Jak funguje mobilní telefon a jak vypadá celá mobilní síť už víte z předchozích dílů. Tentokrát se podíváme, co se stane poté, co telefon zapnete a jakým způsobem telefon s mobilní sítí komunikuje.
Zapínáme
Telefon se po svém zapnutí nejprve zeptá na čtyřmístné číslo PIN, jímž si ověří že k SIM kartě a do sítě se chce připojit skutečný vlastník telefonního čísla, potažmo přístroje. Poté načte informace ze SIM a odešle z ní číslo IMSI společně s identifikačním číslem telefonu IMEI na nejbližší základovou stanici (BTS), odkud se pak informace přes nadřazené vysílače dostane až do řídícího centra, kde se ověří v registru uživatelů. Pokud je v dané síti uživatel zaregistrován (respektive jeho SIM karta), je povoleno přihlášení telefonu do sítě.
Voláme
Při volání putuje číslo volaného (tedy to, které vytáčíme) přes BTS a BSC až do ústředny a řídícího centra, kde se číslo vyhledá v databázi operátora, popřípadě předá ústředně jiného mobilního, či pevného operátora. Zároveň je informováno tarifikační středisko, které začne po spojení počítat hovorné. Při příchozím hovoru zkontroluje ústředna stav vašeho telefonu (zda je v dosahu signálu a je zapnutý). V případě, že ano, lokalizuje jej. Telefon totiž neustále komunikuje s několika okolními stanicemi BTS, kontroluje tím kvalitu signálu, ale operátor tak může určit jeho polohu. Následně odešle hovor přes příslušnou BTS na váš přístroj.
Snad nikdo neposlouchá
Na rozdíl od analogové sítě NMT, v níž vás může odposlouchávat každý zkušenější radioamatér, GSM je mnohem bezpečnější. Jak jsme si již řekli, GSM používá digitálního vysílání, dále identifikaci účastníka pomocí SIM karty (respektive čísla IMSI), ale také šifrování. Protože IMSI je velmi citlivá informace, odesílá se jen při zapnutí telefonu a systém z něj následně vygeneruje dočasné identifikační číslo TMSI, které se uloží na SIM kartu a také do VLR registru příslušné BTS, respektive MSC ústředny. Při přechodu pod jinou ústřednu se generuje nové TMSI, znovu ukládá na kartu a do nového VLR registru, zatímco ze starého se maže. Autentifikační centrum vygeneruje náhodné číslo (RAND), které odešle do telefonu, kde se z něj a čísla Ki (uloženého na SIM) vypočte pomocí algoritmu nazvaného A3 číslo SRES. To se odešle zpět do autentifikačního centra, kde se porovná s jejich výsledkem. Pomocí jiného algoritmu (nazvaného A8) se vypočítá z čísel RAND a Ki také šifrovací kód Kc. Číslo RAND se generuje při každé komunikaci a tudíž se při každém hovoru ověřuje identita pomocí čísla SRES a generuje se nový šifrovací kód Kc. Ač tedy obsah hovoru zůstane utajen, pokud je telefon zapnutý a je v dosahu alespoň dvou BTS, lze jej (díky neustálému kontaktu se sítí) vcelku spolehlivě lokalizovat, což může jeho majiteli i zachránit život - například při závalu lavinou.
Slovníček
PIN (Personal Identification Number) – osobní identifikační číslo je zkratka pro číslo používané k ověření opraváněnosti přístupu uživatele k nějakému zařízení (mobilní telefon, bankovní účet). Tato pomůcka má ztížit zlodějům život.
SIM (Subscriber Identity Module) – identifikační modul účastníka je známá čipová karta obsahující telefonní číslo, ale i další údaje (údaje o telefonním účtu, telefonní seznam, paměť na SMS zprávy atd.).
IMSI (International Mobile Subscriber Identity) – identifikační číslo uživatele je důležité číslo nesmazatelně uložené na kartě SIM, podle něhož se ověřuje uživatel v centrální databázi.
TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) - dočasné identifikační číslo, které se používá při běžném hovoru (IMSI z bezpečnostních důvodů jen při zapnutí telefonu).
IMEI (International Mobile Equipment Identity) – unikátní identifikační číslo mobilního přístroje, obdoba čísla IMSI, podle něhož lze vystopovat každý mobilní telefon.
NMT (Nordic Mobile Telephone) – jedna ze starších evropských analogových sítí, která původně vznikla v severských zemích, ale pak se rozšířila do mnoha dalších i k nám.
GSM (Groupe Spéciale Mobile) – název pro standardizovanou mezinárodní digitální mobilní síť.
HLR (Home Location Register) centrální databáze všech uživatelů v dané síti.
VLR (Visitor Location Register) – místní databáze, která dočasně shromažďuje informace o uživatelích nacházejících se v dané buňce, existuje pro každou BTS.
EIR (Equipment Identity Register) – databáze mobilních přístrojů vyskytujících se v síti.
Seriál Mobilní telefony
1. ABC č. 2 - Jak funguje mobilní telefon
2. ABC č. 4 - Jak funguje mobilní síť (1 část)
3. ABC č. 6 - Jak funguje mobilní síť (2 část)
4. ABC č. 8 - Vývoj mobilu
5. ABC č. 10 – Datové služby a připojení na internet
6. ABC č. 12 – Přehled operátorů
7. ABC č. 14 – Telefon na hraní
8. ABC č. 16 – Telefon jako multimediální nástroj
Petr, 13 let
Úplnou představu, jak to funguje, nemám. Ale představuji si, že mobil vysílá určitý signál s kódem, který operátor přijme a podle něj pak rozpozná, čí telefon to je.
Jan, 11 let
Myslím, že ze sítě, která je po celé republice, se vždycky vybere ten nejbližší vysílač. Ten předá hovor operátorům, kteří identifikují číslo volajícího i volaného a hovor spojí.
Richard, 12 let
Signál z mobilu si představuji, jako nějaké elektromagnetické impulsy, které obsahují digitální informace ze SIM volajícího telefonu, číslo volaného a také samotný hovor.
Vašek, 13 let
Vím, že mobil je něco jako vysílačka, ale popravdě si neumím představit, jak operátor pozná, kdo a komu volá. Už vůbec si neumím představit, jak to, že hovor nemůže poslouchat někdo další.
