“, služeb založených na GPRS (MMS, WAP, mobilní internet).
Sítě radiokomunikačních systémů se v odborné literatuře nazývají sítě mobilních, mobilních a celulárních komunikací. Všechna jména jsou používána jako synonyma, ale v této otázce existují určité nesrovnalosti.
Bezdrátové technologie aktivně rozvíjejí trh s notebooky a PC, jejichž uživatelé vyžadují vysoké přenosové rychlosti s omezenou mobilitou, a to jak z hlediska rychlosti pohybu, tak kontinuity komunikace.
Na základě toho lze za mobilní označit cokoli, co se dá přepravit a přes co vstoupíte kamkoli do komunikační sítě.
Tradiční mobilní komunikace lze nazvat mobilní sítí.
Pojem celulární znamená rozdělení sítě na buňky – buňky (geografické oblasti). Každé buňce je přiřazeno frekvenční pásmo, které mohou využívat jiné buňky.
Každá buňka má základnovou stanici, která obsahuje rádiové vysílací a rádiové přijímací zařízení a zajišťuje rádiovou komunikaci s mobilními telefony umístěnými geograficky v této buňce.
Obrázek 18. Buňky v mobilním (mobilním) komunikačním systému
Oblast pokrytí buněk závisí na řadě faktorů:
výkon vysílače základnové stanice;
napájení mobilních telefonů;
výška antény základnové stanice;
topologie terénu.
Velikosti buněk se liší, a proto každá buňka může obsluhovat pouze omezený počet mobilních telefonů, které se nazývají mobilní terminály, mobilní zařízení ME, mobilní stanice MS.
Počet mobilních terminálů je 600 – 800. V oblastech s vyšší hustotou osídlení se buňky zmenšují. Pokrytí buněk se pohybuje od 100 m do desítek kilometrů.
Volba šestihranného tvaru plástve je vysvětlena následovně.
Čtvercová buňka (odpovídající městským blokům) se stranou bude mít čtyři strany, které ji ohraničují ve vzdálenosti od středu ke středům těchto čtyř buněk.
Středy každé ze čtyř buněk ohraničujících buňku budou umístěny ve vzdálenosti od středu příslušné buňky.
Tato konfigurace vytváří problémy, když účastník přepne na novou anténu, když se vzdálí od středu buňky.
Pro efektivní přepínání je žádoucí, aby středy všech buněk byly od sebe ve stejné vzdálenosti. Toho je dosaženo pomocí hexagonální konfigurace.
Při konfiguraci šestiúhelníkových buněk budou vzdálenosti mezi středy buněk rovné . Antény základnové stanice BS budou ve stejné vzdálenosti od sebe, bez ohledu na směr pohybu mobilního účastníka.
Při zvažování architektury a funkčnosti sítě GSM budeme mít na paměti, že GSM je základem řady pokročilejších technologií generace 2,5G a GPRS.
Síť GSM se skládá z následujících základních stavebních bloků:
1. Transceiver BS;
2. BS regulátor;
3. Jednotka pro překódování a přizpůsobení rychlosti TRAU (Jednotka pro překódování a přizpůsobení rychlosti).
4. Spínací centrum MSC.
5. Home Location Register (HLR) – síťová databáze, která uchovává referenční údaje o předplatitelích trvale registrovaných v oblasti kontrolované HLR (adresy, informace o službách).
6. Guest Register VLR (Visitor Location Register) – síťová databáze, která uchovává informace o pohybu předplatitelů. Nashromážděné informace jsou uloženy tak dlouho, dokud je předplatitel v oblasti řízené MSC.
7. Equipment Identity Register EIR (Equipment Identity Register).
8. AuC (Authentication Center).
Obrázek 18. Architektura systému GSM 2G
Pro účely studia je vhodné uvažovat o technologii GSM-900, protože tato technologie je po drobných úpravách používána v GSM-1800 a GSM-1900. GSM-1900 v USA se také používá pod názvem PSC-1900 (Personal Communication Services). GSM-1800 se liší od GSM-900 nižším výkonem základnových stanic BS, mobilních terminálů MS a menší velikostí buněk.
Podívejme se na princip fungování technologie GSM (obrázek 18).
Mobilní terminál MS (mobilní stanice) komunikuje přes rádiové rozhraní se základnovou transceiverovou stanicí BTS (Base Transceiver Station).
MS se skládá ze dvou částí: samotné trubky, tzn. mobilní zařízení (terminál) ME (Mobile Equipment) a SIM karty (Subscriber Identity Module).
SIM karta je mikrokontrolér uložený v malém kousku plastu, který uchovává program pro práci se sítí GSM a informace o účastníkovi a telekomunikačním operátorovi.
BTS je připojena k ovladači základnové stanice BSC (Base Station Controller), který poskytuje řadu funkcí souvisejících s:
se správou rádiových zdrojů RR (Radio Resource);
s podporou MM mobility (Mobile Management) v oblasti pokrytí stanic BTS;
řadu funkcí provozního řízení pro celou rádiovou síť.
BTS stanice a řadiče základnových stanic BSC tvoří subsystém základnové stanice BSS (Base Station Subsystem). BSS poskytuje rádiový přístup k mobilnímu terminálu ME.
Zbývající síťové prvky jsou zodpovědné za řídící funkce a databáze nezbytné pro navázání spojení v GSM síti, jako je šifrování, autentizace a roaming.
Řadič základnové stanice BSC je síťový prvek, který je jádrem subsystému GSM celulární rádiové sítě (BSS).
SIM karta (Subscriber Identity Module) je předplatitelský identifikační modul, plastová karta vložená do ME mobilního terminálu a poskytující autorizovaný přístup k mobilní (celulární) komunikační síti.
Mikročip SIM karty má rozměry 85,5 × 54 × 0,76 mm a je univerzální pro různá mobilní zařízení. Chráněno speciálním heslem nebo osobním identifikačním číslem, obsahuje jedinečný mezinárodní identifikátor účastníka IMSI (International Mobile Subscriber Identity).
Několik BS je připojeno k řadiči základnové stanice BSC (Base Station Controller), který obsahuje řídicí logiku pro každou z těchto stanic.
Všechny BSC jsou připojeny k Mobile Switching Center (MSC), které spravuje navazování spojení s mobilními účastníky a od nich.
MSC představuje funkčnost standardního přepínače a navíc řadu speciálních funkcí pro mobilní komunikaci.
Mezi tyto funkce patří zejména funkce předání a roaming.
Funkce předání (předání nebo předání) je delegovat řízení služby volání na novou buňku během připojení mobilního účastníka při přechodu z jedné buňky do druhé.
Ve skutečnosti předání znamená přepnutí účastníka z jednoho rádiového kanálu a (nebo) časového intervalu na jiný, aniž by byl účastník o této změně informován.
Pokud síla signálu klesne pod stanovenou úroveň (uživatel se přesune do jiné buňky nebo se přiblíží k hranici aktuální buňky), pak se kontroluje, zda sousední buňka přijímá signál s vyšší úrovní.
Po potvrzení se služba mobilního účastníka přepne do této buňky.
V moderních technologiích se k tomu využívá metoda MAHO (Mobile Assisted Handover), při které mobilní terminál sám periodicky měří úroveň signálu a kvalitu signálů přijímaných jak z obsluhující BS, tak ze sousedních a předává odpovídající zprávu do ZS. síť.
Povaha této zprávy určuje, zda je nutné provést předání nebo ne.
Díky mobilní komunikační technologii se účastník pohybuje z buňky do buňky v rámci sítě a také z jedné sítě do druhé. Pohyb (místo) musí být sledován s určitou přesností, aby bylo možné mu adresovat hovory (zprávu).
Tento problém se řeší následovně.
1. Účastník nejprve zapne svůj mobilní terminál.
Zařízení samo odešle registrační zprávu do místního MSC. Zpráva obsahuje jedinečný identifikátor předplatitele.
Zpráva obsahuje jedinečný identifikátor předplatitele.
Na základě toho může MSC určit HLR, ke kterému předplatitel patří, a poslat registrační zprávu do HLR, aby ji informoval, která MSC aktuálně obsluhuje předplatitele.
2. Registr HLR – odešle zprávu o zrušení registrace do MSC, která dříve obsluhovala tohoto účastníka (pokud existuje), a zašle potvrzení novému servisnímu MSC.
V každém sluchátku je uloženo 15 číslic IMEI (International Mobile Equipment Identity) – jedinečný mezinárodní identifikátor mobilního terminálu nebo 16 číslic IMEISV (International Mobile Equipment Identity and Software Version Number) – jedinečný mezinárodní identifikátor mobilního terminálu a číslo verze softwaru .
Chcete-li zjistit IMEI svého mobilního telefonu, zadejte kombinaci „*#06#“. Toto číslo je užitečné zapsat pro případ odcizení mobilního telefonu.
V registru EIZ jsou uloženy tři seznamy – černý, šedý a bílý.
Černá listina může obsahovat celé číslo IMEI i číslo IMEISV. Pokud se na černé listině objeví celé číslo IMEI, pak jsou hovory z tohoto mobilního terminálu zakázány.
Pokud se tyto hodnoty objeví v šedém seznamu, lze volání povolit. Mohou však být podle uvážení Provozovatele zakázány.
Když se tyto hodnoty objeví v seznamu povolených, volání jsou povolena.
Bílá listina obsahuje všechny řady identifikačních čísel zařízení pro různé země.
Černá listina obsahuje identifikační čísla mobilních zařízení, která jsou v této síti zakázána.
Šedý seznam obsahuje informace o vadném nebo nelicencovaném (necertifikovaném) zařízení.
Autentizace – kontrola, zda subjekt přístupu vlastní jím prezentovaný identifikátor.
Autentizace by neměla být zaměňována s identifikací a autorizací.
Od listopadu 2007 V Rusku bylo asi 168 milionů mobilních předplatitelů. Navíc 85 % z nich jsou klienti velké trojky GSM operátorů – Mobile Telesystems (MTS), Megafon a VimpelCom. Navzdory skutečnosti, že roční míra růstu neustále klesá, úroveň penetrace mobilních služeb v Rusku jako celku je 107 %, zatímco v Moskevské licencované zóně (MLZ) to bylo 164 %.
Megafon drží vedoucí postavení v růstu předplatitelské základny v celostátním měřítku a v MLZ je v tomto ukazateli nižší než MTS. Mezi federálními a regionálními operátory vykazují nejvyšší roční nárůst počtu předplatitelů Tele2, NTK, Baikalwestcom a Yeniseitelecom.
Regionální GSM operátoři, kteří nejsou součástí velké trojky, hledají způsob, jak konkurovat gigantům na trhu. Většina nezávislých operátorů GSM v Rusku se v posledních letech objevila na základě operátorů zastaralého standardu AMPS. Všechny v letech 2001-2002. obdrželi licence od Ministerstva komunikací, které jim dávají právo pracovat ve standardu GSM-1800.
Nyní tyto společnosti spouštějí sítě GSM jednu po druhé, ale jejich předplatitelé, kteří se ocitli v jiných regionech, jsou nuceni platit 1 až 1,5 USD za minutu za roamingovou komunikaci. Nyní se tyto společnosti hodlají dohodnout na jednotných roamingových tarifech pro sebe, což umožní účastníkům sítě, aby se při pohybu po zemi necítili hůře než klienti MTS, VimpelCom a MegaFon, pro které jednotné a relativně nízké tarify za on-line síťový roaming je jednou z klíčových výhod operátorů velké trojky.
Otevřená akciová společnost "Mobile TeleSystems" (MTS) je největším mobilním operátorem v Rusku a zemích SNS, který obsluhuje více než 74 milionů předplatitelů. Licenční portfolio MTS zahrnuje většinu regionů Ruska, Ukrajiny, Běloruska, Uzbekistánu a Turkmenistánu a počet obyvatel žijících v oblasti pokrytí sítí MTS je více než 230 milionů lidí.
Společnost Mobile TeleSystems byla založena v říjnu 1993. 19. listopadu 1993 získala MTS první licenci k poskytování služeb mobilní komunikace GSM. Dne 15. května 1994 byly uskutečněny první hovory v síti MTS a již 7. července 1994 začala MTS připojovat první účastníky.
V červnu 2002 spustila MTS síť v Běloruské republice. V březnu 2003 získala MTS kontrolní podíl ve společnosti UMC, předního mobilního operátora na Ukrajině.
OJSC "Megafon"- Celoruský mobilní operátor standardu GSM 900/1800. Založena v květnu 2002. Licencované území OJSC MegaFon pokrývá 100 % území Ruska - všech 89 zakládajících subjektů Ruské federace, kde žije 145 milionů lidí. MegaFon je první celoruský mobilní operátor standardu GSM 900/1800.
OJSC "VimpelCom" je mobilní operátor v Rusku, který poskytuje své služby pod značkou Beeline. Licence na poskytování služeb mobilní komunikace skupiny společností VimpelCom pokrývají území, kde žije 94 % ruské populace, včetně Moskvy, Moskevské oblasti a Petrohradu. Síť Beeline působí v 76 zakládajících entitách Ruské federace.
Společnost VimpelCom byla založena 15. září 1992. V červnu 1997 byla úspěšně spuštěna první síť GSM-1800 v Rusku – „Beeline 1800“. 21. října 1998 společnost úspěšně spustila první etapu dvoupásmové sítě GSM-900/1800 v Moskvě.
24. března 1999 se VimpelCom JSC stal členem Asociace operátorů GSM, která sdružuje společnosti působící ve standardech GSM-900 a GSM-1800 v Rusku a řadě zemí SNS.
CJSC "Meziregionální asociace rádiových telekomunikačních systémů Srednevolzhskaya" (SMARTS) byla založena v květnu 1991 v Samaře. Zakladatelé společnosti jsou z 95 % fyzické osoby. V současné době pokrývá síť SMARTS GSM 16 regionů Ruska. K dnešnímu dni uzavřela společnost SMARTS roamingové dohody s téměř všemi ruskými sítěmi v 74 regionech. Globální roamingová služba společnosti funguje v 78 zemích.
OJSC "Uralsvyazinform" je největším operátorem mobilních komunikací a internetových služeb v regionu Ural. Společnost působí na území sedmi zakládajících subjektů Ruské federace o celkové ploše 1,9 milionu metrů čtverečních. km s více než 15 miliony obyvatel
Mobilní komunikace NSS Nižnij Novgorod- koncem června 1995 začala společnost pracovat s předplatiteli. V roce 1999 společnost navázala spojení se světem prostřednictvím mezinárodního roamingu.
OJSC "Sibirtelecom" je největším operátorem telekomunikačních služeb v Sibiřském federálním okruhu. Společnost působí na ploše asi 5 tisíc kilometrů čtverečních s populací asi 21 milionů lidí.
TELE2, známý jako Comviq do roku 1993, byl založen ve Švédsku v roce 1981. V Rusku je TELE2 vlastníkem 12 ruských mobilních operátorů. První ruská mobilní komunikační síť TELE2 byla spuštěna v Irkutsku 1. dubna 2003.
Víš, že
Pokud mluvíme o generacích mobilních komunikací, 2G je nejrozvinutější a nejrozšířenější v Rusku. Hlavními standardy druhé generace v Ruské federaci jsou GSM 900/1800 a CDMA 450. GSM i CDMA se používají pro hlasové hovory, textové zprávy a mobilní přístup k internetu. Přestože druhá generace nemůže poskytovat stejné rychlosti jako například 3G nebo 4G, je to jediný typ mobilní komunikace, který je přítomen ve všech regionech Ruské federace, a to i v těch nejvzdálenějších. Největší mobilní poskytovatelé v Ruské federaci jsou MegaFon, MTS, Beeline, VimpelCom a Tele2. V průměru je pokrytí území Ruské federace 85 %, ale například MTS poskytuje pokrytí 100 % Ruska.
(Kliknutím na obrázek ho zobrazíte v plné velikosti)
Standard GSM v Rusku používá frekvence 900 a 1800 MHz. Protože všechny mobilní telefony jsou duplexní zařízení, používají se pro komunikaci dvě frekvence, jedna pro příjem a druhá pro přenos dat. Mimochodem, při použití triangulační metody na mobilních věžích se používají tyto dvě frekvence. CDMA využívá dvě frekvence v pásmech 450 a 850 MHz se stejným duplexním přidělením. Největším poskytovatelem CDMA je SKYLINK. Jak jsme již uvedli, tyto standardy se používají především pro hlasové hovory, textové zprávy a mobilní přístup k internetu. Přístup k internetu je realizován pomocí technologií GPRS a EDGE.
Třetí generace mobilních komunikací neboli 3G, která je široce používána po celém světě, je také zastoupena v Rusku. Největší 3G sítě v zemi fungují na technologii WCDMA a podle rozhodnutí SCRF pracují na frekvencích 2000-2100 MHz. 3G je třeba chápat jako 3G se všemi doplňky: HSUPA, HSPDA HSPA+, které jsou často mylně označovány jako . Rychlosti přenosu dat jsou v těchto sítích nesrovnatelně vyšší než v síti GSM a pohybují se v rozmezí 2-14 Mbit/s. Tato generace mobilních komunikací nám umožňuje užívat si rychlý mobilní internet a uskutečňovat videohovory.
Největšími operátory na trhu 3G služeb v Rusku jsou MTS, MegaFon, VimpelCom, Beeline a SKYLINK. Společně tyto společnosti poskytují 3G sítě ve více než 120 největších městech Ruské federace. Pokrytí sítí třetí generace není tak velké a je soustředěno především do hustě obydlených měst. 3G se často používá k organizaci skrytého bezdrátového video sledování, protože přenosová rychlost umožňuje streamování videa a nízká spotřeba energie zvyšuje provozní dobu skryté kamery. To částečně vysvětluje popularitu.
Aktivně se rozvíjejí i sítě čtvrté generace. První společnosti, které začaly budovat takovou síť, byly Yota a Freshtel, po nich se do vývoje této generace komunikací v Ruské federaci zapojili takoví giganti jako MTS a MegaFon. Také v Rusku byly nedávno zorganizovány výrobní závody, které vyvíjejí a montují zařízení pro základnové stanice čtvrté generace a vyrábějí všechna periferní zařízení k tomu nezbytná. Prvním městem, kde byla spuštěna síť 4G, byl Novosibirsk a poté se čtvrtá generace mobilních komunikací objevila v Moskvě. 4G je zastoupeno dvěma standardy – LTE (791-862 MHz) a Wi-Max (2500-2600 MHz). 4G síť je dnes plně nasazena ve městech jako Moskva, Petrohrad, Soči, Samara, Novosibirsk, Ufa či Krasnodar.
Nejběžnější standardy mobilní komunikace byly uvedeny výše, ale stojí za zmínku, že Ruská federace také vytvořila svůj vlastní globální polohový systém, tzv. Byl vytvořen, aby nahradil americký satelitní navigační systém GPS. GLONASS je velmi odlišný od GPS. Americký systém pracuje na třech kanálech a využívá 3 různé frekvence: 1575,42, 1227,60 a 1176,45 MHz a je rozdělen na civilní a vojenský sektor a frekvence 1575,42 MHz je vyhrazena pro práci záchranné služby. GLONASS zase pracuje se dvěma kanály, jejich frekvencemi: 1602-1615 a 1246-1256 MHz. GLONASS je nejoblíbenější v polárních oblastech, protože oběžné dráhy satelitů GLONASS jsou vyšší než oběžné dráhy GPS a mají lepší viditelnost. Za zmínku však stojí, že GPS určuje souřadnice přesněji.
Obecně lze říci, že Rusko má dobré pokrytí různými standardy a generacemi mobilních komunikací a vysoké sazby nemohou jen potěšit aktivní uživatele mobilních zařízení.
