Разширена клетка gsm как работи. Как работят GSM мрежите или накратко за основите на комуникацията. Избор на външни антени

Почти всеки използва мобилен телефон, но малко хора се замислиха как работи всичко? В този литературен опус ще се опитаме да разгледаме как се осъществява комуникацията от гледна точка на вашия телеком оператор.

Когато наберете номер и започнете да звъните, добре, или някой ви се обади, вашето устройство комуникира чрез радиоканал с една от антените на най-близката базова станция.

Всеки от базови станциисъдържа от една до дванадесет приемо-предавателни антени, насочени в различни посоки, за да осигурят комуникация на абонати от всички посоки. На професионален жаргон антените се наричат ​​още "сектори". Вие сами вероятно сте ги виждали много пъти - големи сиви правоъгълни блокове.

От антената сигналът се предава по кабел директно към контролния блок на базовата станция. Наборът от сектори и контролен блок обикновено се нарича - BS, базова станция, базова станция. Няколко базови станции, чиито антени обслужват определена територия или район на града, са свързани към специално звено - т.нар. LAC, локален контролер, често наричан просто контролер. Към един контролер обикновено се свързват до 15 базови станции.

От своя страна, контролерите, от които също може да има няколко, са свързани към самия централен „мозъчен“ блок - MSC, Център за превключване на мобилни услуги, Център за управление Мобилни услуги , популярен като превключвател. Превключвателят осигурява изход (и вход) към града телефонни линии, към други оператори клетъчна комуникацияи така нататък.

Тоест в крайна сметка цялата схема изглежда така:

Малките GSM мрежи използват само един комутатор; по-големите, обслужващи повече от милион абонати, могат да използват два, три или повече M.S.C., обединени помежду си.

Защо такава сложност? Изглежда, че можете просто да свържете антените към превключвателя - и това е всичко, няма да има проблеми ... Но не е толкова просто. Всичко е около една проста английска дума - предаване. Този термин се отнася до предаване в клетъчни мрежи. Тоест, когато вървите по улицата или карате кола (влак, велосипед, ролери, асфалтополагащ...) и в същото време говорите по телефона, тогава за да не прекъсва връзката (и не се прекъсва), трябва навреме да превключвате телефона си от един сектор в друг, от една BS към друга, от една локална зона към друга и т.н. Съответно, ако секторите бяха директно свързани към суича, тогава всички тези превключвания ще трябва да се управляват от суича, който вече има какво да прави. Многостепенният мрежов дизайн дава възможност за равномерно разпределение на натоварването, което намалява вероятността от повреда на оборудването и в резултат на това загуба на комуникация.

Пример - ако вие и вашият телефон се преместите от зоната на покритие на един сектор в зоната на покритие на друг, тогава блокът за управление на BS управлява прехвърлянето на телефона, без да засяга "превъзходните" устройства - L.A.C.И M.S.C.. Съответно, ако преходът се случи между различни Б.С., тогава се контролира L.A.C.и така нататък.

Работата на превключвателя трябва да се разгледа малко по-подробно. Включване клетъчна мрежаизпълнява почти същите функции като PBX при кабелна връзка телефонни мрежи. Той е този, който определя къде се обаждате, кой ви се обажда и отговаря за работата допълнителни услуги, и в крайна сметка определя дали е възможно да се обадите или не.

Да спрем на последното - какво се случва, когато включите телефона си?

Ето, включваш телефона си. Вашата SIM карта има специален номер за извикване IMSI – Международен идентификационен номер на абоната. Този номер е уникален за всяка SIM карта в света и точно по този номер операторите различават един абонат от друг. Когато включите телефона, той изпраща този код, базовата станция го предава на LAC, LAC– до превключвателя, на свой ред. Тук влизат в действие два допълнителни модула, свързани с превключвателя - HLR, регистър на местонахождението на домаИ VLR, регистър на местоположението на посетителите. съответно Регистър на домашните абонатиИ Регистър на гост абонати. IN HLRсе съхраняват IMSIвсички абонати, които са свързани към този оператор. IN VLRот своя страна съдържа данни за всички абонати, които в момента използват мрежата на даден оператор. IMSIпрехвърлен към HLR(разбира се, в силно криптирана форма; няма да навлизаме в подробности за характеристиките на криптирането, само ще кажем, че друг блок е отговорен за този процес - AuC, център за удостоверяване), HLR, от своя страна, проверява дали има такъв абонат и ако има, дали е блокиран, например, поради неплащане. Ако всичко е наред, тогава този абонат е регистриран в VLRи от сега нататък можете да провеждате разговори. Големите оператори може да имат не един, а няколко паралелно работещи HLRИ VLR. Сега нека се опитаме да покажем всичко по-горе на фигурата:

Тук накратко разгледахме как работи клетъчната мрежа. Всъщност всичко там е много по-сложно, но ако опишем всичко, както е в детайли, тогава тази презентация може да надхвърли обема на „Война и мир“.

След това ще разгледаме как (и най-важното защо!) операторът дебитира пари от нашата сметка. Както вероятно вече сте чували, тарифни плановеима три различни видове– т. нар. “кредит”, “аванс” и “предплатени”, от англ Предплатено, тоест предплатени. Каква е разликата? Нека да разгледаме как могат да бъдат отписани пари по време на разговор:

Да кажем, че сте се обадили някъде. На централата беше записано, че там се е обадил такъв и такъв абонат и е говорил четирийсет и пет секунди да речем.

Първият случай е, че имате кредитна или авансова система за плащане. В този случай се случва следното: данните за вашите и не само вашите разговори се натрупват в комутатора и след това по реда на общата опашка се прехвърлят в специален блок, наречен Таксуване, от английски to bill - да плащам сметки. Таксуванеотговаря за всички въпроси, свързани с парите на абонатите - изчислява цената на разговорите, отписва абонаментни такси, отписва пари за услуги и т.н.

Скорост на трансфер на информация от M.S.C. V Таксуванезависи от това колко изчислителна мощност имате таксуване, или, с други думи, колко бързо той успява да преобразува техническите данни за направените разговори в директни пари. Съответно, колкото повече абонати говорят или колкото по-„бавно“ е таксуването, толкова по-бавно ще се движи опашката и съответно толкова по-голямо е забавянето между самия разговор и действителното дебитиране на пари за този разговор. Този факт е свързан с често изразеното недоволство от някои абонати - „Казват, че крадат пари! Два дни не говорих - определена сума беше отписана..." Но изобщо не взема предвид, че за разговори, проведени например преди три дни, парите не са отписани веднага... Добри хораопитват се да не забелязват... А в наши дни например таксуването може просто да не работи - поради авария или защото е било модернизирано по някакъв начин.

IN обратна страна– от фактуриране до M.S.C.- има друга опашка, в която таксуванеинформира централата за състоянието на сметките на абонатите. Отново доста често срещан случай - дългът по сметката може да достигне няколко десетки долара, но все още можете да провеждате телефонни разговори - това е точно защото „обратната“ опашка все още не е пристигнала и централата все още не знае, че сте злонамерен неизпълнител и трябваше да бъдете блокирани отдавна.

Предварителните тарифи се различават от кредитните тарифи само по начина на разплащане с абоната - в първия случай човек депозира някаква сума в сметката и парите за разговори постепенно се приспадат от тази сума. Този метод е удобен, защото ви позволява да планирате и ограничите до известна степен разходите си за комуникация. Вторият вариант е кредит, при който общата цена на всички разговори за всеки период (“ цикъл на таксуване“), обикновено на месец, се издава под формата на фактура, която абонатът трябва да плати. Кредитната система е удобна, защото ви предпазва от случаите, когато трябва спешно да се обадите, но парите по сметката ви внезапно свършват и телефонът ви блокира.

Предплатените са проектирани напълно различно:

В предплатения таксуванекакто обикновено се нарича " Припад платформа».

Веднага в момента на стартиране на телефонната връзка се осъществява директна връзка между превключвателИ предплатена платформа. Няма опашки, данните се предават в двете посоки директно по време на разговора, в реално време. Във връзка с това предплатените имат следните характерни особености: липсата абонаментна такса(тъй като няма такова нещо като период на фактуриране), ограничен набор от допълнителни услуги (те са технически трудни за таксуване в „реално време“), невъзможността да „минете на червено“ - разговорът просто ще бъде прекъснат веднага щом парите в сметката свършат. Ясно достойнство предногие способността точно да контролирате сумата пари в сметката и в резултат на това вашите разходи.

IN предногипонякога се наблюдава забавно явление – ако предплатена платформапо някаква причина отказва да работи, например поради претоварване, след това, съответно, за абонати предплатени тарифив този момент всички разговори стават абсолютно безплатни. Което всъщност ги прави щастливи – абонатите.

Но как се изчисляват парите ни, когато говорим, докато сме вътре роуминг? И как по принцип работи телефона в роуминг? Е, нека се опитаме да отговорим на тези въпроси:

Номер IMSIсе състои от 15 цифри, а първите 5 цифри, т.нар СС – Код на държавата(3 цифри) и NC – Мрежов код(5 цифри) – ясно характеризират оператора, към който сте свързани този абонат. Според тези пет числа VLRнамира оператора гост HLRдомашен оператор и гледа в него - но всъщност този абонат може ли да ползва роуминг при този оператор? Ако да, тогава IMSIе регистриран с VLRгост-оператор и в HLRначало - връзка към същия гост VLRза да знаете къде да търсите абоната.

Ситуацията с отписването на пари в фактурирането също не е много проста. Поради факта, че обажданията се обработват от превключвателя за гости, но превключвателят „домашен“ брои парите таксуване, големи забавяния в дебитирането на средства са напълно възможни - до един месец. Въпреки че има системи, например „ камила2”, които дори в роуминг работят на предплатения принцип, тоест изписват пари в реално време.

Тук възниква друг въпрос - за какво се отписват парите? роуминг? Ако „у дома“ всичко е ясно - има ясно определени тарифни планове, тогава с роуминг ситуацията е различна - много пари се отписват и не е ясно защо. Е, нека се опитаме да го разберем:

Всички телефонни разговори в роуминг са разделени на 3 основни категории:

Входящи повиквания – в този случай цената на разговора се състои от:

Разходи международен разговорот дома до региона за гости
+
Стойност на входящо обаждане от гост оператор
+
Някои допълнителни такси в зависимост от конкретния гост-оператор

Изходящо обаждане до дома:

Цената на международен разговор от региона за гости до дома
+
Стойност на изходящо обаждане от гост оператор

Изходящо повикване към регион за гости:

Стойност на изходящо обаждане от гост оператор
+
Известно доплащане в зависимост от конкретния оператор

Както можете да видите, цената на разговорите в роуминг зависи само от две неща - от това към кой оператор е свързан абонатът у дома и кой оператор използва, когато е навън. Това разкрива едно много важно нещо - цената на минута в роуминг абсолютно не зависи от тарифния план, избран от абоната.

Бих искал да добавя още една забележка - ако два телефона на един оператор са в роуминг заедно с друг оператор (е, например, двама приятели отидоха на почивка), тогава ще им излезе много скъпо да говорят помежду си - обаждащия се плаща като за изходящо вкъщи, а получателят плаща повикването е като някой, идващ от вкъщи. Това е един от недостатъците на стандарта GSM - че комуникацията в този случай минава през къщата. Въпреки че технически е напълно възможно да организирате връзка „директно“, кой оператор ще направи това, ако можете да оставите всичко както е и да правите пари?

Още един въпрос, в напоследъксобствениците на повече от един мобилен телефон често се интересуват – колко ще струва едно пренасочено обаждане от един телефон към друг? И е напълно възможно да се отговори на този въпрос:

Да кажем, че пренасочването на повикване е зададено от телефон B към телефон C. Обаждането се извършва от телефон A към телефон B - съответно повикването се пренасочва към телефон C. В този случай те плащат:

Телефон A – като за изходящ към телефон B
(всъщност това е логично - все пак това е, което той вика)
Телефон Б – заплаща цената за препращане
(обикновено няколко цента на минута)
+
цената на международен разговор от региона, в който е регистриран B, до региона, в който е регистриран C
(ако телефоните са от един и същи регион, тогава този компонент е нула).
Телефон C – заплаща като за входящи обаждания от телефон A

В заключение бих искал да спомена още един тънък момент - колко ще струва пренасочването в роуминг? И ето къде започва забавлението:

Например телефонът ви има пренасочване на повикване към домашния ви номер поради заетост. След това, когато се получи входящо повикване, т.нар. роуминг верига" - обаждането ще отиде до домашен телефончрез гост превключвател, съответно цената на такова пренасочено обаждане за скитникще бъде равна на сумата от разходите за входящи и изходящи повиквания до дома плюс цената на самото пренасочване. И това, което е смешно в това е, че роумърът може дори да не знае, че е имало такова обаждане и впоследствие да се изненада, когато види сметката за комуникация.

Това води до практически съвети - когато пътувате, препоръчително е да деактивирате всички видове препращане (можете да оставите само безусловно - в този случай „роуминг цикъл“ не работи), особено пренасочване към гласова поща- в противен случай по-късно можете да се чудите дълго - "Къде отидоха тези пари, а?"

Списък на термините, използвани в текста:

AuC– Център за удостоверяване, център за удостоверяване, отговаря за кодирането на информация, когато се предава по мрежата и се получава от мрежата
Таксуване– Билинг, счетоводна система Париот оператора
Б.С.– Базова станция, базова станция, няколко приемо-предавателни антени, принадлежащи към едно управляващо устройство.
камила2– една от предплатените системи, която реализира моментално дебитиране на средства в роуминг
CC– Код на държавата, код на държавата в стандарта GSM (за Русия – 250)
GSM– Глобална система за мобилни комуникации, най-разпространеният стандарт за клетъчна комуникация в света
Хендовър – прехвърляне на управлението на слушалката от една антена/базова станция/LAC на друга
HLR– Home Location Register, регистър на домашните абонати, съдържа подробна информацияза всички абонати, свързани с този оператор.
IMEI– International Mobile Equipment Identification, международен сериен номер на оборудването в GSM стандарта, уникален за всяко устройство
IMSI– International Mobile Subscriber Identification, международният сериен номер на абонат за стандартни GSM услуги, е уникален за всеки абонат
L.A.C.– Локален контролер, контролер на локална зона, устройства, ръководител работаопределен брой базови станции, чиито антени обслужват определен район.
Местна зона– Местна зона, област, обслужвана от BS, които са част от същия LAC
M.S.C.- Център за превключване на мобилни услуги, Център за управление на мобилни услуги, комутаторът е централната връзка на GSM мрежата.
NC– Мрежов код, Мрежов код, кодът на конкретен оператор в дадена държава в стандарта GSM (за MTS – 01, BeeLine – 99).
Предплатени– Предплащане, предплащане – система за таксуване, базирана на незабавно дебитиране на средства.
Роуминг– Роуминг, използвайки мрежата на друг, „гост” оператор.
SIM карта– Модул за идентификация на абоната, Модул за идентификация на абоната, SIM карта – електронният блок, поставен в телефона, на който е записан IMSI на абоната.
VLR– Visitor Location Register, регистър на активните абонати – съдържа информация за всички абонати, които в момента използват услугите на този оператор.

Потребителите на GSM мрежи продължават да се тревожат за чувствителността на различни устройства. Не бъркайте понятията чувствителност на приемащата част и предавателна мощност. В интернет можете да намерите както хора, убедени, че различните устройства приемат по различен начин, така и такива, които твърдят, че концепцията за чувствителност по отношение на GSM телефоните е типичен мит. Така е?

Първо, нека накратко разберем основните понятия, така че никой да няма въпроси.
И така, казано по-просто, мобилният телефон е дуплексна радиостанция, която комуникира с различни честоти. Според стандарта GSM може да има 124 такива честоти, на каква честота се извършва работата, се определя от оператора.

Базовата станция - Base Station (BS) предава, а телефонът - Mobile Station (MS) приема на честоти 935.2-959.8 MHz. Мобилният телефон предава, а базовата станция приема на честоти 890.2-914.8 MHz.

http://www.mobile-review.com
Ако покриете антената с ръка по време на разговор, мощността също се увеличава с отслабването на сигнала. Като се има предвид, че телефоните станаха малки по размер, е много лесно да покриете антената с ръка. Това променя чувствителността на устройството с поне 4-5 dB. И както показват тестовете на всички съвременни телефони, разликите между тях са точно в рамките на същите 4-5 dB. На свой ред, по време на тестване, 4-5 dB се вписват в статистическата грешка;

http://www.ixbt.com
Чувствителността, както и характеристиките на устройството, е напълно произволна концепция. Устройствата от една и съща партида могат да имат различна чувствителност. Всичко зависи от настройката. Според инструкциите разпространението на стойностите за един и същ модел може да достигне 4 dB.

Http://www.onliner.by
Ние сме почти в центъра на клетката. Държим телефона правилно. Не покривайте зоната с антената отгоре с ръка. И какво виждаме? И това, че нивото е -51..-53dB. Сега нека поставим телефона върху меката повърхност на дивана почти на същото място, където го държахме в ръката си. КАКВО Е ТОВА??! вече имаме -44..-45dB!!! Страхотен. Взимаме тялото в ръка. Ние напълно покриваме антената с дланта си, вече е -60! -62!

Към всичко по-горе трябва да се добави, че обсъжданите параметри за специфичен моделтелефонът се намира много трудно. Такава информация може просто да не е в инструкциите за експлоатация и нивото на доверие в нея е доста ниско. Производителите на телефони често завишават спецификациите, обяснявайки това с техните „по-надеждни“ методи за измерване. Добавете към това, предвидено от стандарта, значителна вариация в характеристиките дори в телефони от същата серия. Така стоят нещата. След всичко това можем ли да вярваме на субективни оценки от различни източници или не?

По желание контролерът на базовата станция ви позволява да активирате режим, в който е възможно да използвате терминала на разстояние до 120 км. от BS, но в този случай броят на каналите за трафик на един носител се намалява до четири. Този режим се нарича разширена клетка. В нашия регион използването му не е ефективно, което се дължи на трудния терен. Например Астрахан - GSM успешно използва разширени клетки в равнинни зони и за покриване на реката. Волга.

И така, как да изберем модел телефон, който ще работи най-добре в зона с нестабилна комуникация?

Мисля, че на първо място трябва да обърнете внимание функционалносттелефон, лекота на използване, дизайн и накрая цена. И след това - в зависимост от вашия късмет. В зона с нормално ниво на сигнала характеристиките на параметрите и настройките на телефона няма да се появят по никакъв начин. В зона с нестабилна комуникация, слаб сигнал, ако имате късмет и попаднете на телефон с по-благоприятна опция за настройка, той ще работи малко по-добре, ако нямате късмет, връзката ще бъде малко по-лоша или там изобщо няма да има връзка. Във всеки случай, в зона с нестабилна комуникация е полезно да помогнете на телефона си, като свържете външна насочена антена или поне слушалки със свободни ръце. В крайна сметка не можете да поискате компенсация за всички недостатъци, които зоната на обслужване на клетъчния оператор има само от малък телефон.

За справка:

Децибелите (dB) са логаритмични единици, широко използвани в радиотехниката за изразяване на отношението на две величини. Съотношението на напреженията (U) и мощностите (P) на два сигнала в децибели може да се изрази, както следва:
N = 20 log (U1/U2) = 10 log (P1/P2)

Ако определена референтна абсолютна стойност се използва като едно от количествата в съотношението, тогава става възможно да се изразят абсолютните стойности в логаритмични единици. Например, ако вземем 1 mW мощност като референтна стойност, тогава други абсолютни стойности на мощността могат да бъдат изразени в логаритмични единици<дБм>(децибел до миливат), които често се използват в радиотехниката. В този случай положителните стойности съответстват на нива, надвишаващи референтната стойност, а отрицателните стойности съответстват на нива под референтната стойност.

В резултат на това физическият канал между приемника и предавателя се определя от честотата, разпределените кадри и номерата на времевите слотове в тях. Обикновено базовите станции използват един или повече ARFCN канала, един от които се използва за идентифициране на присъствието на BTS в ефира. Първият времеви слот (индекс 0) на кадрите на този канал се използва като базов контролен канал или канал за местоположение. Останалата част от ARFCN се разпределя от оператора за CCH и TCH канали по негова преценка.

2.3 Логически канали

• канали за трафик (TCH - Traffic Channel),
• канали за служебна информация (CCH - Control Channel).

Информационните канали за услуги се разделят на:

• Излъчване (BCH - Broadcast Channels).
  • FCCH - Канал за честотна корекция.Предоставя информацията, необходима на мобилния телефон за коригиране на честотата.
  • SCH - Канал за синхронизация.Предоставя на мобилния телефон информацията, необходима за TDMA синхронизация с базовата станция (BTS), както и своите BSIC идентификационни данни.
  • BCCH - Broadcast Control Channel (канал за информация за услугата за излъчване).Предава основна информация за базовата станция, като например начина, по който са организирани каналите за обслужване, броя на блоковете, запазени за съобщения за разрешение за достъп, както и броя на мултифреймовете (51 TDMA кадъра всеки) между заявките за пейджинг.
• Канали с общо предназначение(CCCH - общи контролни канали)
  • PCH - Пейджинг канал.Гледайки напред, ще ви кажа, че пейджингът е вид ping на мобилен телефон, който ви позволява да определите неговата наличност в определена зона на покритие. Този канале предназначен точно за това.
  • RACH - Канал за произволен достъп.Използва се от мобилни телефони за заявка на техен собствен SDCCH канал за услуга. Изключително Uplink канал.
  • AGCH - Канал за предоставяне на достъп (канал за предоставяне на достъп).На този канал базовите станции отговарят на RACH заявки от мобилни телефони чрез директно разпределяне на SDCCH или TCH.
• Собствени канали (DCCH - Dedicated Control Channels)
  Собствените канали, като TCH, са разпределени към конкретни мобилни телефони. Има няколко подвида:
  • SDCCH - Самостоятелен специален контролен канал.Този канал се използва за удостоверяване на мобилен телефон, обмен на ключове за криптиране, процедура за актуализиране на местоположението, както и за осъществяване на гласови повиквания и обмен на SMS съобщения.
  • SACCH - Бавен асоцииран контролен канал.Използва се по време на разговор или когато SDCCH каналът вече се използва. С негова помощ BTS предава периодични инструкции към телефона за промяна на времената и силата на сигнала. В обратната посока има данни за нивото на получения сигнал (RSSI), качеството на TCH, както и нивото на сигнала на близките базови станции (BTS Measurements).
  • FACCH - Бърз асоцииран контролен канал.Този канал се предоставя с TCH и позволява предаването на спешни съобщения, например по време на прехода от една базова станция към друга (Handover).

2.4 Какво е спукване?

Период на охраната
За да се избегнат смущения (т.е. два пакета, които се припокриват един с друг), продължителността на пакета винаги е по-малка от продължителността на времевия слот с специфична стойност(0,577 - 0,546 = 0,031 ms), наречен "период на охрана". Този период е вид времеви резерв за компенсиране на възможните закъснения по време на предаване на сигнала.

Опашки
Тези маркери определят началото и края на пакета.

Информация
Burst полезен товар, например абонатни данни или трафик на услуги. Състои се от две части.

Кражба на знамена
Тези два бита се задават, когато и двете части на TCH пакетните данни се предават по FACCH. Един предаден бит вместо два означава, че само една част от пакета се предава чрез FACCH.

Последователност на обучение
Тази част от пакета се използва от приемника за определяне на физическите характеристики на канала между телефона и базовата станция.

2.5 Видове спукване

Нормално изстрелване
Последователностите от този тип реализират канали за трафик (TCH) между мрежата и абонатите, както и всички видове контролни канали (CCH): CCCH, BCCH и DCCH.

Избухване на корекция на честотата
Името говори само за себе си. Внедрява еднопосочен FCCH канал за връзка надолу, позволявайки на мобилните телефони да се настройват по-точно към BTS честотата.

Синхронизация Burst
Избухвам от този тип, подобно на Frequency Correction Burst, прилага канал за връзка надолу, само че този път SCH, който е предназначен да идентифицира присъствието на базови станции в ефира. По аналогия с пакетите за маяк в WiFi мрежите, всеки такъв пакет се предава с пълна мощност и също така съдържа информация за BTS, необходима за синхронизиране с него: кадрова честота, идентификационни данни (BSIC) и други.

Dummy Burst
Фиктивен пакет, изпратен от базовата станция за запълване на неизползваните времеви интервали. Въпросът е, че ако няма активност на канала, силата на сигнала на текущия ARFCN ще бъде значително по-малка. В този случай мобилният телефон може да изглежда далеч от базовата станция. За да избегне това, BTS запълва неизползваните времеви интервали с безсмислен трафик.

Достъп до Burst
Когато установява връзка с BTS, мобилният телефон изпраща специална SDCCH заявка по RACH. Базовата станция, след като е получила такъв пакет, присвоява на абоната неговите FDMA системни времена и отговаря на AGCH канала, след което мобилният телефон може да получава и изпраща нормални пакети. Струва си да се отбележи увеличената продължителност на Guard time, тъй като първоначално нито телефонът, нито базовата станция знаят информация за времеви закъснения. Ако RACH заявката не попадне във времевия слот, мобилният телефон я изпраща отново след псевдослучаен период от време.

2.6 Прескачане на честотата

Цитат от Уикипедия:

Псевдослучайната настройка на работната честота (FHSS -frequency-hopping spread spectrum) е метод за предаване на информация по радиото, чиято особеност е честата промяна на носещата честота. Честотата варира в зависимост от псевдослучайна последователност от числа, известна както на подателя, така и на получателя. Методът повишава шумоустойчивостта на комуникационния канал.

3.1 Основни вектори на атака

Има два вида атака: пасивна и активна. В първия случай нападателят не взаимодейства по никакъв начин нито с мрежата, нито с атакувания абонат - само получава и обработва информация. Не е трудно да се досетите, че е почти невъзможно да се открие такава атака, но тя няма толкова много перспективи, колкото активната. Активната атака включва взаимодействие между нападателя и атакувания абонат и/или клетъчна мрежа.

Можем да подчертаем най-опасните видове атаки, на които са изложени абонатите на клетъчната мрежа:

• Подсмърчане
• Изтичане на лични данни, SMS и гласови повиквания
• Изтичане на данни за местоположение
• Спуфинг (FakeBTS или IMSI Catcher)
• Отдалечено улавяне на SIM карта, произволно изпълнение на код (RCE)
• Отказ от услуга (DoS)

3.2 Идентификация на абоната

Методи за атака
В идеалния случай TMSI на абоната е известен само на мобилния телефон и клетъчната мрежа. Има обаче начини да заобиколите тази защита. Ако циклично се обаждате на абонат или изпращате SMS съобщения (или още по-добре Silent SMS), като наблюдавате PCH канала и извършвате корелация, можете да идентифицирате TMSI на атакувания абонат с определена точност.

Освен това, като имате достъп до интероператорната мрежа SS7, можете да разберете IMSI и LAC на неговия собственик по телефонен номер. Проблемът е, че в мрежата SS7 всички оператори се „доверяват“ един на друг, като по този начин намаляват нивото на поверителност на данните на своите абонати.

3.3 Удостоверяване

1. Абонатът издава Заявка за актуализиране на местоположението, след което предоставя IMSI.
2. Мрежата изпраща псевдослучайна RAND стойност.
3. SIM картата на телефона хешира Ki и RAND с помощта на алгоритъма A3. A3(RAND, Ki) = SRAND.
4. Мрежата също така хешира Ki и RAND с помощта на алгоритъма A3.
5. Ако стойността SRAND от страната на абоната съвпада с тази, изчислена от страната на мрежата, тогава абонатът е преминал удостоверяване.

Методи за атака
Итерирането през Ki, дадени стойности на RAND и SRAND може да отнеме доста дълго време. Освен това операторите могат да използват свои собствени алгоритми за хеширане. В интернет има доста информация за опитите за груба сила. Не всички SIM карти обаче са идеално защитени. Някои изследователи са успели да получат директен достъп до файлова система SIM карта и след това премахнете Ki.

3.4 Криптиране на трафика

• A5/0- официално обозначение за липса на криптиране, точно като OPEN в WiFi мрежите. Аз самият никога не съм срещал мрежи без криптиране, но според gsmmap.org в Сирия и Южна КореаИзползва се A5/0.
• A5/1- най-разпространеният алгоритъм за криптиране. Въпреки факта, че неговият хак вече е многократно демонстриран на различни конференции, той се използва навсякъде. За декриптиране на трафик е достатъчно да имате 2 TB свободно пространствона диск, нормално Персонален компютърс Linux и Kraken на борда.
• A5/2- алгоритъм за криптиране с умишлено отслабена сигурност. Ако се използва някъде, то е само за красота.
• A5/3- в момента най-силният алгоритъм за криптиране, разработен още през 2002 г. В интернет можете да намерите информация за някои теоретично възможни уязвимости, но на практика никой все още не е демонстрирал нейното хакване. Не знам защо нашите оператори не искат да го използват в 2G мрежите си. В крайна сметка това далеч не е пречка, защото... ключовете за криптиране са известни на оператора и трафикът може да бъде дешифриран доста лесно от негова страна. И всички съвременни телефони го поддържат перфектно. За щастие съвременните 3GPP мрежи го използват.

Заключение

Един приятел пита друг:
- Защо този човек говори по мобилния си телефон?
Постоянно ли кляка и пак става?
- Хваща ли вълни или се страхува от снайперисти.
Анекдот по темата на деня (c)

Въведение

Малко теория

Мобилният телефон е почти живо същество. Винаги се опитва да комуникира с базовата станция. Това се случва независимо от желанието на собственика. Разбира се, ако слушалката е включена. Базовата станция излъчва сигнал за слушалката на честоти 935.2 - 959.8 MHz (важно! Говорим за GSM900), а мобилният телефон излъчва на честоти 890.2 - 914.8 MHz. Тежките математически изчисления предполагат, че максималното възможно разстояние между мобилен телефон и базова станция може да бъде 35 км. Това се дължи на работата на технологията TDMA - на всяка мобилна станция се разпределя времеви интервал от 0,577 милисекунди (по-точно съотношението е 15/26), през което време мобилната станция трябва да отговори на клетката. Скоростта на разпространение на радиовълните е крайна и добре известна - 300 хил. km/s, като максималното разстояние се изчислява като просто умножение на времето по скоростта. Така се получават същите тези 35 км. Въпреки това, ако теоретично изчислената стойност изглежда много красива, тогава в действителност всичко е малко по-различно. За GSM-900 има 5 класа мощност на клетъчни устройства: 1-ви - 20 W, 2-ри - 8 W, 3-ти - 5 W, 4-ти - 2 W и 5-ти - 0,8 W. Всъщност не сме виждали нито една носима тръба с мощност над 2 W. Невъзможно е да се проникне на разстояние от 35 км с такива характеристики. Ако увеличаването на мощността на базовата станция е съвсем просто - трябва да инсталирате по-мощен трансформатор и да преговаряте с надзорните органи, тогава не е възможно да дадете на всеки потребител генератор или петдесет килограмова киселинна батерия на гърба си. Буквално всичко играе срещу абонат на клетъчна мрежа: време, терен, инфраструктура и много други. Така че действителното разстояние, на което е възможна комуникация във всеки конкретен случай, се постига чрез прост експеримент с мобилен телефон. С други думи, получавате много реална причина да измерите надеждно „чувствителността“ на вашето клетъчно устройство на полето. Не забравяйте, че стойността, която измервате, ще бъде здраво свързана с конкретен мобилен телефони променящите се метеорологични условия. Най-вероятно няма да ви бъде позволено да вземете няколко телефона за тест в магазин за мобилни телефони. Следователно само едно действие има смисъл - бъдете наблюдателни. Да речем, че се намирате в зона на не съвсем уверен прием. Попитайте другарите си как вървят нещата с техните мобилни телефонни разговори. Такъв опит не е крайната гаранция за успех при покупката. По-рано писахме, че дори в рамките на една и съща доставка тръбите от една и съща марка могат да работят по различен начин. Дори запояването на роботи не може да гарантира абсолютно идентично свързване на проводници, да не говорим за полупроводници и еднаквост на антените.

Виждам, но изобщо не чувам!

Продължавай. Тръбата измерва мощността на входния сигнал. Разбира се, това не може да стане без грешка. GSM стандартите осигуряват допустима грешка при измерване при работа при нормални условия от 6,3 пъти (+/-4 dB). За „сурови“ условия на работа, било то например много ниски температури, стандартът позволява грешка от 15,8 пъти (+/-6 dB). Всички тези грешки наистина работят за напълно изправни тръби. Би било много трудно да живеем без тях, тъй като производителите на мобилни телефони физически не са в състояние да осигурят референтно измерване на входящата мощност. След като научихме за грешката в измерването на мощността, остава да продължим конкретен пример. Да приемем, че вие ​​и вашата слушалка се окажете на място, където действителното ниво на сигнала на базовата станция е -103 dB. Настройки обща работаМрежите са проектирани по такъв начин, че казват на слушалката, че достъпът до нея е разрешен при измерено ниво на сигнала от -105 dB. Разбира се, тук излизат всичките ни грешки. Приемникът на мобилния телефон е проектиран по такъв начин, че нивото на сигнала е намалено с 4 dB. Сигналът, измерен от тръбата, ще бъде -107 dB. Така че напълно работещ телефон, който отговаря на всички стандарти, ще бъде изхвърлен от мрежата, тъй като няма право да бъде включен в системата. Друг мобилен телефон има такава реализация, че ще надцени измерения сигнал с 4 dB. Той ще може да се регистрира в мрежата и да показва нейното лого на екрана. Нека кажем още, че ако действителното ниво на сигнала за такава слушалка е -108 dB (на мястото, където се намира), тогава устройството все пак ще се регистрира правилно в мрежата на оператора. Толкова за „чувствителността“ на клетъчните устройства. Така че наличието на лого на екрана на вашия телефон показва, че слушалката е регистрирана в мрежата, но не гарантира нормална комуникация. Все пак е хубаво. Опитът за разговор понякога може да се счита за предизвикателство. Така че, скъпи читатели, пожелавам ви да имате слушалка с приемник и измервателен път, който постоянно да увеличава нивото на мощност на сигнала от базовата станция. Така напълно унищожихме мита, че потребителите на различни мобилни телефони могат да измерват нивата на сигнала, показани на екраните на мобилните им телефони. Наистина подобни разговори се водят само от дълбоко невежество по въпроса. Отсега нататък, когато ви попитат за нивото на сигнала и се обърнете към информацията на екрана на слушалката, не трябва да губите време в празни приказки. Няма смисъл да сравнявате измерената мощност на входящия сигнал и трябва напълно да забравите за „референтните кубове“. Как този производител на телефони преобразува данните в тях остава загадка. Отново, няма смисъл да си губите времето да го отваряте.

Танци с мобилен телефон

Разширена клетка

Неотдавна, близо до Санкт Петербург на Финския залив, един от операторите използва Extended Cell. Абонатите виждаха името на този оператор с удивителен знак на екрана на мобилния си телефон. Това означаваше, че слушалката вижда мрежата, но не може да комуникира с нея. Проблемът беше решен чрез използване на външни насочени антени, когато изходният сигнал на устройството беше усилен. По този начин Extended Cell ви позволява да покриете гигантски, рядко населени райони. Използването им обаче става все по-малко популярно. Така или иначе не можете да инсталирате такива клетки в Сибир, а курортните зони по отношение на клетъчното натоварване отдавна надминаха центровете на мегаполисите по отношение на интензивността на телефонните разговори. Extended Cell физически не може да обслужва такива места, а изискването за допълнителна антена не прави този метод на комуникация популярността, която заслужава.

Внимание, измамници

Създателите на стикера препоръчват да го залепите под батерията. Логичен ход. Там стикера няма да пречи и няма да пречи на работата на истинската антена. Между другото, за изчисленията на последното се изразходват огромни усилия. Всяка антена е уникална по свой начин и не може да има обща панацея за цялото това разнообразие. Измамниците могат само да нарушат работата на вашата стандартна антена. Възможно е въвеждане на смущения и шум. Под въпрос е и рекламното твърдение, че един стикер замества метър дълга антена. Просто няма как да има нужда от такава дължина. Разбира се, можете да сглобите метрова антена, но това ще бъде много сложна и не много необходима система. С една дума заблуждават нашия брат. Между другото, краката на този стикер идват от Азия. Едно време всъщност продаваха мобилни телефони и специални антени под формата на стикери за тях. Системата обаче беше изоставена, защото потребителите просто не можеха да ги залепят правилно. Важно беше точното позициониране на стикера в желаната част от мобилния телефон. Задачата се оказа непосилна. Така че не си пилейте парите и насърчавайте измамниците.

Последна дума

Първо, нека накратко разберем основните понятия, така че никой да няма въпроси.И така, казано по-просто, мобилният телефон е дуплексна радиостанция, която комуникира на различни честоти. Според стандарта GSM може да има 124 такива честоти, на каква честота се извършва работата, се определя от оператора.Базовата станция - Base Station (BS) предава, а телефонът - Mobile Station (MS) приема на честоти 935.2-959.8 MHz. Мобилен телефонпредава, а базовата станция приема на честоти 890.2-914.8 MHz.Между другото, каналът от BS към MS се нарича DOWN LINK, от MS към BS се нарича UP LINK. Според GSM стандарта максималното разстояние между MS и BS е 35 км. Нищо повече, това се дължи на установеното в стандарта максимално време за получаване на сигнал от MS.За автоматично управление на работата на телефон в цифрова клетъчна мрежа е необходима информация за нивата на сигналите на базовата станция, които телефонът може да получи на своето местоположение. Тази информация се използва от телефона в режим на изчакване на повикване, за да избере базовата станция, с която комуникационните условия се считат за оптимални в определен период от време, а по време на разговор тя се използва от системата, за да реши дали да превключи разговора към базова станция, с която условията за комуникация ще бъдат по-добри. За да получава информация, телефонът трябва да може да измерва нивото на мощността на входния сигнал на честоти, зададени от системата, а стандартите предвиждат приемлива грешка при измерване при работа при нормални условия от 6,3 пъти (+/-4 dB ), а при критични условия (горещина, студ) и др.) - дори 15,8 пъти (+/-6 dB). (Подчертавам, че говорим за толеранси за работещи устройства и те са предвидени, за да се намалят разходите за производство на телефони.)Да предположим, че в местоположението на телефона действителното ниво на сигнала на базовата станция е -103 dBm и системата му казва, че достъпът до него е разрешен при ниво от -105 dBm. Ако измервателният уред в телефонния приемник е конфигуриран така, че нивото на сигнала да е подценено с 4 dB (това, както вече казахме, е напълно приемливо), тогава телефонът правилно ще реши, че нивото на получения сигнал (-107 dBm) е твърде ниско и няма право да се свързва със системата. В резултат на това устройството няма да може да се регистрира в мрежата и името на мрежата няма да се появи на дисплея му.Друг телефон, чиято настройка на измервателя на нивото на сигнала е изместена със същите 4 dB, но в другата посока, на същото място и дори където реалното ниво на сигнала няма да бъде -103, а например -108 dB, може да регистрира в мрежата и ще покаже името си на дисплея си. Абонатът вероятно ще бъде много горд с ултрачувствителния си телефон. Но дали е прав? Най-вероятно телефонът му също няма да може да установи истинска връзка.Горното ни позволява да разберем защо от два телефона, които са привидно в равни условия, единият „вижда“ мрежата, а другият не. Както виждаме, причината за това може да бъде само, че тези телефони имат различно конфигурирани измерватели за нивата на приемания сигнал, а не че единият е с по-висока чувствителност.Трябва да се отбележи, че проучванията показват, че в честотните диапазони, използвани в клетъчните комуникации, дори при малко, само няколко сантиметра или десетки сантиметра, движение на антената или с течение на времето нивото на сигнала може да се промени 100 и дори 1000 пъти (с 20 - 30 dB).За по-добро отразяване на темата ще дам извадки от статии от някои авторитетни руски източници:http://www.mobilenews.ruПонятието „чувствителност“ изобщо не се отнася за мобилен телефон - то се отнася само за приемника на клетъчното устройство. Всеки производител прави компромис - или висока чувствителност на приемника, или висока мощност на предавателя, тъй като те трябва да бъдат включени в една антена.http://www.mobile-review.comАко покриете антената с ръка по време на разговор, мощността също се увеличава с отслабването на сигнала. Като се има предвид, че телефоните станаха малки по размер, е много лесно да покриете антената с ръка. Това променя чувствителността на устройството с поне 4-5 dB. И както показват тестовете на всички съвременни телефони, разликите между тях са точно в рамките на същите 4-5 dB. На свой ред, по време на тестване, 4-5 dB се вписват в статистическата грешка;http://www.ixbt.comЧувствителността, както и характеристиките на устройството, е напълно произволна концепция. Устройствата от една и съща партида могат да имат различна чувствителност. Всичко зависи от настройката. Според инструкциите разпространението на стойностите за един и същ модел може да достигне 4 dB.http://www.onliner.byНие сме почти в центъра на клетката. Държим телефона правилно. Не покривайте зоната с антената отгоре с ръка. И какво виждаме? И това, че нивото е -51..-53dB. Сега нека поставим телефона върху меката повърхност на дивана почти на същото място, където го държахме в ръката си. КАКВО Е ТОВА??! вече имаме -44..-45dB!!! Страхотен. Взимаме тялото в ръка. Ние напълно покриваме антената с дланта си, вече е -60! -62!Към всичко по-горе трябва да добавим, че параметрите, които се обсъждат за конкретен модел телефон, са много трудни за намиране. Такава информация може просто да не е в инструкциите за експлоатация и нивото на доверие в нея е доста ниско. Производителите на телефони често завишават спецификациите, обяснявайки това с техните „по-надеждни“ методи за измерване. Добавете към това, предвидено от стандарта, значителна вариация в характеристиките дори в телефони от същата серия. Така стоят нещата. След всичко това можем ли да вярваме на субективни оценки от различни източници или не?И така, стандартът GSM, сега се управлява от 3GPP. Има документ, наречен 3GPP TR. Там всичко е описано подробно (изключително) относно техническата страна на стандарта. (За тези, които не се страхуват да развалят главата си поради прегряване на мозъка, моля, прочетете). Да минем накратко и към темата...GSM използва множествен достъп с разделяне по време (TDMA). За голямо опростяване, използвайки точно тази TDMA технология, на всяка мобилна станция са разпределени 8 времеви слота от 0,577 милисекунди всеки. Тези. През това време MS трябва да има време да изпрати пакета за времеви интервал. Пакетът с времеви интервал е 2x57 бита, пакетите с времеви интервал се предават един по един, образувайки рамки и мултифреймове, но това вече е „див“. Скоростта на радиовълните не е много висока - само 300 000 км/сек. Като се вземат предвид разходите за време поради редица нежелани фактори, за честоти от 900 MHz максималният обхват е 35 км, а за 1800 км - 10 км.Вярно е, че са възможни някои трикове, които могат да увеличат времето за реакция на мобилната станция.GSM предоставя нестандартна клетъчна конфигурация, при която комуникационният обхват се увеличава с 70 - 100 km (Extended Cell). Но с тази конфигурация броят на каналите за разговор е намален до 2 - 3.Използването на Extended Cell е добро за покриване на "пустинни" зони, където няма хора, а също така е добро за някои алчни оператори.По желание контролерът на базовата станция ви позволява да активирате режим, в който е възможно да използвате терминала на разстояние до 120 км. от BS, но в този случай броят на каналите за трафик на един носител се намалява до четири. Този режим се нарича разширена клетка. В нашия регион използването му не е ефективно, което се дължи на трудния терен. Например Астрахан - GSM успешно използва разширени клетки в равнинни зони и за покриване на реката. Волга.И така, как да изберем модел телефон, който ще работи най-добре в зона с нестабилна комуникация? Мисля, че на първо място трябва да обърнете внимание на функционалността на телефона, лекотата на използване, дизайна и накрая цената. И след това - в зависимост от вашия късмет. В зона с нормално ниво на сигнала характеристиките на параметрите и настройките на телефона няма да се появят по никакъв начин. В зона с нестабилна комуникация, слаб сигнал, ако имате късмет и попаднете на телефон с по-благоприятна опция за настройка, той ще работи малко по-добре, ако нямате късмет, връзката ще бъде малко по-лоша или там изобщо няма да има връзка. Във всеки случай, в зона с нестабилна комуникация е полезно да помогнете на телефона си, като свържете външна насочена антена или поне слушалки със свободни ръце. В крайна сметка не можете да поискате компенсация за всички недостатъци, които зоната на обслужване на клетъчния оператор има само от малък телефон.За справка: Децибелите (dB) са логаритмични единици, широко използвани в радиотехниката за изразяване на отношението на две величини. Съотношението на напреженията (U) и мощностите (P) на два сигнала в децибели може да се изрази, както следва:N = 20 log (U1/U2) = 10 log (P1/P2)Ако определена референтна абсолютна стойност се използва като едно от количествата в съотношението, тогава става възможно да се изразят абсолютните стойности в логаритмични единици. Например, ако вземем 1 mW мощност като референтна стойност, тогава други абсолютни стойности на мощността могат да бъдат изразени в логаритмични единици (децибели на миливат), които често се използват в радиотехниката. В този случай положителните стойности съответстват на нива, надвишаващи референтната стойност, а отрицателните стойности съответстват на нива под референтната стойност.