|
Гёлль П.Мобильные телефоны и ПК.2004В книге Патрика Гёлля изложены основные принципы построения и работы системы сотовой связи GSM, описывается устройство мобильного телефона и рассказывается об услугах, предоставляемых сетью GSM. Отдельная глава посвящена SIM-картам. Скачать книгу |
ОписаниеМОБИЛЬНЫЕ ТЕЛЕФОНЫ И ПК 3.2. Основные типы мобильных телефонов 75 «Персонализированные» мобильные телефоны 76 Мобильные терминалы GPS 76 3.3. Интерфейс пользователя 78 Тональности сигнализации 78 Обычные команды 79 Специальные команды 82 Скрытые команды 86 Набор инструментов GSM 89 4.1. Детектор - повторитель звонка 90 4.2. Устройство считывания SIM-картдля ПК 97 4.3. «Шпион» за SIM-картами 107 4.4. Интерфейсы обмена данными 115 4.5. Вариант для однопроводной шины 120 4.6. «Пассивный усилитель» на 8 Вт 121 4.7. SIM-карта для тестирования 126 4.8 «BASICSIM» - инструментальная 5Ш-карта 126 SIM-карта ., 131 5.1. Кому принадлежит 8Ш-карта 132 5.2. Что содержит 8Ш-карта 133 5.3. SIM-карта и идентификация 137 5.4. Аутентификация и шифрование 140 5.5. Клонирование и подделка 142 5.6. Фазы развития стандарта GSM и таблица услуг, предоставляемых SIM-картой 143 5.7. Предварительный выбор языка 150 5.8. Классы доступа 152 5.9. Управление сетями С. 153 5.10. Локализация мобильного телефона 155 5.11. Административные данные , и карты для тестирования 157 5.12. Промышленные считывающие устройства и программное обеспечение 160 Управление директориями .'. 164 Управление короткими сообил/ениями 165 Управление сетями 166 Управление секретными кодами 166 Исследование SIM-карты 167 Копии SIM-карт 168 5.13. Программное обеспечение для считывающих устройств PC/SC '. 168 Программа диагностики 172 Программа сканирования SIM-карты ' 172 Проверка криптографии 173 «Навигатор»' для SIM-карты 174 Интеграция в графический интерфейс Windows 176 5.14. Профаммы, размещенные на компакт-диске, и приложения 177 Каталог ACS 177 Каталог BASIC 178 Каталог BASICCARD 178 Каталог BASICSIM 179 Каталог CHIPDRIVE 180 Каталог CYBMOUSE 180 Каталог ELV 181 Каталог ESPION 181 Каталог INTERNET 181 Каталог LECTSIM 181 Каталог РСВ 182 Каталог PCSC 182 Каталог SONS '. 183 Словарь GSM 183 Данные по международному роумингу 183 Требования к аппаратному и программному обеспечению.... 184 \ Приложения 185 6.1. Глоссарий 186 6.2. Международный роуминг компании ' Swisscom Mobile 209 6.3. Требования к аппаратному и программному • обеспечению 226 6.4. Библиофафия 226 , .'-•..••» f ^ »*MU- W^ ? >•" ' '^' i>»-* ?«Mk'Wi» *;i» ^-r- •«- Мобильные телефоны и ПК / Патрик Гёлль; Пер. с фр. Брод Т. Е. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: ДМК Пресс, 2004. - 232 с: ил, - (В по мощь радиолюбителю). > ISBN 5-94074-223-8 ?i««ai«»t* »«f-t»j'' В книге Патрика Гёлля изложены основные принципы построения и работы системы сотовой связи GSM, описывается устройство мо- бильного телефона и рассказывается об услугах, предоставляемых се- тью GSM. Отдельная глава посвящена SIM-картам. Второе издание дополнено подробным описанием нового инстру- ментария для работы с SIM-картами (BasicCard, BasicSIM), представ- лено программное обеспечение для считывающих устройств PC/SC. Рассматриваются как специальные программы, которые размещены на компакт-диске, так и имеющиеся на рынке промышленные программ- ные продукты и сопутствующий инструментарий для экспериментов с SIM-картами при помощи ПК Приводятся схемы и рисунки печат- ных плат, необходимые для самостоятельного изготовления устройств считывания SIM-карт, а также различных полезных и недорогих аксес- суаров к мобильным телефонам. В приложениях к книге содержатся глоссарий терминов и данные I • по международному роумингу. < Эта книга предназначена как для радиолюбителей, так и для тех пользователей сотовых телефонов, которые интересуются всевозмож- ными техническими хитростями и оригинальными решениями. Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведе- на в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без пись- менного разрешения владельца авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, посколь- ку вероятность технических ошибок все равно остается, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможный ущерб лю- бого вида, связанный с применением содержащихся здесь сведений. Все торговые знаки, упомянутые в настоящем издании, зарегистрированы. ( Случайное неправильное использование или пропуск торгового знака или на- звания его законного владельца не должно рассматриваться как нарушение прав собственности. 'iO СИСТЕМА GSM Пользователь мобильного телефона, как правило, не осознает, что он постоянно находится в непосредственном общении с одной из самых сложных систем, когда-либо созданной человеком, - мировой теле- коммуникационной сетью. Лет двадцать тому назад так называли международную телефонную сеть, пока ее не обошли Internet и сис- темы наземных и спутниковых мобильных коммуникаций. . Весьма справедливо высказывание одного специалиста, считающего, что для того чтобы поставить на ноги одну единственную систему мобильной телефонной связи GSM, потребовалось приблизительно в десять раз больше усилий, чем отправка человека на Луну. И все же на сегодняшний день мобильный телефон стал прежде всего това- ром широкого потребления, относительно дешевым и очень простым в применении. Хотя резкое увеличение числа пользователей произошло только с конца 1998 года, сама история системы GSM началась в 80-х годах, то есть приблизительно двадцать лет тому назад. Вспомните, в те годы иметь телефон в машине считалось роскошью, будь он рабочим инструментом или забавой, но в любом случае доступно это было лишь очень богатым людям. Однако благодаря развитию и внедрению но- вых технологий в последние годы произошла значительная демокра- тизация мобильной телефонной связи, так что загруженность исполь- зуемых частот стала уже угрожающей. Именно в Европе, а точнее во Франции, некоторые специалисты смогли предугадать это явление приблизительно в то время, когда Ролан Морено изобрел чип-карту. Не исключено, что мобильный те- лефон в том виде, в котором мы его знаем, обязан большей частью своих возможностей чип-карте, а именно SIM-карте. 1.1. НЕМНОГО ИСТОРИИ В начале 80-х годов мобильная телефонная связь базировалась, в ос- новном, на аналоговых технологиях, которые, однако, уже станови- лись сотовыми. В каждой стране была разработана своя собственная сеть (например, во Франции - Radiocom 2000), которая оставалась строго национальной, поскольку не обеспечивала никакой возможно- сти общения с абонентами зарубежных сетей. В настоящее время эти сети закрываются одна за другой, освобож- дая таким образом частотные диапазоны, которые могут быть исполь- зованы значительно эффективнее, обеспечивая более надежную связь. Вполне вероятно, что первоначально международное сотрудничество было обусловлено размахом предполагаемых инвестиций на исследова- ния и развитие в данной области. Вначале оно было организовано под НЕМНОГО ИСТОРИИ 11 эгидой Европейской конференции административных работников поч- ты и телекоммуникаций СЕРТ (Conference des administrations Euro- peennes des Postes et Telecommunications) как результат франко-немец- кого исследования по вопросу будущего систем мобильной радиосвязи. В 1982 году этот институт объединял 26 европейских стран, а точнее, соответствующие административные учреждения почтовой, телефон- ной и телеграфной связи РТТ (Post, Telephone and Telegraph). Несмотря на то что все данные учреждения были организованы в форме государ- ственных монополий, их руководители все же смогли понять, что оче- видная выгода от общеевропейского сотрудничества должна возобла- дать над национальными интересами. Таким образом Европейской конференцией и была создана «Спе- циальная группа по разработке мобильной связи», аббревиатура ко- торой (GSM) позднее стала расшифровываться как «Глобальная си- стема мобильной связи» (Global System for Mobile communications). Целью данной группы стала разработка спецификаций общеевропей- ской сети, не зависящей от национальных границ и способной обслу- живать уже миллионы, а не тысячи абонентов. Этот обширный проект, безусловно, сталкивается со всякого рода техническими и экономи- ческими проблемами, а также сложностями в области программного обеспечения, однако все перечисленное несоизмеримо с достижени- ями, плодами которых мы пользуемся на сегодняшний день. После признания системы GSM в 1984 году Европейской комисси- ей Франция, Италия и Германия подписали Соглашение о сотрудни- честве от 1985 года. В 1986 году к данному соглашению присоедини- лась и Великобритания. Уже тогда стало ясно, что разрабатываемая система будет цифровой, идущей в дополнение к «Цифровой сети с ин- теграцией услуг» - RNIS (Reseau numerique а integration de services)*, и что она будет работать в полосе 900 МГц, где для нее были заре- зервированы два диапазона по 25 МГц. Но на тот момент все еще не хва- I тало готовности со стороны политических сил, которая могла бы вдох- новить производителей. 1 Под давлением Франции и Германии совещание, состоявшееся в декабре 1986 года, приняло в итоге рекомендацию и указания, на- правленные на активное развертывание ограниченного спектра услуг системы GSM до 1991 года. В полном масштабе на территории Европы \ F' ' Более распространенным является англоязычное название данной сети - SDN (Integrated-Services Digital Network). Далее по тексту будет использо- аться именно это обозначение. - Прим. науч. ред. 12 СИСТЕМА GSM система начала действовать в канун 1993 года, реально введение зон обслуживания продолжалось в течение 1995 года. Также в 1986 году GSM взяла на себя общую ответственность за координацию разви- тия всего комплекса спецификаций. Оставалось подключить к работе потенциальных операторов, ины- ми словами, будущих разработчиков и владельцев сетей. Этот вопрос решился в сентябре 1987 года, в момент подписания в Копенгагене операторами из 13 стран «Меморандума о взаимопонимании» MoU (Memorandum of Understanding), что соответствовало намерениям в пользу осуществления проекта. Тем временем во Франции началось тестирование восьми или де- вяти различных способов передачи радиосигнала, в результате чего неоспоримый выбор пал на метод многостанционного доступа с вре- менным разделением каналов TDMA (Time Division Multiple Access), иными словами, временного уплотнения (мультиплексирования). Стоит отметить, что решающую роль в разработке данного метода сыграл исследовательский институт CNET, который впоследствии был преобразован во France Telecom. » , ;,ич1 .ir » i , К февралю 1988 года надежность системы была достаточно дока-" зана, чтобы можно было официально пригласить всех операторов, подписавших «Меморандум о взаимопонимании» для участия в про- екте. Но необходимо было довести до конца огромную работу по раз- работке и тестированию окончательных спецификаций, которые к 1997 году должны были достичь уже 6 000 страниц. Очень скоро стало ясно, что этот титанический труд имеет такой размах и слож- ность, что дата введения системы в эксплуатацию, назначенная на 1 июля 1991 года, начала ставиться под очень большое сомнение со всеми вытекающими из этого катастрофическими последствиями. Принимая во внимание сложившуюся ситуацию, было принято ре- шение разбить проект на две фазы, дающие возможность запустить систему поэтапно, с некоторым промежутком, хотя на первых порах и не в полном объеме, но вполне функционирующую. Передача ответственности в 1989 году от группы GSM Европейс- кому институту стандартов по телекоммуникациям ETSI (European Telecommunications Standards Institute), созданному во Франции, ак- тивизировала деятельность, направленную на взаимодействие между административными органами, операторами и производителями, од- новременно поставленными в равные условия. В результате «Фаза 1» спецификации GSM была опубликована в 1990 году и принята для раз- работшшой в Великобритании системы DCS 1800 (диапазон 1800 МГц). НЕМНОГО ИСТОРИИ 13 в дальнейшем эта система была переименована в GSM 1800. К сожа- лению, на выставке TELECOM 91, проходившей в Женеве, удалось представить только опытный образец сети. И лишь потому, что на рынке еще не было телефонов GSM из-за нерешенных вопросов со- вместимости и стандартизации. Надо отметить, что эти телефоны вхо- дили в число первого телекоммуникационного оснащения, которое прошло испытания на соответствие единому общеевропейскому стан- дарту, а не принималось по очереди в каждой стране. Но в 1991 году процедура согласования и стандартизации еще не была разработана. Наконец, в апреле 1992 года была установлена временная проце- дура типовых испытаний на соответствие стандарту, позволившая начать массовый выпуск первых сотовых телефонов, что мгновенно стимулировало деятельность операторов. Все встало на свои места, снежный ком завертелся, и более ничто не могло его остановить. В июне 1992 года было подписано первое соглашение по роумин- гу, давшее возможность английским абонентам пользоваться их со- товыми телефонами в Финляндии, а финским абонентам - в Англии. Общеевропейская сеть заработала. К концу 1993 года насчитывалось уже свыше миллиона абонентов (против более 700 млн в начале 2001 года). А после того, как австра лийский оператор Telstra присоединился к остальным з^^ас^никам Меморандума, система GSM вышла за границы Европы и завоевала весь мир. • " •' ' ' '. • ? .., ' , УШ' . На сегодняшний день только во Франции уже около тридцати миллионов абонентов (процент охвата около 50 %), которых обслу живают три оператора. • , . • - Мобильные телефоны GSM могут использоваться более чем в сот- не стран, разбросанных по всему миру, и даже спутниковые сотовые телефоны работают в соответствии со стандартом GSM. На смену «Фазе 1» быстро пришла «Фаза 2», а в настоящее время осуществляется реализация «Фазы 2+» и «Инструментария SIM» (SIM ToolKit - STK). Предвестником «третьего поколения» мобиль- ной связи являются WAP-технологии (Wireless Application Protocol - протокол беспроводных приложений) и метод пакетной передачи данных GPRS (General Packet Radio Service); ожидается внедрение UMTS (Universal Mobile Telecommunications System - универсальная система мобильной связи) и полная интеграция с сетью Internet. Конкуренция на рынке мобильной связи очень высока, что весьма выгодно потребителю. Если постоянно отслеживать новинки на рынке 14 СИСТЕМА GSM сотовой связи и проявлять немного настойчивости, можно получить доступ к Совершенно невероятным возможностям, причем с доволь- но небольшими затратами. Одна из целей данной книги как раз и заключается в том, чтобы показать, чего можно достичь, двигаясь по этому пути. , ? i-y 1.2. СТАНДАРТЫ GSM И ETSI !. Выше уже шла речь о том, что отныне всей стандартизацией, связан- ной с системой GSM, занимается ETSI, в частности, это касается пуб- ликации отдельных частей стандарта GSM. Следует отметить, что за исключением подробной информации о механизмах защиты (например, алгоритмах шифровки), которая дос- тзшна только операторам и производителям, подписавшим обязатель- ство о соблюдении конфиденциальности, эти документы не содержат ничего секретного. Каждый может просмотреть каталог, сделать заказ и даже на некоторых условиях приобрести докзпиенты, обратившись на сайт ETSI http://www.etsi.org. Необходимо, однако, помнить, что на эту сферу распространяется закон об интеллектуальной собственности. Данная книга, естественно, не претендует на то, чтобы полностью или частично заменить собой стандарт GSM, который является един- ственным в своем роде официальным источником. Тем не менее сто- ит сказать, что при ее написании автор неоднократно обращался к данному стандарту, а также некоторым другим источникам офици- альной информации, имеющимся в Internet. Те из читателей, которые захотят пойти еще дальше по пути ис- следования системы GSM, могут поступить так же, то есть начать с детального изучения стандарта GSM 11.11, а затем воспользоваться поисковыми системами, задав в поле Поиск слово «GSM». Конечно, спецификация GSM не зафиксирована раз и навсегда, и в настоящий момент ведется серьезная работа по подготовке сле- дующих поколений мобильных систем связи, в которых телефония будет представлять, вне всякого сомнения, лишь малую долю всех возможностей. 1.3. СЕТЬ ЦИФРОВОЙ СВЯЗИ Принципиальное новшество системы GSM по отношению к преды- дущим поколениям мобильных телефонов заключается в чисто циф- ровой природе этой системы. Помимо более эффективного исполь- зования спектра радиочастот, цифровая сеть связи позволяет избежать прослушивания разговора каким-либо радиолюбителем или просто любопытствующим, вооруженным сканером. СЕТЬ ЦИФРОВОЙ СВЯЗИ 15 Тем не менее полезно знать, что в стандарте специально предус- мотрены средства для прослушивания каналов связи в профессио- нальных целях* уполномоченными представителями юридических и полицейских органов. Вместе с тем в научных кругах начали цирку- лировать слухи, что нелегальная дешифровка не столь уж сложна, как это хотелось бы представить. Цифровая архитектура системы также позволяет использовать огромное множество функций, абсолютно недоступных аналоговым системам. Строго говоря, сеть GSM должна рассматриваться как беспровод- ная сеть ISDN, иными словами, как мобильная версия того, что во Франции носит название Numeris. Поэтому совсем не случайно сеть GSM, принадлежащая France Telecom, называется Itineris. С учетом вышесказанного сеть GSM наилучшим образом подходит для передачи, помимо речи, различных информационных данных: текс товых и факсимильных сообщений, трафика Internet и т.д. .' Сотовый телефон даже самой простой модели представляем собой настоящий микрокомпьютер, мощность которого вполне сои:^мерима со сложностью и быстротой выполнения возложенных на не^о задач. В сочетании с чип-картой (так называемой SIM-картой) он обес- печивает уровень безопасности, которому нет равных, в то время как общеизвестно, сколь незащищенными были аналоговые системы в от- ношении всяческих незаконных манипуляций. Качество звука тоже выиграло от применения цифрового метода передачи, хотя и не стоит принимать на веру некоторые утверждения, широко распространяемые с помощью рекламы операторами и про- изводителями телефонов, по следующим соображениям: • даже очень высокого качества, звук мобильного телефона ни при каких условиях не может соперничать с качеством звука, воспро- изводимого с компакт-диска. В лучшем случае он будет эквива- лентен звуку, получаемому по обычному проводному телефону; • поскольку при передаче звука в сотовом телефоне всегда ис- пользуется цифровой сигнал, то даже если и существуют разные уровни качества получаемого звука (куда входит и звук с высо- ким разрешением), технически совершенно не оправдано утверж- дение, что одни модели обладают цифровым качеством звуча- ния, а другие нет; • . . ? . • ' В России они называются СОРМ - средства оперативно-розыскных Мероприятий. - Прим. науч. ред. 16 СИСТЕМА GSM • цифровая передача сигна-юв не может быть либо идеальной, либо невозможной. Она может иметь различные недостатки, которые вместе с тем сильно отличаются от недостатков, свойственных аналоговым системам передачи (скорее можно констатировать наличие эха, прерываний или искажений звука, а не свиста или помех). Наконец, следует иметь в виду, что помехи, которые могут возник- нуть от работающего поблизости оборудования (мобильных или стаци- онарных передатчиков), также совершенно отличны от помех, возника- ющих в подобных условиях от аналоговой передающей аппаратуры. 1.4. СЕТЬ СОТОВОЙ СВЯЗИ Секрет огромной пропускной способности сети GSM кроется в соче- тании двух отдельных технологий: • цифровой передачи сигналов с применением метода временно- го уплотнения TDMA; • сотовой структуры построения сети. Последнее не относится к новейшим открытиям, поскольку было запатентовано лабораторией Bell Laboratories еще в 1947 году. С тех пор такие структуры широко применялись в аналоговых системах мобильной телефонной связи. Сотовая структура, без сомнения, является самым оригинальным решением проблемы вечной нехватки радиочастот на территории за- данной географической зоны. Идея состоит в ограничении радиуса действия базовых станций таким образом, чтобы частоты, на которых они работают, можно было повторно использовать в других зонах обслуживания абонентов без риска возникновения интерференции (наложения) сигналов. Но есть и обратная сторона медали: чем меньше будет радиус дей- ствия базовых станций, тем больше их потребуется для покрытия заданной зоны обслуживания. На рис. 1.1 схематически представлен этот принцип. В качестве примера показано, как одиннадцать сот обслуживается при исполь- зовании только четырех частот (А, В, С, D). Однако на практике все обстоит несколько сложнее, поскольку необходимо учитывать множество условий: например, частичное пе- рекрытие сот, близость базовых станций сетей конкурирующих ком- паний, рельеф местности, степень ее урбанизации и т.д. Все это при- водит к тому, что диаметры сот могут варьироваться приблизительно 18 СИСТЕМА GSM Следовательно, надо отдавать себе отчет в том, что использование мобильного телефона полностью зависит от наличия сети, ее зоны обслуживания, качества функционирования и отсутствия перенасы- щения, по крайней мере, в одной сети базовых станций. При прочих равных условиях можно сравнить мобильные телефо- ны с усовершенствованными беспроводными телефонами, базы ко- торых превратились из частных в общественные. Такое сравнение тем более справедливо, что технология новых поколений беспровод- ных телефонов (DECT)' многое позаимствовала у технологии GSM. Очевидно, что мобильный телефон будет работать не везде, хотя операторы и позволяют себе с гордостью утверждать, что коэффици- ент покрытия составляет 95% (но остается неясным, о чем идет речь, о территории или о населении). Следует иметь в виду, что на территории, находящейся вне зоны обслуживания (или попадающей в зону неполадок в сети), нет абсо- лютно никакой возможности поддерживать связь даже с другим або- нентом мобильного телефона, расположенным на расстоянии всего нескольких сот метров. И что еще хуже, невозможно обратиться за срочной помощью, набрав номер соответствующей службы (112). В действительности между мобильным телефоном, который является простым терминалом, зависящим от сети фиксированных (базовых) станций, и автономными приемо-передатчиками (как работающими в диапазонах KB, УКВ или служебной радиосвязи, так и переносными рациями) существует очень мало общего. Это фунда- ментальное отличие заслуживает того, чтобы заострить на нем вни- мание. Между тем, «теневых зон», больших или не очень, довольно мно- го, особенно в малонаселенной местности, где установка базовых станций не представляется достаточно рентабельной. Зона обслуживания, охватывающая весь земной шар практически без «теневых зон», возможна только при помощи сотовой сети, где роль базовых станций играют... спутники. Достоинство системы GSM с технической точки зрения заклю- чается в том, что обычно при смене соты связь не прерывается (на- пример, при движении с высокой скоростью на автомобиле или поезде), причем даже при пересечении границы. Однако это в обя- зательном порядке предполагает, что сеть в любой момент времени ' Digital European Cordless Telecommunications - Европейский стандарт на цифровую беспроводную связь. - Прим. науч. ред. » 20 СИСТЕМА GSM На практике все зависит от схемы оплаты (идет ли речь об абоне- менте или о предварительной оплате), выбранной у оператора в сво- ей собственной стране, и наличия возможных международных услуг, бесплатных или оплачиваемых. Также следует учитывать существу- ющие соглашения между операторами различных стран в отношении обмена по предоставляемым услугам. В лучшем случае действительно удастся облететь весь земной шар, продолжая, как обычно, получать звонки (правда, оплачивая их пе- реадресацию) или текстовые сообщения (бесплатно) и сохраняя воз- можность звонить практически неограниченно. В худшем случае за рубежом можно дозвониться только, как правило, до службы сроч- ной помощи, набрав номер 112. Обычно наиболее широкий спектр услуг обходится достаточно до- рого, но, прочитав эту книгу, вы узнаете, как можно ими воспользо- ваться, не имея абонемента, и едва ли с большими затратами, чем при схеме с предварительной оплатой услуг у национальных операторов. 1.6. МОБИЛЬНЫЙ ТЕЛЕФОН В УПРОЩЕННОМ ВАРИАНТЕ В случае обычной проводной телефонной связи любой телефонный ап- парат (соответствующий стандарту) можно просто подключить к любой линии, номер которой ему автоматически сразу же присваивается. С точки зрения мобильной телефонной связи само понятие «ли- нии» не имеет никакого смысла, и, естественно, не ставится вопроса о том, чтобы каждому абоненту выделить свой радиоканал. Прежде чем передать вызов, мобильный телефон должен пройти идентификацию у сети, по крайней мере, для того чтобы установить связь. Наиболее архаичный способ идентификации состоял в том, чтобы просто назвать свой номер телефонистке. Еще совсем недавно имен- но таким образом моряки, связываясь с землей по радио, звонили домой. Затем на смену пришла автоматизация, и идентификацион- ный номер начал передаваться ипформационнои системе в форме последовательности тональных или импульсных кодовых сигналов. Невероятная простота, с которой любой желающий мог «присво- ить» себе номер абонента, чтобы позвонить за его счет, послужила стимулом для поиска более надежной системы. В системе GSM мобильный телефон все так же проходит иденти- фикацию у сети в момент своего включения (а затем периодически), но операция выполняется путем закодированного обмена цифровыми МОБИЛЬНЫЙ ТЕЛЕФОН В УПРОЩЕННОМ ВАРИАНТЕ 21 данными. Идентификационные номера и необходимые ключи размеща- ются на чип-карте, называемой SIM-картой (Subscriber Identification Module - модуль идентификации абонента), которая выдается клиенту оператором. Достаточно вставить ее в любой мобильный телефон GSM (см. рис. 1.4), чтобы тот сразу же подключил к «линии» владельца SIM- карты. Данному телефону присваивается ее номер, и по ней будет производиться оплата исходящих, а в некоторых случаях и входящих звонков. Основная цель заключается в полной свободе использования куп- ленного, взятого напрокат или одолженного мобильного телефона в самых разнообразных условиях сегодняшней жизни. Эта заманчивая идея тем не менее сталкивается с суровой действительностью со- временного мира: • возможность совершенно свободного использования любого украденного телефона, естественно, привела бы к плачевным ре- зультатам; • предоставление телефонов и аксессуаров к ним по чрезмерно за- ниженным ценам взамен на приобретение абонемента не может гарантировать, что рано или поздно клиента не переманит кон- курирующий оператор; 22 СИСТЕМА GSM • полная анонимность мобильного телефона (речь не идет о SIM- карте), вполне очевидно, была бы неприемлема для служб безо- пасности многих стран, даже тех, в которых гарантируется обес- печение прав и свободы личности. Поэтому в настоящее время каждый продаваемый мобильный те- лефон имеет соответствующую электронную «татуировку», состоя- щую из уникального идентификационного номера (IMEA), который может быть считан сетью в любой момент и при необходимости вне- сен в ведущийся операторами «черный список». Часто телефон даже бывает «закрыт на ключ» (закодирован) при помощи конкретной SIM-карты или определенным оператором. Тем не менее это не ис- ключает возможности приобрести, хотя и за весьма высокую цену, «не закрытый на ключ» телефон или же получить бесплатно, но при- ложив к этому серьезные усилия, код вскрытия «замка» по истече- нии определенного срока использования абонемента. Наряду с этим ловкие «пираты» часто вскрывают коды мобильных телефонов, лишая их компрометирующего идентификационного но- мера. Иногда они даже делятся своим маленькими секретами через Internet. 2 СЕ ТИ Операторы мобильной телефонной связи 24 Используемые частоты \ 26 Соты и базовые станции \ 29 Мощность, радиус действия ч^ и распространение сигнала 35 Пропускная способность и насыщение 38 Услуги, предоставляемые сетями 40 Регистрация мобильных телефонов 50 Автоматическая настройка на местную сеть связи, или роуминг 52 Принципы тарификации 54 Предоплаченное «путешествие» 55 Мобильный телефон Набор инструментов GSM SIM-карта Приложения 24 СЕТИ Как говорилось выше, мобильные телефоны полностью зависимы oj базовых станций, которые связаны между собой, а также с телефон- ной сетью общего пользования. Роль, которую играет сеть GSM, не ограничивается простой пере- дачей сигнала. Она обеспечивает выполнение множества функци!! которые превращают ее в огромную информационную систему, где мобильные телефоны выступают в качестве простых терминалов. Услуги, которые могут быть предоставлены клиентам, в значи- тельной степени определяются возможностями сети каждого из опе- раторов, а не собственно самими телефонами. 2.1. ОПЕРАТОРЫ МОБИЛЬНОЙ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ С момента появления системы GSM на свет сети мобильной теле- фонной связи оказались в условиях свободной конкуренции. Тем не менее почти во всей Европе первые сети закрепились за «историчес- кими» операторами, бывшими ранее административными учрежде- ниями в сфере телекоммуникаций. Это объяснялось очень просто: именно они изначально обладали хорошо развитой междугородней инфрастуктурой кабельных сетей и радиорелейных линий, и при- надлежащие им приемо-передающие станции часто уже занимали оптимальные местоположения с точки зрения условий распростра- нения радиосигналов, что без проблем позволяло покрывать обшир- ные территории. Поэтому группы частных лиц, пожелавшие стать операторами сети мобильной телефонной связи, были вынуждены после получения лрщензии либо собственными силами создавать межнациональную сеть, либо пойти па довольно невыгодные условия аренды передаю- щего оборудования у своих прямых конкурентов. Естественно, в ход пошли самые разные способы. Некоторые опе- раторы решили использовать оптоволоконные сети связи, проложен- ные вдоль железных и скоростных автомобильных дорог, другие - водонапорные башни, имеющие удачное расположение для установ- ки базовых станций. Как бы то ни было, но времена свершения «подвигов» прошли, и теперь каждый оператор располагает зонами обслуживания, где обеспечивается надежная работа сотовой связи, хотя некоторые опе- раторы специализируются больше на обслуживании городской или сельской местности. Поскольку некоторые зоны обслуживаются только одним един- ственным оператором, для оказания на таких территориях содействия ^') ОПЕРА ТОРЫ МОБИЛЬНОЙ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ 25 . »~i^ клиентам конкурирующих сетей были подписаны соответствующие соглашения (это также предусматривается в спецификации GSM). Иначе, как это ни странно, например, французы на своей собствен- ной земле обслуживались бы менее качественно, чем иностранные абоненты. На сегодняшний день можно насчитать около 450 операторов, раз- бросанных в более чем 120 странах по всему миру. Разумеется, каж- дый из них обладает своей собственной торговой маркой, а также имеет множество дополнительных, в большей степени «технических?» элементов идентификации, о которых полезно знат1/. Самым очевидным из них является название сет^, которое появ ляется на дисплее телефона, когда тот готов к выполнению требуе мых функций. Например: ' Ч • • • F-ITINERIS или ORANGE - сеть, принадлежащая France Telecom Mobiles; • F-SFR - сеть, принадлежащая Cegetel; • F-BOUYGUES, или BYTEL - сеть, принадлежащая Bouygues Telecom. , . • ,• Отметим, что инициалы страны, стоящие в названии перед именем оператора и написанные через тире или без него, иногда могут быть опущены. Слишком «длинная» надпись также может иногда обре- заться (например, F-BOUYG). Все зависит от программного обеспе- чения мобильного телефона. Кроме того, каждому оператору (или сети, что в большинстве слу- чаев является одним и тем же) присвоен свой цифровой код: Как можно догадаться, первые три цифры определяют страну, а две последние соответствуют обозначению самого оператора. Помимо этого, создается впечатление, что возрастающий порядок номеров соответствует появлению, все новых операторов на рынке услуг. Не составляет особой сложности приобрести более или менее ак- туальный на данный момент список идентификационных номеров сетей во всем мире, посещая Web-сайты операторов, предлагающих своим клиентам возможность использовать мобильные телефоны за границей. В разделе 6.2 приведен полный перечень таких операторов. соты и БАЗОВЫЕ СТАНЦИИ 29 Сеть 900 МГц, напротив, предпочтительнее для обслуживания боль- ших территорий при использовании меньшего числа радиорелейных (приемо-передающих) станций. Однако в этом случае повышается вероятность перенасыщения сети. Следует отметить, что длины волн, соответствующие частотам 900 и 1800 МГц, составляют 33 и 17 см. Естественно, это влияет на раз- меры и эффективность антенн, а также на способность передаваемых сигналов проникать через очень небольшие отверстия, что обычно недоступно для радиоволн. На сегодняшний день во Франции две компании-оператора GSM 900 уплотняют свои сети 900 МГц, добавляя радиорелейные станции, работающие на частоте 1800 МГц, в зоны с особенно большим пото- ком трафика. При этом используется технология «bibande» - работа в двух диапазонах. Третий оператор, наоборот, изначально построил свою сеть на 1800 МГц, однако, несомненно, это было вызвано не- хваткой частот 900 МГц. Поэтому данной компании пришлось зна- чительно увеличить число мест установки радиостанций. Вместе с тем в зонах с низкой плотностью населения компанией было создано несколько станций, работающих на частоте 900 МГц. Как это ни парадоксально, но именно таким образом оператор, насчитывающий на данный момент наименьшее число абонентов, в результате распо- лагает сетью с наибольшей потенциальной пропускной способнос- тью. Безусловно, это связано и с качеством предоставляемых услуг, и с проведением акций рекламного характера, предлагающих бес- платные услуги связи. Поскольку во многих странах тоже имеются операторы сетей GSM, работающие в диапазонах 900 и 1800 МГц, вполне понятен интерес к массовому выпуску на рынок двуадиапазонных телефонов, особен но для клиентов, пользующихся услугами всемирного или европейс кого роуминга. ,,, , , ..,?.. 2-3. СОТЫ И БАЗОВЫЕ СТАНЦИИ В сотовой сети под «сотой» понимается каждая отдельная зона об- служивания, покрываемая излучением соответствующей основной базовой станции. В системе GSM каждая сота предназначена для передачи опреде ленного числа каналов, и, следовательно, имеет известный предел пропускной способности. f • ' • 30 СЕТИ Таким образом, можно создать соты, которые одновременно будут поддерживать, например, не более восьми соединений. В каждой соте базовая станция в специально отведенных для этою радиоканалах, или ВССН (Broadcast Control CHannel - канал управ- ления передачей) постоянно передает служебные сигналы идентифи- кации и сигнализации. Поэтому каждый мобильный телефон может путем сканирования (опроса) служебных каналов в любой момент времени располагать списком сот, в большей или меньшей степени покрывающих местность, где он находится, и переходить из одной соты в другую с частотой, позволяющей поддерживать наилучшее качество связи. Тем не менее необходимо отметить, что, поскольку каждая сота яв- ляется самостоятельным элементом сети, соты могут отличаться друг от друга по условиям работы и обладать различными недостатками. На уровне фиксированных станций каждая сота обслуживается антеннами и оборудованием, называемым базовой приемо-передаю- щей станцией BTS (Base Transceiver Station), которое размещается в специальном техническом шкафу (см. рис. 2.4). На рис. 2.5 пред- ставлено наиболее часто встречающееся расположение антенн (вид в горизонтальной плоскости), а на рис. 2.6 - внешний вид мачты с размещенными антеннами. Три сектора, или азимута (направления излучения), определяются в зависимости от местных требований (в частности, от местоположения соседних сот). Каждый сектор покрывается антеннами, ширина диаг- раммы направленности которых в горизонтальной плоскости составля- ет около 120°. Такая конфигурация обеспечивает покрытие зоны обслуживания тремя лучами на все 360°, при этом центр зоны находится в месте рас- положения передающей станции. Диаметр зоны зависит от мощности передатчиков, а также от ширины диаграммы направленности антенн в вертикальной плоскости, составляющей, как правило, менее 10°. Кстати, очень часто антенны, размещенные на мачте, имеют неболь- шой угол наклона, как это показано на рис. 2.7, то есть они слегка накло- нены вниз таким образом, чтобы специально ограничить радиус дей- ствия передатчиков. Это позволяет, в соответствии со сказанным выше, неоднократно использовать одни и те же каналы на других базовых станциях, находящихся на относительно небольшом расстоянии. В большинстве случаев каждый сектор оснащается, по крайней мере, двумя приемо-передающими антеннами, состоящими из множества сигналов по направлению к одному и тому же мобильному телефону существенно отличались. Поочередное использование каналов при переходе от одной антенны к другой помогает поддерживать хорошее качество передачи сигналов. Если место ограничено, то для каждого сектора может быть до- статочно и одной антенны. Вместе с тем некоторые фиксированные станции могут быть оснащены антеннами только по двум и даже одно- му сектору. Как правило, это используется в мобильных станциях, слу- жащих для временного покрытия зон, находящихся вне обслужива- ния, а также для замены установки, в которой произошел сбой, или для повышения пропускной способности системы, необходимой во время каких-либо чрезвычайных обстоятельств. Внешний вид временной базовой станции (два сектора, две антенны) приведен на рис. 2.8 и 2.9. Выбор мест расположения радиостанций - достаточно сложный процесс, при проведении которого используют имитацию инфор- мационного обмена, исходя из созданных цифровых моделей мест- ности. Внутри строительных конструкций, которые представляют опре деленную сложность для покрытия, но являются потенциально рен табельными (например, торговые центры, вокзалы, аэропорты, авто мобильные и железнодорожные туннели, многоэтажные здания, где расположены офисы и т.д.), стремятся создать «микросоты», имею щие локальный (ограниченный) радиус действия. , . В таких случаях антенны могут быть выполнены из коаксиальных ?^расщепленных» кабелей, с радиусом излучения, составляющим не ш^ 36 СЕТИ Мощность передатчиков мобильных телефонов системы GSM 18О0 в два раза меньше, что не может не сказываться на потребляемой энер> гии, а значит, и на автономности работы «карманных» моделей. Одна^ ко радиус их действия значительно меньше, чем радиус действия пе- редатчиков мобильных телефонов GSM 900, который при прочих равных условиях примерно в 16 раз больше. Несколько сложнее привести порядок величин для мощностей ба зовых станций, поскольку операторы стараются держать это в секрете. 1 Тем не менее можно сказать, что разброс значений этих мощностей достаточно большой, учитывая разнообразие условий распростране ния сигналов на местности. ? Можно ожидать, что мощность средней передающей станции, ра-1 ботающей в городских условиях и покрывающей зону радиусом при-1 близительно в 2 км, составляет несколько десятков ватт на сектор' (10 Вт = +40 дБмВт'). Эта величина имеет место на выходе пере- датчиков, поскольку благодаря направленному действию антенны мощность излучения (эквивалентная изотропно-излучаемая мощ- ность - ЭИИМ ) в заданном направлении может достигать сотен ватт (100 Вт = +50 дБмВт). Приведенные цифры довольно близки к мощ- ности излучения микроволновой печи, работающей с открытой дверцей, и все-таки не сравнимы с сотнями киловатт, излучаемыми в диапазоне FM основными телевизионными и радиовещательными башнями (начиная с Эйфелевой башни, наиболее «грязной» в этом отношении). В сельской местности эти значения могут быть еще выше за счет установки дополнительных усилителей. Судя по информации из надежных источников (каталогов изгото- вителей специальных измерительных приборов), максимальная , мощность на выходе передатчика может составлять порядка 30 Вт при работе на частоте 1800 МГц и 300 Вт - на частоте 900 МГц, но на прак тике не превышает 60-80 Вт. Это может показаться слишком боль- шой величиной, учитывая высокую чувствительность как мобильных, так и фиксированных приемников (не хуже -100 дБмВт для порта- тивной приемной станции хорошего качества). Однако следует при- нимать во внимание не только потери при прохождении сигнала в сво- бодном пространстве, но и воздействие всякого рода препятствий. * Децибел-милливатт - децибелы, отсчитываемые относительно уровня 1 мВт. - Прим. науч. ред. * мощность, РАДИУС ДЕЙСТВИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ СИГНАЛА 37 оасположенных между базовой станцией и мобильным телефоном. На пример, железобетонные строения способны ослаблять сигналы, прохо дящие через них (при внутреннем покрытии), в 100-1000 раз (то есть на 20-30 дБ). К числу препятствий можно также отнести кузова авто мобилей, кроны деревьев и т.д. Влияние могут оказать и атмосферные осадки.^ _____..—^ "' '• •' ••v< >.'. '•.•_.: • При отсутствии препятствий ослабление сигнала при распростра- нении возрастает пропорционально квадрату расстояния, увеличива- ясь, таким образом, на 6 дБ каждый раз, когда расстояние удваивается. Следовательно, если спуститься в подземный гараж или в подвал, то ослабление сигнала будет таким же, как и при удалении на рассто- яние 30 км в пределах прямой видимости. В связи с исключительным разнообразием условий распростране- ния сигналов было решено, что мощности передатчиков как базовых, так и мобильных станций будут постоянно адаптироваться к текущим условиям (то есть выходная мощность может увеличиваться или уменьшаться). Этим и объясняется тот факт, что автономность работы мобильных телефонов в режиме «разговор» сильно зависит от усло- вий распространения сигнала, и на практике результаты часто оказы- ваются не столь блистательными, как было обещано в рекламе. Учитывая приведенные цифры, можно сделать вывод, что в иде- альных условиях радиус действия будет значительно выше среднего. Например, при осуществлении связи с моря размер покрываемой береговой зоны такой, что система GSM оказывается значительно эффективнее, чем государственная служба радиотелефонной связи диапазона VHF (ОВЧ). Однако из этого не следует делать вывод, что для обеспечения безопасности на борту корабля достаточно мобильного телефона, поскольку его сигналы не принимаются дру- гими судами, способными оказать помощь. К тому же определить местоположение мобильного телефона гораздо сложнее, чем место- положение радиотелефона. В открытом море не стоит рассчитывать на радиус действия 50 или даже 80 км, который при хороших усло- виях обеспечивается радиостанциями мощностью 25 Вт. Однако в ясную погоду на побережье Нормандии отлично принимаются сиг- налы базовых станций четырех английских сетей GSM, находящих- ся на расстоянии более 120 км. Этот кажущийся парадокс вызван принципом временного муль- типлексирования ТВМД в результате применения которого абсо- лютный предел радиуса действия системы составляет прибли- зительно 35 км. Выше уже говорилось о том, что сеть связывается 38 СЕТИ с мобильным телефоном только в течение интервалов времени дли- тельностью 0,577 мс. При скорости 300 000 км/с радиоволнам по- требуется 0,233 мс, чтобы проделать путь 70 км (туда и обратно) меж- ду базовой станцией и сотовым телефоном. За пределами радиуса действия 35 км пакеты битов, передаваемые мобильным телефоном, достигают базовой станции в тот момент, когда она уже прекратила их ожидание и перешла на прием сигнала от другого мобильного те- лефона. Особенно удивительно, когда при постепенном удалении от побережья связь резко обрывается, даже если только что она была от- личного качества и дисплей показывает, что режим приема остается оптимальным. Аналогичное явление может наблюдаться и на суше, в местах, где местность характеризуется пересеченным рельефом. Так, сигнал ба зовой станции, находящейся на расстоянии свыше 35 км, принима- ется «четко и ясно» в зоне, которая должна была бы считаться пол- ностью вне диапазона покрытия, поскольку связь с ней невозможна Кроме того, может случиться, что, набрав номер 112, чтобы свя- заться со службой спасения, вы попадаете, например, к пожарным другого департамента. Это совершенно нормальное явление, когда лучше принимается сигнал базовой станции, расположенной на рас- стоянии 20 или 30 км, чем на расстоянии 2 км, но стоящей за холмом. Применение различных технических методов позволяет праетичес- ки удвоить предельный радиус действия системы до расстояния 60 или 70 км, но это может быть сделано только за счет уменьшения пропус- кной способности базовой станции. В Австралии уже были проведены испытания, подтверждающие данные расчеты. Известно, что некото- рые операторы пытались проводить аналогичное тестирование, ис- пользуя телефоны-автоматы, установленные на паромах. И наконец, можно вспомнить о «сюрпризах» совсем другого ха- рактера, которые могут происходить из-за отражений радиоволн от разнообразных препятствий, включая пролетающие самолеты. Иногда бывает, что мобильный телефон начинает идеально работать там, где это совершенно не ожидалось, например у подножия высокой скалы, но только на протяжении нескольких секунд. В этом случае смещения ан- тенны телефона на несколько сантиметров может быть вполне достаточ- но, чтобы слышимость резко ухудшилась или прервалась связь. 2.5. ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ И НАСЫЩЕНИЕ Что касается стационарной (фиксированной) или «проводной» теле- фонной связи, то уже прошли те времена, когда нередко при снятии ш ПРОП УСКНА Я СПОС ОБНО СТЬ И НАСЫ ЩЕНИ Е 39 трубки приходилось ждать несколько минут до появления сигнала, «приглашающего к набору номера». Теперь каждый абонент распо- лагает парой проводов, связывающих его телефонный аппарат с наи- более близко расположенной станцией, имеющей, как правило, очень большую пропускную способность. В систему GSM дело обстоит совсем иначе, поскольку мобильный телефон М9жет выйти на связь только в том случае, если сеть сможет отыскать ему свободный интервал TDMA на каналах, имеющихся в зоне обс;[уживания, где он в данный момент находится. Как известно, диапазон GSM 900 содержит 124 канала, которые распределены между разными операторами. В лучшем случае, если можно было бы поровну поделить все кана- лы в одной и той же зоне обслуживания между двумя операторами, это позволило бы одновременно производить только 8 х 62, то есть 496 соединений на оператора. На практике каждая сота располагает значительно меньшим чис- лом каналов, однако довольно часто оказывается, что в нескольких сотах зоны обслуживания перекрываются. Положение еще более ухудшается, когда внутри зоны, находящей- ся на пределе насыщения, устанавливается несколько соединений между мобильными телефонами одной и той же сети. Ощутимое последствие такой локально ограниченной пропускной способности сетей GSM заключается в том, что при возникновении ситуации, когда в одном и том же месте в одно и то же время собира- ются многочисленные абоненты мобильных телефонов, перенасыще-^ ние сети практически неизбежно. Н Самым распространенным примером данной ситуации являются в1робки на дорогах, а также массовые мероприятия, собирающие ?огромные толпы людей, в том числе и в полночь 31 декабря. В подоб- "ных случаях единственный способ дозвониться - постоянно набирать номер, что, естественно, еще больше увеличивает нагрузку сети. Из этого следует, что при возникновении подобных форс-мажор- ных обстоятельств мобильный телефон оказывается совершенно бес- полезным. Также стоит иметь в виду, что перед ситуацией перенасыщения не все равны, хотя операторы предпочитают об этом не говорить. Особенно по- казательны результаты сравнительных опытов, проведенных в ночь с 31 декабря 1999 на 1 января 2000 года. Создается впечатление, что або- ненты, пользующиеся наиболее дорогими тарифными планами, имеют преимущество перед абонентами с обычными тарифами и особенно 40 СЕТИ перед пользователями тарифных планов «без абонемента», несмотря на то, что стоимость минуты разговора для последних значительно дороже. В разделе 02.11 стандарта GSM указано, что любой мобильный телефон принадлежит к одному из десяти возможных классов, каждому из которых в данный момент времени разрешается или не разрешается доступ к сети. В принципе, принадлежность к тому или иному классу должна быть чисто случайной и использоваться только при нормальном режиме работы сети. Однако на практике весьма сложно проконтролировать, выполняется ли это операторами. Естественно, специальные классы зарезервированы за некоторыми категориями пользователей, обладающими определенными приорите- тами: общественными службами, службой скорой помощи, службой безопасности или самим оператором. В следующей главе будет пока- зано, как определить, к какому классу принадлежит тот или иной мо- бильный телефон или, точнее, тот или иной пользователь, поскольку эта информация содержится именно на SIM-карте. Можно еще раз повторить то, что уже было сказано по поводу зоны обслуживания: клиент иностранного оператора, имеющий возможность автоматически или вручную делать выбор между различными операторами сети GSM 900 или 1800 той страны, где он в данный момент находится, будет иметь преимущества по сравнению с або- нентами местной сети. Из этого следует, что быть клиентом иностранного оператора в своей собственной стране выгоднее, когда безопасность и надежность ' соединения более важна, чем стоимость минуты разговора. 2.6. УСЛУГИ, ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫЕ СЕТЯМИ Эта обширная тема занимает сотни страниц стандарта GSM. Не имея возможности детально разобрать все предоставляемые услуги, начнем с определения их основных категорий. Потом перейдем к более подробному изучению тех из них, которые позволяют прово- дить довольно интересные командные манипуляции и вместе с тем весьма скудно отражены в документации. Передача речи Основная услуга, предоставляемая каждым мобильным телефоном, а именно передача речи, постепенно уступает место другим видам со- общений, также как и «проводные» линии теперь все больше и больше используются для передачи информационного потока Internet. УСЛУГИ, ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫЕ СЕТЯМИ 41 Вызов, брошенный GSM, заключался в обеспечении очень хорошего качества звука, несмотря на достаточно невысокую скорость передачи цифровых данных. L^L После появления методов цифровой обработки временных интер-^^лов проводная телефонная связь уже начала обеспечивать отличное качество воспр(ризведения речи и даже музыки, хотя при этом полоса пропускания канала связи, как и при передаче аналогового сигнала, -прежнему составляла всего 3 кГц. Качество звука вО многом определяется используемыми «кодеками» (КОдерами-ДЕКодерами). В этих весьма специфических аналого- цифровых и цифро-аналоговых преобразователях используются алгоритмы преобразования в соответствии с рекомендациями CCITT' для проводной телефонной связи и GSM - для мобильной. Как в одном, так и в другом случае частота дискретизации составит порядка 8 кГц, но кодеку GSM достаточно скорости передачи данных приблизительно 13 Кбит/с против 64, получаемых при квантовании амплитуды с разрешением 8 бит без сжатия информации Р^Ьлетод ШИМ - широтно-импульсной модуляции). Здесь речь идет о передаче данных на нормальной, так называемой полной скорости FR (Full Rate, англ.), которая при необходимости может быть сниже-вдвое для передачи в полускоростном режиме HR (Half Rate, гл.) за счет некоторого снижения качества. На сегодняшний день основная тенденция состоит в повышении чества звука путем совершенствования методов кодирования и сохранении нормальной (полной) скорости передачи данных, этом случае речь идет о звуке улучшенного качества при передаче полноскоростном режиме EFR (Enhanced Full Rate, англ.), звуке вы-1КОГО качества HQ (Haut Qualite, фр.) или звуке с высоким разреше-[ем HR (Haute Resolution, фр., не следует путать с Half Rate, англ.). Эти возможности обеспечиваются высокосовершенными элект-ными компонентами, такими как цифровые процессоры сигналов (Digital Signal Processors), позволяющими получить звук, который по качеству мало чем уступает звуку самых лучших проводных телефо-Ц нов, даже при работе мобильного телефона в режиме hands free («свободные руки»). ?» I ' Comite Consultatif International TelCgraphique et Telephonique (The Inter-itional Telegraph and Telephone Consultative Committee - англ.) - Междуна-)дный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (МККТТ), настоящее время переименован в ITU. - Прим. науч. ред. 42 СЕТИ Надо отметить, что качество звука уже таково, что приходится даже намеренно вводить немного фоновых шумов для заполнения пауз в разговоре, иначе может создаваться впечатление, что соединение прервано. Однако даже такого очень хорошего качества не всегда бывает до- статочно для передачи очень «деликатных» сигналов, которыми, в частности, являются пары «голосовых частот» клавиатуры DTMF (Dual- Tone Multi-Frequency - двухтональный многочастотный набор телефонного номера). Поскольку такие частоты очень широко используются в разного рода системах дистанционного управления с клавиатуры телефона, то обязательно должна существовать возможность их передачи и с мобильного телефона (эта тема подробно рассмотрена в моей книге «Telecommandes, technique et realisation»). По.этому была разработана система, согласно которой при нажатии в режиме соединения на клавиши клавиатуры соответствующие то- нальные сигналы DTMF генерируются не мобильным телефоном, а сетью. При нажатии на клавишу телефон отправляет только команду «начало сигнала DTMF», а когда клавиша отпускается - команду «окончание сигнала DTMF». Таким образом обеспечивается прием сигналов пары частот хорошего качества на другом конце соединения без риска микропрерываний и искажений. Конечно, можно использовать акустическое (звуковое) устройство (например, для связи с автоответчиком) при работе с мобильного телефона, но в этом слз^ае нельзя гарантировать надежность (безо- шибочность) передачи сигнала. Вызов срочной помощи Вызов срочной помощи, собственно говоря, представляет собой особый случай передачи голосовых сообщений. Такого рода звонки являются едва ли не единственным обязательством общественного характера, взятым на себя операторами мобильно11 телефонной связи. Бесплатное прохождение срочных неотложных звонков гарантирует известную безопасность всякому владельцу мобильного телефона. Номер 112 является единым для вызова срочной помощи, по крайней мере, в Европе и большинстве других принявших его стран. Во Франции с помощью этого номера можно также связаться с по- жарными департамента, где расположена базовая станция, передающая данный звонок, но это может быть и другой департамент, а не тот, г- УСЛУГИ, ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫЕ СЕТЯМИ 43 С территории которого в действительности осуществляется вызов с мобильного телефона. Если телефон находится в зоне, которая обслуживается его обычным оператором, тс1 последний и обеспечивает передачу данного вызова. Если нет, то эту У|)ункцию должны взять на себя операторы других сетей, что еще раз пЬ^тверждает преимущество двухдиапазонных мо- ?бильных телефонов, дающих максимально возможную безопасность. В соответствии со стандартом прохождение вызовов по номеру 112 должно обеспечиваться в любой стране, территория которой покры- вается сетью системы GSM, с любого мобильного телефона GSM, независимо от того, обладает он действующей SIM-картой или нет. Однако на практике не все операторы придерживаются данных правил. И Самым уязвимым является тот сл)гчай, когда мобильный телефон не имеет SIM-карты и при его включении на дисплее появляется сообщение типа «SIM ABSENT» (SIM-карта отсутствует). Набор номера 112 (и только этого номера) технически возможен, но передача вызова зависит от доброй воли оператора, призванного его обеспечить. Иначе говоря, как повезет. МКак ни странно, но такой звонок иногда имеет больше шансов дойти по назначению, если он производится с территории, попадающей в зону обслуживания одного единственного оператора, принимающего вызов срочной помощи без SIM-карты, чем в случае, когда на данной местности работают несколько операторов. В последнем варианте мобильный телефон может выбрать сеть с более высоким уровнем ?сигнала, но при этом нет гарантии, что она обеспечивает прохождение срочных, но анонимных звонков. Ситуация может упроститься или усложниться в том случае, когда телефон обладает просроченной SIM-картой (например, картой без абонемента, которая не была своевременно продлена, но |к которой данный мобильный телефон все еще приписан). Тогда мобильный телефон будет пытаться установить соединение преимущественно с той сетью, с которой он работал до окончания срока действия карты, хотя, как правило, вручную можно перейти к другой сети. Когда телефон оснащен действующей SIM- картой (что все-таки является самым распространенным случаем), соединение по номеру 112 должно быть выполнено, и, кроме того, будет обеспечена возможность Ьвонить по обычным номерам срочной помощи той страны или стран, I 44 СЕТИ где мобильный телефон зарегистрирован. Таким образом, французский абонент или турист, приехавший во Францию, сможет бесплатно зво- нить по номерам 15,17, 18 и иногда 119. За пределами своего государ- ства у иностранного абонента будет возможность позвонить по местным номерам срочной помощи (например, по номеру 999 в Великобрита- нии), только если между сетями соответствующих стран было подписа- но соглашение по роумингу. В противном случае ему будет доступен только номер 112, и то не всегда. Следует помнить, что вызовы срочной помощи систематически подвергаются идентификации, даже если обычно мобильный теле- фон не передает свой номер. Идентификационные номера телефона и его SIM-карты могут быть считаны на расстоянии, предполагается даже возможность географической локализации звонящего. Это еще один плюс с точки зрения обеспечения безопасности, осо- бенно при нахождении на море и в горах. Передача данных и факсов Представляя собой, в сущности, беспроводную сеть ISDN (цифровую сеть с интеграцией услуг), сеть GSM может передавать информаци- онные данные с таким же успехом, как и речь. В настоящее время для этого необходимо соединить мобильный телефон с компьютером, который часто сам является переносным. В зависимости от типа телефона может потребоваться специаль- ный модем или просто кабель (для подсоединения встроенного про- граммного модема). Возможна даже передача данных в ИК-диапазо- не (IRDA - стандарт на передачу данных в инфракрасном диапазоне) через инфракрасный порт. Следующие поколения мобильных теле- фонов будут обладать более широкими возможностями, вплоть до встраивания упрощенного навигатора Internet или в сами телефоны (с цветным экраном), или в SIM-карты. На данный момент передача и прием факсов, а также электронных сообщений с помощью мобильных телефонов полностью адаптиро- ваны к пока еще относительно низкой скорости передачи данных (2400-9600 бит/с, несмотря на теоретически возможную пропуск- ную способность 22,8 Кбит/с). Следует отметить, что в любом случае прием и передача данных или факса осуществляется на номер телефона, который отличается от номера, присвоенного для приема и передачи голосовых сообще- ний. Чтобы иметь возможность воспользоваться указанными услуга- ми, необходимо дополнительно подписаться на специальную услугу \ УСЛУГИ, ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫЕ СЕТЯМИ 45 ^Передача данных» (Data), которая пока еще не гарантируется кли- ентам, пользующимся схемой предварительной оплаты. Передача коротких сообщений Передача короткие сообщений, которой долгое время пренебрегали, теперь пользуется у^вительным успехом (12 млрд сообщений было передано в Европе только за декабрь 2000 года, и 50 млрд сообщений в мире за первые три месяца 2001 года). Такой функции, как обмен небольшими текстовыми сообщениями, содержащими максимум 160 знаков, можно найти весьма разнообразные способы применения, о которых и не думали до появления «третьего поколения» мобильных телефонов. Данная услуга, называемая передачей SMS-сообщений (Short Message Service - служба коротких сообщений) многое позаимствовала, хотя и на гораздо более высоком уровне, у принципа, который используется в приемниках радиосообщений, или пейджерах. Телефонные аппараты системы ISDN способны, как известно, прини- мать короткие сообщения и выводить их на свой дисплей. Аналогичным образом дело обстоит и с мобильными телефонами GSM 900 и 1800. Но поскольку соединение с последними не всегда возможно и их владель- цы могут перемещаться практически по всему миру, техническая реали- зация этого сервиса будет более сложной. Принцип организации данной услуги построен на том, что сооб- щения переправляются в единый центр обработки сообщений SMSC (Short Message Service Centre - сервисный центр передачи коротких сообщений) сети GSM. Именно оттуда сообщения доставляются в любое место назначения, как только для этого представится воз- можность. Это означает, что доставка сообщения происходит при одновременном выполнении следующих условий: включенный мо- бильный телефон должен находиться в зоне обслуживания сети GSM и иметь разрешение связаться с ней. До тех пор пока указанные условия не будут выполнены, сообщение хранится в центре SMSC, но не дольше определенного времени, в течение которого данное сообщение действительно. Это время устанавливается отправителем (часто оно составляет 72 часа, но если сообщение имеет срочный характер, то возможно и меньше). Когда получатель доступен (или с ним можно связаться), обычно требуется всего несколько секунд для того, чтобы после соответству- ?ощего звукового сигнала и появления пиктограммы сообщение ото- 46 СЕТИ длительной перегруженности сетей задержка поступления сообще- ния в несколько часов и даже несколько дней не должна вызывать удивления. В зависимости от технических возможностей мобильного телефо- на может приниматься уведомление о пол)^ении, посылаемое в тот момент, когда SMS действительно доходит до адресата. Сообщение будет полз^ено абонентом даже за границей, если он является пользо- вателем услуг европейского или всемирного роуминга. Однако жаль, что в настоящее время некоторые операторы (причем не самая ма- лочисленная их часть) препятствуют прохождению 8М8-сообщени1"1 от зарубежных центров SMSC. Несомненно, это объясняется тем, что международная пересылка SMS не требует дополнительных расходов ни от получателя (как правило, прием SMS-сообщения всегда бесплатен), ни от отправите- ля, который в любом случае потратит таким образом меньше, чем оставив это сообщение в «почтовом ящике» голосовой почты. Можно считать, что в среднем стоимость отправки одного коротко- го сообщения не должна превышать 0,5-1,0 франка' (будьте внима- тельны при округлении во время перевода в евро). Себестоимость передачи SMS составляет для оператора совсем ничтожную сумму, так как для этого трафика задействуются каналы, отличные от ис- пользуемых при голосовых сообщениях (передача осуществляется по «сигнальным» каналам, гораздо менее загруженным). Каждый центр обработки сообщений идентифицируется междуна- родным номером вызова, похожим на номер мобильного телефона. Вот несколько примеров: . +33609001390 (SFR); . +33689004000 (Orange); . +33660003000 (Bouygues Telecom); . +41794999000 (Swisscom). Если такой номер набрать на обычном телефоне, то последует го- лосовое сообщение типа «Такого номера не существует». Эти номера доступны только с мобильного телефона GSM и только при наличии в меню возможности программирования параметров SMS. ' На данный момент в России, например, в сети оператора Би-Лайн стои- мость отправки одного SMS-сообщения составляет 0,05-0,07 доллара. - Прим. науч. ред. УСЛУГИ, ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫЕ СЕТЯМИ 47 Впрочем, каждый оператор может отказать в доступе с других цен- тров SMSC, кроме собственных, совсем близко расположенных от клиентов. Часто оказывается, что гораздо выигрышнее в своей стране быть клиентом зарубежного оператора. Между тем существуют своего рода «мостики», до которых можно дозвониться и по обычной телефонной сети с помощью модема по различным номерам (например, + 41794998991 для совместимого с ПК доступа к VT100 компании Swisscoin). Существуют разные протоколы для доставки SMS-сообщений в центры передачи по цене, включающей только плату за соединение с обычного проводного телефона. Хотя можно найти программы, по- зволяющие достичь этих «мостиков» с обычного ПК, намного проще использовать для этой цели Internet. Некоторые операторы предлагают бесплатную отправку SMS-сообщений с их Web-сайтов только для своих абонентов, иногда даже с получением подтверждения по электронной почте, когда сообщение действительно достигнет порта назначения. Некоторые независимые сайты позволяют бесплатно отправлять SMS-сообщения, но довольно часто за счет размещения своей рекламы. В то же время различные зарубежные Web-сайты операторов GSM (например, http://www.mtnsms.com/sms/) предоставляют возможность бесплатно отправлять SMS-сообщения абонентам из многих стран. Можно только удивляться тому, как часто лучшая услуга пре- доставляется, причем бесплатно, оператором с другого конца света, а не тем, кому вы платите за абонемент. В этом, впрочем, кроется причина мистического исчезновения SMS-сообщений зарубежного происхождения. Однако использование коротких сообщений выходит далбко за рам- ки обычного соединения между абонентами. На этой надежной и не- дорогой системе основана работа различных информационных служб (биржевых, метеорологических, службы новостей, сообщений о ситу- ации на дорогах и т.д.). Среди них есть и платные, и бесплатные. Сами операторы охотно применяют эту систему для информиро- вания клиентов, пользующихся формой предварительной оплаты, о том, каким кредитом те располагают, а также для предупреждения о поступлении сообщения в «почтовый ящик» голосовой почты. Таким же образом распространяется рекламная информация, тексты приветствия для иностранных туристов и передаются необходимые данные для изменения параметров SIM-карты или телефона (конечно, более конфиденциальным образом). |
|