-Ты кто? -Location Update -Вали отсюда! -Тыгдым-тыгдым-тыгдым ...

[dastapov]

Заказной пост для spamsink: "Зачем GSM-телефон делает "тыгдым-тыгдым" (звук хорошо слышен, если телефон положить рядом с колонками или радио, иногда - в самом телефоне), и как с этим бороться?"

Котороткий ответ: телефон выполняет location update (если "тыгдым-тыгдым" происходит, когда телефон ничем особенным не занят) или отвечает на paging и согласовывает с базовой станцией параметры "голосового" канала, который будет использоваться (если "тыгдым-тыгдым" происходит непосредственно перед тем, как телефон начинает звонить). Бороться с этим не надо, иначе ваш телефон перестанет быть мобильным :)

Длинный ответ:

Радиосеть мобильного оператора (Base station subsystem, BSS) должна хотя бы примерно представлять, где в настоящий момент находится каждый мобильный телефон (mobile station, MS), чтобы в случае необходимости не искать его по всей территории радиопокрытия. Информация о текущем местоположении предоставляется самим MS с помощью процедуры, называемой "location update". Посмотрим, какую информацию предоставляет телефон, куда она попадает и зачем используется.

Что такое "местоположение" или "адрес" в терминах сети GSM? Радиосеть состоит из базовых станций (BS), которые объединяются в логические группы, называемые location area (LA). Все LA пронумерованы, у каждой есть определенный числовой код - location area code (LAC). Текущий "адрес" телефона в сети - это пара (LAC, CellID), где CellID - это числовой идентификатор "соты". Пара (LAC, CellID) - уникальна в пределах всей сети.



Как определяется, с какой сотой "связан" телефон? В любой момент времени телефон "слушает в эфире" до 16 широковещательных каналов (broadcast channel, BCH) от 16 сот. На основании услышанного он выбирает 6 "лучших" сот, с которыми (по мнению телефона) у него будет максимально устойчивая связь с минимальными затратами энергии. Из этих шести сот телефон выбирает одну "самую лучшую" на основании так называем критериев C1 и C2 (если akshaal захочет - расскажу, что это такое). Именно эту соту телефон постарается использовать для получения или совершения звонка.

Так вот, про location update.

В ходе включения и регистрации в сети телефон формирует список 6 соседних сот, выбирает из них лучшую, и использует "общий канал доступа" (RACH) этой соты, чтобы сообщить о том, что его текущее местоположение - это вот эта самая сота. Информация (в виде пары (LAC, CellID)) попадает в контроллер базовых станций (BSC), который обслуживает эту базовую, а от него - коммутатору (MSC), который обслуживает эту часть сети. Коммутатор сохраняет информацию о текущем местоположении телефона в специальном "кэше", называемом VLR. В дальнейшем, телефон периодически (обычно раз в час, но зависит от настроек сети) будет выполнять "location update". Либо же, если вы куда-то идете-едете, то телефон будет выполнять "location update" при переходе в зону обслуживания соты из другого LA. Вот это и есть тот самый "тыгдым-тыгдым", который случается "сам по себе".

Так, мы разобрались, какую информацию передает телефон и куда она попадает. Разберемся, как и когда она используется.

Допустим, нам кто-то звонит. Информация о том, что нам звонят, должна каким-то образом попасть к комутатору, обслуживающему ту LA, в которой мы сейчас находимся. Происходит это следующим образом. По нашему номеру телефона определяется, в каком из HLR-ов находится информация о нашей SIM-карте. Далее из HLR-а вычитывается адрес MSC/VLR-а, в зоне ответственности которого мы последний раз делали location update. Звонок отправляется на этот MSC. Коммутатор извлекает из своего VLR информацию о LA и CellID, и поручает контроллеру базовых, который обслуживает эту LA, организовать получение звонка. Контроллер базовых дергает соты, входящие в LA, а они на частоте своего paging channel (PCCH) сообщают "мобильный такой-то, вам звонок". Дальше телефон и базовая договариваются о том, как именно звонок будет получен. Это и есть "тыгдым-тыгдым", который слышно перед получением звонка. Если телефон не отозвался, звонящий получает "ваш абонент находится за пределами зоны покрытия".

Вот, вкратце, и все :)

Литература:

• http://www.mobileshop.org/howitworks/idlemode.htm
  
• http://www.mobileshop.org/howitworks/incoming.htm
  
• http://www.mobileshop.org/howitworks/handoffs.htm
  
• http://www.eventhelix.com/RealtimeMantra/Telecom/GSM_Location_Update_Sequence_Diagram.pdf
  

Вопросы/комментарии (многа букв, нифига не понятно, мало картинок, ...)?

Comments

[zexo.livejournal.com]

1. Как телефон и базовая договариваются о том, как именно звонок будет получен? (о чем тут ещё говорить?)
2. Когда BSC сообщает "мобильный такой-то, вам звонок", это слышат другие мобильные?

[http://users.livejournal.com/_adept_/]

1. Они договариваются о том, какой тайм-слот будет использован и (по-моему) производят синхронизацию времени, чтобы обеспечить (ahem) синхронность приема-передачи
2. Да. Насколько я помню, paging - достаточно безличный. Для указания телефона-адресата используется не IMSI, а TMSI (это такое временное ID, до следующей перерегистрации в сети).

[akshaal.livejournal.com]

в пределах темы почти все понятно (надеюсь надолго).
а с точки зрения физики ? почему location update или так называемый handshake между телефоном и БС наводит помехи, а разговор по телефону нет? и там и там - передача сигнала с телефона на БС по идее.

Про С1 и С2 интересно :)

Почему украинские операторы не предоставляют услугу типа как в московском МТС - заходишь на сайт, вводишь пароль и смотреть местоположение телефон с точностью до Н метров. Не востребовано или нет (программной-аппаратной) базы? Ведь если получается, что по этим 16 соседним сотам фактически телефонный аппарат мог бы и сам свое положение вычислять с хорошей точностью, а уж БС мне кажется вообще ничего не стоит ибо они свои ДЖПС координаты знают.

[akshaal.livejournal.com]

могу разве что предположить, что во время тыгыдым на максимальной мощности обсуждается приемлемый уровень мощности передачи телефона, после чего передача уже идет на оговоренной мощности.

[http://users.livejournal.com/_adept_/]

На самом деле, разговор по телефон тоже наводит помехи. Проверить можно двумя способами: либо взять более чувствительный "помехометр", а не простые колонки, либо уехать с телефоном за город, где телефон будет использовать большую мощность. Там помехи будут не то, что на колонках - на телевизоре :)

Про C1/C2 и определение местоположения - внес в списочек. Ожидайте :)

[kzayko.livejournal.com]

БС - не знают, их знают только люди которые эти БС построили
ну и те кто планирует радиопокрытие тоже :)
а самой БС эти координаты глубоко неинтересны.
У нее и мозгов-то на это не хватит.

[kolbusa.livejournal.com]

короткий ответ понятнее чем длинный =)

[feb-13.livejournal.com]

Вопрос, насколько я понимаю, был не в том - зачем телефону регистрироваться на базах. Вопрос бы - почему от этого наводки на все динамики в пределах метра? Почему при разговоре этих наводок нет? И не страдает ли головной мозг и прочие внутренние органы от этих тыгдымов. Уши страдают точно - особенно если динамики играли красивую музыку, и тут на тебе - тыгдым посередине красивейшего гитарного пассажа... :-/

[http://users.livejournal.com/_nik_/]

> Почему при разговоре этих наводок нет?

Иногда есть. И при GPRSа использовании иногда есть. Зависит, видимо, от мощности сигнала, используемого для общения с ближайшей BSкой.

> Уши страдают точно - особенно если динамики играли красивую музыку

Ага. При этом, даже если телефон находится через бетонную стену от колонок, то оно не помогает :o(
Помогает только запрет на мобильники ближе, чем метров в пяти от колонок.

[ex-ex-svin4.livejournal.com]

Дело в мощности и, как бы поточнее выразиться, в характере передачи... при LU телефон активно обменивается данными с сетью, а во время разговора используется DTX (прерывистая передача), таким образом телефон включает передатчик значительно реже. Это можно легко проверить, подобравшись поближе к подверженной помехам аппаратуре. Вы заметите, что если чтото сказать в микрофон, помехи становятся значительно более мощными.

[abbra]

Вопрос в том, почему этот тыгдым-тыгдым в звуковом диапазоне?

[igorsereda.livejournal.com]

В звуковом диапазоне, ага. :)

[http://users.livejournal.com/_adept_/]

Используется бОльшая мощность передатчика, чем при разговоре => сильнее интерференция.

http://answers.google.com/answers/threadview?id=121315

[(Anonymous)]

Может кому еще интересно, почему наводка проявляется в звуковом диапазоне...
Если провести эксперименты, то обнаружите операторозависимость появления тыгыдым. Это связано с использованием (либо не использованием) режима псевдослучайной перестройки частоты (ППРЧ), т.е. МС меняет частоту излучения передатчика с частотой 217 герц, вот эти 217 герц (попадающие в звуковой диапазон) мы и слышим (как ранее было правильно указано, при повышенной мощности излучения).

[igorsereda.livejournal.com]

Текущий "адрес" телефона в сети - это пара (LAC, CellID), где CellID - это числовой идентификатор "соты", уникальный в пределах всей сети.

Зачем тогда пара, если CellID уникален? MSC не может вычислить LAC по CellID? Или соты каким-то образом могут мигрировать между BSC?

[http://users.livejournal.com/_adept_/]

Да и да :)

MSC не может вычислить LAC, т.к. нету никакой базы/зависимости.

Соты могут мигрировать между BSC - приезжают инженеры и переподключают. Или перевозят соту. Или просто меняют (пересетапливают) ее LAC.

[us2yw.livejournal.com]

Cell ID не всегда уникален. Он может повторятся в разных LAC-ах...

[http://users.livejournal.com/_nik_/]

Мааахонький вопрос: Location update это действительно такое выражение применяется "по ту сторону" (то есть, ежели смотреть со стороны мобилки), или это только в данном посте так? Ибо если смотреть со стороны HLRа, то всю дорогу было Update Location (сокращенно, UL) :o\

[http://users.livejournal.com/_nik_/]

Ага. Сам вижу -- в доках почему то почти везде Location update написано.
Любопытно, однако, с чем бы это было связано? В коде то HLRом "Update location"`ов сотни есть, но ни одного "Location update".

[spamsink]

Спасибо, но я имел в виду несколько другие акценты - на более низком уровне протокола. Понятно, что телефон должен сообщать, где он находится, и что делать со звонком, на такой мощности, чтобы даже до глухих дошло (насколько я понимаю, будь мощность хоть в 10 раз меньше, это не сильно уменьшило бы громкость помехи), но почему возникает интерференция и в каких диапазонах частот (когда радио настроено на AM, "тыгдым" не слышен)? CDMA такой проблемой не страдает, насколько я знаю.

В случае с FM радио бороться вряд ли возможно, а у компьютера, может, что-то удастся заэкранировать?

[http://users.livejournal.com/_adept_/]

Про физику процесса, увы, я не расскажу - физик из меня никакой.

Но CDMA такой "проблемой" тоже страдает, это факт

[mambaram.livejournal.com]

Спасибо, познакомился с новым термином в мобильных сетях GSM. До сих пор понимал (или догадывался), что происходит, но не знал, что это называется "тыгыдым" :)

[ex-ex-svin4.livejournal.com]

Коммутатор извлекает из своего VLR информацию о LA и CellID, и поручает контроллеру базовых, который обслуживает эту соту, организовать получение звонка. Контроллер базовых дергает соту, сота на частоте своего paging channel (PCCH) сообщает "мобильный такой-то, вам звонок".

Если мне не изменяет память, пейджинг делается по всей LA.

[http://users.livejournal.com/_adept_/]

А если мне не изменяет память, то сначала все-таки делается paging в той соте, которая указано в LOCI (или как там это поле называется?), а вот если в той соте не нашли - тогда уже ищут по всей LA.

[alex-inside.livejournal.com]

Познавательно. А почему при коннекте-отзыве этот сигнал сильнее (?) чем при разговоре? Я правильно понимаю что сигнал сильнее если наводка сильнее? или как?

[http://users.livejournal.com/_adept_/]

Потому, что в ходе разговора базовая и мобилка занимаются power management-ом, помогая мобилке определить минимальный уровень мощности, при котором базовая нормально мобилку слышит.

А при LA power mgmt не делается, и используется макс. уровень передачи (тут я уверен на 80%, но проверять - лень :).

А можно делать запрос в VLR по LAC+CellID?

[3gims.livejournal.com]

А можно получить список всех абонентов зарегистрированных в определенной соте? Поддерживают ли это VLR? Подозреваю, что зависит от реализации.

Re: А можно делать запрос в VLR по LAC+CellID?

[(Anonymous)]

Только нестандартными средствами.

Регистрация в соте это фикция. Например если вынуть аккумулятор из телефона VLR ,будет думать, что телефон находится в данной соте, хотя реально это не так. Также handover-ы могут не пролезать в BSC при скачках нагрузки, и тупо теряются BSC-ом с некоторой вероятностью.

некоторые уточнения

[(Anonymous)]

1) К истинной процедуре location update "тыгдым" отношения не имеет. LU выполняется при регистрации в VLR и происходит между VLR и HLR, и к радиочасти отношения не имеет.

3) Телефон в BS обычно передает не 1 а 3 вероятные соты в которых он хотел бы работать. При этом отмечает ту, в которой он работает сейчас. Процедура эта называется handover. Выполняет телефон ее не раз в час а практически постоянно даже если просто лежит на одном месте, так как уровень сигнала BS постоянно меняется и зависит от очень многих факторов. Handover есть 3-х типов - внтури BS, внутри BSC и внутри MSC. На "тыгдым" это никак не влияет. Данные из handover могут быть и потеряны, так как не настолько уж важны. Они, как справедливо заметил автор, используются лишь для оптимизации при поиске абонента. Когда дело доходит до непосредственно связи в работу вступает процедура paging.

4) Paging выполняется обычно не один а до 3-х раз. Если телефон не отозвался делается paging по всем 3-м сотам, которые телефон сообщил при handover и т.д. Процедура paging делается не для того, чтобы что то передать телефону, а чтобы удостовериться где именно он в данный момент находится, и что он готов к операции. Кстати, в MSC/VLR эта операция называется "SEARCH FOR MS". Дальнейший диалог BS-MS идет уже по сигнальному каналу.

5) "тыгдым" происходит как раз при обмене данными по сигнальному каналу. Так как сигнальная информация должна дойти без потерь и, соответственно, передача ведется на максимальной мощности. Paging же идет на меньшей мощности. Если прислушаться это соответствует чуть меньшим помехам непосредственно предшествующим более сильным "тыгдымам".


6) Передачу на 2вт не ведет даже BS. Более того, операторы специально занижают мощности BS чтобы соседние BS-ы не мешали друг другу и не было огромного количества handover. От передатчика 2вт около уха мозг закипит.
Это примерно тоже самое если голову сунуть в микроволновку (в микроволновке источник излучения находится на расстоянии 20см. телефон от мозга <1 см). Для использования передатчиков такой мощности требуется отдельное разрешение, связьнадзор их периодически пеленгует и мощно дрючит если он не согласован. Очень хреново просто находиться рядом с передающей антенной даже мощностью 1 вт. Реальная мощность мобилы ниже минимум раз в 10 если не в 100.