Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Цифровая обработка стала намного более важной частью мобильных сетей, начиная с возникновения обмена текстовыми сообщениями и появления ранних пакетных информационных протоколов, таких как GPRS (General Packet Radio Service) в системе GSM. Эти более старые информационные протоколы работали на скоростях в десятки килобит в секунду, но пользователи хотели больше. Скорость передачи пакетных данных в более новых сетях меряется уже в мегабитах в секунду. Голосовой звонок передается со скоростью 64 Кбит/с, а со сжатием — в 3-4 раза быстрее.

Чтобы передать все эти данные, основные сетевые узлы UMTS соединяются непосредственно с пакетно-коммутируемой сетью. SGSN (Serving GPRS Support Node) и GGSN (Gateway GPRS Support Node) доставляют и получают пакеты данных от мобильных телефонов и связывают их с внешними сетями с пакетной коммутацией, такими как Интернет.

Этот переход продолжится в сетях мобильных телефонов, которые разрабатываются и запускаются в настоящее время. Используются даже специальные интернетпротоколы для мобильной телефонии, чтобы настроить соединения для голосовых сообщений по сетям с пакетной коммутацией, например IP-телефония. IP и пакеты используются на всех уровнях — от радиодоступа до базовой сети. Конечно, методика, по которой создаются IP-сети, также изменяется, чтобы обеспечивать лучшее качество обслуживания. Если бы так не происходило, то проблемы с прерванным аудио- или видеопотоком заставили бы платежеспособных клиентов усомниться в данной технологии. Мы еще вернемся к этой теме в главе 5.

Другое различие между мобильными сетями и традиционным Интернетом — движение. Когда пользователь перемещается из района действия одной базовой станции в другой район, поток данных должен перенаправляться между базовыми станциями. Этот метод известен как переадресация вызова и проиллюстрирован на рис. 1.29.

Мобильное устройство или базовая станция могут запросить смену базовой станции, когда качество сигнала понижается. В некоторых сетях, обычно основанных на CDMA-технологии, можно соединиться с новой базовой станцией прежде, чем будет разорвано соединение с предыдущей базовой станцией. Это повышает качество соединения, поскольку не происходит никакого перерыва в обслуживании. В течение непродолжительного времени мобильный телефон соединяется с двумя базовыми станциями одновременно. Этот способ передачи данных называют мягкой передачей, в отличие от жесткой передачи, при которой мобильный телефон разъединяется со старой базовой станцией прежде, чем успевает соединиться с новой.

Рис. 1.29.Передача мобильного телефона: a — до, б — после

В связи с этим возникает дополнительная проблема — необходимость найти мобильный телефон в первый момент при входящем вызове. У каждой мобильной сети есть HSS (Home Subscriber Server) в базовой сети, которая знает местоположение каждого абонента, а также другую информацию о профиле, использующуюся для аутентификации и авторизации. Таким образом, каждый мобильный телефон может быть обнаружен с помощью HSS.

Последнее, что осталось обсудить, это вопросы безопасности. Исторически телефонные компании относились к вопросам безопасности более серьезно, чем интернеткомпании. Это было связано с необходимостью своевременного выставления счетов за выполненные услуги и с задачей избежать мошенничества при оплате. К сожалению, это не все. Однако в развитии технологий от 1G до 3G компании мобильной связи смогли выработать некоторые основные механизмы безопасности.

Начиная с 2G систем, мобильный телефон состоит из двух частей — собственно телефонного аппарата и сменного чипа, который содержит идентификатор подписчика и информацию об учетной записи. Чип неофициально называют SIM-картой (сокращение от Subscriber Identity Module). SIM-карты могут вставляться в различные телефонные трубки, и они обеспечивают базис безопасности. Когда клиенты GSM путешествуют, отправляются в другие страны или уезжают в командировку, они часто берут с собой свой телефон, но по прибытии на место покупают за несколько долларов новую SIM-карту, чтобы делать местные звонки без платы за роуминг.

Чтобы сократить мошенничество, информация о SIM-картах также используется сетью, позволяет подтвердить подлинность абонентов и проверить, что они имеют право использовать сеть. В UMTS мобильный телефон также использует информацию о SIM-карте, чтобы проверить, что он законно использует сеть.