В 1953 Кеннет Буллингтон из Bell System написал статью названную, "Экономия Частот в Мобильных Радио Диапазонах". Она появилась в популярном Техническом Журнале Bell System. Возможно, в первый раз на публично распространенной газете, 21 страничная статья намекает, хотя и косвенно, на принципы сотового радио.

В 1956 AT&T и Департамент Правосудия Соединенных Штатов урегулировали, на некоторое время, один антимонопольный иск. AT&T согласились не расширять их бизнес за границы телефонии и передачи информации. Bell Laboratories и Western Electric не должны были входить в такие области как компьютеры и оргтехника.

Bell System за это была оставлена в покое от монопольных исков в течение нескольких лет. Это также воздействовало на беспроводные технологии. Белл и WECO прежде поставляли радио оборудование и системы частным и общественным концернам. Больше нет. Западная Электрическая Компания прекратила производство радиотелефонных комплектов.

Совсем недавно, функционирование на 1800 Mhz (1.8-2.2 GHz) диапазон частот PCS было добавлено к стандартам для CDMA и TDMA. Все эти дополнения были сделаны поддерживая режим совместимости AMPS (известный как BOA: Скучная Старая AMPS). Она, вероятно, скучная, но она работает, и совместимость с АМPS заставляет работать улучшенные цифровые телефоны везде, даже если все их характеристики доступны в аналоговом режиме".

К 1993 американская сотовая связь снова испытывал недостаток вместимости, несмотря на широкое распространение IS-54. Продолжался бум Американского сотового бизнеса. Количество подписчиков выросло от полутора миллиона клиентов в 1988 до более, чем тринадцати миллионов в 1993.

В 1994 Qualcomm, Inc. предложил расширенную схему спектра, чтобы увеличить возможности доступа. Построенный на более раннем предложении, многочисленный доступ кодового деления или CDMA был полностью цифровым и обещал в 10-20 раз увеличить возможности существующей сотовой техники AMPS. Но хотя CDMA или IS-95 действовал в 800 Mhz и доказал что работает, реально возросшая возможность вызова так и не была никогда подтверждена.

К середине 1990 возникла потребность в еще большем количестве каналов, поскольку многие ретрансляторы приближались к границе системных возможностей в плотно заполненных городах. После длительного анализа FCC начал аукцион на пространство на вновь выделенном PCS диапазоне от 5 Декабря, 1994 до 14 Январе, 1997. Пакет инструкций закончившаяся различными носителями, лицензированными в каждую столичную область.

Новая группа предложений на новом диапазоне частот должна была позволить большему числу компаний конкурировать за клиента. FCC считала, что это должно увеличивать конкуренцию и уменьшать расценки для беспроводной связи в общем.

Новые службы и новые ретрансляторы развились достаточно, чтобы конкурировать против стандартной сотовой связи и двух ретрансляторов в каждой области, которые обслуживают ее. PCS родился с технологиями, использующими нормальные TDMA программы и также многочисленным доступом кодового деления или CDMA технологией. Наиболее примечательное предложение было Европейский GSM, дублированную и перенесенным на Америку на высшую частоту PCS1900. И пока стимулировалась конкуренция, снижения цен не происходило. В России сотовая связь получила кое-какое распространение к 1995 году, но даже сейчас остается для большинства лишь символом достатка. И хотя тарифы неуклонно снижаются, они не скоро достигнут уровня, например, норвежских цен, которые доступны даже русскому (!) студенту.

Впрочем, для России актуальна другая проблема - расстояния. Если Норвегию можно было покрыть тремя сотнями сот и парой спутников, то в российских масштабах телефонная компания еще долго не сможет обеспечивать роуминг на сколько-нибудь значимой территории. Встает вопрос о необходимости этого. Ведь большая часть России все-таки недостаточно обжита. Населенные пункты, в отличие от той же Норвегии, разделены межу собой длинными полупустыми путями. И обеспечивать связь вдоль этих путей пока нецелесообразно. Фактор расстояний сдерживает развитие беспроводных технологий в России больше, чем технологическая отсталость.

Учитывая распространенность существующих типов СМР, а также перспективы их развития, можно предложить следующую систему классификации СМР, основу которой составляют три из перечисленных ранее отличительных признака:

* назначение системы и размер зоны радиопокрытия;

* метод множественного доступа;

* схема дуплексирования каналов радиолинии.

В зависимости от назначения системы, объема предоставляемых услуг и размеров зоны обслуживания можно выделить следующие четыре типа СМР:

* транкинговые системы связи (ТСС);

* системы персонального радиовызова (СПРВ);

* системы персональной спутниковой связи (СПСС);

* сотовые системы мобильной связи (ССМС).

По способу организации множественного доступа, т.е. технологии распределения между отдельными каналами связи частотно-временного ресурса, выделяют СМР на основе одной из трех конкурирующих технологий:

* множественный доступ с частотным разделением каналов (МДЧР, англоязычная аббревиатура FDMA - frequency division multiple access);

* множественный доступ с временным разделением каналов (МДВР или TDMA - time division multiple access);

* множественный доступ с кодовым разделением каналов (МДКР или CDMA - codedivision multiple access).

Что же касается третьего признака классификации - дуплексирования каналов, то различие СМР состоит в способе организации информационного обмена в радиоканале двусторонней связи между абонентами либо между базовой станцией и абонентом. Наибольшее распространение находят системы с организацией дуплексной передачи на основе частотного и временного разделения.

Рассматриваемые ниже конкретные примеры помогут лучше понять смысл приведенной классификации и дадут некое предварительное представление о принципах построения СМР.

В основу предлагаемой классификации систем подвижной радиотелефонной связи 2-го поколения положены три основных признака: назначение системы, метод многостанционного доступа и схема дуплексирования каналов [10].

В зависимости от назначения и размеров зоны обслуживания все системы подвижной связи могут быть разделены на 4 класса (рис. 1.1):

- спутниковые системы связи с зоной обслуживания в одном луче 400800 км и глобальной зоной обслуживания для одного спутника 30008000 км в зависимости от высоты орбиты;- системы сотовой подвижной радиосвязи с радиусом действия от 0,3 до 35 км;

- транкинговые (профессиональные) системы радиосвязи с радиусом зоны обслуживания от 2 до 50 км в зависимости от высоты подъема антенны;

- системы беспроводного доступа с типовыми размерами соты до 0,3 км.

Различия между системами разных классов, прежде всего, состоят в составе и качестве предоставляемых услуг. Наиболее высокое качество обеспечивают сотовые сети и системы беспроводного доступа, предоставляющие услуги двусторонней радиосвязи в интересах как мобильных, так и стационарных абонентов (телефонные сети общего пользования, ISDN и др.). Аналогичные услуги, но с меньшими возможностями, реализованы в спутниковых системах. Что же касается транкинговых систем, то в них основным видом обслуживания является полудуплексная связь и групповой вызов абонентов.

Размеры соты зависят от плотности абонентов, приходящейся на единицу зоны покрытия, и характера распределения абонентов по обслуживаемой территории. В местах с повышенной плотностью абонентов создаются пикосоты с радиусом до 100 м, а в районах наиболее интенсивной застройки и с высокой плотностью населения организуются микросоты (0,10,5 км). Радиус действия макросотовых зон, которые охватывают город и пригородные зоны, не превышает 3035 км. Что же касается обслуживания абонентов в сельской местности, удаленных и труднодоступных районах, то оно может осуществляться как с использованием наземных сотовых, так и спутниковых систем. Сотовые сети и системы беспроводного доступа могут обслуживать районы с большой плотностью абонентов до 10 000 Эрланг на квадратный километр. Транкинговые сети более эффективны, когда объем трафика не превышает 12 Эрл/кв. км. Для повышения спектральной эффективности в сотовых системах используется широкополосная TDMA или CDMA, в то время как в транкинговых сетях в основном применяются узкополосная TDMA или FDMA. Другое различие заключается в схеме организации связи. В сотовых системах и системах беспроводного доступа осуществляются индивидуальные вызовы между абонентами. Средняя длительность разговора может достигать несколько минут. Типовой режим работы транкинговых систем основан на передаче коротких вызовов (менее 1 мин), которые могут организовываться как индивидуально, так и через диспетчера. сотовый радио спутниковый связь

Время установления связи в транкинговых системах небольшое и, как правило, не превышает 0,3 с.

По способу использования частотного ресурса системы подвижной связи разделяются на два класса:

- системы связи с жестко закрепленными за абонентами каналами;

- системы с предоставлением канала по требованию при нахождении абонентов в общей зоне обслуживания.

В системах с фиксированным закреплением каналов обеспечивается высокая оперативность связи. Принцип фиксированного закрепления каналов получил широкое распространение в системах конвенциональной радиосвязи и ряде транкинговых систем. Транкинговые системы второго поколения относятся к системам со свободным доступом. Они позволяют работать на любом канале в пределах выбранной группы частот, причем конкретный канал закрепляется за выделенным ресурсом. В сотовых сетях и системах беспроводного доступа обеспечивается предоставление канала по требованию при нахождении абонентов в одной зоне обслуживания

Сравнительные характеристики для систем наземной подвижной связи 2го поколения приведены в табл. 1.2. Хотя перечень приведенных систем не является достаточно полным, тем не менее, он позволяет оценить различия при построении той или иной системы. Использование в системах 2-го поколения новых системных и технических решений позволило улучшить отношение сигнал/шум (Eb/No). Если в аналоговых системах 1-го поколения, отношение Eb/No было равно 1718 дБ, то в системах 2-го поколения этот показатель уже равен 79 дБ (табл. J.2).

Системы подвижной связи второго поколения имеют ограниченные возможности по наращиванию пропускной способности и видов услуг в рамках выделенного частотного диапазона. Рост их емкости возможен лишь за счет перехода на полускоростные каналы (GSM), использования более эффективных методов модуляции и применения секторных антенн. Секторизация сот в сочетании с использованием спектрально-эффективных методов модуляции позволяет увеличить их пропускную способность, но не более чем в 10 раз.



1.3.3 Повторное использование частот

В 1956 Bell System начала обеспечивать ручную радиотелефонную услугу на 450 MHz, новый диапазон частот был предназначен снять тесноту в частотах. AT&T не автоматизировал эту услугу до 1969. В 1958 прогрессивная Радиотелефонная Компания Ричмонда улучшила свою автоматическую систему кодового набора. Они добавили новые характеристики к ней, включая прямую связь с мобильного на мобильный. Другие независимые телефонные компании и Общие Носители Радио сделали аналогичные продвижения в мобильной телефонной связи в течение 1950-х и 1960-х.

В 1968 FCC рассмотрел теперь уже десятилетней давности запрос Bell System о большем количестве частот. Они приняли беспрецедентное решение удовлетворить его в 1970, запросили комментарий AT&Т, и получили технический рапорт от System в Декабре, 1971. Bell System подала список дел 19262, выделяя схему сотового радио, базировавшуюся на многократном использовании частот. Их список дел в свою очередь базировался на патенте Амоса E. Джоела, Младшего и Bell Telephone Laboratories поданные 21 Декабря, 1970 для мобильной системы связи. Этот патент был одобрен 16 Мая, 1972 и получил патентный номер Соединенных Штатов 3,663,762. Еще шесть лет прошло, прежде чем FCC позволили AT&Т начать с испытания. Хотя Bell System уже работали с сотовым радио, немного, но удачно.

В Январе, 1969 Bell System открывает коммерческое действующее сотовое радио, впервые применяя многократное использование частот. На борту поезда. Используя таксофоны. Многократное использование частот, как уже многократно упоминалось, - принцип определяющий сотовую связь и в данной системе это имело место. (Некоторые говорят handoffs или handovers также определяют сотовую связь, что они делают частично, но MTS и IMTS также могли бы использовать handovers; только многократное использование частот уникально для сотовой связи).

Пассажиры в поездах Metroliner, выполняющих рейсы между Нью-Йорком и Вашингтоном, Округ Колумбия "обнаруживали, что они могли удобно делать телефонные звонки, двигаясь со скоростью не менее чем 100 миль в час. "Шесть каналов в 450 MHz диапазоне были использованы снова и снова в девяти зонах вдоль 225-и мильного маршрута. Оснащенный вычислительной техникой управляющий центр в Филадельфии управлял системой". Таким образом, первый сотовый телефон был таксофоном! Как Пол говорит в статье Laboratories: система уникальна. Это - первая практическая интегрированная система, использующая концепцию радиозон Bell System для того, чтобы достигнуть оптимального использования ограниченного количества высокочастотных каналов".

В рукописи поданной в IEEE Трансакции На Коммуникациях 8 Сентября, 1971, Фумио Икегами из NTT объяснил, что его компания начала изучать по национальную систему сотового радио для Японии в 1967. Эксперименты по распространению радиоволн, измеряющих силу сигнала и приема в городских областях от мобильных устройств, начинаются с этого момента, сначала в 400Mhz и затем в 900Mhz.

Успешное системное испытание, возможно, случилось в 1975-ом, но я не в состоянии подтвердить это. Что Я могу подтвердить это то, что Ито и Матсузака написали в конце 1977, что " Испытания проводились в столичной области Токио с 1975 и теперь принесли успешное завершение". Два автора писали в основной статье, как первая Японская сотовая система должна работать. В середине 1980-х коммерческая мобильная телефонная связь земля-воздух вышла в свет. Северо Американская наземная система или NATS была предсатвлена Airfone в 1984, компанией скоро купленной GTE. Авиационная общественная корреспонденция или служба APC раскололась на два отделения. Первое - основанное на наземной системе (TAPC). Когда вызов с авиации идет непосредственно на наземную станцию. И спутниковое отделение, которое пришло значительно позже, работавшее с отправкой вызова на спутник, который затем передает его на наземную станцию. AT&T вскоре после GTE установили свою собственную TAPC сеть.

2. Общие характеристики GSM

2.1 Система стандарта GSM

Европейцы видели вещи в другом свете. Никакая новая телефонная система не могла бы объединить их существующие службы, работавшие на столь многих частотах. Они решили вместо этого начать с новой технологии на новом радиодиапазоне. Структурированная по сотовому типу, но полностью цифровая, новая служба должна была включать все наилучшие мысли того времени. Они сформировали новый беспроводной стандарт по требованиям для проводных ISDN, надеясь сделать беспроводной аналог. Новая услуга была названа GSM.

GSM сначала означало Groupe Speciale Mobile, по названию группы анализа, которая создавала стандарт. Теперь он известен как Global System for Mobile Communications (Глобальная Система для Мобильной Связи), хотя "C" не включается в сокращение. Разработка GSM началась в 1982 группой из 26 Европейских национальных телефонных компаний. Конференция Европейских Почтовых и Телекоммуникационных Администраций или CEPT, стремились построить единую для всех Европейских стран сотовую систему около 900 MHz диапазона. Редкое торжество Европейского объединения, достижения GSM стали "одними из наиболее убеждающих демонстраций какое сотрудничество в Европейской промышленности может быть достигнуто на глобальном рынке". Планирование началось всерьез и продолжалось в течение нескольких лет.

В 1989 Европейский Телекоммуникационный Институт Стандартов или ETSI взял ответственность за дальнейшее развитие GSM. В 1990 были опубликованы первые рекомендации. Объединенное Королевство потребовало и получило GSM план для высших частот. Цифровая Сотовая Система или DCS1800 работает в 1.8 GHz, использует базовые станции низкой мощности и имеют большую вместимость, поскольку доступно больше частот, чем на континенте.

Помимо этих изысков "воздушного интерфейса", система была чистой GSM. Спецификация была опубликована в 1991. Необходимо отметить, что никакая радио служба не может быть оценена на основании цифровая она или нет. Должны оцениваться другие показатели как, например, качество речи. Также, PCS 1900, Американский эквивалент GSM , действуют на высшей частоте, чем это делает в большинство в Европе. Как мы увидим позже, почти вдвое больше базовых станций требуется на континенте, чтобы закрыть дыры в охвате, которых не существует с нижней частотой. И скорость передачи данных не выше чем в 9.6 kbs, пятая часть скорости обычного модема. Существует, конечно, огромный потенциал, но пока сеть не создана и другие проблемы не решены, этот потенциал остается неиспользованным.

Тем временем, на континенте, коммерческие сети GSM начали действовать в Европейских странах в середине 1991. GSM разработан позже, чем стандартная сотовая связь и во многих отношениях лучше был сконструирован. Северо-Американский аналог - PCS, иногда называемый PCS 1900, действует на более высоком диапазоне частот, чем оригинальный Европейский GSM. Улучшенная Мобильная Телефонная Служба(AMPS) остается потенциальным конкурентом для GSM и PCS. Как говорит Дэвид Кроуи: "Лучше всего известны системы AMPS в США и Канаде, но AMPS - также де-факто стандарт в Мексике, Центральной и Южной Америке, очень распространены в Тихом Океане и также обнаружены в Африке и остатках СССР. В итоге, AMPS есть на каждом континенте кроме Европы и Антарктики... Из-за высокой вместимости, допускаемой концепцией сотовой связи, низкой энергоемкости, которая позволяла портативное функционирование и не убиваемый дизайн, AMPS имели ошеломляющий успех. Сегодня, более чем половина сотовых телефонов в мире действуют согласно стандартам AMPS... AMPS вырастили от своих корней 800MHz аналоговый стандарт, включая TDMA и CDMA цифровую технологию, узкодиапазонный (FDMA) аналоговое функционирование NAMPS, модификации для строений и резидентов.

Стандарты сотовой связи второго поколения нашли широкое распространение не только на территории России, но и в других странах. Самым известным стандартом 2G является GSM (Global System for Mobile Communications - Глобальная система мобильной связи). Около 80% сетей сотовой связи по всему миру построены по этому стандарту. Сети GSM используются 3 миллиардами людей более чем в 212 странах мира. Такое широкое распространение позволяет использовать международный роуминг между операторами сотовой связи, что дает возможность использовать абоненту свой телефон практически в любом уголке Земли.

Причем именно возможность роуминга (в том числе и международного) является главной отличительной чертой стандарта GSM от стандартов первого поколения. Разработка стандарта GSM началась еще в 1982 году организацией по стандартизации CEPT (European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) . В 1991 году в Финляндии была введена в эксплуатацию первая в мире сеть GSM. Уже к концу 1993 года число абонентов, использующих этот стандарт, перевалило за миллион. К этому времени сети GSM были развернуты в 73 странах мира.

Сети стандарта GSM позволяют предоставлять широкий перечень услуг:

ѕ Голосовые соединения

ѕ Услуги передачи данных (до 384 кбит/сек благодаря технологии EDGE)

ѕ Передача коротких текстовых сообщений (SMS)

ѕ Передача факсов

ѕ Голосовая почта

ѕ Конференцсвязь и мн. др.

Благодаря этому GSM завоевал прочные позиции на рынке сотовой связи. Причем, можно с уверенность сказать, что на ближайшие несколько лет этот стандарт будет лидирующим.

Итак, рассмотрим основные элементы, входящие в состав системы GSM:

Структура системы сотовой связи стандарта GSM

Сеть GSM делится на 2 системы. Каждая из этих систем включает в себя ряд функциональных устройств, которые, в свою очередь являются компонентами сети мобильной радиосвязи.

Данными системами являются:

ѕ Система коммутации - Network Switching System (NSS)

ѕ Система базовых станций - Base Station System (BSS)

Система NSS выполняет функции обслуживания вызовов и установления соединений, а также отвечает за реализацию всех назначенных абоненту услуг.

NSS включает в себя следующие функциональные устройства:

ѕ Центр коммутации мобильной связи (MSC)

ѕ Домашний регистр местоположения (HLR)

ѕ Визитный регистр местоположения (VLR)

ѕ Центр аутентификации (AUC)

ѕ Регистр идентификация абонентского оборудования (EIR).

Система ВSS отвечает за все функции, относящиеся к радиоинтерфейсу. Эта система включает в себя следующие функциональные блоки:

ѕ Контроллер базовых станций (BSC)

ѕ Базовую станцию (BTS)

MS (т.е. телефон абонента) не принадлежит ни к одной из этих систем, но рассматривается как элемент сети.

Теперь рассмотрим перечисленные элементы более подробно:

Состав системы коммутации NSS

Центр коммутации мобильной связи (MSC)

MSC является главным элементом системы GSM, он осуществляет контроль за BTS и BSC, расположенные в его зоне обслуживания.

Основная функция MSCзаключается в установлении соединения между абонентами сети. Через него также осуществляется выход на другие сети связи: стационарную телефонную сеть, сети междугородной связи, другие сотовые сети.



3. Функциональные возможности телефонов

Начнем с того, что интернет был изобретен у нас. Общепринятым стало мнение, что интернет возник из разработок американского военного Агентства перспективных исследований (DARPA). "В начале ARPA создало ARPANET" -- так звучит история в хрестоматийном пересказе программиста Денни Коэна. Мало кто знает, что первая локальная сеть была сконструирована советскими инженерами С. Лебедевым и В. Бурцевым для управления противоракетной баллистической станцией в 1956-62 гг. и в 1958-м году успешно прошла испытания на полигоне Сары-Шаган в Казахстане. Начальные этапы развития вычислительной техники в СССР были поистине вдохновляющими. Задача разработки и овладения новейшей вычислительной техникой была поставлена вскоре после войны, и поначалу решалась в суровых послевоенных условиях разрухи: ученые работали по общему трудовому графику, имея право на один за день выход за пределы лаборатории, на продовольственных карточках, и т.д. Б.Н. Малиновский прекрасно описывает все это в своей классической "Истории вычислительной техники в лицах"

Домашний регистр местоположения (HLR)

HLR содержит информацию об абонентах, которые приписаны к данному MSC. В нем хранится информация о подключенных услугах, о его состоянии (включен, выключен, активное соединение), местоположении абонента и некоторая другая информация. Информация о каждом абоненте храниться лишь в одном HLR.

Визитный регистр местоположения (VLR)

В VLR хранится информация об активных абонентах, которые находятся в зоне обслуживания данного MSC. В него занесены данные и о домашних абонентах, приписанных к данному MSC и о так называемых роумерах - абонентах, для которых данный MSC гостевой. Это могут быть абоненты других операторов связи, либо абоненты того же оператора, но из других регионов. В VLR информация поступает из HLR.

Центр аутентификации (AUC)

AUC предназначен для аутентификации абонентов. Эта процедура предназначена для предотвращения несанкционированного доступа в сеть. Каждый раз, когда абонент включает свой телефон, совершает голосовой вызов, отправляет SMS и т.п. сеть предлагает пройти процедуру аутентификации. Ее осуществляет MSC на основании данных полученных из AUC и от MS.

Регистр идентификации абонентского оборудования (EIR)

EIR - это база данных, содержащая информацию о идентификационных номерах мобильных телефонов GSM. Данная информация необходима для осуществления блокировки краденых трубок. EIR не является обязательным элементом сети. В мире существует лишь несколько операторов, которые внедрили его в своей сети.

Состав системы базовых станций BSS

Контроллер базовых станций (BSC)

BSC управляет всеми функциями, относящимися к работе радиоканалов в сети GSМ. Это коммутатор большой емкости, который обеспечивает такие функции, какхэндовер MS, назначение радиоканалов и сбор данных о конфигурации сот. Каждый MSC может управлять несколькими BSC. 43

Базовая станция (BTS)

BTS управляет радиоинтерфейсом с MS. BTS включает в себя такое радиооборудование, как трансиверы (приемо-передатчики) и антенны, которые необходимы для обслуживания каждой соты в сети.

Элементы сети, относящиеся к пакетной передаче данных

Узел обслуживания абонентов GPRS (SGSN)

Пакетные данные в отличие от голосового трафика передаются от подсистемы базовых станций не в сторону MSC, а в сторону SGSN. Этот элемент представляет собой маршрутизатор с раширенными функциями. На него возложены функции установления сессии пакетной передачи данных, маршрутизации пакетов, начисления платы за предоставленные услуги.

Шлюзовой узел GPRS (GGSN)

GGSN представляет собой шлюз сети. Если пакеты маршрутизируются за пределы сети оператора, то они попадают именно в GGSN. Этот элемент часто конструктивно объединяется вместе с SGSN в одном устройстве.

Помимо основной своей функции, а именно телефонной связи, современные сотовые телефоны имеют множество дополнительных.

ѕ дисплей (светодиодный, монохромный, цветной);

ѕ телефонный справочник;

ѕ АОН (автоматический определитель номера);

ѕ голосовое управление.

Мобильные телефоны, связанные с голосовой связью:

ѕ громкоговорящая связь ("громкая связь");

ѕ конференц-связь - в этом режиме разговаривают несколько человек;

ѕ подключение гарнитуры (Hands Free) (наушники + микрофон);

ѕ Push-to-talk - в этом режиме телефон имитирует портативную рацию.

Способы оповещения с использованием мобильного телефона:

ѕ вибровызов ("виброзвонок") - используется в зашумлённых местах или там, где нельзя нарушать тишину;

ѕ изменяемые мелодии звонков (рингтоны): от простых одноголосых трелей до полифонических мелодий (MIDI), (MMF), (WAV), (MP3) и AAC.

Приём и передача сообщений посредством мобильного телефона:

ѕ SMS (Short Message Service) - обмен короткими сообщениями;

ѕ EMS (Enhanced Message Service) - расширение SMS, позволяющее делать текст жирным, курсивом, добавлять смайлики;

ѕ MMS (Multimedia Messaging Service) позволяет добавлять в сообщения звук или изображение;

ѕ Instant messenger - система обмена мгновенными сообщениями, напоминающая ICQ.

Передача данных:

ѕ факс;

ѕ модем и доступ в интернет (по протоколам CSD, GPRS, EDGE или Wi-Fi);

ѕ WAP-браузер; 45

ѕ связь с компьютером или другим устройством по дата кабелю, инфракрасному порту или Bluetooth;

ѕ средства для работы с электронной почтой;

ѕ поддержка сменных карт флэш-памяти (MMC).

Деловые и развлекательные функции: часы, будильник, календарь, органайзер, калькулятор, конвертер валют, секундомер, игры, поддержка Java (J2ME), радиоприёмник, MP3-плеер, диктофон, GPS, цифровой фотоаппарат, цифровая видеокамера (смотри камерфон), QWERTY-клавиатура, фонарик, LBS (Location Based Serviced).

Прочие функции: Некоторые производители сотовых телефонов включают в них и более экзотические функции:караоке - LG F2100; уоки-токи (en: walkie-talkie) - LG KF1000; жёсткий диск - Samsung SPH-V5400; принтер - Polaroid HS-RSS; сканер; сканер отпечатков пальцев - Pantech GI100; преобразование речи в текст и ТВ-тюнер.

3.1 Технология доступа WAP

Буквосочетание WAP расшифровывается как Wireless Application Protocol, то есть протокол беспроводного приложения. Есть и второй вариант расшифровки, который тоже широко используется: Wireless Access Protocol, то есть протокол беспроводного доступа. Это название, пожалуй, ближе отражает сущность технологии WAP, потому что ее назначение - обеспечить доступ к Интернет посредством только мобильного телефона, без участия модема, компьютера и тому подобных устройств. Однако есть нюанс.

Через WAP Вы можете посещать не просто Интернет-сайты, а лишь WAP-страницы. Использовать открытие обыкновенных HTTP страниц через сотовый телефон неудобно тем, что эти страницы по своей структуре рассчитаны на цветной дисплей компьютера с экраном размером 640х480 пикселей, так что объем информации на такой страничке составляет порядка 120 Кб (а без фотографий - 25 Кб). Представить эту информацию на маленьком дисплее мобильного терминала невозможно, его "потолок" - 0,5 Кб. Кроме того, неудобство в отсутствии протокола сжатия, слишком большом объеме служебной информации и многое другое. WAP же страницы используют двоичный стандарт, позволяющий сжимать пакеты данных, они менее насыщены графической информацией и т.д.

Протокол передачи данных HTTP, который применяется в сети Интернет, не был рассчитан на использование мобильной связи и не учитывает многих ее особенностей. В связи с этим был разработан открытый протокол WAP, внедрение которого позволяет оптимально использовать для доступа в Интернет дисплеи сотовых телефонов, однако влечет за собой определенные изменения в структуре доступа пользователя к информации на сайтах в Интернете. Место модема и компьютера в новой технологии занимает специальный браузер, встроенный в телефонный аппарат абонента или находящийся на SIM-карте. Запрос с мобильного телефона поступает на WAP-шлюз оператора связи. Этот шлюз является как бы переводчиком между абонентским терминалом и обычным Интернетовским WEB-сервером. Для осуществления обмена информацией используется специальный "беспроводной гипертекстовый язык" - WML (Wireless Mark-up Language), специальные программы - WML-скрипты, а также другие специальные средства. Для того, чтобы данные на WEB-серверах стали доступны абонентам мобильной связи, они должны быть специально подготовлены - переформатированы и представлены в виде WAP-страниц.

Таким образом, при широком распространении WAP-технологий информация на серверах Интернет будет представлена в двух вариантах - в виде обычных WEB-страниц и в виде WAP-страниц.

Важная особенность WAP-технологии - ее независимость от транспортного протокола, используемого в сети мобильной связи. Это обстоятельство особенно важно в расчете на перспективу, в ожидании новых высокоэффективных транспортных протоколов. Очень важно и то, что WAP-технология будет совместима с новым стандартом Bluetooth для мобильных устройств персонального и профессионального назначения, который позволит удобно организовать взаимодействие офисного или домашнего компьютера с мобильным телефоном и целым рядом других устройств.

3.2 Служба коротких сообщений SMS

На первых порах служба SMS рассматривалась как дополнение к существующим услугам сотовой телефонной связи. С появлением мобильных аппаратов, небольшие экраны которых могли отображать алфавитно-цифровую информацию, их владельцам стало значительно удобнее пользоваться стандартными функциями (такими как идентификация вызывающих абонентов, ожидание и переадресация звонков, оповещение о поступивших сообщениях голосовой почты и т.д.). Возможность набора и чтения коротких текстов на экране карманного телефона вызвала желание использовать его и в качестве средства двусторонней пейджинговой связи и позволила абонентам отказаться от дополнительного устройства. В дальнейшем, по мере совершенствования сетевой инфраструктуры и терминальных устройств, круг приложений, поддерживаемых службой SMS, расширялся.

Сначала он охватил функции электронной почты и факсимильной связи, различные виды информационного обслуживания мобильных пользователей (биржевые сводки, новости, погода), а затем - и интерактивные услуги (доступ к банковским счетам и ресурсам Интернет).

Отличительной особенностью службы SMS (и одним из ее преимуществ перед традиционной пейджинговой связью) является гарантированная доставка сообщения адресату. Сообщение поступит на мобильный телефон независимо от того, ведется ли в данный момент по нему разговор (обмен данными) или он находится в режиме ожидания. Послание, в конце концов, дойдет до адресата и в том случае, если последний временно недоступен (например, он находится вне зоны действия сотовой сети или его телефон выключен). Система автоматически определяет факт неудачной попытки соединения, запоминает сообщение и хранит его до тех пор, пока связь с получателем не восстановится.

Концепция и архитектура SMS

Для организации службы SMS создается так называемый центр обработки сообщений (Short Message Service Center - SMSC), который и выполняет все функции, связанные с получением, промежуточным хранением и контролем за доставкой сообщений мобильным пользователям. В структуре SMSC оборудования обычно выделяют типовые компоненты: это сервер сообщений (непосредственно занимается обработкой сообщений и отслеживает их доставку) и шлюзовое устройство. Последнее обеспечивает взаимодействие сервера с элементами сетевой инфраструктуры (центром коммутации мобильной связи MSC, опорным регистром местонахождения HLR), интерфейс со службами голосовой и электронной почты, а также связь с внешними для данной сети источниками сообщений, например центрами SMSC других мобильных систем.

SMS в сетях GSM

Хотя поддержка технологии SMS предусмотрена во многих стандартах сотовой и PCS-связи, эта служба получила наибольшее распространение в сетях GSM.

3.3 Современные дисплеи сотовых телефонов

Стандарт GSM предусматривает возможность реализации двух видов услуг SMS - индивидуального обмена информацией и вещания. Режим индивидуального обмена сообщениями по схеме точка-точка предполагает передачу между мобильной станцией абонента и центром обработки сообщений блока данных размером не более 160 байт с подтверждением его получения принимающей стороной.

Ограниченный объем информации и использование для ее транспортировки сигнального канала позволяют осуществлять передачу непосредственно во время телефонного разговора абонента; при этом не оказывается сколько-нибудь существенного влияния на речевой и служебный трафики. Предназначенные для мобильных пользователей сообщения могут поступать в SMSC от абонентов той же или других сетей, по каналам передачи данных различных информационных служб, а также набираться вручную оператором центра, принимающим звонки по обычным телефонным линиям. Отправляемое сообщение вместе со служебной информацией (адресом получателя и меткой времени) передается с сервера SMSC на интерфейсное устройство, которое запрашивает базу данных HLR и определяет текущее местонахождение абонента. Затем сообщение в виде сигнального пакета (MAP message) направляется в соответствующий центр коммутации сети. Последний устанавливает связь с мобильной станцией (если она не была активизирована ранее вызовом речевой связи) и передает ей данные, используя протокол сигнального канала. Полученный текст отображается на экране, запоминается в идентификационном модуле сотового телефона (Subscriber Identity Module - SIM) либо пересылается на другое устройство, например ПК. Если соединение с мобильной станцией не состоялось, MSC сообщает об этом в центр SMSC и просит повторить передачу, когда связь станет возможной.

Сообщения от пользователя (набранные им с клавиатуры сотового телефона, предварительно записанные в модуле SIM или передаваемые с помощью компьютера) проходят тот же путь в обратном направлении, до сервера SMSC, который затем посылает этому пользователю подтверждение приема.

Режим вещания предназначен для односторонней передачи сведений общего характера (сводки погоды, условия дорожного движения и т.д.) мобильным пользователям, находящимся в данный момент в пределах всей сотовой сети или определенной ее части. В некотором смысле он аналогичен службе телетекста, используемой в телевидении. Текстовые сообщения формируются в центре вещания SMS (Cell Broadcast Short Message Service). Они адресованы одновременно всем абонентам и подтверждения факта приема не требуется, поэтому сообщения поступают (непосредственно или через контроллер) на базовые приемо-передающие станции (БС), минуя центр мобильной коммутации. От БС до мобильной станции такие сообщения передаются по одному из служебных каналов общего пользования (Broadcast Control Channel - BCCH), предусмотренных спецификациями GSM. Следует отметить, что в пределах сотовой сети могут создаваться несколько центров вещания, обслуживающих разные ее участки (группы ячеек), однако каждая из базовых станций (или контроллеров БС) должна быть соединена только с одним из них.

Свои решения по организации двустороннего обмена короткими сообщениями и вещания в сетях GSM предлагают многие ведущие поставщики базового оборудования и терминальных устройств. В качестве примера можно указать системы MXE компании Ericsson и Nokia SMSC. Первая из них обеспечивает все основные функции центра SMS - от пересылки небольших текстовых блоков, уведомления мобильных пользователей о поступлении сообщений голосовой почты и факсов до выполнения различных приложений, основанных на использовании модулей SIM. Вторая поддерживает целый ряд функций, связанных с информационным обслуживанием абонентов, - передачу биржевых сводок, прогноза погоды, спортивных новостей и т.д.

Внутренний формат SMS-сообщения

Суммарный размер сообщения может достигать 163 байт, из которых:

ѕ 1 байт заголовка, содержит тип сообщения;

ѕ 7 байт "временная отметка SMS-центра", в формате YYMMDDHHMMSSZZ

ѕ до 12 байт - адрес источника сообщения;

ѕ 1 байт - идентификатора протокола;

ѕ 1 байт - схема кодирования данных;

ѕ 1 байт - длина пользовательской области данных;

ѕ до 140 байт - собственно сообщение.

Отправка сообщений в кириллице

При отправке SMS в кириллице следует помнить, что в данном случае максимальная длина сообщения составляет 70 символов (в латинице 160). И, естественно, следует убедиться, что мобильный телефон адресата поддерживает прием сообщений в кириллице.

Такая поддержка есть в следующих аппаратах:

Nokia: 3210, 3310, 5110, 6110, 6130, 6150, 6210, 6250, 7110, 8810, 8850, 8890, 9110, 9210. Ericsson:T10s,T18s,T28s.

Следует также отметить, что некоторые SMS-гейты, отправляющие сообщения через Интернет, производят транслитерацию самостоятельно: вы набираете текст сообщения на русском языке и нажимаете кнопку отправки, предварительно указав, что терминал абонента не поддерживает кириллицу - остальное (транслитерацию и отправку сообщения на SMS-шлюз оператора) берет на себя гейт. Просто и удобно, но есть один минус - при транслитерации длина сообщения увеличивается (см. таблицу) и если лимит в 160 символов превышен, "лишнее" будет попросту отброшено без каких-либо предупреждений или уведомлений. Недостаток, по большому счету, аховый, но знание этого нюанса позволит избежать ненужных удивлений.

Отправка SMS с e-mail на мобильный телефон

Для отправки сообщения подойдет любой e-mail клиент. Адрес абонента следует указать в виде: number@sms.operdom, где:

number - номер абонента в международном формате (+ код страныкод городаномер абонента)),

Сообщение должно быть в формате "plain text".

Отправка SMS через Интернет

Услуга отправки коротких сообщений через Интернет в последнее время приобрела большую популярность и количество соответствующих сайтов в Сети явное тому подтверждение.

Работают они все одинаково: выбираете оператора, вводите номер (не забывайте про международный формат), текст и вперед. Удобства, опять таки, очевидны: с клавиатуры компьютера набирать текст проще, возможность отправить сообщение чуть ли не любому оператору по всему миру, автоматическая транслитерация. Да, если не учитывать деньги, уплаченные Интернет-провайдеру, услуга абсолютно бесплатная. Недостатки, разумеется, тоже есть. Основной заключается в отсутствии стабильной работы бесплатных SMS-гейтов. Ключевое слово здесь - "бесплатный", оно все объясняет. Хотя, справедливости ради, следует отметить, что "основного недостатка", как правило, лишены собственные сайты компаний-операторов мобильной связи.



4. Служба безопасности

4.1 Защита и безопасность информации

Нас всегда волнует вопрос, не услышал ли кто-нибудь посторонний то, что предназначалось только конкретному человеку. Проблема защиты от перехвата информации существует даже не с момента появления электрической связи вообще. Эта проблема возникла еще раньше - наверное, с появлением письменности. Но мы не будем заглядывать так далеко назад. История развития средств перехвата информации идет в ногу с прогрессом. Сотовый телефон - это очень удобно и практично. Но мы часто не задумываемся о том, какие возможности есть у телефона, кроме используемых нами. На самом деле, в любой аппаратуре сотовой связи еще на этапе разработки закладываются возможности:

- представления информации о точном местоположении абонента (о плюсах и минусах позиционирования можно прочитать в одной из предыдущих статей);

- записи и прослушивания разговоров с определением номеров;

- и многое другое, о чем мы подчас даже не догадываемся. В настоящее время электронный перехват разговоров, ведущихся по сотовому телефону, стал широко распространенным явлением.

Так, например, в Канаде, по статистическим данным, от 20 до 80 процентов радиообмена, ведущегося с помощью сотовых телефонов, случайно или преднамеренно прослушивается посторонними лицами. Прослушивание разговоров по мобильному телефону не только легко осуществить, он, к тому же, не требует больших затрат на аппаратуру, и его почти невозможно обнаружить. На Западе прослушивание разговоров, ведущихся с помощью беспроводных средств связи, практикуют правоохранительные органы, частные детективы, промышленные шпионы, представители прессы, телефонные компании, компьютерные хакеры и т.п. В этом вопросе мы, конечно, отстаем от Запада, но и у нас прослушивать разговоры по мобильнику вполне возможно. Существующие стандарты сотовой связи предоставляют различный уровень безопасности. Наименее защищенными являются аналоговые стандарты AMPS, NMT. Сигнал не кодируется и не шифруется, поэтому любой человек, настроив соответствующее радиоприемное устройство на ту же частоту, может услышать каждое ваше слово. Для этого даже не нужно иметь особо сложной аппаратуры. Разговор, ведущийся с сотового телефона, может быть прослушан с помощью сканирующего радиоприемника, теоретически переговоры можно прослушивать даже на обычном приемнике (при наличии некоторого опыта). Далее следует NMT-450i, он тоже обеспечивает слабую защиту. Если мобильный телефон работает в цифровом стандарте GSM-900, D-AMPS или аналогичном - за конфиденциальность разговора можно практически не волноваться.

Разумеется, если ваш собеседник также является владельцем мобильного телефона в цифровом стандарте. Если ваш собеседник - абонент телефонной сети общего пользования либо владелец мобильного телефона, который работает в аналоговом стандарте, - утечка информации может произойти не через ваш, а его аппарат или телефонную линию. CDMA же, наименее распространенный в России, обеспечивает пока самый высокий уровень защиты от прослушивания.

Что же касается пейджеров и обычных проводных телефонов, их "слушать" еще легче, чем сотовые (см. приложение к курсовой работе) Именно с алфавитно-цифровых пейджеров спецслужбы всего мира собирают значительную часть оперативной информации. А то, что доступно, скажем, оперативнику, может стать доступно и любому другому специалисту.

Существуют профессиональные подслушивающие комплексы (обычно они умещаются в небольшом кейсе), которые позволяют "отлавливать" пейджинговые сообщения. Как правило, прослушивание до 32 тысяч пейджеров для них - не проблема. Стоят такие системы дорого и, теоретически, по карману только спецслужбам либо самим операторам пейджинговой связи, которые могут использовать подслушивающее оборудование для предотвращения попыток "взлома" системы. Тем не менее, часто подобным образом развлекаются и частные граждане. Разговор по обычному телефону наиболее удобен для прослушивания. Во-первых, благодаря возможности подключиться к телефонной линии в любом месте - от офиса до телефонной станции (в том числе и непосредственно на территории АТС). Во-вторых, электронные элементы современного телефонного аппарата при определенных условиях могут использоваться в качестве подслушивающих устройств даже без их предварительной переделки. Да и отыскать жучок в начинке навороченного телефонного аппарата довольно затруднительно. Но вернемся к сотовым телефонам. Можно точно сказать, что разговоры по мобильнику прослушивают по крайней мере спецслужбы. Любой оператор мобильной связи действует в соответствии с лицензией, в которой записана обязанность обеспечивать функции СОРМ (средства оперативно-розыскных мероприятий) и обязан подключать специальное оборудование для прослушивания телефонных разговоров и чтения сообщений электронной почты своих клиентов. Что же делать? Если вам нечего скрывать, то можно спокойно пользоваться всеми видами телекоммуникации.

Если вы хотите обезопасить себя, то придется использовать некие приемы противодействия для предотвращения перехвата информации:

- разумеется, самое безопасное, это отказаться от услуг сотовой связи вообще;- приобретайте телефон анонимно или на вымышленные данные: по крайней мере, труднее определить, кто ведет разговор;

- избегайте или сведите к минимуму передачу конфиденциальной информации, такой как номера кредитных карточек, фио, адреса;

- помните, что труднее перехватить разговор, который ведется с движущегося автомобиля, т.к. расстояние между ним и перехватывающей аппаратурой (если та находится не в автомобиле) увеличивается и сигнал ослабевает;- используйте, при возможности, цифровые сотовые телефоны;

- отключайте полностью свой сотовый телефон, если он вам в данный момент не нужен, особенно во время важного разговора "тет-а-тет";

- при обмене конфиденциальной информацией по обычным каналам связи желательно использовать собственную аппаратуру электронного шифрования

Стремительное развитие сотовой связи и устройств передачи информации с помощью встроенных миниатюрных микрофонов породило серьезную проблему, относящуюся к информационной безопасности.

Это связано, прежде всего, с тем, что такие устройства по своим размерам и другим характеристикам приблизились к специальным техническим средствам и обнаружить их при укрытии и нелегальном применении крайне сложно.

С точки зрения тактических возможностей сотовый телефон может приобрести свойства устройств негласного съема информации (т.е. «легальных жучков»).

Отметим наиболее характерные тактические возможности сотового телефона. Сотовый телефон можно рассматривать как миниатюрное высококачественное подслушивающее радиоустройство, способное, во-первых, передавать акустическую информацию на сколь угодно большое расстояние по каналу сотовой связи. В этом случае телефон переводится в режим передачи по инициативе его владельца. Во-вторых, сотовый телефон может быть удаленно и негласно активирован без какой либо индикации и без ведома владельца (так называемые недекларированные возможности) даже в выключенном состоянии. Для специалиста в области информационной безопасности эта характеристика означает наличие у сотового телефона возможности дистанционного управления и соответственно приведение в действие функции подслушивания в любой момент времени. Следует сразу отметить, что на профессиональном уровне задача борьбы с подслушиванием на основе использования сотовых телефонов решается достаточно успешно, но является весьма дорогостоящим мероприятием и требует привлечения специалистов и широкого круга технических средств.

Важное значение телефонной связи прямо или косвенно затронуто не в единственной книге, не в единственном рассказе. Стоит отметить, что разрыв во времени обычной телефонной связи и сотовой весьма значительный, и явление довольно обычное, чтобы рассматривать его и изучать.

Людей в первое время устраивали условия телефонной связи - существование только стационарных аппаратов в домах или будках на улицах. Естественно, другой оценки у них практически не могло быть. Но появление сотовой связи был периодом некого рывка телефонии. Вначале коммерческая атмосфера была весьма очевидной, поэтому ее могли себе позволить немногие в стране (если иметь в виду регионы в целом). Но со временем этот феномен стал размываться и превращаться в менее коммерческую.

Мобильная связь, как все знают, прочно вошла в жизнь человека и играет одну из самых важных ролей в социальных структурах. В первое время эта функция использовалась лишь для доступа к людям, которые находятся на дальних расстояниях. Но в наши дни она значительно расширилась, и ее практически «не узнать».

Кроме звонков, которые были единственной возможностью сотовой связи в первое время после появления, стали образовываться другие пункты. Говорить первое время, значит включать туда весь двадцатый век, за которым людей ждали необычные открытия в этой области. Самой простой новой функцией нашего времени является возможность отправки смс -- сообщения, следом идет более улучшенный тип сообщения - ммс. Ммс включает в себя текстовые, звуковые и видео - файлы. Далее идет внедрение в мобильные устройства сети интернет, который завоевал внимание половины жителей Земли. Регулярно данной сетью пользуются миллиарды людей. Если дела дошли до такого масштаба, то можно с уверенностью заявить, что интернет занимает одно из лидирующих мест среди всех средств общения, которые только есть в настоящий момент.