GSM netwerk architectuur

Een GSM netwerk bestaat uit een groot aantal onderdelen. De algemene architectuur is hieronder weergegeven.

De Mobiele Schakel Centrale (MSC) verzorgt de koppeling van het GSM netwerk met het vaste net. Alhoewel de GMSC een aparte functionaliteit betreft, is deze in de praktijk ondergebracht in een MSC. Het Home Location Register (HLR), bevat de meer algemene informatie van de mobiele abonnee, in welk (deel van het) netwerk deze zich bevindt, of de telefoon is doorgeschakeld en dergelijke. De exacte locatie wordt bijgehouden in de Visitor Location Register (VLR). De BasisStations (BS) verzorgen de radio-verbinding met de mobiele telefoon. De Basisstations worden aangestuurd door een Base Station Controller (BSC).

Bij GSM zijn de identiteit van het mobieltje en van de abonnee van elkaar gescheiden door gebruik te maken van een uit het mobieltje uitneembare SIM.

IMEI

De identiteit van het GSM mobieltje is vastgelegd in de International Mobile Equipment Identity (IMEI). Deze identiteit kan worden gebruikt om het voor bijvoorbeeld gestolen of niet goed functionerende toestellen onmogelijk te maken om daarmee te bellen. De GSM Association heeft een centrale database (CEIR) op zijn hoofdkwartier te Dublin met een witte lijst met toegestane toestellen en een zwarte lijst met toestellen die de toegang tot een GSM net moet worden ontzegt.

De IMEI van een toestel is overigens zichtbaar te maken door *#06# in te toetsen op een GSM.

Bij sommige oudere toestellen is de IMEI eenvoudig te veranderen. Tegenwoordig is dit onmogelijk omdat de IMEI hardwarematig in een chip zit ingebakken.

SIM

De SIM-kaart of Subscriber Identity module bevat de persoonlijke gegevens van de mobiele gebruiker. Dit zijn onder andere het telefoonnummer (MS-ISDN nummer) en bijbehorende klantnummer (IMSI: International Mobile Subsriber Identity). Voor de opbouw zie GSM nummeropbouw.

Aanmelding bij het netwerk

Indien de GSM gebruiker zijn mobieltje aanzet, meldt deze zich aan bij het netwerk. Om dit te kunnen doen zenden de basisstations (BS) een identificatiesignaal uit. Als het mobieltje is aangemeld, weet het netwerk waar de abonnee zich bevindt. Het mobieltje houdt vervolgens bij welk basistation het sterkst wordt ontvangen. Als het signaal van het huidige basistation te zwak wordt, zal het toestel zich opnieuw aanmelden bij een nieuw basistation, ook als er verder niet wordt gebeld. Op deze wijze is de locatie van de GSM-gebruiker bekend bij het newerk. Deze locatie wordt bijgehouden in het locatieregister.

Bellen en gebeld worden

Als een mobiele abonnee wil belen, geeft hij het nummer door aan het basistation. Van daaruit wordt dit nummer doorgeleid naar het betreffende netwerk van de gebelde. Vervolgens wordt een gesprekskanaal toegewezen.

Als een mobiele abonnee vanuit het vaste net wordt gebeld, dan komt het gesprek binnen bij een Gateway Mobiele Schakel Centrale. Dit is een interface tussen het vaste en het mobiele net dat in staat is om in het lokatie register, de Home Location Register, op te zoeken in welk (deel van het) netwerk het mobiel zich bevindt. Het gesprek wordt vervolgens naar de goede MSC doorgeleid. De MSC waar de mobiele abonnee zich bevindt, zoekt in zijn Visitor Location Register (VLR) via welk basisstation de mobiele abonnee kan worden bereikt. Het basisstation roept vervolgens de mobiele telefoon op, waarna een gesprek tot stand kan worden gebracht.

Roamen: Zwerven door binnen- en buitenland

Omdat een abonnee door het netwerk en eventueel zelfs andere netwerken kan zwerven, zijn voor de routering aparte telefoonnummers, zogenaamde roamingnummers, nodig. Een dergelijk Mobile Subscriber Roaming number (MSRN) wordt door de bezoekende VLR op verzoek, voor een vanuit het vaste net geïnitieerd gesprek, afgegeven om een gesprek van uit het vaste net naar de juiste MSC te kunnen routeren. Een MSRN kent dezelfde opbouw als een gewoon mobiel telefoonnummer (MS-ISDN nummer). De routering bij roaming van een gesprek dat vanuit het vaste net wordt geïnitieerd, is geschetst in onderstaande afbeelding.

Indien vanuit het vaste net een mobiel station wordt gebeld, wordt het MS-ISDN-nummer gebruikt. Dit nummer wordt door het vaste net naar de Gateway MSC (GMSC) gerouteerd. De GMSC stuurt het MS-ISDN nummer naar de HLR. Deze kijkt welk IMSI daar bij hoort en waar deze zich bevindt. De HLR vraagt daarna bij de desbetreffende VLR op basis van het IMSI een roamingnummer (MSRN) aan. Deze wordt door de VLR teruggestuurd naar de HLR, die deze op zijn beurt doorgeeft aan de GMSC. Dit roamingnummer kan vervolgens worden gebruikt om de verbinding met de VLR tot stand te brengen. In de VLR wordt vervolgens het IMSI nummer behorend bij het roamingnummer opgezocht om daarna de verbinding met het mobiele station te kunnen vervolmaken. Nadat de verbinding totstand is gebracht, kan het nummer weer worden vrijgegeven.
Omwille van de privacy van de abonnee is het mogelijk om bij oproepen naar het mobiele station van een Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI) gebruik te maken, in plaats van het IMSI zelf.

CAMEL

CAMEL: Customised Application of Mobile Enhanced Logic is een toevoeging op het oorspronkelijke netwerkconcept waarbij een Intelligent Net laag in het netwerk wordt geïntroduceerd. Deze kan worden gebruikt om eenvoudig nieuwe netwerk functies, zoals persoonsgebonden diensten en andere doorschakelfuncties zoals terugbellen bij bezet, in te kunnen voeren. In het oorspronkelijk concept moest voor een dergelijke functie de software in alle basisstations en schakelcentrales worden aangepast. Met CAMEL worden onbekende opdrachten naar een centrale computer doorgeleid.

CAMEL maakt het mogelijk voor roamende gebruikers om diensten af te nemen die in het bezoekende netwerk niet aan hun klanten worden geboden.

Om met CAMEL te kunnen werken moeten dus eenmalig alle basisstations en schakelcentrales worden aangepast, vervolgens kan een nieuwe functie worden ingevoerd op de centrale computer. Daarnaast zal natuurlijk de terminal van de gebruiker de functie moeten kennen.