Dal GSM al 5G, Sistemi Wireless

[MCC] [MNC] [LAC]

dove MCC = Mobile Country Code, identifica

univocamente la nazione.

MNC = Mobile Network Code, identifica la

PLMN GSM in ambito nazionale.

LAC = Location Area Code, identifica

univocamente una Location area entro

una PLMN GSM. 23

• CGI (Cell Global ldentity), identifica univocamente le celle all’interno di una LA. La struttura

della CGl è la seguente:

[LAI] [Cl]

dove LAI = Location Area ldentity, identifica la

location area a cui appartiene la cella.

Cl = Cell ldentity, identifica la cella entro la

Location Area.

• RSZl (Regional Subscription Zone ldentity), identifica univocamente le regioni in cui ad un

certo utente è permesso il roaming. La struttura è la seguente:

[(CC) (NDC)] [ZC]

dove CC = Country Code, identifica la nazione

entro cui è situata la PLMN GSM.

NDC = National Destination Code, permette

di identificare una PLMN in ambito

nazionale.

ZC = Zone Code, identifica una Regional

Subscription Zone come una sequenza

di LA permesse e non permesse entro

la PLMN.

• BSlC (Base Station ldentify Code), è un codice, del tipo color code, che permette ad una

Mobile Station (MS) di distinguere tra BTS (Base Transceiver Station)

adiacenti. Ogni BTS invia il proprio BSIC sul canale logico SCH. Evitare

ambiguità quando una MS riceve due BTS che utilizzano la stessa

frequenza radio come portante BCCH. In conversazione, di identificare le 6

BTS adiacenti, sulle quali essa deve effettuare una misura di intensità del

segnale ricevuto sulla portante BCCH e fare l’handover in modo efficiente.

La struttura è: [NCC][BCC]

dove NCC = Network Color Code, identifica la

PLMN GSM.

BCC = Base Station Color Code, identifica la

BTS nel PLMN.

Esempi dl procedure

• Accensione della Mobile Station (MS) e prima registrazione

Primo caso: la MS è spenta e quindi viene considerata dalla rete come non raggiungibile

perchè marcata nel VLR come “detached” (inattiva) e non viene effettuato

alcun paging nel caso arrivi una chiamata ad essa diretta.

Secondo caso: la MS è accesa e deve:

1. effettuare una scansione delle portanti radio e calcolarne i livelli

medi per sincronizzarsi con una BTS per agganciarsi a quella che

riceve meglio. Una volta individuata la portante BCCH, l‘aggancio

vero e proprio avviene grazie ai seguenti canali logici:

• FCCH (Frequency Correction CHannel),

permette la sincronizzazione in frequenza poiché

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in esso si trasmette una pura sinusoide (frequency

correction burst);

• SCH (Synchronization CHannel), permette la

sincronizzazione temporale in quanto contiene il

numero di trama TDMA e viene inviato il BSIC

(Base Station ldentify Code) della BTS, per

consentirne l’identificazione.

2. La MS deve informare I’MSC/VLR di competenza della propria

presenza in quella Location Area in due modi:

• First registration (prima registrazione), la MS

non ha alcuna LAI memorizzata nel proprio SIM,

oppure ha una LAI diversa da quella ricevuta sul

BCCH e deve fare quindi un Location Updating;

• IMSI attach (attivazione dell’IMSI), il LAI

memorizzato e quello ricevuto sul BCCH

coincidono. Vuol dire che la MS è stata spenta e

successivamente riaccesa nella stessa Location

Area e va quindi segnalata con questa procedura

in modo che VLR marchi l’IMSI come

“attached” (attiva).

Da questo momento in poi la MS è in grado di effettuare o ricevere chiamate, a ricevere sul

canale logico PCH (Paging CHannel) un eventuale messaggio di paging (chiamata) ad

essa diretto.

• Roaming e Location Updating, con il termine Roaming si indica il fatto che una MS idle, può

spostarsi a piacimento entro l’area servita dal sistema GSM mantenendo i servizi. ll

roaming è possibile grazie alla procedura di Location Updating. Possiamo distinguere

fondamentalmente tre casi di roaming:

• Roaming entro una Location Area, una MS si sposta in una certa direzione

rimanendo entro la stessa LA ma si allontana dalla BTS alla quale è agganciata.

Vede diminuire l’intensità del segnale ricevuto sulla portante BCCH e ad un

punto potrebbe non essere più sufficiente a garantire una corretta ricezione.

Misura continuamente anche l’intensità delle portanti BCCH delle BTS adiacenti

agganciandosi autonomamente alla portante BCCH che riceve meglio.

Procedura nota come Cell Reselection. Per la rete non è cambiato nulla circa la

localizzazione della MS e quindi non viene intrapresa alcuna azione. Si

aggancia anche se la MS non riceve correttamente le informazioni di controllo,

la MS non riesce ad ottenere un accesso alla rete per certo numero di volte

consecutive oppure la cella in cui si trova la MS è sbarrata (da operatore).

• Roaming tra Location Area diverse, ma appartenenti alla stessa MSC/VLR

service area, una MS si sposti da una LA1 ad una LA2 entrambe controllate

dallo stesso MSC/VLR. L’informazione relativa al LA in cui si trova è contenuta

nella SIM, cambiando nel BCCH si accorge che ha cambiato area. Deve fare un

“Channel request” alla rete per poter fare un “Location Updating Request”. La

procedura con la quale una MS richiede ed ottiene un accesso alla rete evolve

nel seguente modo:

1. la MS invia “channel request” sul canale logico RACH,

trasmettendo gli “access burst”;

2. la rete assegna alla MS un canale logico dedicato SDCCH. In

questo modo la MS ottiene l’accesso alla rete ed ha il canale per

le successive operazioni;

3. si instaura una connessione di livello 2 (LAPDm) sulla quale

possono essere scambiati, in modo sicuro, le richieste di servizio

(“Location Updating request”) che comportano sia

l’autenticazione della MS che la riallocazione della TMSl 25

• Roaming tra Location Area appartenenti a MSC/VLR service area diverse, è

il caso più complesso. Se ne accorge del cambiamento di LA grazie alla LAI che

riceve sul BCCH. La MS effettua la procedura di Location Updating:

1. la MS richiede un accesso alla rete ed invia la richiesta di servizio

(“location updating request”) per attivare la procedura;

2. il nuovo MSC/VLR {MSC/VLR2) riceve la richiesta di Servizio,

conoscendo anche quelli adiacenti, è in grado di individuare

I’MSC/VLR vecchio (MSC/VLR1) e di richiederne i dati relativi alla

MS;

3. il VLR2 informa l’HLR di competenza del fatto che la MS è

passata sotto il suo controllo mandando un messaggio di

“Location Updating Request” e l’HLR aggiorna al suo interno la

localizzazione della MS, memorizzando l’identificativo del nuovo

VLR;

4. l’HLR ordina al vecchio VLR di cancellare i dati relativi alla MS;

5. l vecchio VLR cancella questi dati;

6. la MS riceve dal nuovo MSC/VLR sia la conferma dell’avvenuto

Location Updating che una nuova TMSI.

La procedura di Location Updating viene attivata nei seguenti casi:

• prima registrazione, all‘accensione della MS;

• registrazione periodica, consiste che la MS, anche se non ha cambiato

Location Area, deve avviare comunque la procedura di Location Updating dopo

che è trascorso un intervallo di tempo massimo prefissato altrimenti viene

considerata non raggiungibile, procedura è nota come implicit detach

(disattivazione implicita).

• cambio di Location Area, a seguito di spostamenti della MS e quindi per

roaming.

• Chiamata originata da mobile, un utente mobile effettua una chiamata. L’instaurazione della

connessione tra i due utenti avviene nel seguente modo:

1. l’utente mobile compone le cifre del numero di telefono del chiamato e preme il

tasto “invio”;

2. la MS invia alla rete la “channel request”, sul canale logico RACH;

3. Sul canale logico AGCH, la rete ordina alla MS di spostarsi sul canale logico

SDCCH ad essa assegnato per eseguire l’autenticazione della MS stessa;

4. la MS invia la richiesta di servizio (CM service request) all‘entità CM dell'MSC,

che gestisce le connessioni;

5. l’MSC/VLR avvia la procedura di autenticazione;

6. l’MSC/VLR avvia la procedura di cifratura;

7. la MS può iniziare la procedura di setup della connessione,inviando le cifre che

compongono il numero del chiamato;

8. la rete assegna alla MS un canale di traffico (TCH) e si sintonizzarsi su esso;

9. l‘MSC/VLR, inizia l’instaurazione della connessione con una centrale di transito

della rete PSTN/ISDN del chiamato, eventualmente anche attraverso altre reti di

transito;

10. l’MSC/VLR avvisa la MS che il telefono del chiamato sta squillando e

successivamente riavvisata quando il chiamato risponde e si genera un ACK di

conferma alla rete;

11. Si può iniziare lo scambio di informazioni tra i due utenti;

12. se è l’utente mobile che dà termine alla conversazione, la MS emette il

messaggio di “Dìsconnect” che abbatte la connessione.

• Chiamata terminata su mobile, comprendente la procedura di paging, una MS viene

chiamata da un utente di una rete fissa, PSTN o ISDN. L’instaurazione della 26

connessione tra i due utenti avviene nel seguente modo:

1. l’utente della rete PSTN/ISDN compone il numero (MSISDN) della MS;

2. Il numero (MSISDN) della MS viene analizzato dalle centrali PSTN/ISDN

coinvolte, le quali devono instradare la chiamata. Il GMSC riceve un messaggio

di segnalazione viene cosi instaurata una connessione che parte dal chiamante

e giunge al GMSC;

3. il GMSC, analizzando I’MSISDN, determina l’HLR su cui è registrata la MS e gli

invia un messaggio per effettuare l’instradamento verso la MS.

4. l’HLR, in base alI’MSlSDN, individua l’lMSl della MS ed il VLR su cui essa è

temporaneamente registrata. L’HLR invia un messaggio al VLR per ottenere il

numero di roaming (MSRN) assegnato alla MS;

5. l’HLR riceve I’MSRN;

6. l‘HLR fornisce l‘MSRN ai GMSC;

7. Il GMSC analizza l’MSRN ed effettua l’instradamento della chiamata verso

l’MSC/VLR che ha in carico (temporaneamente) la MS;

8. I’MSC/VLR attiva la procedura di paging:

• individua la LA in cui essa si trova;

• invia un messaggio (“Page”) che ordina ai BSC interessati di

comandare il paging nella LA in cui si trova la MS;

9. i BSC chiedono alle BTS di trasmettere sul canale logico PCH il messaggio di

paging diretto alla MS chiamata;

10. la MS risponde al messaggio di paging sul canale logico RACH richiedendo un

canale dedicato (SDCCH) su cui effettuare l’autenticazione.

11. Viene effettuata l’autenticazione, la cifratura e l'eventuale riallocazione della

TMSl.