eng
Содержание
Содержание
Предисловие 12
Об авторе 15
Типографские обозначения 16
Глава 1. Основные концепции 17
1.1.
Поколения мобильных систем связи 17
1.2.
Сфера телекоммуникаций: процессы стандартизации
и регулирования 18
1.3.
Глобальная система мобильной связи (GSM) 19
1.3.1.
Концепция сотовой структуры 20
1.3.2.
Архитектура сети GSM 21
1.3.3.
Подвижная станция 21
1.3.4.
Базовая приемопередающая станция 23
1.3.5.
Контроллер базовой станции 24
1.3.6.
Центр коммутации подвижных объектов и визитный
регистр местоположения 24
1.3.7.
Домашний регистр местоположения абонентов 24
1.4.
Система пакетной радиосвязи общего пользования (GPRS) 25
1.4.1.
Архитектура сети GPRS 26
1.4.2.
Узел обеспечения GPRS 28
1.4.3.
Шлюзовой узел GPRS 28
1.5.
Универсальная система мобильной связи (UMTS) 28
1.5.1.
Сервисы систем 3G 29
1.5.2.
UMTS первой фазы (First Phase UMTS) 31
1.5.3.
Архитектура UMTS первой фазы 31
1.5.4.
Абонентское оборудование (UE) 33
1.5.5.
UTRA Network 33
1.5.6.
Базовая сеть системы UMTS первой фазы 34
1.5.7.
Система UMTS второй фазы 34
1.6.
Протокол приложений для беспроводной связи (WAP) 34
1.6.1.
Начальное ознакомление с WAP 36
1.6.2.
Архитектура WAP 39
1.6.3.
Технология «Push» 39
1.6.4.
Профиль агента пользователя (UAProf) 41
1.6.5.
WAP 1.x Legacy Configuration 43
1.6.6.
WAP HTTP Proxy с Wireless Profiled TCP и HTTP 44
1.6.7.
HTTP с прямым доступом 45
1.6.8.
Сегментация и сборка WTP 46
1.6.9.
Система управления цифровыми правами при
копировании, введенная Открытым сообществом
производителей мобильной связи 47
47
2
Содержание
Глава 2. Стандартизация 50
2.1.
План развития технологий для передачи сообщений 52
2.2.
Стандарты MMS 54
2.3.
Проект сотрудничества третьего поколения (3GPP) 54
2.3.1.
Структура 3GPP 55
2.3.2.
Спецификации 3GPP: выпуск, фаза и стадия 56
2.3.3.
Спецификации 3GPP: Схема обозначения и нумерации 58
2.4.
Проект 2 сотрудничества третьего поколения (3GPP2) 60
2.5.
Ассоциация GSM 60
2.5.1.
Рабочие группы 61
2.5.2.
Региональные группы 62
2.6.
Комитет по инженерным вопросам сети Интернет (IETF) 62
2.6.1.
Документы IETF 62
2.6.2.
Этапы развития Интернет-стандартов 63
2.7.
Консорциум WWW 64
2.8.
WAP Forum 65
2.9.
Открытое сообщество производителей мобильной связи (OMA) 67
2.9.1.
Структурная организация OMA 67
2.9.2.
Спецификации OMA 69
2.9.3.
Опубликованные документы 71
2.10.
Дополнительная литература 72
Глава 3. Сервис передачи коротких сообщений (SMS) 73
3.1.
Описание сервиса 73
3.2.
Сферы применения SMS 74
3.2.1.
SMS-приложения для пользователя 74
3.2.2.
Корпоративные приложения на базе SMS 77
3.2.3.
SMS приложения для сетевых операторов 77
3.2.4.
Цепочка наращения стоимости для приложений
на базе SMS 78
3.3.
Архитектура сетей GSM 78
3.3.1.
Элемент передачи короткого сообщения 80
3.3.2.
Сервисный центр 80
3.3.3.
Шлюз Email 81
3.4.
Базовые функции SMS 81
3.4.1.
Отправление и доставка короткого сообщения 81
3.4.2.
Отчет о состоянии 82
3.4.3.
Тракт с ответом 82
3.4.4.
Режимы адресации 83
3.4.5.
Срок действительности сообщения SMS (Validity period) 84
3.5.
Краткий обзор технических спецификаций SMS 85
3.6.
Уровни протоколов 85
3.6.1.
Межсетевое взаимодействие сервиса SMS в разных
мобильных сетях 87
3.6.2.
Структура сообщения 88
3.6.3.
Транзакции SME-SMSC/Отправление(Submit), Доставка
(Deliver), Отчет (Report) и Команда (Command) 89
Содержание 3
3.7.
Структура сегмента сообщения 90
3.7.1.
Транспортный протокол передачи элемента данных (TPDU) 90
3.7.2.
Типы сообщений 92
3.7.3.
Методы кодирования текста 92
3.7.4.
Компрессия текста 93
3.7.5.
Классы сообщений 93
3.7.6.
Группы кодирования 94
3.7.7.
Протокольные идентификаторы 94
3.8.
Хранение значений установочных параметров и сообщений
в памяти SIM 96
3.9.
Отправление сообщения 99
3.9.1.
Конфигурация TPDU 100
3.9.2.
Параметры TPDU 101
3.9.3.
Отклонение дубликатов сообщения 103
3.9.4.
Период действительности сообщения 103
3.9.5.
Абсолютное временное представление 105
3.9.6.
Адрес получателя сообщения 106
3.9.7.
Адресация SME 106
3.10.
Отчет об отправлении сообщения 108
3.10.1.
Положительный отчет об отправлении
(Positive Submission Report) 108
3.10.2.
Отрицательный отчет об отправлении
(Negative Submission Report) 111
3.10.3.
Индикатор параметра 114
3.10.4.
Временная отметка сервисного центра 114
3.11.
Доставка сообщения (Message Delivery) 115
3.11.1.
Схема TPDU 116
3.11.2.
Параметры TPDU 116
3.11.3.
Указатель отчета о состоянии 118
3.11.4.
Временная отметка сервисного центра 118
3.12.
Отчет о доставке сообщения 118
3.12.1.
Положительный отчет о доставке сообщения 119
3.12.2.
Отрицательный отчет о доставке сообщения 121
3.13.
Отчет о состоянии 123
3.13.1.
Схема TPDU 126
3.13.2.
Параметры TPDU 127
3.13.3.
Время доставки 128
3.14.
Команда (Command) 129
3.14.1.
Схема TPDU 130
3.14.2.
Параметры TPDU 130
3.15.
Заголовок данных пользователя и пользовательские данные 130
3.15.1.
Информационные элементы 133
3.15.2.
Конкатенация сегментов сообщения
(Concatenation of Message Segments) 137
3.15.3.
Специальная индикация SMS-сообщений 140
3.15.4.
Адресация порта приложения 143
3.15.5.
Параметры управления сервисного центра 145
4
Содержание
3.15.6.
Указатель источника заголовка данных пользователя 146
3.15.7.
Заголовок безопасности инструментария (U)SIM 146
3.15.8.
Беспроводной протокол управления сообщением
(Wireless control message protocol) 148
3.15.9.
Альтернативный адрес ответа 148
3.15.10.
Уведомление системы улучшенной голосовой почты 149
3.16.
Сетевые функции для доставки сообщения 152
3.17.
Протоколы доступа SMSC 154
3.17.1.
Протокол SMPP, разработанный SMS Forum 155
3.17.2.
Спецификация открытого интерфейса SMS,
разработанная Sema Group 155
3.17.3.
Протоколы MMAP и SMAP 157
3.18.
Инструментарий приложения SIM (SIM Application Toolkit) 159
3.18.1.
Проактивный SIM 160
3.18.2.
Загрузка данных в SIM 160
3.18.3.
Взаимодействия SIM: Пример 160
3.19.
SMS и AT-команды 161
3.19.1.
AT-команды в текстовом режиме 163
3.19.2.
Использование AT-команды: пример 164
3.20.
Организация межсетевого взаимодействия между SMS и Email 164
3.20.1.
Метод на базе текста 166
3.20.2.
Метод на базе информационного элемента 168
3.21.
Индекс параметров TPDU 169
3.22.
Преимущества и недостатки SMS 175
3.23.
Дополнительная литература 175
Глава 4. Сервис передачи расширенных сообщений 176
4.1.
Описание сервиса 176
4.1.1.
Basic EMS 176
4.1.2.
Extended EMS (расширенный EMS) 178
4.2.
Совместимость EMS и SMS 178
4.3.
Basic EMS (Базовый EMS) 179
4.3.1.
Форматирование текста 179
4.3.2.
Изображения 181
4.3.2.1.
Большое изображение 181
4.3.2.2.
Маленькое изображение 183
4.3.2.3.
Изображение с регулируемыми размерами 184
4.3.3.
Звуки 187
4.3.3.1.
Стандартные звуки 187
4.3.3.2.
Звуки, определенные пользователем 187
4.3.4.
Анимации (Animations) 194
4.3.4.1.
Стандартные анимации 194
4.3.4.2.
Анимации, определенные пользователем 195
4.3.5.
Индикатор подсказки пользователя (User Prompt Indicator) 197
4.3.5.1.
Управление UPI (UPI Management) 199
4.3.5.2.
Сегментация и восстановление UPI 199
4.3.6.
Независимый Индикатор распределения объекта 199
4.4.
Extended EMS (расширенный EMS) 202
4.4.1.
База расширенного объекта 203
4.4.2.
Повторное использование расширенного объекта 211
4.4.3.
Компрессия расширенного объекта 212
4.4.3.1.
Структура потока сжатых данных 212
4.4.3.2.
Методы компрессии и восстановления сжатых данных 217
4.4.3.3.
Метод восстановления сжатых данных 218
4.4.3.4.
Метод компрессии 219
4.4.4.
Расширенные объекты 221
4.4.5.
Стандартные звуки 221
4.4.6.
Звуки iMelody 222
4.4.7.
Черно-белое растровое изображение 223
4.4.8.
Растровые изображения в шкале уровней серого цвета 225
4.4.9.
Цветные растровые изображения 226
4.4.10.
Стандартная анимация 226
4.4.11.
Черно-белая анимация 229
4.4.12.
Анимация в шкале уровней серого цвета 230
4.4.13.
Цветная анимация 232
4.4.14.
Информационный поток vCard 234
4.4.15.
Информационный поток vCalendar 240
4.4.16.
Мелодия MIDI 249
4.4.16.1.
Введение в MIDI 251
4.4.16.2.
MIDI-сообщения 251
4.4.16.3.
Общий формат MIDI и MIDI 2.0 253
4.4.16.4.
Передача мелодий MIDI 255
4.4.16.5.
Расширяемая полифония MIDI и профиль 3GPP 255
4.4.16.6.
Рекомендации по созданию мелодий MIDI 256
4.4.17.
Векторная графика 257
4.4.17.1.
WVG-изображение по размеру знака 258
4.4.17.2.
WVG-изображение с регулируемым размером
в независимом информационном элементе 259
4.4.17.3.
WVG-изображение с регулируемым размером в виде
расширенного объекта 259
4.4.17.4.
Определение формата WVG 259
4.4.18.
Выбор цвета для форматирования текста 262
4.4.19.
Гиперссылка 262
4.4.20.
Передача информации о возможностях, поддерживаемых
устройством 265
4.4.21.
Рекомендации по созданию расширенных объектов 268
4.5.
Преимущества и недостатки EMS 268
4.6.
Дополнительная литература 268
Глава 5. Сервис передачи мультимедиа-сообщений (MMS):
сервис и архитектура 269
5.1.
Факторы, поддерживающие успех MMS 270
5.2.
Коммерческая готовность сервиса MMS 273
5.3.
Сравнение MMS с другими сервисами передачи сообщений 273
6
Содержание
5.3.1.
SMS и EMS 273
5.3.2.
Электронная почта (Electronic mail) 274
5.3.3.
Сервис Sha-mail от J-Phone и i-shot от NTT Domoco 275
5.3.4.
Сервис Blackberry компании RIM 276
5.4.
Потенциальные преимущества MMS 277
5.5.
Модели выставления счетов 279
5.6.
Сценарии использования 280
5.6.1.
Передача сообщений по сценарию «от абонента к абоненту» 280
5.6.2.
Передача сообщений «от контент-провайдера к абоненту» 282
5.6.3.
Поддержка традиционных устройств и межсетевое
взаимодействие в разных средах MMS 283
5.6.4.
Дополнительные приложения) 283
5.7.
Архитектура 283
5.7.1.
Среда MMS 284
5.7.2.
MMS-клиент 284
5.7.3.
Центр MMS 286
5.7.4.
Интерфейсы 287
5.8.
Путь стандартизации сервиса MMS 290
5.9.
WAP-реализации MMS 295
5.10.
Возможности сервиса 296
5.11.
Отправление сообщения 297
5.12.
Извлечение сообщения 299
5.12.1.
Немедленное извлечение сообщения 299
5.12.2.
Отложенное извлечение сообщений 300
5.12.3.
Извлечение сообщений во время роуминга 301
5.12.4.
Автоматическое отклонение незатребованных
и анонимных сообщений 302
5.13.
Отчеты, относящиеся к сообщениям 302
5.13.1.
Отчеты о доставке 302
5.13.2.
Отчеты о прочтении сообщения 302
5.14.
Дальнейшая пересылка сообщения 303
5.15.
Оплаченный ответ 303
5.16.
Режимы адресации 303
5.17.
Установочные параметры устройств, поддерживающих MMS 304
5.17.1.
Настройки соединения 304
5.17.2.
Предпочтения пользователя 305
5.17.3.
Сохранение и инициализация настроек MMS 306
5.18.
Хранение установочных параметров MMS
и уведомлений в (U)SIM 307
5.19.
Ящик мультимедиа-сообщений (MMbox) 307
5.20.
Дополнительные сервисы 309
5.21.
Адаптация контента 311
5.22.
Потоковая передача 314
5.22.1.
Пример архитектуры MMS для поддержки
потоковой передачи сообщения 316
5.22.2.
Протоколы потоковой передачи: RTP и RTSP 318
5.23.
Система оплаты и выставление счетов 320
5.24.
Вопросы обеспечения безопасности 324
5.25.
Мультимедиа-сообщение 325
5.26.
Многокомпонентная структура 326
5.26.1.
Конверт сообщения 327
5.26.2.
Инкапсуляция медиа-объектов 330
5.27.
Классы и домены контента сообщения 331
5.27.1.
Домены контента сообщения 333
5.27.2.
Классы контента сообщений 334
5.27.3.
Функциональная совместимость MMS-клиента 335
5.27.4.
Режимы создания сообщения 336
5.28.
Типы мультимедиа, форматы и кодеки 342
5.28.1.
Текст 342
5.28.2.
Растровые изображения и фотоснимки 342
5.28.3.
Векторная графика 344
5.28.4.
Аудио 345
5.28.4.1.
Речь 345
5.28.4.2.
Аудио и синтезированное аудио 346
5.28.5.
Видео 347
5.28.6.
Объекты системы управления личной информацией 349
5.29.
Описание сцены 349
5.29.1.
Начальное ознакомление с протоколом SMIL 350
5.29.2.
Организация SMIL 2.0 351
5.29.3.
Пространственное описание с помощью SMIL 351
5.29.4.
Временное описание при помощи SMIL 352
5.29.5.
Базовый профиль SMIL 353
5.29.6.
Профиль MMS SMIL и сертификат соответствия MMS,
разработанный OMA 354
5.29.7.
Пространство имен SMIL 357
5.29.8.
Связывание описания сцены с частями тела 359
5.29.8.1.
Связывание с идентификатором контента 359
5.29.8.2.
Связывание с положением контента 360
5.29.9.
Присваивание имен частям тела 361
5.29.10.
Поддержка потокового видео 361
5.29.11.
Поддержка цвета в профиле SMIL 363
5.29.12.
Профиль SMIL 3GPP или PSS SMIL 364
5.29.13.
XHTML в качестве альтернативы SMIL 364
5.30.
Пример мультимедиа-сообщения 364
5.31.
DRM-защита медиа-объектов 366
5.31.1.
Блокировка дальнейшей пересылки 366
5.31.2.
Комбинированная доставка 368
5.31.3.
Раздельная доставка 368
5.32.
Сервис отправления открыток 370
5.33.
Измерение размера сообщения 371
5.34.
Коммерческие решения и инструментарий разработчика 372
5.35.
Будущее сервиса MMS 375
5.36.
Дополнительная литература 376
Глава 6. Сервис передачи мультимедиа-сообщений, выполнение транзакций 377
6.1.
Общее представление о транзакционной модели MMS 377
6.1.1.
Сценарий «от абонента к абоненту» 378
6.1.2.
Сценарий «от контент-провайдера к абоненту» 380
6.1.3.
Пояснения к таблицам описаний PDU 382
6.2.
Интерфейс MM1, MMS-клиент — MMSC 382
6.2.1.
Отправление сообщения 387
6.2.2.
Уведомление о сообщении 394
6.2.3.
Извлечение сообщения 403
6.2.4.
Отчет о доставке сообщения 410
6.2.5.
Отчет о прочтении сообщения 412
6.2.6.
Пересылка сообщения далее 416
6.2.7.
Сохранение и обновление состояния сообщений в MMbox 421
6.2.8.
Просмотр сообщений в MMBox 423
6.2.9.
Загрузка сообщения в MMBox 432
6.2.10.
Удаление сообщения из MMBox 433
6.2.11.
Параметр описания и двоичное кодирование 435
6.3.
Интерфейс MM2, внутренний интерфейс MMSC 439
6.4.
Интерфейс MM3, MMSC — внешние серверы 439
6.5.
Интерфейс MM4, MMSC — MMSC 447
6.5.1.
Начальное ознакомление с протоколом SMTP 450
6.5.2.
Дальнейшая маршрутизация сообщения 454
6.5.3.
Дальнейшая маршрутизация отчета о доставке сообщения 458
6.5.4.
Дальнейшая маршрутизация отчета о прочтении сообщения 462
6.5.4.
Пример передачи сообщения по протоколу SMTP 465
6.6.
Интерфейс MM5, MMSC — HLR 465
6.7.
Интерфейс MM6, MMSC — пользовательские базы данных 467
6.8
. Интерфейс MM7, MMSC — VAS-приложения 467
6.8.1.
Начальное ознакомление с протоколом SOAP 470
6.8.2.
Отправление сообщения 472
6.8.3.
Доставка сообщения 477
6.8.4.
Отмена доставки сообщения 477
6.8.5.
Замена сообщения 479
6.8.6.
Отчет о доставке сообщения 481
6.8.7.
Отчет о прочтении сообщения 481
6.8.8.
Обработка общих ошибок 482
6.9.
Интерфейс MM8, MMSC — Система выставления
счетов по факту 485
6.10.
Интерфейс MM9, MMSC — Онлайновая система оплаты 488
6.11.
Интерфейс MM10, MMSC — Функция управления
сервисом передачи сообщений 491
6.12.
STI и транскодирование в сервисе MMS 492
6.12.1.
Значительное и незначительное
ухудшения контента сообщения 495
6.12.2.
Таблицы транскодирования 499
6.12.3.
Стандартный транскодирующий интерфейс (STI) 501
6.12.4.
Транзакция передачи запроса через интерфейс STI
о выполнении операции транскодирования 502
6.12.5.
Транзакция передачи ответа на запрос через интерфейс STI
о выполнении операции транскодирования 503
6.13.
Соответствие стандарту и испытания на взаимодействие 503
6.13.1.
Требования статического соответствия 504
6.13.2.
Формулировка соответствия поддерживающих реализаций 505
6.13.3.
Требования, план и спецификация для проведения испытаний
поддерживающих реализаций 506
6.13.4.
Проведение испытаний на взаимодействие 506
6.14.
Реализации разных версий для протокола MMS 507
Акронимы и аббревиатуры 509
Приложения 525
Приложение А: Значения SMS TP-PID для телекоммуникационного
(телематического) взаимодействия 525
Приложение Б: цифровое и алфавитно-цифровое представление 526
Б.1. Целочисленное представление 526
Б.2. Октетное представление 527
Б.3. Полуоктетное представление 527
Приложение В: SMS — Наборы символов и форматы преобразования 529
В.1. 7-битный (по умолчанию) алфавит GSM
(GSM 7-bit Default Alphabet) 529
В.2. US-ASCII 530
В.3. Универсальный набор символов (UCS) 532
В.4. Форматы преобразования UCS 532
Приложение Г: EMS — Грамматика iMelody 533
Приложение Д: MMS — Типы контента для медиа-объектов 534
Приложение Е: Интерфейс MM1 — Коды состояния запроса,
указываемые в параметре ответа (X-Mms-Response-Status) 535
Приложение Ж: Интерфейс MM1 — Коды состояния для процесса
извлечения сообщения (X-Mms-Retrieve-Status) 538
Приложение З: Интерфейс MM1 — Коды состояния запроса
о сохранении сообщения в MMbox (X-Mms-Store-Status) 539
Приложение И: Интерфейс MM4 — Коды состояния запроса,
указываемые в параметре ответа (X-Mms-Request-Status-Code) 541
Приложение К: Интерфейс MM7 — Коды состояния запроса
и текстовое описание состояния 541
Предисловие
Можно ли назвать сервис SMS историей? Определенно нет, учитывая боль-
шие объемы SMS-трафика, передаваемого в современных мобильных сетях!
Конечно, сервис SMS станет одной из основных вех в истории развития
мобильной телефонии. Пользуясь услугами SMS, абоненты разработали
собственный язык общения, пытаясь обойти ограничения сервиса, образо-
вали свои коммуникационные группы или сообщества, и с удовольствием
пользуются возможностями новых интерактивных каналов. Любой мобиль-
ный телефон сети GSM поддерживает возможности сервиса SMS, и если
все абоненты сети GSM отправят по одному сообщению одновременно, то
общее число сообщений, переданных в радиоканалах мобильных сетей по
всему миру, составит 1 миллиард. В инженерном аспекте технологии SMS
достигли зрелой стадии завершенности, поэтому форумы стандартизации
не предполагают его дальнейшее расширение. Сейчас все внимание сфоку-
сировано на развивающемся Multimedia Messaging Service (MMS) (Сервис
передачи мультимедиа-сообщений). Сервис MMS начали использовать все-
го несколько лет назад, но он уже завоевал признание со стороны сетевых
операторов и получил широкую поддержку в мобильной индустрии, что
выражается в стремительных темпах проникновения на рынок аппаратуры
с MMS-возможностями. Базовые технологии сервиса все еще находятся
в процессе своего развития, и современные мобильные телефоны с под-
держкой MMS предлагают пользователям расширенный набор возможно-
стей по сравнению с аппаратной реализацией ранней стадии. Большими
преимуществами для развития MMS послужили разработки нового по-
коления мобильных телефонов с такими интегрированными возможностя-
ми мультимедиа, как цветные экраны и встроенные фото и видеокамеры,
а также применение технологии пакетной передачи данных в мобильных
сетях. Сервис MMS распахивает двери перед новыми возможностями для
деловой деятельности и имеет все предпосылки для того, что стать пра-
вильно выбранным каналом распределения коммерческого контента (за-
грузка музыки, рассылка уведомлений, новостей и т. д.). Будущее покажет,
добьется ли MMS такого же реального успеха, как сервис SMS.
Первая книга была издана в конце 2002 г. Она посвящена сервисам
SMS, Enhanced Messaging Service(EMS) (Сервис передачи расширенных со-
общений) и MMS. К тому времени SMS был уже признанным удачным
сервисом, а MMS находился в начале пути развития. Наблюдая растущую
популярность сервиса MMS, в конце 2003 г. я написал вторую книгу, по-
святив ее MMS. Второе издание сделано на основе двух предыдущих книг.
Все главы полностью пересмотрены в соответствии с последними разра-
ботками в области стандартизации и, опираясь на опыт, приобретенный
автором, детально изложены принципы встроенных решений передачи со-
общений для производителей мобильных устройств, и решений по проек-
тированию MMS для большой группы сетевых операторов.
В первой главе книги дано общее представление об эволюции мобиль-
ной телефонии, начиная с первого применения систем первого поколения,
и продолжая обзором систем второго поколения с поддержкой цифровых
Предисловие 11
коммуникации и пакетной передачи данных. Также описаны развиваю-
щиеся системы третьего поколения наряду с последними разработками
методов стандартизации для процесса управления цифровыми правами.
В главе 2 сделана попытка прояснить часто непонятные структуры и про-
цедуры организаций стандартизации. Понимание того, каким образом эти
организации разрабатывают требуемый стандарт для передачи сообщений,
имеет ключевое значение для проектирования совместимых коммерческих
решений. Глава 3 посвящена Сервису передачи коротких сообщений (Short
Message Service). После проведения быстрого обзора основных сфер при-
менения, детализировано техническое описание сервиса. В главе 4 внима-
ние сфокусировано на стандарте расширения прикладного уровня SMS,
названного Сервисом передачи расширенных сообщений (Enhanced Messaging
Service). Дано объяснение процесса создания контента rich-media
(обогащенная среда) и его передачи посредством SMS. Главы 5 и 6 полно-
стью посвящены Сервису передачи мультимедиа-сообщений (Multimedia
Messaging Service). В главе 5 определены сферы применения сервиса и об-
щая сетевая архитектура, дано описание процесса создания мультимедиа-
сообщений. В главе 6 внимание сосредоточено на аспектах протоколов,
представлена техническая реализация каждого интерфейса MMS. Содер-
жание всех глав дополнено набором приложений, после чего приведен пол-
ный указатель, предназначенный для использования качестве практиче-
ского справочника для разработчиков решений архитектуры, инженеров
в области телекоммуникации, специалистов, практикующих в сфере стан-
дартизации, инструкторов и студентов.
Хочу сознаться, что одной из первичных причин, побудивших меня
взяться за работу над книгой, стала возможность уклониться от таких дел,
как мытье посуды вручную, уборка квартиры и наведение порядка на ра-
бочем столе, притворившись, что у меня не хватает на это времени. Моя
жена, Мари-Амели (Marie-Amelie) недавно раскрыла эту хитрость, и стало
действительно сложно завершить книгу в установленные сроки, потому
что в это же время мне все-таки пришлось мыть посуду. Но, недавно мы
приобрели подержанную посудомоечную машину, что гораздо облегчило
наш быт. Я понял, что мне совсем необязательно писать книги для того,
чтобы увильнуть от мытья посуды под прикрытием своей крайней занято-
сти. Но возможно я буду время от времени писать статьи, чтобы списать на
нехватку времени мое нежелание разбирать бумаги на столе и составлять
грязные тарелки в столь полюбившуюся мне посудомойку.
Я хочу выразить глубокую признательность всем людям, потратившим
свое время и приложившим усилия для рецензирования содержания кни-
ги. Книга значительно выиграла от конструктивных комментариев экс-
пертов, вовлеченных в разные сферы деятельности, связанные с MMS (ор-
ганы стандартизации, сетевые операторы мобильной связи, производители
аппаратуры, и разработчики приложений третьей стороны). В частности,
я благодарен следующим людям: Эскил Ахлин (Eskil Ahlin), Стефан Оги
(Stephane Augui), Филипп Белордре (Philippe Bellordre), Луис Кэрролл (Luis
Carroll), Дейв Чен (Dave Chen), Франсуа Коро (Francois Courau), Филипп
Делолой (Philippe Delaloy), Сирил Фенард (Cyril Fenard), Питер Фрейтаг
12 Предисловие
(Peter Freitag), Артур Гидлоу (Arthur Gidlow), Пьер Греналь (Pierre Grenaille),
Ян Харрис (Ian Harris), Майкл Ишизу (Michael Ishizue), Херве Лан-
гиль (Herve Languille), Джосеф Ломен (Josef Laumen), Мари-Амели Ле Бо-
дик (Marie-Amelie Le Bodic), Арнод Ле Рой (Arnaud Le Roy), Бернд Милке
(Bernd Mielke), Нгок Танх Ли (Ngoc Tanh Ly), Джером Маркон (Jerome
Marcon), Тибо Минвиль (Thibaut Mienville), Томас Пикард (Thomas Picard),
Жан-Люк Рикуэр (Jean-Luc Ricoeur), Фридхелм Родермунд (Friedhelm Rodermund),
Андреас Шмидт (Andreas Schmidt), Джозе Сорес (Jose Soares),
Франк Тимфус (Frank Timphus), Фредерик Вилен (Frederik Villain), Пол
Винсент (Paul Vincent) и Вильфред Цез (Wilfried Zeise).
Я выражаю большую благодарность всем читателям первого издания
книги и, особенно тем, с которыми была установлена обратная связь. По
мере возможности, мною были учтены все пожелания, высказанные в про-
цессе обратной связи с читателями, для того, чтобы повысить точность
содержания и легкость восприятия второго издания.
Также я получил большую поддержку и неоценимые руководства со
стороны сотрудников издательства John Wiley & Son, Ltd, участвовавших
в процессе подготовки книги к публикации. В частности я высказываю
свою признательность таким сотрудникам, как Марк Хэммонд (Mark Hammond)
и Сара Хинтон (Sarah Hinton), которые поддерживали меня в тече-
ние всего длительного процесса.
В заключение я хочу поблагодарить Alcatel Business Systems, Bijitec, Siemens
AG и Sony Ericson за предоставленные ими иллюстрации к книге.
В библиографии перечислены стандарты, которые могут быть полез-
ны для дальнейшего изучения вопросов, затрагиваемых в книге. Ссылки
на эти стандарты и другую полезную информацию можно найти на web-
сайте, посвященном этой книге:
http://www.lebodic.net/mms_resources.htm
Gwenael Le Bodic, PhD
Об авторе
Гвенел Ле Бодик (Gwenael Le Bodic) является разработчиком архитектуры
сервисов передачи сообщений в рабочей группе Vedafone, базирующейся
в Германии. В рамках деятельности Vedafone он вовлечен в процесс про-
ектирования решений для передачи сообщений в среде многих сетевых
операторов. Он также вносит свой вклад в разработку вопросов системно-
го взаимодействия, поддерживающего обмен сообщениями мультимедиа
между разными операторами.
Ранее Гвенел Ле Бодик был экспертом в области передачи сообщений
и стандартизации для подразделения Alcatel’s mobile phone во Франции.
Его деятельность в Alcatel включала участие и вклад в разработки сервисов
передачи сообщений и технологий в рамках форумов стандартизации 3GPP
и OMA. Он был ответственным за проектирование программной архитек-
туры встроенных решений передачи мультимедиа-сообщений для первых
двух моделей мобильных телефонов Alcatel с поддержкой MMS.
Будучи дипломированным инженером IT-технологий, Гвенел Ле Бодик
получил степень доктора наук (PhD) по мобильным коммуникациям при
Стресклайдском Университете (University of Strathclyde), Глазго. Он явля-
ется автором многих научно-исследовательских публикаций в сфере мо-
бильных коммуникаций. Он подготовил первое издание книги «Передача
сообщений в мобильной среде. Технология и сервисы» (Mobile Messaging, Technology
and Services) (John Wiley & Sons, Ltd, ноябрь 2002 г.), а также напи-
сал книгу, посвященную MMS, «Сервис передачи мультимедиа-сообщений.
Инженерно-технический подход к MMS» (Multimedia Messaging service, an engineering
approach to MMS) (John Wiley & Sons, Ltd, октябрь 2003 г.).
С автором можно связаться по электронной почте: gwenael@lebodic.net
Типографские обозначения
В книге используются следующие типографские обозначения:
Гарнитура
шрифта или
символ
Предназначение Пример
courier Относится к системной команде,
названию операции протокола,
тегу метаязыка или любому выво-
ду компьютерных данных.
Двумя самыми общими
идентификаторами объ-
екта являются Content-ID
и Content-Location.
<courier> Служит для указания места раз-
мещения изменяемого текста,
который при использовании
необходимо заместить на соответ-
ствующий правильный текст.
Поля <to-address>
и <from-address> могут
иметь два формата.
[<courier>] Служит в качестве указателя для
размещения дополнительного
изменяемого текста, который
при использовании необходимо
заместить на соответствующий
правильный текст.
[<from-address>]
[Newton] Относится к документу (напри-
мер, стандарт, книга, статья)
в списке использованной литера-
туры.
[3GPP-23.140]
Italic Акцентирует внимание на новом
слове или важном термине.
Приложение делит сообще-
ние на части, которые назы-
ваются сегментами сообще-
ния (message segments).
Для описания протокольных эле-
ментов данных. Символ указы-
вает на то, что соответствующий
параметр является обязательным.
Для описания протокольных эле-
ментов данных. Символ указы-
вает на то, что соответствующий
параметр является дополнитель-
ным.
Для описания протокольных эле-
ментов данных. Символ указыва-
ет на то, что появление соответ-
ствующего параметра в элементе
является условным.
0xA9 Представляет шестнадцатеричное
значение с префиксом «0x»
«0x1A» представляет шест-
надцатеричное значение 1A
(десятичное значение 26).
Глава 1
Ос новные концепции
В этой главе описаны основные концепции систем мобильной связи, дана
вводная информация, необходимая для ясного понимания содержания
книги. Прежде всего, сделан обзор эволюции систем связи с подвижными
объектами. Охвачены системы от аналоговых систем первого поколения,
поддерживающие только передачу речи, до систем третьего поколения, ко-
торые передают как речь, так и мультимедиа. Основным прорывом в области
систем мобильной связи стала реализация Глобальной системы мобильной
связи (Global System for Mobile communications — GSM). В книге рассмо-
трены методы построения стандартной сети GSM. Другой важной вехой
на пути развития мобильных систем стала разработка Системы пакетной
радиосвязи общего пользования (General Packet Radio Service — GPRS), что
позволило применить технологию коммутации пакетов в эволюциониро-
вавших сетях GSM. Архитектура сети GPRS описана в этой главе. Недавно
была реализована Универсальная система мобильной связи (Universal Mobile
Telecommunication System — UMTS) с усовершенствованными сервиса-
ми мультимедиа, обеспечение которых требует высоких скоростей передачи
данных. Также в этой главе рассмотрены сервисы и поддерживающие тех-
нологии системы UMTS. Кроме этого, описан протокол приложений для
беспроводной связи — WAP (Wireless Application Protocol) — эффективная
технология для развития таких сервисов, как поиск/просмотр информации
(browsing) и передача мультимедиа-сообщений. Также дан обзор последних
методов управления цифровыми правами (защита авторских прав). Для чи-
тателей, заинтересованных в дальнейшем изучении затронутых тем, в по-
следнем разделе главы приведен список дополнительной литературы.
1.1. Поколения мобильных систем связи
В 1956 году во Франции появилась элементарная мобильная телефон-
ная сеть с использованием мобильных устройств, работающих на основе
электронно-механических логических схем и электронных ламп. Устрой-
ства для подвижной связи помещались в багажнике автомобиля. На заре
развития мобильной телефонии мобильные сети не были всемирно рас-
пространены и предоставляли свои услуги только очень ограниченной ча-
сти населения. После реализации экспериментальной сети началось бурное
развитие технологий мобильных систем, которые обычно классифициру-
ются по трем поколениям. В 1980-х годах в скандинавских странах начали
распространяться мобильные системы первого поколения (1G — first generation).
Системы первого поколения характеризуются аналоговой беспровод-
ной связью и поддержкой ограниченной мобильности абонента.
18 Глава 1. Основные концепции
В 1990-х годах появились мобильные системы второго поколения (2G),
в которых применялись технологии цифровой связи. Качество передачи
речи в системах второго поколения значительно улучшилось, и их услуги
вышли на мировой рынок. Системы второго поколения развивались на
основе концепции сети с сотовой структурой, в которой ограниченные ре-
сурсы радиосети могут одновременно использоваться несколькими мобиль-
ными абонентами без создания взаимных помех. Самая известная система
2G — Глобальная система мобильной связи (Global System for Mobile communications
GSM), ее миллиардный абонент был зарегистрирован в первом
квартале 2004 г. Другие ведущие системы второго поколения включают
cdmaOne (на основе технологии CDMA), услуги которой распространены
на американском континенте и в азиатских странах, и японскую систему
PDC (Personal Digital Cellular — система персональной цифровой сотовой
связи), где для обеспечения доступа мобильных абонентов к сети Интернет
используется технология iMode.
В 2004 г. в некоторых европейских странах стали применяться первые
системы третьего поколения (3G). В системах 3G различные технологии бес-
проводного доступа к среде передачи объединились с технологиями сети
Интернет. Системы третьего поколения предоставляют широкий спектр
услуг по передаче мультимедиа, они эффективны по затратам и поддер-
живают мобильность пользователя по всему миру. Переходу к системам
третьего поколения способствовала реализация систем 2.5G — промежу-
точные системы на основе усовершенствования систем 2G.
1.2. Сфера телекоммуникаций: процессы стандартизации
и регулирования
Необходимая структура для разработки стандартов в сфере телекомму-
никаций определяется организациями по разработке стандартов (Standard
Development Organizations — SDOs). Стандарты являются технической
документацией1, в которой характеризуются или определяются базовые
технологии для реализации телекоммуникационных сетевых технологий
и сервисов. Первичной задачей SDOs является разработка и поддержа-
ние мировых стандартов, что позволяет включать в структуру взаимодей-
ствующих сетей передовые технологии и службы. В процесс стандарти-
зации вовлечены сетевые операторы, изготовители и такие третьи лица,
как контент-провайдеры (поставщики информации), компании, произ-
водящие испытания оборудования, и распорядительные органы. Одной
из главных задач распорядительных органов в сфере телекоммуникаций
является обеспечение конкурентоспособности телекоммуникационного
рынка и поддержание удовлетворительного качества услуг, предоставляе-
мых абонентам.
В начале развития мобильных коммуникаций различные региональ-
ные SDOs занимались независимой разработкой спецификаций для сете-
1 Техническая документация также называется техническими спецификация-
ми, отчетами или рекомендациями.
1.3. Глобальная система мобильной связи (GSM) 19
вых технологий и сервисов. Это привело к созданию разнотипных сетей
с редкой возможностью их взаимодействия. Недостаточное взаимодействие
сетей первого поколения помешало созданию глобальной международной
мобильной сети, которая могла бы значительно расширить возможности
для пользователя. При разработке систем второго и третьего поколения
основные организации SDOs решили объединить усилия для обеспечения
соответствующего взаимодействия мобильных сетей в разных регионах
мира. В 1998 г. такая инициатива поддерживается несколькими организа-
циями SDOs, включая ARIB (Япония), ETSI (Европа), TTA (Корея), TTC
(Япония) и TI (США). Эту инициативу назвали Проектом сотрудничества
третьего поколения (Third Generation Partnership Project — 3GPP). Процесс
стандартизации 3GPP рассмотрен во второй главе.
1.3. Глобальная система мобильной связи (GSM)
До реализации Глобальной системы мобильной связи (Global System for Mobile
communications — GSM) мобильные сети, распространенные в разных
странах, обычно были несовместимыми. Данная несовместимость делала
невозможным роуминг мобильных пользователей через международные
границы. Для решения проблемы несовместимости систем в 1982 г. на Ев-
ропейской конференции почтовых и телекоммуникационных ведомств —
CEPT (Сonference Europeene des Postes et Tellecomunications) создается
специальный рабочий комитет Groupe Special Mobile1. Основной целью ко-
митета была стандартизация общеевропейской сотовой сети общественно-
го пользования, работающей в диапазоне 900 МГц. В 1989 г. Европейский
институт стандартов по телекоммуникациям (European Telecommunications
Standards Institute — ETSI) был уполномочен для ведения дальнейших раз-
работок спецификаций GSM. В 2000 г. данные полномочия были переданы
3GPP. Инициатива оказалась настолько успешной, что сети, совместимые
со стандартами GSM, получили мировое развитие. Модификации специ-
фикации GSM были стандартизированы для диапазонов 1800 и 1900 МГц
и получили название — DCS 1800 и PCS 1900. В марте 2004 г. ассоциа-
ция GSM2 сообщила в отчете об общем числе 1046,8 миллионов абонентов
в более 207 странах.
Система GSM поддерживает цифровую передачу речи и низкоскорост-
ную передачу данных. Радиоинтерфейс GSM основан на методе TDMA
(Time Division Multiple Access — множественный доступ с временным раз-
делением каналов). В методе TDMA имеющаяся полоса частот совместно
используется многими абонентами, путем распределения для каждого або-
нента одного или более тайм-слотов (временной интервал) по заданным
несущим радиочастотам. В системе GSM передача данных происходит по
коммутируемым каналам. Используя этот метод передачи данных, в соеди-
нениях одного тайм-слота достигается скорость 14,4 кбит/с. Конфигурация
с одним тайм-слотом называется системой CSD (Circuit Switched data —
1 Позже рабочий комитет Groupe Special Mobile стал называться Special Mobile
Group (SMG).
2 http://www.gsmworld.com
20 Глава 1. Основные концепции
система передачи данных по коммутируемым каналам). Имея возможность
распределять более одного тайм-слота при информационном соединении,
можно добиться более высокой скорости передачи — до 57,6 кбит/с. Кон-
фигурация c несколькими тайм-слотами (multislot) называется системой
высокоскоростной передачи данных по коммутируемым каналам — HSCSD
(High Speed CSD).
Одна из самых популярных услуг системы GSM — сервис передачи
коротких сообщений (Short Message Service — SMS). Данный сервис по-
зволяет абонентам SMS обмениваться короткими текстовыми сообще-
ниями. Более подробное описание сервиса дано в главе 3. Расширение
прикладного уровня SMS, представленное стандартом EMS (Enhanced
Messaging Service — сервис передачи расширенных сообщений), описано
в главе 4.
1.3.1. К онцепция сотовой структуры
Существующий радиодиапазон, используемый для беспроводной связи
в мобильных сетях, имеет очень ограниченные ресурсы. Для эффектив-
ного использования этих ресурсов сети GSM строятся на концепции сети
с сотовой структурой. Согласно этой концепции ресурсы радиосети (ха-
рактеризуются полосой частот и тайм-слотами) могут одновременно ис-
пользоваться несколькими абонентами без создания взаимных помех, если
они находятся на минимальном расстоянии друг от друга. Величина ми-
нимального расстояния между двумя абонентами зависит от того, как рас-
пространяются радиоволны в среде, где находятся абоненты (например,
наличие зданий и т. д.). Чем меньше размер ячеек в сети GSM, тем выше
коэффициент многократного использования радиочастот, как показано на
рисунке 1.1.
На приемопередатчике стационарной базовой станции в сети GSM осу-
ществляется управление радиосвязью для всех подвижных станций, на-
ходящихся в соте. Каждая геометрическая сота, изображенная на рисунке
1.1, представляет зону обслуживания отдельной базовой станции.
Рис. 1.1. Концепция сотовой структуры
Соты маленького раз-
мера обычно исполь-
зуются в густонаселен-
ных городских районах
Соты большого размера
обычно используются
для малонаселенной
сельской местности
1.3. Глобальная система мобильной связи (GSM) 21
1.3.2. А рхитектура сети GSM
Основные элементы архитектуры сети GSM [3GPP-23.002] проиллюстриро-
ваны на рисунке 1.2. Сеть GSM состоит из трех подсистем: Подсистема ба-
зовой станции (Base Station Subsystem — BSS), Сетевая подсистема (Network
Subsystem — NSS) и Операционная подсистема (Operation Subsystem — OSS).
Подсистема OSS выполняет функции, позволяющие осуществлять адми-
нистрирование мобильной сети. Для упрощения элементы OSS не показа-
ны на рисунке 1.2. Элементы BSS и NSS описаны в следующих разделах.
1.3.3. Подвижная станция
Подвижная станция (Mobile station — MS) является устройством, передающим
и принимающим радиосигналы в пределах радиуса соты. Подвижная стан-
ция может быть обычным мобильным телефоном, как показано на рисунке
1.3, или более сложным аппаратом — портативным компьютером «персо-
нальный цифровой ассистент» (Personal Digital Assistant — PDA). Возмож-
ности мобильных телефонов включают передачу речи, обмен сообщениями
и управление телефонной книгой. В дополнение к этим основным возмож-
ностям большинство PDA имеют микро-браузеры сети Интернет и PIM
(Personal Information Manager — система управления личной информацией)
для ввода контактных данных, составления расписания/календарного пла-
нирования. При движении пользователя (например, когда он перемещается
в автомобиле) в сети осуществляется контроль передачи соединений MS от
соты к соте, чтобы поддержать мобильность абонента. Данный процесс на-
зывается эстафетной передачей, или передачей обслуживания (handover).
Подвижная станция состоит из аппаратуры мобильной связи (Mobile
Equipment — ME), и модуля идентификации абонента (Subscriber Identity
Module — SIM). Уникальный Международный идентификатор аппаратуры
мобильной связи (International Mobile Equipment Identity — IMEI), который
хранится в ME, позволяет однозначно идентифицировать оборудование
абонента при его соединении с сетью.
Обычно SIM выдается абоненту сетевым оператором в виде интеллек-
туальной карты. Часто из смарт-карты вынимается микрочип и напрямую
устанавливается в предназначенное для этого отверстие на аппаратуре мо-
бильной связи. Микрочип SIM показан на рисунке 1.4.
Современные подвижные станции могут быть соединены с такими
внешними устройствами, как PDA или персональный компьютер. Внешнее
устройство в архитектуре GSM называют оконечным оборудованием — Terminal
equipment (TE).
Обычно короткие сообщения хранятся на подвижной станции. Боль-
шинство мобильных телефонов обеспечено емкостью запоминающего
устройства SIM. Модели высшего класса иногда помимо емкости памяти
SIM имеют дополнительную память аппаратуры мобильной связи (напри-
мер, флэш-память).
Сейчас многие мобильные телефоны оснащены PIM. Система PIM
обычно реализована, как внутренний модуль ME с такими приложениями,
22 Глава 1. Основные концепции
Рис. 1.2. Архитектура сети GSM
Интерфейсы
Аппаратура мобильной связи (ME)
ME оснащена приемопередат-
чиком радиосигналов, дисплеем
и процессором для обработки
цифровых сигналов
Контролер базовой
станции (BSC)
BSC управляет
радиоресурсами
для одной или
более BTS
Собственный Домашний регистр
положений местоположения
абонентов (HLR)
В базе данных HLR хранится
вся административная инфор-
мация о каждом зарегистриро-
ванном абоненте, зарегистри-
рованном в данном MSC.
Визитный рРегистр посещений
зоны размещения местоположе-
ния абонентов (VLR)
В базу данных VLR передается
информация о местоположени-
ях местоположении абонентов,
временно находящихся в зоне
обслуживания данного MSC.
Оконечное оборудование (TE)
TE является таким устрой-
ством, как «персональный
цифровой ассистент», соеди-
ненный с ME
Базовая приемопередающая
станция (BTS)
На BTS находятся радиопе-
редатчики для связи с под-
вижными станциями (MS).
Центр коммутации подвиж-
ных объектов (MSC)
На MSC выполняются такие
функции, как регистрация,
аутентификация, обновле-
ние данных о местоположе-
ниях абонентов и т. д.
Модуль идентификации абонента (SIM)
С помощью SIM пользователь иденти-
фицируется в сети. SIM может иметь
инсталлированное приложение.
SIM BTS
ME BTS
BSC
MSC
HLR VLR
TE
Под-
вижная
станция
Um Abis
A
C B
D
Подсистема базовой станции Сетевая подсистема
Радиоинтерфейс
Телефонная
коммутируемая
сеть общего
пользования
1.3. Глобальная система мобильной связи (GSM) 23
как календарное планирование, заметки, записная и телефонная книжки
и конечно хранение сообщений. Данные приложения управляются абонен-
том посредством соответствующего графического интерфейса пользовате-
ля. Программные модули PIM остаются в системе, даже если с мобильного
телефона снимается SIM-карта. В альтернативном случае такие простые
данные, как короткие сообщения и записи телефонной книги могут хра-
ниться в памяти SIM. В памяти SIM могут помещаться от 10 коротких
сообщений до 50 в зависимости от развитости технологии. Хранение со-
общений в памяти SIM позволяет переместить всю информацию, уста-
новив микрочип на другой мобильный телефон. Преимущество хранения
сообщений на ME заключается в том, что емкость памяти ME обычно
значительно больше, чем емкость SIM.
1.3.4. Базовая приемопередающая станция
Базовая приемопередающая станция (Base Transceiver Station — BTS), пред-
ставляет собой радиостанцию, поддерживающую радиоинтерфейс всех
активных MS, находящихся в пределах ее зоны обслуживания (радио-
соты). Ее функции включают частотную модуляцию, демодуляцию, ча-
Рис. 1.3. Подвижная станция — мобильный телефон. Иллюстрация с раз-
решения компании Alcatel Business Systems
Рис. 1.4. Микрочип SIM
24 Глава 1. Основные концепции
стотную коррекцию и помехоустойчивое кодирование. Несколько BTS
соединены с одним Контролером базовой станции (Base Station Controller
— BSC). В Великобритании число станций BTS системы GSM состав-
ляет несколько тысяч. Радиус зоны охвата соты варьируется в пределах
10—200 м для сот маленького размера и достигает нескольких киломе-
тров для больших сот. Стандартная BTS может поддержать от 20 до 40
одновременных соединений.
1.3.5. К онтроллер базовой станции
BSC выполняет набор управляющих функций, позволяющих контролиро-
вать соединения станций BTS. С помощью этих функций осуществляются
такие процессы, как передача обслуживания, конфигурация соты, управ-
ление радиоресурсами, регулирование уровня мощности радиосигналов
BTS. Помимо этого один или несколько BSC связаны с MSC. В стандарт-
ной сети GSM около 70 станций BTS могут контролироваться одним BSC.
1.3.6. Ц ентр коммутации подвижных объектов и визитный ре-
гистр местоположения
Центр коммутации подвижных объектов (Mobile Switching Centre — MSC)
выполняет коммутацию радиосоединений системы и обеспечивает уста-
новление вызова, разъединение и маршрутизацию. В его функции также
входит подготовка учетных данных для систем выставления счетов и под-
держка взаимодействия с другими сетями.
В визитном регистре местоположения (Visitor Location Register — VLR)
поддерживается динамическая информация о пользователях, подключен-
ных с к сети мобильной связи, включая данные об их географическом ме-
стоположении. VLR обычно объединен с MSC в одном физическом узле.
Через MSC мобильная сеть взаимодействует с другими сетями, как: теле-
фонная коммутируемая сеть общего пользования (Public Switching Telephony
Networks — PSTN), цифровая сеть с интегрированными услугами
(Integrated Service Digital Network — ISDN), сеть передачи данных обще-
го пользования с коммутацией каналов (Circuit Switched Public Data Network
— CSPDN), сеть передачи данных общего пользования с коммутацией
пакетов (Packet Switched Public Data Network — PSPDN).
1.3.7. Д омашний регистр местоположения абонентов
Домашний регистр местоположения абонентов (Home Location Register —
HLR) является сетевым элементом, в котором находится основная база
данных, содержащая информацию о зарегистрированных абонентах сети.
Стандартная база данных HLR обычно поддерживает информацию сотен
тысяч абонентов.
В системе GSM сигнализация поддерживается протоколом системы
сигнализации номер 7 — SS7 (signaling system number 7). Помимо прото-
кола SS7 используется протокол MAP (Mobile Application Part — протокол
1.4. Система пакетной радиосвязи общего пользования (GPRS) 25
мобильных приложений) для осуществления специальной сигнализации
мобильной связи. В частности, MAP применяется для обмена данными
о местоположении и другой информации об абоненте между HLR и таким
сетевым элементом, как MSC. Для каждого абонента на HLR производится
сопоставление номера IMSI (International Mobile Subscriber Identity — Меж-
дународный идентификатор абонента мобильной связи) с номером MSISDN
(Mobile Station ISDN Number — Номер мобильного абонента сети ISDN).
В целях безопасности IMSI редко передается через радиоинтерфейс
и служит для идентификации абонента в сети GSM. Структура номе-
ра IMSI соответствует формату [ITU-E.212]. В отличие от номера IMSI
номер MSISDN служит для идентификации абонента за пределами сети
GSM. Номер MSISDN составляется по формату [ITU-E.164] (например,
+33612345678 для абонента мобильной связи из Франции).
1.4. Система пакетной радиосвязи общего пользования
(GPRS)
В ее простейшем виде система GSM обеспечивает передачу речи и данных
с помощью с коммутации каналов. Система GPRS (General Packet Radio
Service — Система пакетной радиосвязи общего пользования) является
усовершенствованной системой GSM, которая дает возможность пользо-
вателям получать и отправлять данные, используя коммутацию пакетов.
На практике система GPRS подходит для приложений со следующими ха-
рактеристиками:
• Передача пульсирующего трафика (время между успешными пере-
дачами намного превышает среднюю задержку передачи)
• Частые передачи данных небольшого объема
• Редкие передачи большого объема информации
Для данных приложений не требуется постоянная коммуникация.
К тому же, постоянное резервирование ресурсов, характерное для техно-
логии коммутации каналов, не является самым эффективным способом
использования ограниченных радиоресурсов. Основная концепция, поло-
женная в основу сети GPRS с коммутацией пакетов, заключается в возмож-
ности совместно использовать радиоресурсы, выделяя их только на момент,
когда приложение передает данные. После завершения передачи данных
сетевые ресурсы освобождаются для использования другим приложением.
Этот механизм позволяет использовать радиоресурсы более эффективно.
Поэтому система GPRS в режиме коммутации пакетов, может выделить
больше радиоресурсов, чем система GSM, применяющая метод коммута-
ции каналов. Следовательно, в системе с коммутацией пакетов передача
данных производится на более высоких скоростях (до 171,2 кбит/c) с ис-
пользованием конфигурации multislot (несколько временных интервалов)
для восходящих и нисходящих каналов, как показано в таблице 1.1. Напри-
мер, в подвижной станции multislot GPRS class 6 выделяются не более трех
тайм-слотов для нисходящего канала и не более двух для восходящего. Од-
нако, максимальное число временных интервалов, которые одновременно
выделяются в такой подвижной станции для восходящего и нисходящего
26 Глава 1. Основные концепции
канала, равно четырем. Емкость каждого тайм-слота зависит от приме-
няемого метода кодирования. В сети GPRS применяются четыре схемы
кодирования, обеспечивающие надежную защиту от ошибок. Они выбира-
ются в зависимости от состояния канала. Система GPRS поддерживает тип
соединения «всегда включен» («always on») — то есть можно посылать или
получать данные в любое время.
Табл. 1.1. Multislot GPRS classes (классы GPRS с несколькими тайм-
слотами)
Multislot GPRS
classes
Тайм-слоты
нисходящего
канала
Тайм-слоты
восходящего
канала
Активные тайм-
слоты
1.4.1. А рхитектура сети GPRS
Основные сетевые элементы архитектуры GPRS [3GPP-23.060] проиллю-
стрированы на рисунке 1.5. Подвижные станции GPRS классифицируются
в соответствии с их возможностью поддерживать одновременный режим
работы в сети GSM и GPRS [3GPP-22.060] следующим образом:
Class A (Класс • с A): подвижная станция одновременно поддерживает
сервисы сетей GSM и GPRS (подключение, активизация, контроль,
передача и т. д.). Подвижная станция класса A может устанавливать
соединение и принимать вызовы одновременно в двух сетях. Вы-
сокая сложность проектирования моделей класса A отражается на
их чрезмерно высокой цене, а потому они не популярны на рынке
массовых потребителей.
• Class B (Класс Б): подвижная станция поддерживает сервисы сетей
GSM и GPRS. Однако за один промежуток времени она может под-
держать соединение только с одной из сетей.
• Class C (Класс С): подвижная станция зарегистрирована или в сети
GSM, либо в GPRS, пользователь такой подвижной станции не
может быть абонентом обеих сетей. Прежде чем воспользоваться
услугами одной из сетей, необходимо произвести подключение под-
вижной станции к выбранной сети.
1.4. Система пакетной радиосвязи общего пользования (GPRS) 27
Рис. 1.5. Архитектура сети GPRS
Аппаратура мобильной
связи (ME)
ME оснащена
приемопередатчиком
радиосигналов, дис-
плеем и процессором
для обработки циф-
ровых сигналов
Контролер базовой
станции (BSC)
BSC управляет
радиоресурсами
одной или более BTS
Собственный регистр положений
абонентов (HLR)
В базе данных HLR хранится
информация о каждом зареги-
стрированном абоненте и дан-
ные о местоположении абонента
Шлюзовой MSC (GMSC)
Соединяет базовую сеть
с внешними сетями с ком-
мутацией каналов.
Центр коммутации подвиж-
ных объектов (MSC)
На MSC выполняются такие
функции, как регистрация,
аутентификация, обновле-
ние данных о местоположе-
ниях абонентов и т. д.
Базовая приемопередающая
станция (BTS)
На BTS находятся радиопе-
редатчики для связи с под-
вижными станциями (MS).
Узел обеспечения
GPRS (SGSN)
SGSN обеспечивает
функции схожие
с MSC/VLR, но для
домена с пакетной
коммутацией
Шлюзовой узел GPRS (GGSN)
GGSN соединяет базовую
сеть с внешними сетями
с коммутацией пакетов
Модуль идентификации
абонента (SIM)
С помощью SIM пользо-
ватель идентифицируется
в сети. На SIM может быть
установлено приложение.
SIM
ME
Телефонная
коммутируемая
сеть общего
пользования
Интернет
Подсистема базовой
станции
MS
Базовая сеть
BTS
BSC
BTS GMSC
SGSN GGSN
MSC/
VLR
HLR
Abis
Um
Abis
GS
CU
Gb
А
28 Глава 1. Основные концепции
Прежде чем абонент получает доступ к услугам сети GPRS, его под-
вижная станция должна осуществить подключение (attachment) к GPRS для
идентификации в сети. После подключения подвижной станции к сети
GPRS, активизируется контекст протокола PDP (Packet Data Protocol —
протокол пакетной передачи данных) для того, чтобы абонент мог отправ-
лять или принимать данные. Данная процедура называется активизация
контекста PDP (PDP context activation).
Радиоинтерфейс GPRS идентичен радиоинтерфейсу GSM (та же частот-
ная модуляция, полоса частот, структура фрейма). В системе GPRS при-
меняется эволюционировавшая подсистема базовой станции GSM. Однако
вся базовая сеть GPRS разработана на основе сетевой подсистемы GSM
с добавлением только двух сетевых элементов: узел обеспечения (support
node) и шлюзовой узел (gateway node) GPRS. В дополнение ко всему, систе-
ма GPRS поддерживает технологию EDGE (Enhanced Data rates for Global
evolution — перспективная технология для развития стандарта GSM), что
позволяет повысить производительность сети GPRS, используя усовершен-
ствованную схему модуляции.
1.4.2. Узел обеспечения GPRS
Узел обеспечения GPRS (Serving GPRS Support Node — SGSN), соединен
с одной или несколькими подсистемами базовой станции. Он выступает
в роли маршрутизатора пакетных данных для всех подвижных станций
в определенной географической зоне. В его функции также входит отсле-
живание местоположения подвижных станций, обеспечение безопасности
и контроль доступа.
1.4.3. Шлюзовой узел GPRS
Шлюзовой узел GPRS (Gateway GPRS Support Node — GGSN), является точ-
кой доступа домена GPRS к другим сетям передачи данных, например,
как сеть Интернет или корпоративные сети. Для установления соединения
подвижной станции с необходимой сетью абонент использует номер точки
доступа (Access Point Name — APN).
1.5. Универсальная система мобильной связи (UMTS)
В 1990 г. возник вопрос о стандартизации мобильных систем связи третье-
го поколения.
Международный союз телекоммуникаций (International Telecommunication
Union — ITU) начал работу по разработке стандартов «всемирной
подвижной радиосвязи» — International Mobile Telecommunications 2000
(IMT-2000) с целью определения технологий и сервисов систем 3G. В се-
мейство стандартов IMT-20001 вошла Универсальная система мобильной
1 IMT-2000 раньше называли FPLMTS (Future Public Land Mobile
Telecommunications System — Будущие системы сухопутной подвижной связи об-
щественного пользования).
1.5. Универсальная система мобильной связи (UMTS) 29
связи (Universal Mobile Telecommunication System — UMTS), для которой
были определены новые беспроводные технологии доступа к среде и новая
архитектура служб. В системе UMTS поддерживаются такие сервисы, как
просмотр web-страниц, обмен сообщениями, электронная коммерция, ви-
деоконференцсвязь, и разрабатываются другие возможности для удовлет-
ворения следующих растущих потребностей пользователей:
• высокая скорость передачи, включая технологии с коммутацией ка-
налов и пакетов;
• эффективное использование частотного спектра, снижение общих
эксплуатационных затрат и стоимости услуг;
• определение общего радиоинтерфейса для разнородной среды;
• портативность сервиса в разной среде (в помещении, вне помеще-
ния, в пригородных и городских районах, в сельской местности,
для пешеходов, в машине, со спутника и т. д.). Такой портативный
сервис называют концепцией Virtual Home Environment (виртуальная
собственная среда) [3GPP-22.121] [3GPP-23.127].
Обеспечение услуг в разнородной среде возможно с использованием
OSA (Open Service Architecture — Архитектура открытых служб) [3GPP-
22.127][3GPP-23.127]. В системе UMTS возможности систем 2G по пере-
дачи речи и данных дополнены возможностями передачи мультимедиа на
более высоких скоростях, достигающих 384 кбит/с для всей зоны охвата
и 2 Мбит/c для локальный зон. Предполагается, что система UMTS станет
базисом для разработки новых мобильных телекоммуникационных сетей,
которые будут предоставлять очень персонализированный и удобный для
пользователя сервис. UMTS обеспечит конвергенцию многих телекомму-
никационных технологий: спутниковая связь, сотовые коммуникации,
беспроводные сети и wireless LAN (беспроводная локальная сеть). Сетевой
оператор NTT Domoco представил системы 3G на рынок Японии в октябре
2001 г. В других регионах коммерческая реализация сети и услуг UMTS для
рынка общего потребления началась в 2004 г.
Можно ли назвать сервис SMS историей? Определенно нет, учитывая боль-
шие объемы SMS-трафика, передаваемого в современных мобильных сетях!
Конечно, сервис SMS станет одной из основных вех в истории развития
мобильной телефонии. Пользуясь услугами SMS, абоненты разработали
собственный язык общения, пытаясь обойти ограничения сервиса, образо-
вали свои коммуникационные группы или сообщества, и с удовольствием
пользуются возможностями новых интерактивных каналов. Любой мобиль-
ный телефон сети GSM поддерживает возможности сервиса SMS, и если
все абоненты сети GSM отправят по одному сообщению одновременно, то
общее число сообщений, переданных в радиоканалах мобильных сетей по
всему миру, составит 1 миллиард. В инженерном аспекте технологии SMS
достигли зрелой стадии завершенности, поэтому форумы стандартизации
не предполагают его дальнейшее расширение. Сейчас все внимание сфоку-
сировано на развивающемся Multimedia Messaging Service (MMS) (Сервис
передачи мультимедиа-сообщений). Сервис MMS начали использовать все-
го несколько лет назад, но он уже завоевал признание со стороны сетевых
операторов и получил широкую поддержку в мобильной индустрии, что
выражается в стремительных темпах проникновения на рынок аппаратуры
с MMS-возможностями. Базовые технологии сервиса все еще находятся
в процессе своего развития, и современные мобильные телефоны с под-
держкой MMS предлагают пользователям расширенный набор возможно-
стей по сравнению с аппаратной реализацией ранней стадии. Большими
преимуществами для развития MMS послужили разработки нового по-
коления мобильных телефонов с такими интегрированными возможностя-
ми мультимедиа, как цветные экраны и встроенные фото и видеокамеры,
а также применение технологии пакетной передачи данных в мобильных
сетях. Сервис MMS распахивает двери перед новыми возможностями для
деловой деятельности и имеет все предпосылки для того, что стать пра-
вильно выбранным каналом распределения коммерческого контента (за-
грузка музыки, рассылка уведомлений, новостей и т. д.). Будущее покажет,
добьется ли MMS такого же реального успеха, как сервис SMS.
Первая книга была издана в конце 2002 г. Она посвящена сервисам
SMS, Enhanced Messaging Service(EMS) (Сервис передачи расширенных со-
общений) и MMS. К тому времени SMS был уже признанным удачным
сервисом, а MMS находился в начале пути развития. Наблюдая растущую
популярность сервиса MMS, в конце 2003 г. я написал вторую книгу, по-
святив ее MMS. Второе издание сделано на основе двух предыдущих книг.
Все главы полностью пересмотрены в соответствии с последними разра-
ботками в области стандартизации и, опираясь на опыт, приобретенный
автором, детально изложены принципы встроенных решений передачи со-
общений для производителей мобильных устройств, и решений по проек-
тированию MMS для большой группы сетевых операторов.
В первой главе книги дано общее представление об эволюции мобиль-
ной телефонии, начиная с первого применения систем первого поколения,
и продолжая обзором систем второго поколения с поддержкой цифровых
Предисловие 11
коммуникации и пакетной передачи данных. Также описаны развиваю-
щиеся системы третьего поколения наряду с последними разработками
методов стандартизации для процесса управления цифровыми правами.
В главе 2 сделана попытка прояснить часто непонятные структуры и про-
цедуры организаций стандартизации. Понимание того, каким образом эти
организации разрабатывают требуемый стандарт для передачи сообщений,
имеет ключевое значение для проектирования совместимых коммерческих
решений. Глава 3 посвящена Сервису передачи коротких сообщений (Short
Message Service). После проведения быстрого обзора основных сфер при-
менения, детализировано техническое описание сервиса. В главе 4 внима-
ние сфокусировано на стандарте расширения прикладного уровня SMS,
названного Сервисом передачи расширенных сообщений (Enhanced Messaging
Service). Дано объяснение процесса создания контента rich-media
(обогащенная среда) и его передачи посредством SMS. Главы 5 и 6 полно-
стью посвящены Сервису передачи мультимедиа-сообщений (Multimedia
Messaging Service). В главе 5 определены сферы применения сервиса и об-
щая сетевая архитектура, дано описание процесса создания мультимедиа-
сообщений. В главе 6 внимание сосредоточено на аспектах протоколов,
представлена техническая реализация каждого интерфейса MMS. Содер-
жание всех глав дополнено набором приложений, после чего приведен пол-
ный указатель, предназначенный для использования качестве практиче-
ского справочника для разработчиков решений архитектуры, инженеров
в области телекоммуникации, специалистов, практикующих в сфере стан-
дартизации, инструкторов и студентов.
Хочу сознаться, что одной из первичных причин, побудивших меня
взяться за работу над книгой, стала возможность уклониться от таких дел,
как мытье посуды вручную, уборка квартиры и наведение порядка на ра-
бочем столе, притворившись, что у меня не хватает на это времени. Моя
жена, Мари-Амели (Marie-Amelie) недавно раскрыла эту хитрость, и стало
действительно сложно завершить книгу в установленные сроки, потому
что в это же время мне все-таки пришлось мыть посуду. Но, недавно мы
приобрели подержанную посудомоечную машину, что гораздо облегчило
наш быт. Я понял, что мне совсем необязательно писать книги для того,
чтобы увильнуть от мытья посуды под прикрытием своей крайней занято-
сти. Но возможно я буду время от времени писать статьи, чтобы списать на
нехватку времени мое нежелание разбирать бумаги на столе и составлять
грязные тарелки в столь полюбившуюся мне посудомойку.
Я хочу выразить глубокую признательность всем людям, потратившим
свое время и приложившим усилия для рецензирования содержания кни-
ги. Книга значительно выиграла от конструктивных комментариев экс-
пертов, вовлеченных в разные сферы деятельности, связанные с MMS (ор-
ганы стандартизации, сетевые операторы мобильной связи, производители
аппаратуры, и разработчики приложений третьей стороны). В частности,
я благодарен следующим людям: Эскил Ахлин (Eskil Ahlin), Стефан Оги
(Stephane Augui), Филипп Белордре (Philippe Bellordre), Луис Кэрролл (Luis
Carroll), Дейв Чен (Dave Chen), Франсуа Коро (Francois Courau), Филипп
Делолой (Philippe Delaloy), Сирил Фенард (Cyril Fenard), Питер Фрейтаг
12 Предисловие
(Peter Freitag), Артур Гидлоу (Arthur Gidlow), Пьер Греналь (Pierre Grenaille),
Ян Харрис (Ian Harris), Майкл Ишизу (Michael Ishizue), Херве Лан-
гиль (Herve Languille), Джосеф Ломен (Josef Laumen), Мари-Амели Ле Бо-
дик (Marie-Amelie Le Bodic), Арнод Ле Рой (Arnaud Le Roy), Бернд Милке
(Bernd Mielke), Нгок Танх Ли (Ngoc Tanh Ly), Джером Маркон (Jerome
Marcon), Тибо Минвиль (Thibaut Mienville), Томас Пикард (Thomas Picard),
Жан-Люк Рикуэр (Jean-Luc Ricoeur), Фридхелм Родермунд (Friedhelm Rodermund),
Андреас Шмидт (Andreas Schmidt), Джозе Сорес (Jose Soares),
Франк Тимфус (Frank Timphus), Фредерик Вилен (Frederik Villain), Пол
Винсент (Paul Vincent) и Вильфред Цез (Wilfried Zeise).
Я выражаю большую благодарность всем читателям первого издания
книги и, особенно тем, с которыми была установлена обратная связь. По
мере возможности, мною были учтены все пожелания, высказанные в про-
цессе обратной связи с читателями, для того, чтобы повысить точность
содержания и легкость восприятия второго издания.
Также я получил большую поддержку и неоценимые руководства со
стороны сотрудников издательства John Wiley & Son, Ltd, участвовавших
в процессе подготовки книги к публикации. В частности я высказываю
свою признательность таким сотрудникам, как Марк Хэммонд (Mark Hammond)
и Сара Хинтон (Sarah Hinton), которые поддерживали меня в тече-
ние всего длительного процесса.
В заключение я хочу поблагодарить Alcatel Business Systems, Bijitec, Siemens
AG и Sony Ericson за предоставленные ими иллюстрации к книге.
В библиографии перечислены стандарты, которые могут быть полез-
ны для дальнейшего изучения вопросов, затрагиваемых в книге. Ссылки
на эти стандарты и другую полезную информацию можно найти на web-
сайте, посвященном этой книге:
http://www.lebodic.net/mms_resources.htm
Gwenael Le Bodic, PhD
Об авторе
Гвенел Ле Бодик (Gwenael Le Bodic) является разработчиком архитектуры
сервисов передачи сообщений в рабочей группе Vedafone, базирующейся
в Германии. В рамках деятельности Vedafone он вовлечен в процесс про-
ектирования решений для передачи сообщений в среде многих сетевых
операторов. Он также вносит свой вклад в разработку вопросов системно-
го взаимодействия, поддерживающего обмен сообщениями мультимедиа
между разными операторами.
Ранее Гвенел Ле Бодик был экспертом в области передачи сообщений
и стандартизации для подразделения Alcatel’s mobile phone во Франции.
Его деятельность в Alcatel включала участие и вклад в разработки сервисов
передачи сообщений и технологий в рамках форумов стандартизации 3GPP
и OMA. Он был ответственным за проектирование программной архитек-
туры встроенных решений передачи мультимедиа-сообщений для первых
двух моделей мобильных телефонов Alcatel с поддержкой MMS.
Будучи дипломированным инженером IT-технологий, Гвенел Ле Бодик
получил степень доктора наук (PhD) по мобильным коммуникациям при
Стресклайдском Университете (University of Strathclyde), Глазго. Он явля-
ется автором многих научно-исследовательских публикаций в сфере мо-
бильных коммуникаций. Он подготовил первое издание книги «Передача
сообщений в мобильной среде. Технология и сервисы» (Mobile Messaging, Technology
and Services) (John Wiley & Sons, Ltd, ноябрь 2002 г.), а также напи-
сал книгу, посвященную MMS, «Сервис передачи мультимедиа-сообщений.
Инженерно-технический подход к MMS» (Multimedia Messaging service, an engineering
approach to MMS) (John Wiley & Sons, Ltd, октябрь 2003 г.).
С автором можно связаться по электронной почте: gwenael@lebodic.net
Типографские обозначения
В книге используются следующие типографские обозначения:
Гарнитура
шрифта или
символ
Предназначение Пример
courier Относится к системной команде,
названию операции протокола,
тегу метаязыка или любому выво-
ду компьютерных данных.
Двумя самыми общими
идентификаторами объ-
екта являются Content-ID
и Content-Location.
<courier> Служит для указания места раз-
мещения изменяемого текста,
который при использовании
необходимо заместить на соответ-
ствующий правильный текст.
Поля <to-address>
и <from-address> могут
иметь два формата.
[<courier>] Служит в качестве указателя для
размещения дополнительного
изменяемого текста, который
при использовании необходимо
заместить на соответствующий
правильный текст.
[<from-address>]
[Newton] Относится к документу (напри-
мер, стандарт, книга, статья)
в списке использованной литера-
туры.
[3GPP-23.140]
Italic Акцентирует внимание на новом
слове или важном термине.
Приложение делит сообще-
ние на части, которые назы-
ваются сегментами сообще-
ния (message segments).
Для описания протокольных эле-
ментов данных. Символ указы-
вает на то, что соответствующий
параметр является обязательным.
Для описания протокольных эле-
ментов данных. Символ указы-
вает на то, что соответствующий
параметр является дополнитель-
ным.
Для описания протокольных эле-
ментов данных. Символ указыва-
ет на то, что появление соответ-
ствующего параметра в элементе
является условным.
0xA9 Представляет шестнадцатеричное
значение с префиксом «0x»
«0x1A» представляет шест-
надцатеричное значение 1A
(десятичное значение 26).
Глава 1
Ос новные концепции
В этой главе описаны основные концепции систем мобильной связи, дана
вводная информация, необходимая для ясного понимания содержания
книги. Прежде всего, сделан обзор эволюции систем связи с подвижными
объектами. Охвачены системы от аналоговых систем первого поколения,
поддерживающие только передачу речи, до систем третьего поколения, ко-
торые передают как речь, так и мультимедиа. Основным прорывом в области
систем мобильной связи стала реализация Глобальной системы мобильной
связи (Global System for Mobile communications — GSM). В книге рассмо-
трены методы построения стандартной сети GSM. Другой важной вехой
на пути развития мобильных систем стала разработка Системы пакетной
радиосвязи общего пользования (General Packet Radio Service — GPRS), что
позволило применить технологию коммутации пакетов в эволюциониро-
вавших сетях GSM. Архитектура сети GPRS описана в этой главе. Недавно
была реализована Универсальная система мобильной связи (Universal Mobile
Telecommunication System — UMTS) с усовершенствованными сервиса-
ми мультимедиа, обеспечение которых требует высоких скоростей передачи
данных. Также в этой главе рассмотрены сервисы и поддерживающие тех-
нологии системы UMTS. Кроме этого, описан протокол приложений для
беспроводной связи — WAP (Wireless Application Protocol) — эффективная
технология для развития таких сервисов, как поиск/просмотр информации
(browsing) и передача мультимедиа-сообщений. Также дан обзор последних
методов управления цифровыми правами (защита авторских прав). Для чи-
тателей, заинтересованных в дальнейшем изучении затронутых тем, в по-
следнем разделе главы приведен список дополнительной литературы.
1.1. Поколения мобильных систем связи
В 1956 году во Франции появилась элементарная мобильная телефон-
ная сеть с использованием мобильных устройств, работающих на основе
электронно-механических логических схем и электронных ламп. Устрой-
ства для подвижной связи помещались в багажнике автомобиля. На заре
развития мобильной телефонии мобильные сети не были всемирно рас-
пространены и предоставляли свои услуги только очень ограниченной ча-
сти населения. После реализации экспериментальной сети началось бурное
развитие технологий мобильных систем, которые обычно классифициру-
ются по трем поколениям. В 1980-х годах в скандинавских странах начали
распространяться мобильные системы первого поколения (1G — first generation).
Системы первого поколения характеризуются аналоговой беспровод-
ной связью и поддержкой ограниченной мобильности абонента.
18 Глава 1. Основные концепции
В 1990-х годах появились мобильные системы второго поколения (2G),
в которых применялись технологии цифровой связи. Качество передачи
речи в системах второго поколения значительно улучшилось, и их услуги
вышли на мировой рынок. Системы второго поколения развивались на
основе концепции сети с сотовой структурой, в которой ограниченные ре-
сурсы радиосети могут одновременно использоваться несколькими мобиль-
ными абонентами без создания взаимных помех. Самая известная система
2G — Глобальная система мобильной связи (Global System for Mobile communications
GSM), ее миллиардный абонент был зарегистрирован в первом
квартале 2004 г. Другие ведущие системы второго поколения включают
cdmaOne (на основе технологии CDMA), услуги которой распространены
на американском континенте и в азиатских странах, и японскую систему
PDC (Personal Digital Cellular — система персональной цифровой сотовой
связи), где для обеспечения доступа мобильных абонентов к сети Интернет
используется технология iMode.
В 2004 г. в некоторых европейских странах стали применяться первые
системы третьего поколения (3G). В системах 3G различные технологии бес-
проводного доступа к среде передачи объединились с технологиями сети
Интернет. Системы третьего поколения предоставляют широкий спектр
услуг по передаче мультимедиа, они эффективны по затратам и поддер-
живают мобильность пользователя по всему миру. Переходу к системам
третьего поколения способствовала реализация систем 2.5G — промежу-
точные системы на основе усовершенствования систем 2G.
1.2. Сфера телекоммуникаций: процессы стандартизации
и регулирования
Необходимая структура для разработки стандартов в сфере телекомму-
никаций определяется организациями по разработке стандартов (Standard
Development Organizations — SDOs). Стандарты являются технической
документацией1, в которой характеризуются или определяются базовые
технологии для реализации телекоммуникационных сетевых технологий
и сервисов. Первичной задачей SDOs является разработка и поддержа-
ние мировых стандартов, что позволяет включать в структуру взаимодей-
ствующих сетей передовые технологии и службы. В процесс стандарти-
зации вовлечены сетевые операторы, изготовители и такие третьи лица,
как контент-провайдеры (поставщики информации), компании, произ-
водящие испытания оборудования, и распорядительные органы. Одной
из главных задач распорядительных органов в сфере телекоммуникаций
является обеспечение конкурентоспособности телекоммуникационного
рынка и поддержание удовлетворительного качества услуг, предоставляе-
мых абонентам.
В начале развития мобильных коммуникаций различные региональ-
ные SDOs занимались независимой разработкой спецификаций для сете-
1 Техническая документация также называется техническими спецификация-
ми, отчетами или рекомендациями.
1.3. Глобальная система мобильной связи (GSM) 19
вых технологий и сервисов. Это привело к созданию разнотипных сетей
с редкой возможностью их взаимодействия. Недостаточное взаимодействие
сетей первого поколения помешало созданию глобальной международной
мобильной сети, которая могла бы значительно расширить возможности
для пользователя. При разработке систем второго и третьего поколения
основные организации SDOs решили объединить усилия для обеспечения
соответствующего взаимодействия мобильных сетей в разных регионах
мира. В 1998 г. такая инициатива поддерживается несколькими организа-
циями SDOs, включая ARIB (Япония), ETSI (Европа), TTA (Корея), TTC
(Япония) и TI (США). Эту инициативу назвали Проектом сотрудничества
третьего поколения (Third Generation Partnership Project — 3GPP). Процесс
стандартизации 3GPP рассмотрен во второй главе.
1.3. Глобальная система мобильной связи (GSM)
До реализации Глобальной системы мобильной связи (Global System for Mobile
communications — GSM) мобильные сети, распространенные в разных
странах, обычно были несовместимыми. Данная несовместимость делала
невозможным роуминг мобильных пользователей через международные
границы. Для решения проблемы несовместимости систем в 1982 г. на Ев-
ропейской конференции почтовых и телекоммуникационных ведомств —
CEPT (Сonference Europeene des Postes et Tellecomunications) создается
специальный рабочий комитет Groupe Special Mobile1. Основной целью ко-
митета была стандартизация общеевропейской сотовой сети общественно-
го пользования, работающей в диапазоне 900 МГц. В 1989 г. Европейский
институт стандартов по телекоммуникациям (European Telecommunications
Standards Institute — ETSI) был уполномочен для ведения дальнейших раз-
работок спецификаций GSM. В 2000 г. данные полномочия были переданы
3GPP. Инициатива оказалась настолько успешной, что сети, совместимые
со стандартами GSM, получили мировое развитие. Модификации специ-
фикации GSM были стандартизированы для диапазонов 1800 и 1900 МГц
и получили название — DCS 1800 и PCS 1900. В марте 2004 г. ассоциа-
ция GSM2 сообщила в отчете об общем числе 1046,8 миллионов абонентов
в более 207 странах.
Система GSM поддерживает цифровую передачу речи и низкоскорост-
ную передачу данных. Радиоинтерфейс GSM основан на методе TDMA
(Time Division Multiple Access — множественный доступ с временным раз-
делением каналов). В методе TDMA имеющаяся полоса частот совместно
используется многими абонентами, путем распределения для каждого або-
нента одного или более тайм-слотов (временной интервал) по заданным
несущим радиочастотам. В системе GSM передача данных происходит по
коммутируемым каналам. Используя этот метод передачи данных, в соеди-
нениях одного тайм-слота достигается скорость 14,4 кбит/с. Конфигурация
с одним тайм-слотом называется системой CSD (Circuit Switched data —
1 Позже рабочий комитет Groupe Special Mobile стал называться Special Mobile
Group (SMG).
2 http://www.gsmworld.com
20 Глава 1. Основные концепции
система передачи данных по коммутируемым каналам). Имея возможность
распределять более одного тайм-слота при информационном соединении,
можно добиться более высокой скорости передачи — до 57,6 кбит/с. Кон-
фигурация c несколькими тайм-слотами (multislot) называется системой
высокоскоростной передачи данных по коммутируемым каналам — HSCSD
(High Speed CSD).
Одна из самых популярных услуг системы GSM — сервис передачи
коротких сообщений (Short Message Service — SMS). Данный сервис по-
зволяет абонентам SMS обмениваться короткими текстовыми сообще-
ниями. Более подробное описание сервиса дано в главе 3. Расширение
прикладного уровня SMS, представленное стандартом EMS (Enhanced
Messaging Service — сервис передачи расширенных сообщений), описано
в главе 4.
1.3.1. К онцепция сотовой структуры
Существующий радиодиапазон, используемый для беспроводной связи
в мобильных сетях, имеет очень ограниченные ресурсы. Для эффектив-
ного использования этих ресурсов сети GSM строятся на концепции сети
с сотовой структурой. Согласно этой концепции ресурсы радиосети (ха-
рактеризуются полосой частот и тайм-слотами) могут одновременно ис-
пользоваться несколькими абонентами без создания взаимных помех, если
они находятся на минимальном расстоянии друг от друга. Величина ми-
нимального расстояния между двумя абонентами зависит от того, как рас-
пространяются радиоволны в среде, где находятся абоненты (например,
наличие зданий и т. д.). Чем меньше размер ячеек в сети GSM, тем выше
коэффициент многократного использования радиочастот, как показано на
рисунке 1.1.
На приемопередатчике стационарной базовой станции в сети GSM осу-
ществляется управление радиосвязью для всех подвижных станций, на-
ходящихся в соте. Каждая геометрическая сота, изображенная на рисунке
1.1, представляет зону обслуживания отдельной базовой станции.
Рис. 1.1. Концепция сотовой структуры
Соты маленького раз-
мера обычно исполь-
зуются в густонаселен-
ных городских районах
Соты большого размера
обычно используются
для малонаселенной
сельской местности
1.3. Глобальная система мобильной связи (GSM) 21
1.3.2. А рхитектура сети GSM
Основные элементы архитектуры сети GSM [3GPP-23.002] проиллюстриро-
ваны на рисунке 1.2. Сеть GSM состоит из трех подсистем: Подсистема ба-
зовой станции (Base Station Subsystem — BSS), Сетевая подсистема (Network
Subsystem — NSS) и Операционная подсистема (Operation Subsystem — OSS).
Подсистема OSS выполняет функции, позволяющие осуществлять адми-
нистрирование мобильной сети. Для упрощения элементы OSS не показа-
ны на рисунке 1.2. Элементы BSS и NSS описаны в следующих разделах.
1.3.3. Подвижная станция
Подвижная станция (Mobile station — MS) является устройством, передающим
и принимающим радиосигналы в пределах радиуса соты. Подвижная стан-
ция может быть обычным мобильным телефоном, как показано на рисунке
1.3, или более сложным аппаратом — портативным компьютером «персо-
нальный цифровой ассистент» (Personal Digital Assistant — PDA). Возмож-
ности мобильных телефонов включают передачу речи, обмен сообщениями
и управление телефонной книгой. В дополнение к этим основным возмож-
ностям большинство PDA имеют микро-браузеры сети Интернет и PIM
(Personal Information Manager — система управления личной информацией)
для ввода контактных данных, составления расписания/календарного пла-
нирования. При движении пользователя (например, когда он перемещается
в автомобиле) в сети осуществляется контроль передачи соединений MS от
соты к соте, чтобы поддержать мобильность абонента. Данный процесс на-
зывается эстафетной передачей, или передачей обслуживания (handover).
Подвижная станция состоит из аппаратуры мобильной связи (Mobile
Equipment — ME), и модуля идентификации абонента (Subscriber Identity
Module — SIM). Уникальный Международный идентификатор аппаратуры
мобильной связи (International Mobile Equipment Identity — IMEI), который
хранится в ME, позволяет однозначно идентифицировать оборудование
абонента при его соединении с сетью.
Обычно SIM выдается абоненту сетевым оператором в виде интеллек-
туальной карты. Часто из смарт-карты вынимается микрочип и напрямую
устанавливается в предназначенное для этого отверстие на аппаратуре мо-
бильной связи. Микрочип SIM показан на рисунке 1.4.
Современные подвижные станции могут быть соединены с такими
внешними устройствами, как PDA или персональный компьютер. Внешнее
устройство в архитектуре GSM называют оконечным оборудованием — Terminal
equipment (TE).
Обычно короткие сообщения хранятся на подвижной станции. Боль-
шинство мобильных телефонов обеспечено емкостью запоминающего
устройства SIM. Модели высшего класса иногда помимо емкости памяти
SIM имеют дополнительную память аппаратуры мобильной связи (напри-
мер, флэш-память).
Сейчас многие мобильные телефоны оснащены PIM. Система PIM
обычно реализована, как внутренний модуль ME с такими приложениями,
22 Глава 1. Основные концепции
Рис. 1.2. Архитектура сети GSM
Интерфейсы
Аппаратура мобильной связи (ME)
ME оснащена приемопередат-
чиком радиосигналов, дисплеем
и процессором для обработки
цифровых сигналов
Контролер базовой
станции (BSC)
BSC управляет
радиоресурсами
для одной или
более BTS
Собственный Домашний регистр
положений местоположения
абонентов (HLR)
В базе данных HLR хранится
вся административная инфор-
мация о каждом зарегистриро-
ванном абоненте, зарегистри-
рованном в данном MSC.
Визитный рРегистр посещений
зоны размещения местоположе-
ния абонентов (VLR)
В базу данных VLR передается
информация о местоположени-
ях местоположении абонентов,
временно находящихся в зоне
обслуживания данного MSC.
Оконечное оборудование (TE)
TE является таким устрой-
ством, как «персональный
цифровой ассистент», соеди-
ненный с ME
Базовая приемопередающая
станция (BTS)
На BTS находятся радиопе-
редатчики для связи с под-
вижными станциями (MS).
Центр коммутации подвиж-
ных объектов (MSC)
На MSC выполняются такие
функции, как регистрация,
аутентификация, обновле-
ние данных о местоположе-
ниях абонентов и т. д.
Модуль идентификации абонента (SIM)
С помощью SIM пользователь иденти-
фицируется в сети. SIM может иметь
инсталлированное приложение.
SIM BTS
ME BTS
BSC
MSC
HLR VLR
TE
Под-
вижная
станция
Um Abis
A
C B
D
Подсистема базовой станции Сетевая подсистема
Радиоинтерфейс
Телефонная
коммутируемая
сеть общего
пользования
1.3. Глобальная система мобильной связи (GSM) 23
как календарное планирование, заметки, записная и телефонная книжки
и конечно хранение сообщений. Данные приложения управляются абонен-
том посредством соответствующего графического интерфейса пользовате-
ля. Программные модули PIM остаются в системе, даже если с мобильного
телефона снимается SIM-карта. В альтернативном случае такие простые
данные, как короткие сообщения и записи телефонной книги могут хра-
ниться в памяти SIM. В памяти SIM могут помещаться от 10 коротких
сообщений до 50 в зависимости от развитости технологии. Хранение со-
общений в памяти SIM позволяет переместить всю информацию, уста-
новив микрочип на другой мобильный телефон. Преимущество хранения
сообщений на ME заключается в том, что емкость памяти ME обычно
значительно больше, чем емкость SIM.
1.3.4. Базовая приемопередающая станция
Базовая приемопередающая станция (Base Transceiver Station — BTS), пред-
ставляет собой радиостанцию, поддерживающую радиоинтерфейс всех
активных MS, находящихся в пределах ее зоны обслуживания (радио-
соты). Ее функции включают частотную модуляцию, демодуляцию, ча-
Рис. 1.3. Подвижная станция — мобильный телефон. Иллюстрация с раз-
решения компании Alcatel Business Systems
Рис. 1.4. Микрочип SIM
24 Глава 1. Основные концепции
стотную коррекцию и помехоустойчивое кодирование. Несколько BTS
соединены с одним Контролером базовой станции (Base Station Controller
— BSC). В Великобритании число станций BTS системы GSM состав-
ляет несколько тысяч. Радиус зоны охвата соты варьируется в пределах
10—200 м для сот маленького размера и достигает нескольких киломе-
тров для больших сот. Стандартная BTS может поддержать от 20 до 40
одновременных соединений.
1.3.5. К онтроллер базовой станции
BSC выполняет набор управляющих функций, позволяющих контролиро-
вать соединения станций BTS. С помощью этих функций осуществляются
такие процессы, как передача обслуживания, конфигурация соты, управ-
ление радиоресурсами, регулирование уровня мощности радиосигналов
BTS. Помимо этого один или несколько BSC связаны с MSC. В стандарт-
ной сети GSM около 70 станций BTS могут контролироваться одним BSC.
1.3.6. Ц ентр коммутации подвижных объектов и визитный ре-
гистр местоположения
Центр коммутации подвижных объектов (Mobile Switching Centre — MSC)
выполняет коммутацию радиосоединений системы и обеспечивает уста-
новление вызова, разъединение и маршрутизацию. В его функции также
входит подготовка учетных данных для систем выставления счетов и под-
держка взаимодействия с другими сетями.
В визитном регистре местоположения (Visitor Location Register — VLR)
поддерживается динамическая информация о пользователях, подключен-
ных с к сети мобильной связи, включая данные об их географическом ме-
стоположении. VLR обычно объединен с MSC в одном физическом узле.
Через MSC мобильная сеть взаимодействует с другими сетями, как: теле-
фонная коммутируемая сеть общего пользования (Public Switching Telephony
Networks — PSTN), цифровая сеть с интегрированными услугами
(Integrated Service Digital Network — ISDN), сеть передачи данных обще-
го пользования с коммутацией каналов (Circuit Switched Public Data Network
— CSPDN), сеть передачи данных общего пользования с коммутацией
пакетов (Packet Switched Public Data Network — PSPDN).
1.3.7. Д омашний регистр местоположения абонентов
Домашний регистр местоположения абонентов (Home Location Register —
HLR) является сетевым элементом, в котором находится основная база
данных, содержащая информацию о зарегистрированных абонентах сети.
Стандартная база данных HLR обычно поддерживает информацию сотен
тысяч абонентов.
В системе GSM сигнализация поддерживается протоколом системы
сигнализации номер 7 — SS7 (signaling system number 7). Помимо прото-
кола SS7 используется протокол MAP (Mobile Application Part — протокол
1.4. Система пакетной радиосвязи общего пользования (GPRS) 25
мобильных приложений) для осуществления специальной сигнализации
мобильной связи. В частности, MAP применяется для обмена данными
о местоположении и другой информации об абоненте между HLR и таким
сетевым элементом, как MSC. Для каждого абонента на HLR производится
сопоставление номера IMSI (International Mobile Subscriber Identity — Меж-
дународный идентификатор абонента мобильной связи) с номером MSISDN
(Mobile Station ISDN Number — Номер мобильного абонента сети ISDN).
В целях безопасности IMSI редко передается через радиоинтерфейс
и служит для идентификации абонента в сети GSM. Структура номе-
ра IMSI соответствует формату [ITU-E.212]. В отличие от номера IMSI
номер MSISDN служит для идентификации абонента за пределами сети
GSM. Номер MSISDN составляется по формату [ITU-E.164] (например,
+33612345678 для абонента мобильной связи из Франции).
1.4. Система пакетной радиосвязи общего пользования
(GPRS)
В ее простейшем виде система GSM обеспечивает передачу речи и данных
с помощью с коммутации каналов. Система GPRS (General Packet Radio
Service — Система пакетной радиосвязи общего пользования) является
усовершенствованной системой GSM, которая дает возможность пользо-
вателям получать и отправлять данные, используя коммутацию пакетов.
На практике система GPRS подходит для приложений со следующими ха-
рактеристиками:
• Передача пульсирующего трафика (время между успешными пере-
дачами намного превышает среднюю задержку передачи)
• Частые передачи данных небольшого объема
• Редкие передачи большого объема информации
Для данных приложений не требуется постоянная коммуникация.
К тому же, постоянное резервирование ресурсов, характерное для техно-
логии коммутации каналов, не является самым эффективным способом
использования ограниченных радиоресурсов. Основная концепция, поло-
женная в основу сети GPRS с коммутацией пакетов, заключается в возмож-
ности совместно использовать радиоресурсы, выделяя их только на момент,
когда приложение передает данные. После завершения передачи данных
сетевые ресурсы освобождаются для использования другим приложением.
Этот механизм позволяет использовать радиоресурсы более эффективно.
Поэтому система GPRS в режиме коммутации пакетов, может выделить
больше радиоресурсов, чем система GSM, применяющая метод коммута-
ции каналов. Следовательно, в системе с коммутацией пакетов передача
данных производится на более высоких скоростях (до 171,2 кбит/c) с ис-
пользованием конфигурации multislot (несколько временных интервалов)
для восходящих и нисходящих каналов, как показано в таблице 1.1. Напри-
мер, в подвижной станции multislot GPRS class 6 выделяются не более трех
тайм-слотов для нисходящего канала и не более двух для восходящего. Од-
нако, максимальное число временных интервалов, которые одновременно
выделяются в такой подвижной станции для восходящего и нисходящего
26 Глава 1. Основные концепции
канала, равно четырем. Емкость каждого тайм-слота зависит от приме-
няемого метода кодирования. В сети GPRS применяются четыре схемы
кодирования, обеспечивающие надежную защиту от ошибок. Они выбира-
ются в зависимости от состояния канала. Система GPRS поддерживает тип
соединения «всегда включен» («always on») — то есть можно посылать или
получать данные в любое время.
Табл. 1.1. Multislot GPRS classes (классы GPRS с несколькими тайм-
слотами)
Multislot GPRS
classes
Тайм-слоты
нисходящего
канала
Тайм-слоты
восходящего
канала
Активные тайм-
слоты
1.4.1. А рхитектура сети GPRS
Основные сетевые элементы архитектуры GPRS [3GPP-23.060] проиллю-
стрированы на рисунке 1.5. Подвижные станции GPRS классифицируются
в соответствии с их возможностью поддерживать одновременный режим
работы в сети GSM и GPRS [3GPP-22.060] следующим образом:
Class A (Класс • с A): подвижная станция одновременно поддерживает
сервисы сетей GSM и GPRS (подключение, активизация, контроль,
передача и т. д.). Подвижная станция класса A может устанавливать
соединение и принимать вызовы одновременно в двух сетях. Вы-
сокая сложность проектирования моделей класса A отражается на
их чрезмерно высокой цене, а потому они не популярны на рынке
массовых потребителей.
• Class B (Класс Б): подвижная станция поддерживает сервисы сетей
GSM и GPRS. Однако за один промежуток времени она может под-
держать соединение только с одной из сетей.
• Class C (Класс С): подвижная станция зарегистрирована или в сети
GSM, либо в GPRS, пользователь такой подвижной станции не
может быть абонентом обеих сетей. Прежде чем воспользоваться
услугами одной из сетей, необходимо произвести подключение под-
вижной станции к выбранной сети.
1.4. Система пакетной радиосвязи общего пользования (GPRS) 27
Рис. 1.5. Архитектура сети GPRS
Аппаратура мобильной
связи (ME)
ME оснащена
приемопередатчиком
радиосигналов, дис-
плеем и процессором
для обработки циф-
ровых сигналов
Контролер базовой
станции (BSC)
BSC управляет
радиоресурсами
одной или более BTS
Собственный регистр положений
абонентов (HLR)
В базе данных HLR хранится
информация о каждом зареги-
стрированном абоненте и дан-
ные о местоположении абонента
Шлюзовой MSC (GMSC)
Соединяет базовую сеть
с внешними сетями с ком-
мутацией каналов.
Центр коммутации подвиж-
ных объектов (MSC)
На MSC выполняются такие
функции, как регистрация,
аутентификация, обновле-
ние данных о местоположе-
ниях абонентов и т. д.
Базовая приемопередающая
станция (BTS)
На BTS находятся радиопе-
редатчики для связи с под-
вижными станциями (MS).
Узел обеспечения
GPRS (SGSN)
SGSN обеспечивает
функции схожие
с MSC/VLR, но для
домена с пакетной
коммутацией
Шлюзовой узел GPRS (GGSN)
GGSN соединяет базовую
сеть с внешними сетями
с коммутацией пакетов
Модуль идентификации
абонента (SIM)
С помощью SIM пользо-
ватель идентифицируется
в сети. На SIM может быть
установлено приложение.
SIM
ME
Телефонная
коммутируемая
сеть общего
пользования
Интернет
Подсистема базовой
станции
MS
Базовая сеть
BTS
BSC
BTS GMSC
SGSN GGSN
MSC/
VLR
HLR
Abis
Um
Abis
GS
CU
Gb
А
28 Глава 1. Основные концепции
Прежде чем абонент получает доступ к услугам сети GPRS, его под-
вижная станция должна осуществить подключение (attachment) к GPRS для
идентификации в сети. После подключения подвижной станции к сети
GPRS, активизируется контекст протокола PDP (Packet Data Protocol —
протокол пакетной передачи данных) для того, чтобы абонент мог отправ-
лять или принимать данные. Данная процедура называется активизация
контекста PDP (PDP context activation).
Радиоинтерфейс GPRS идентичен радиоинтерфейсу GSM (та же частот-
ная модуляция, полоса частот, структура фрейма). В системе GPRS при-
меняется эволюционировавшая подсистема базовой станции GSM. Однако
вся базовая сеть GPRS разработана на основе сетевой подсистемы GSM
с добавлением только двух сетевых элементов: узел обеспечения (support
node) и шлюзовой узел (gateway node) GPRS. В дополнение ко всему, систе-
ма GPRS поддерживает технологию EDGE (Enhanced Data rates for Global
evolution — перспективная технология для развития стандарта GSM), что
позволяет повысить производительность сети GPRS, используя усовершен-
ствованную схему модуляции.
1.4.2. Узел обеспечения GPRS
Узел обеспечения GPRS (Serving GPRS Support Node — SGSN), соединен
с одной или несколькими подсистемами базовой станции. Он выступает
в роли маршрутизатора пакетных данных для всех подвижных станций
в определенной географической зоне. В его функции также входит отсле-
живание местоположения подвижных станций, обеспечение безопасности
и контроль доступа.
1.4.3. Шлюзовой узел GPRS
Шлюзовой узел GPRS (Gateway GPRS Support Node — GGSN), является точ-
кой доступа домена GPRS к другим сетям передачи данных, например,
как сеть Интернет или корпоративные сети. Для установления соединения
подвижной станции с необходимой сетью абонент использует номер точки
доступа (Access Point Name — APN).
1.5. Универсальная система мобильной связи (UMTS)
В 1990 г. возник вопрос о стандартизации мобильных систем связи третье-
го поколения.
Международный союз телекоммуникаций (International Telecommunication
Union — ITU) начал работу по разработке стандартов «всемирной
подвижной радиосвязи» — International Mobile Telecommunications 2000
(IMT-2000) с целью определения технологий и сервисов систем 3G. В се-
мейство стандартов IMT-20001 вошла Универсальная система мобильной
1 IMT-2000 раньше называли FPLMTS (Future Public Land Mobile
Telecommunications System — Будущие системы сухопутной подвижной связи об-
щественного пользования).
1.5. Универсальная система мобильной связи (UMTS) 29
связи (Universal Mobile Telecommunication System — UMTS), для которой
были определены новые беспроводные технологии доступа к среде и новая
архитектура служб. В системе UMTS поддерживаются такие сервисы, как
просмотр web-страниц, обмен сообщениями, электронная коммерция, ви-
деоконференцсвязь, и разрабатываются другие возможности для удовлет-
ворения следующих растущих потребностей пользователей:
• высокая скорость передачи, включая технологии с коммутацией ка-
налов и пакетов;
• эффективное использование частотного спектра, снижение общих
эксплуатационных затрат и стоимости услуг;
• определение общего радиоинтерфейса для разнородной среды;
• портативность сервиса в разной среде (в помещении, вне помеще-
ния, в пригородных и городских районах, в сельской местности,
для пешеходов, в машине, со спутника и т. д.). Такой портативный
сервис называют концепцией Virtual Home Environment (виртуальная
собственная среда) [3GPP-22.121] [3GPP-23.127].
Обеспечение услуг в разнородной среде возможно с использованием
OSA (Open Service Architecture — Архитектура открытых служб) [3GPP-
22.127][3GPP-23.127]. В системе UMTS возможности систем 2G по пере-
дачи речи и данных дополнены возможностями передачи мультимедиа на
более высоких скоростях, достигающих 384 кбит/с для всей зоны охвата
и 2 Мбит/c для локальный зон. Предполагается, что система UMTS станет
базисом для разработки новых мобильных телекоммуникационных сетей,
которые будут предоставлять очень персонализированный и удобный для
пользователя сервис. UMTS обеспечит конвергенцию многих телекомму-
никационных технологий: спутниковая связь, сотовые коммуникации,
беспроводные сети и wireless LAN (беспроводная локальная сеть). Сетевой
оператор NTT Domoco представил системы 3G на рынок Японии в октябре
2001 г. В других регионах коммерческая реализация сети и услуг UMTS для
рынка общего потребления началась в 2004 г.