معرفی
رابط هوایی Um، رابط ارتباطی بین ایستگاه متحرک (MS) و پایگاهفرستنده (BTS) در شبکههای GSM است. نام «Um» از مقایسه آن با رابط U در ISDN گرفته شده است. این رابط در سندهای مشخصات GSM 04.xx و 05.xx تعریف شده و از همانند GPRS را نیز پشتیبانی میکند.
سلسلهمراتب لایههای Um
لایههای Um مشابه مدل OSI هستند و تنها سه لایه پایینی مدل را شامل میشوند:
- لایه فیزیکی (L1): فرستنده و گیرنده رادیویی، چندبندی (Multiplexing) و کدینگ را مدیریت میکند.
- لایه پیوند داده (L2): پروتکل LAPDm جایگزین LAPD ISDN است.
- لایه شبکه (L3): شامل سه زیرلایه Radio Resource (RR)، Mobility Management (MM) و Call Control (CC) است.
کانالهای منطقی Um
کانالهای منطقی بر اساس کاربرد به سه دسته اصلی تقسیم میشوند:
کانالهای ترافیک (TCH)
- TCH/F (نرخ کامل): ظرفیت بیتهای مفید ۹.۶ تا ۱۴ کیلوبیت بر ثانیه. با کدکهای صوت مانند GSM 06.10 استفاده میشود.
- TCH/H (نرخ نیمه): ظرفیت بیتهای مفید ۴.۸ تا ۷ کیلوبیت بر ثانیه.
کانالهای کنترل اختصاصی (DCCH)
- SDCCH: برای فرآیندهای کوتاه مثل ثبتنام و SMS. نرخ داده ۰.۸ کیلوبیت بر ثانیه.
- FACCH: با دزدیدن (Stealing) بستههای ترافیک، برای سیگنالدهی در حین مکالمه استفاده میشود.
- SACCH: برای گزارش اندازهگیری و کنترل توان و تایمینگ در حین مکالمه.
کانالهای کنترل مشترک (CCCH)
- BCCH: پخش اطلاعات سیستم از پایگاه.
- SCH و FCCH: برای همگامسازی و تصحیح فرکانس.
- PCH و AGCH: برای پیaging و اعطای مجوز کانال.
- RACH: کانال دسترسی اشتراکی از موبایل به شبکه.
تراکنشهای بنیادی Um
پنج تراکنش اصلی برای سرویس صوت مورد نیاز است:
- برقراری کانال رادیویی: با استفاده از RACH و AGCH برای درخواست و تخصیص کانال اختصاصی (معمولاً SDCCH).
- بهروزرسانی موقعیت (Location Update): برای ثبت حضور در ناحیه جدید.
- برقراری تماس مبتنی بر موبایل (MOC): شامل مراحل احراز هویت، اتصال و تخصیص کانال صوت (TCH+FACCH).
- برقراری تماس پایاندهنده به موبایل (MTC): معکوس MOC با شروع از شبکه.
- پایاندهی تماس: با پیامهای Disconnect، Release و Release Complete.
انتقال SMS روی Um
SMS از طریق لایههای پنجگانه تعریف میشود. برای ارسال/دریافت پیام کوتاه (MO-SMS/MT-SMS)، معمولاً از کانال SDCCH استفاده میشود و فرآیند شامل تبادل پیامهای CP-DATA و CP-ACK در لایه L3 است.
ویژگیهای امنیتی Um
- احراز هویت (Authentication): با استفاده از چالش RAND و پاسخ SRES که از کلید مخفی Ki مشتق میشود.
- رمزنگاری (Encryption): با الگوریتمهای A5/۰ (بدون رمز)، A5/1 (قوی)، A5/2 (ضعیف و منسوخ) و A5/3. رمزنگاری در لایه فیزیکی پس از کدینگ خطای پیشرو انجام میشود.
- ناشناسسازی (Anonymization): با استفاده از TMSI به جای IMSI برای جلوگیری از ردیابی.
نکته امنیتی مهم: GSM امکان احراز هویت شبکه توسط مشترک را فراهم نمیکند. این ضعف، امکان حملههای IMSI Catcher (محطات پایه جعلی) را فراهم میسازد.