Основные процедуры обслуживания абонентских станций

Сотовых сетей

Сотовая сеть (рис. 1.7) состоит из множества сот (секторов), в каждой из которых расположена базовая станция. Здесь и далее будем придерживаться общепринятых в настоящее время обозначений компонентов сотовых сетей латинскими аббревиатурами. В частности, абонентскую станцию будем обозначать MS (Mobile Station), а базовую станцию - BTS (Base Transceiver Station). Связи между BTS и MS поддерживают по радиоканалу. BTS соединены с определенным центром коммутации подвижной связи MSC (Mobile Services Switching Center) посредством кабельных или радиорелейных линий связи.

Каждому MSC соответствует база данных всех MS, находящихся в его зоне обслуживания. Эту базу данных называют визитным регистром VLR (Visitor Location Register). MSC и VLR представляют неразрывное целое, поэтому их часто обозначают MSC/VLR. Кроме того, сеть каждого оператора включает базу данных обо всех абонентах этой сети, независимо от их местонахождения в данный момент. Эту базу данных называют домашним или адресным регистром HLR (Home Location Register).

Связь между ТФОП и сотовой сетью осуществляют через шлюзовые коммутаторы GMSC (Gateway MSC). В соответствии с принятой в России федеральной нумерацией абонентов сотовых сетей1 при наборе корреспондентом вызывного номера вызов следует через местную АТС (К) на междугородный коммутатор (МК) и далее через шлюз GMSC на соответствующий MSC. На рис. 1.7 показаны два MSC. Пусть для примера MSC₁ находится в городе А, а MSC₂ в городе Б. Если между городами А и Б организован междугородный роуминг, то абонент будет обслужен в обоих городах. Обычно каждый оператор имеет один HLR и несколько MSC/VLR (на рис.1.7 показано по одному MSC/VLR). Функции GMSC могут быть возложены на один из MSC.

При рассмотрении работы сотовой сети возникает ряд принципиальных вопросов:

- каким образом входящий вызов, т.е. вызов, адресованный абоненту сотовой сети из ТФОП, достигает MS;

- в чем состоит обслуживание абонентов в сотовой сети;

- чем отличается обслуживание абонентов, находящихся в зоне действия своего оператора, и при междугородном роуминге, включая оплату предоставляемых услуг.

При обслуживании абонентов в любой сотовой сети используют несколько общих правил (процедур).

Рис. 1.8. Структура взаимодействия сотовой сети с ТФОП

Абонент, приобретая сотовый телефон, подписывает договор на обслуживание с оператором сотовой сети. При этом абонент получает два постоянных номера. Один, внешний, вызывной, известный абоненту, по которому его вызывают, например, из ТФОП. Другой номер - внутренний, системный. Оба номера и данные об абоненте оператор заносит в HLR. Все MSC/VLR, действующие в зоне обслуживания оператора, связаны с соответствующим HLR каналами сигнализации. Номера абонента: вызывной и системный, включают в себя код оператора сети, что позволяет выяснить, где зарегистрирован абонент, и установить сигнальное соединение с его HLR.

Запись об абоненте в HLR содержит:

- вызывной и системный номера;

- перечень услуг, предоставляемых данному абоненту оператором сотовой сети;

- возможности междугородного и международного роуминга;

- адрес того MSC/VLR (и пакетного коммутатора), в зоне обслуживания которого находится абонент в данный момент.

При любом входящем вызове по вызывному номеру абонента GMSC определяет адрес HLR, в котором зарегистрирован абонент, независимо от его местонахождения в данное время.

При первом включении MS ее регистрируют в сети, о чем делают запись в VLR того MSC, в зоне обслуживания которого MS находится. При регистрации MS обслуживающий ее MSC/VLR по внутрисистемному номеру определяет адрес HLR, в котором прописана MS, и запрашивает его об информации, необходимой для проверки идентичности абонента (аутентификации) и для его дальнейшего обслуживания. Так MS получает временную прописку в VLR того MSC, где она вышла на связь. VLR содержит:

- системный номер MS и временный номер, который MS получает на время сеанса связи;

- перечень услуг, предоставленных абоненту; этот перечень пересылают в процессе регистрации MS из HLR в VLR обслуживающего MSC;

- данные о местоположении MS с точностью до зоны; пейджинг MS осуществляют одновременно по всем сотам (секторам) зоны;

- флажок, указывающий на то, включена или выключена MS в данный момент.

При выключении MS флажок активности вVLR сбрасывают и корреспондент, вызывающий MS, получает стандартный ответ типа "Абонент в данный момент недоступен", либо происходит переадресация вызова на другой телефон или речевую почту.

Рассмотрим несколько возможных сценариев прохождения входящих вызовов.

Вариант 1. Абонент с MS₁ постоянно прописан в сети оператора города А в HLR₁. MS₁ включена и зарегистрирована в городе А в MSC/VLR₁ (рис.1.7). Местный входящий вызов к MS₁ из ТФОП города А от корреспондента Кор₁ проходит через местную АТС ТФОП К₁, междугородный коммутатор МК₁ и поступает в шлюзовой коммутатор подвижной связи GMSC₁. В GMSC₁ нет информации о местоположении MS₁, неизвестно даже, в зоне обслуживания какого MSC/VLR находится MS₁ в данный момент. GMSC₁ по номеру MS₁ определяет адрес HLR₁ и по каналу сигнализации делает запрос в HLR₁ с просьбой предоставить информацию о местоположении MS₁. В HLR₁ имеется запись, что MS₁ находится в зоне действия MSC/VLR₁. HLR₁ направляет запрос в VLR₁ о выделении так называемого роумингового номера. Этот номер имеет структуру обычного телефонного номера, его первые цифры позволяют маршрутизировать вызов в телефонной сети. Роуминговый номер необходим только на этапе установления соединения, он носит временный характер. VLR₁ выделяет такой номер и связывает его с системным номером абонента. VLR₁ отправляет роуминговый номер в HLR₁, а тот, в свою очередь, транслирует его в GMSC₁. Подчеркнем еще раз, что обмен информацией между GMSC, HLR и VLR происходит по каналам сигнализации без проключения каналов трафика.

Теперь, используя роуминговый номер вместо вызывного, GMSC₁ устанавливает соединение с MSC₁. MSC₁ анализирует поступивший роуминговый номер и определяет, что он ранее был предоставлен абоненту с определенным системным номером, т.е. в нашем случае MS_1. Далее MSC₁ просматривает базу данных VLR₁ и определяет зону местонахождения MS_1. Через все базовые станции этой зоны посылают сигнал пейджинга. MS₁ отвечает на пейджинг, что позволяет сети установить в какой соте находится MS₁ (на рис.1.8 - это сота, обслуживаемая BTS₁) и создать, с одной стороны, канал трафика между MSC₁ и BTS₁, а с другой, между BTS₁ и MS₁.

Таким образом, канал трафика установлен по маршруту: Кор₁-К₁-МК₁-GMSC₁-MSC₁-BTS₁-MS₁. Корреспондент Кор₁ оплачивает разговор по выбранному им тарифному плану, а абонент MS₁ по существующему законодательству не должен платить за входящий вызов.

Вариант 2. При междугородном вызове абонента MS₁ корреспондентом Кор₂, находящимся, например, в городе Б, вызов проходит через коммутаторы К₂ и МК₂ на шлюз GMSC₂. GMSC₂ по номеру MS₁ определяет адрес HLR₁ и по каналу сигнализации запрашивает у него информацию о местоположении абонента MS₁. HLR₁ анализирует базу данных, определяет, что MS₂ находится в зоне обслуживания MSC/VLR₁, по каналу сигнализации делает запрос в VLR₁ о предоставлении роумингового номера. VLR₁ выделяет такой номер, ассоциирует его с системным номером абонента MS₁ и возвращает в HLR₁, а тот, в свою очередь, пересылает в GMSC₂.

Используя роуминговый номер вместо вызывного, GMSC₂ проключает вызов в MSC₁. В итоге будет установлен канал трафика Кор₂-К₂-МК₂-GMSC₂-МК2-МК1-GMSC₁-MSC₁-BTS₁-MS₁. Корреспондент Кор₂ оплачивает междугородный разговор, а абонент MS₁ не должен платить за входящий вызов.

Теперь рассмотрим ситуации, когда абонент с MS₂, прописанный в HLR₁ (город А), находится в зоне обслуживания MSC/VLR₂ (город Б), о чем сделаны записи в VLR₂ и HLR₁.

Вариант 3. Кор₁ вызывает абонента MS₂. Вызов поступает от Кор₁ на GMSC₁, который делает запрос в HLR₁. HLR₁ определяет, что абонент находится в зоне обслуживания MSC/VLR₂, и запрашивает у VLR₂ роуминговый номер. VLR₂ выделяет такой номер и возвращает его в HLR₁, а тот пересылает в GMSC₁. Первые цифры предоставленного роумингового номера используют для маршрутизации вызова от GMSC₁ к MSC₂.

Канал трафика устанавливают по маршруту Кор₁-К₁-МК₁-GMSC₁- МК1-МК2-GMSC₂-MSC₂-BTS₂-MS₂. Кор₁ оплачивает исходящий вызов (возможно, как междугородный или международный), а абонент MS₂ оплачивает роуминговый входящий вызов.

Вариант 4. Кор₂ вызывает абонента MS₂. Как и в варианте 2, вызов проходит через коммутаторы К₂ и МК₂ на шлюз GMSC₂. GMSC₂ запрашивает у HLR₁ информацию о местоположении абонента MS₂. HLR₁ определяет, что MS₂ находится в зоне обслуживания MSC/VLR₂. По каналу сигнализации HLR₁ запрашивает у VLR₂ роуминговый номер. VLR₂ его выделяет и возвращает в HLR₁, а тот пересылает в GMSC₂. Используя роуминговый номер, GMSC₂ проключает вызов в MSC₂. В итоге будет установлен канал трафика Кор₂-К₂-МК₂-GMSC₂-MSC₂ -BTS₁-MS₁. Как видно при такой маршрутизации по междугородним каналам передают только короткие сообщения сигнализации, а маршрут каналов трафика локализован в городе Б.

Возможность такой оптимальной маршрутизации появилась только с введением федеральных номеров. Если абонент MS₂ не имеет федерального номера, то вызов поступит в МК₂, оттуда в МК₁, а затем в GMSC₁. GMSC₁ делает запрос в HLR₁. HLR₁ запрашивает у VLR₂ роуминговый номер. Выделенный номер по каналам сигнализации возвращают в GMSC₁. Далее канал трафика проключают в МК₁, МК₂, GMSC₂, MSC₂. Таким образом, соединение устанавливается по маршруту Кор₂-К₂-МК₂-МК₁-GMSC₁-МК₁-МК₂-GMSC₂-MSC₂-BTS₂-MS₂. Корреспондент Кор₂ и абонент MS₂ вынуждены будут оплачивать междугородные вызовы.

Таким образом, отличие оптимальной маршрутизации вызовов от обычной состоит в следующем. В первом случае вызов поступает в ближайший к вызывающему абоненту GMSC, который запрашивает HLR о местонахождении вызываемого абонента. Получив роуминговый номер, этот GMSC маршрутизирует далее вызов в обслуживающий вызываемого абонента MSC. Во втором случае вызов поступает в GMSC в домашней сети вызываемого абонента и уже этот GMSC запрашивает HLR и маршрутизирует вызов в обслуживающий MSC. При международных вызовах всегда используют второй сценарий.