тривалість складає 0,546 мс, що необхідне для прийому повідомлення за наявності тимчасової дисперсії в каналі розповсюдження. Загальна тривалість одного TDMA-кадру складає 4,615 мс.
Одна з особливостей формування сигналів в стандарті GSM є використання повільних стрибків по частоті в процесі сеансу зв'язку – SFH (Slow Frequency Hopping). Головне призначення таких стрибків – забезпечення того, що частотного розноситься в радіоканалах, що функціонують в умовах багатопроменевого розповсюдження радіохвиль. Повільні скачки частоти використовуються у всіх рухомих мережах, що підвищує ефективність кодування і перемежения при повільному русі абонентських станцій.
Принцип формування повільних стрибків по частоті полягає в тому, що повідомлення, передаване у виділеному абонентові тимчасовому інтервалі TDMA-кадру 0,577 мс, в кожному подальшому кадрі передається (приймається) на новій фіксованій частоті, малюнок 15. Відповідно до структури кадрів, час для перебудови частоти складає близько 1 мс.
Малюнок 15 – Принципи формування повільних стрибків по частоті.
В процесі стрибків по частоті постійно зберігається рознесення 45 Мгц між каналами прийому і передачі. Всім активним абонентам, що знаходяться в одній соте, ставляться у відповідність непересічні послідовності перемикання частот, що виключає взаємні перешкоди при прийомі повідомлень абонентами. Параметри послідовності перемикань частот (частотно-тимчасова матриця і початкова частота) призначаються для кожної рухомої станції в процесі встановлення каналу зв'язку.
4.4 Шифрування.
Далі сигнал піддається шифруванню повідомлення по алгоритму шифрування з відкритим ключем (RSA) для забезпечення безпеки передачі повідомлень.
Алгоритм шифрування з відкритим ключем RSA полягає в тому, що кожне повідомлення М розбивається на блоки фіксованої довжини, і кожен блок кодується як сукупність фіксованого числа цифр. Такий алгоритм забезпечує високий ступінь безпеки при передачі мові і виключає можливість витягання інформації з каналу зв'язку кому-небудь, окрім санкціонованого користувача. На прийомі повідомлення розшифровується в дешифраторі.
Алгоритм ключа шифрування зберігається в модулі SIM.
4.5 Гауссівська частотна маніпуляція (GMSK.)
У стандарті GSM вибрана гауссовская частотна маніпуляція з мінімальним частотним зрушенням – GMSK. Індекс модуляції ВТ 0,3. GMSK є двійковою Чмс двома відповідними сигналу частотами, вибраними так, щоб на одному тактовому інтервалі між двома частотами було фазове зрушення на 90°. Цей процес показаний на малюнку 16.
Малюнок 16 – Формування GMSK-сигналу.
Модуляцію GMSK характеризують наступні властивості:
· Постійна по рівню що огинає, дозволяє використовувати передавальні пристрої з підсилювачами потужність класу З
· Вузький спектр на виході підсилювача потужності передавального пристрою забезпечуючий низький рівень позасмугового випромінювання
· Хороша перешкодостійкість каналу зв'язку
Відповідно до процесу перетворення складена структурна схема РТ стандарту GSM, малюнок 17.
Малюнок 17 – Структурна схема РТ стандарту GSM.
5 ХАРАКТЕРИСТИКА БЕЗПЕКИ СТАНДАРТУ GSM.
У стандарті GSM визначені наступні механізми безпеки:
- аутентифікація;
- секретність передачі даних;
- секретність абонента;
- секретність напрямів з'єднання абонентів.
Розглянемо послідовно механізми безпеки в стандарті GSM, загальний склад секретної інформації, а також її розподіл в апаратних засобах GSM системи. При цьому використовуватимемо терміни і позначення прийняті в Рекомендаціях GSM.
Механізм аутентифікації.
Для виключення несанкціонованого використання ресурсів системи зв'язку вводяться і визначаються механізми аутентифікації – посвідчення достовірності абонента.
Кожен рухомий абонент на час користування системою зв'язку одержує стандартний модуль достовірності абонента (SIM), який містить:
- міжнародний ідентифікаційний номер рухомого абонента (IMSI);
- свій індивідуальний ключ аутентифікації (Ki);
- алгоритм аутентифікації (А3).
За допомогою закладеної в SIM інформації в результаті взаємного обміну даними між рухомою станцією і мережею здійснюється повний цикл аутентифікації і вирішується доступ абонента до мережі.
Процедура перевірки мережею достовірності абонента реалізується таким чином:
Мережа передає випадковий номер (RAND) на рухому станцію. Рухома станція визначає значення відгуку (SRES), використовуючи RAND, Ki і алгоритм А3.
SRES = Ki [RAND]
Рухома станція посилає обчислене значення SRES в мережу, яка звіряє значення прийнятого SRES із значенням SRES, обчисленим мережею. Якщо обидва значення співпадають. Рухома станція може здійснювати передачу повідомлень. Інакше зв'язок уривається, і індикатор рухомої станції повинен показати, що пізнання не відбулося.
Унаслідок секретності обчислення SRES відбувається в рамках SIM. Несекретна інформація (така як Ki) не піддається обробці в модулі SIM, малюнок 18, 19.
Малюнок 18 – Принцип аутентифікації.
Малюнок 19 - Визначення ключа шифрування Кс.
Секретність передачі даних.
Для забезпечення секретності передаваної по радіоканалу інформації вводиться наступний механізм захисту. Всі конфіденційні повідомлення повинні передаватися в режимі захисту інформації. Алгоритм формування ключів шифрування (А8) зберігається в модулі SIM. Після прийому випадкового номера RAND рухома станція обчислює окрім відгуку SRES також і ключ шифрування (Kc), використовуючи RAND Ki і алгоритм А8.
Kc = Ki [RAND]
Ключ шифрування Кс не передається по шифрувальному каналу. Як рухома станція, так і мережа обчислюють ключ шифрування, який використовується іншими рухомими об'єктами. Унаслідок секретності обчислення Кс відбувається в SIM.
Окрім випадкового числа RAND мережа посилає рухомій станції числову послідовність ключа шифрування. Це число пов'язане з дійсним значенням Кс і дозволяє уникнути формування неправильного ключа. Число зберігається рухомою станцією і міститься в кожному першому повідомленні, передаваному в мережу. Деякі мережі ухвалюють рішення про наявність числової послідовності діючого ключа шифрування у випадку, якщо необхідно приступити до пізнання або якщо виконується попереднє пізнання, використовуючи правильний ключ шифрування. В деяких випадках це допущення реально не забезпечується.
Для установки режиму шифрування мережа передає рухомій станції команду СМС на перехід в режим шифрування. Після отримання команди СМС рухома станція, використовуючи ключ, що є у неї, приступає до шифрування повідомлень. Потік передаваних даних шифрується біт за бітом або потоковим шифром з використанням алгоритму шифрування А5 і ключа шифрування Кс.
Забезпечення секретності абонента.
Для виключення визначення (ідентифікації) абонента шляхом перехопленні повідомлень, передаваних по радіо каналу, кожному абонентові системи зв'язку привласнюється «тимчасове посвідчення особи» – тимчасовий міжнародний
