Le reti cellulari - ultima parte

Nelle scorse puntate abbiamo cercato di descrivere in modo comprensibile ai più l'architettura di un network cellulare basato sullo standard GSM. E' necessario ora un piccolo riepilogo che ci permetta di concludere e capire come avviene una chiamata verso una rete mobile.

In questa parte di articolo non mi soffermerò molto sull'aspetto tecnico come fatto nelle scorse puntate, poichè questo richiederebbe la spiegazione di concetti non adatti ad essere trattati in questa sede ed otterrei come unico risultato di appesantire in modo eccessivo questa guida.

Daremo, quindi, delle nozioni atte a rendere perlomeno intuibile il sistema di funzionamento del network. Al termine dell'articolo ho voluto riassumere in una tabella i principali acronimi utilizzati in tutta la trattazione per una maggiore chiarezza.

Sottolineo ancora una volta che tutte le parti di questa guida sono state trattate con un taglio atto ad essere compreso dalla maggior parte del pubblico. Non è questa la sede per una trattazione "accademica" dell'argomento.

La rete di telcomunicazione mobile necessita, per poter funzionare in modo adeguato, di un continuo scambio di informazioni tra le unita costituzionali del sistema. Le informazioni scambiate prendono il nome di Segnalazioni di Controllo e possono avvenire tramite due metodologie: la segnalazione associata al circuito e la segnalazione a canale comune.

Il primo metodo, usato tradizionalmente sulla rete fissa, utilizza il canale adibito al trasporto della fonia anche come veicolo per lo scambio di informazioni. Il secondo metodo, utilizzato invece nelle reti digitali, utilizza un canale dedicato per lo scambio di informazioni che, ovviamente, è distinto rispetto a quello utilizzato per la fonia.

Perchè queste segnalazioni avvengano nel modo corretto è necessario che ogni unità le invii e le riceva secondo un preciso standard. Lo standard adottato per il network GSM e ratificato dall'ITU è il Common Channel Signaling System 7 (CCSS7 oppure SS7) che utilizza, per le trasmissioni, canali a 64 kbps. Come si può evincere, anche da quanto spiegato nelle puntate precedenti, le principali componenti sottoposte a questo sistema di segnalazione sono quelle che fanno parte del Network Subsystem, ovvero MSC, HLR e VLR.

Ma cosa avviene, in termini pratici, quando si "alza la cornetta" e si chiama un telefono cellulare? Sia che la chiamata verso un cellulare giunga da linea fissa o da rete mobile, non ha grossa importanza: i centri di routing di entrambe le linee provvedono a smistare la chiamata in direzione del Gateway Mobile Switching Center della rete dell'abbonato che stiamo chiamando. Questo instradamento avviene grazie all'analisi dei codici CC ed NDC che, come spiegato nella scorsa puntata, individuano, rispettivamente, la nazione e la rete di appartenenza della MS che stiamo chiamando.

A questo punto il GSMC riceve un messaggio di segnalazione SS7 che contiene il numero telefonico (MSISDN) di destinazione. Il Gateway, a sua volta, risale, mediante le prime cifre del codice SN (codice che, ricordiamo, cosituisce una parte dell'MSISDN) all'HLR nel quale è registrata la MS e invia all'HLR un messaggio detto di Send Routing Information. L'HLR provvede quindi a recuperare tutte le informazioni dell'abbonato, tra cui il codice IMSI e l'indirizzo SS7 del VLR nel quale è temporaneamente registrata la MS di destinazione.

Per far sì che si compia il passo successivo, ovvero l'instradamento della chiamata verso il sistema MSC/VLR nel quale, temporaneamente, si trova l'MS, è necessario che il sistema assegni alla Mobile Station stessa, una sorta di "numero temporaneo" chiamato Roaming Number

Tra le informazioni fornite dall'HLR, però, non è presente il Roaming Number temporaneo della Ms di destinazione. Per poterlo conoscere l'HLR deve inviare un messaggio di Provide Roaming Number al VLR che contiene il codice IMSI della MS del quale si vuole conoscere, appunto, il roaming number.

Una volta che il VLR fornisce all'HLR il roaming number, questo viene inoltrato al GMSC il quale può finalmente indirizzare la chiamata presso il sistema MSC/VLR dove, al momento, si trova la MS di destinazione.

A questo punto avviene un passaggio fondamentale, ovvero la localizzazione della MS. L'arrivo di una chiamata al terminale mobile di destinazione, è segnalato a quest'ultimo tramite un segnale inviato su un canale dedicato (chiamato canale di Paging). Qui si apre un piccolo problema: dal momento che sarebbe troppo dispendioso, in termini di impiego di risorse, inviare questo segnale ad ogni cella presente sul territorio e sarebbe, di contro, altrettanto difficile poterlo inviare solamente alla BTS che serve, temporaneamente, il terminale, si adotta una compromesso che consiste nel raggruppare un certo numero di celle in aree più estese denominate Location Areas. Ogni Location Area è univocamente identificata grazie ad un codice chiamato LAI (Local Area Identity). Adottando questa soluzione il messaggio di paging viene inviato solamente alle celle della Location Area nella quale si trova temporaneamente la Mobile Station. Inoltre con il sistema delle Location Areas, non è necessario che un terminale mobile informi la rete del suo passaggio tra celle appartenenti alla stessa LA; al contrario la rete viene informata quando una MS si trova a transitare tra due LA differenti.

Una volta che la MS interessata ha ricevuto il segnale di paging, essa risponde con una richiesta di accesso alla rete su un altro canale dedicato (RACH. Random Acces Channel). La rete assegna, quindi, un canale dedicato alla MS ordinandole di spostarsi su quel canale per l'esecuzione delle procedure di autenticazione. Solo nel caso in cui le procedure di autenticazione vadano a buon fine, alla MS è assegnato un canale di traffico attraverso il quale può avvenire la comunicazione. A questo punto la connessione è attiva e i due utenti possono comunicare tra di loro.