Gsm что это такое

Обновлено: 07.07.2024

GSM - это стандарт мобильных сетей второго поколения 2G.

В восьмидесятых годах была сформирована группа для разработки общего стандарта мобильной связи. По словам Groupe Speciale Mobile (так раньше расшифровывался GSM), его основной задачей было разработать единую, согласованную сеть для всей Европы и предложить лучшее и более эффективное техническое решение для беспроводной связи.

Хотя стандарт основан на системе множественного доступа с временным разделением (TDMA), его технология использует цифровые сигнальные и речевые каналы и считается второй системой (2G) для мобильных телефонов.

Будучи сотовой сетью, стандарт сотовой связи использует ячейки для обеспечения беспроводной связи абонентам, находящимся в непосредственной близости от этих ячеек. Четыре основные ячейки, которые составляют сеть GSM, называются макросами, микро, пико и фемто. Наружное покрытие обычно обеспечивается макро и микро ячейками, в то время как крытый охват обычно обеспечивается клетками pico и femto.

Телефоны GSM могут быть идентифицированы наличием модуля идентификации абонента (SIM). Этот крошечный объект, размером примерно с палец, представляет собой съемную смарт-карту, содержащую информацию о подписке пользователя, а также некоторые записи контактов. Эта SIM-карта позволяет пользователю переключаться с одного GSM-телефона на другой. В некоторых странах, особенно в Азии, телефоны GSM заблокированы для конкретного оператора. Однако, если пользователю удастся разблокировать телефон, он может вставить любую SIM-карту с любого носителя в тот же телефон.

Одним из основных преимуществ стандарта GSM является возможность перемещаться и переключаться между операторами с помощью отдельных мобильных устройств (если партнерские сети расположены в пункте назначения).

История GSM

Как уже говорилось, началась работа над тем, что в конечном итоге станет стандартом GSM в 1981 году, когда CEPT сформировала комитет Groupe Spécial Mobile для работы над европейским стандартом для технологии цифровых сотовых телефонов. Спустя более пяти лет представители из 13 европейских стран подписали Меморандум о взаимопонимании в Копенгагене, который согласился разработать, а затем развернуть общую сотовую систему по всей Европе.

Первая техническая спецификация GSM была опубликована в феврале 1987 года. Чтобы полагаться на общий мобильный стандарт для Европы, министры из четырех более крупных стран ЕС сделали еще одно политическое подтверждение своей поддержки стандарта GSM в рамках Боннской декларации о глобальных информационных сетях в мае 1987 (Германия, Великобритания, Франция и Италия). «МГС GSM» был подписан в сентябре 1987 года и помог получить денежные взносы на инвестиции в сеть. В результате европейская сеть GSM смогла увидеть гораздо более быстрое развертывание, чем считалось ранее возможным. В 1986 году Европейская комиссия предложила зарезервировать полосу частот 900 МГц исключительно для использования GSM.

Первая спецификация GSM стала доступной в 1990г. Всего через год бывший премьер-министр Финляндии Харри Холкери сделал первый телефонный звонок в мире. Звонок был сделан по сети, работающей от Radiolinja и построенной Telenokia и Siemens. А в 1992 году по сети GSM было отправлено первое SMS . В течение этого года Vodafone UK и Telecom Finland также подписали первое международное соглашение о роуминге.

Особенности стандарта

GSM - это система с коммутацией каналов. Она разделяет все каналы 200кГц на восемь временных интервалов 25кГц. Стандарт работает на трех разных несущих частотах: 900МГц, которая использовалась исходной системой GSM; 1800МГц, которая была добавлена для поддержки числа набухающих абонентов и частоты 1900МГц, которая используется, главным образом, в США.

Диапазон 850 МГц также используется для GSM и 3GSM в Австралии, Канаде и многих странах Южной Америки. GSM поддерживает скорость передачи данных до 9,6 кбит / с, что позволяет передавать базовые услуги передачи данных, такие как SMS.

Другим важным преимуществом является возможность международного роуминга, позволяющая пользователям получать доступ к тем же услугам что и дома, когда выезжаете за границу. Это дает потребителям бесшовные и одинаковые возможности подключения в более чем 210 странах. Спутниковый роуминг GSM также расширил доступ к услугам в районах, где наземное покрытие недоступно.

GSM900/GSM1800

Эти два стандарта используют большинство стран мира.

GSM-900 работает на частотном диапазоне 890-915МГц, и используется для обмена информацией между мобильной станцией и базовой приемопередающей станцией (восходящая линия связи) и 935-960МГц для нисходящей линии. Это обеспечивает 124 радиочастотных канала (каналы 1 - 124), расположенные на расстоянии 200кГц.

В данном случае используют дуплексный интервал 45МГц.

Для охвата более широкого частотного диапазона, был создан «расширенный GSM900 или E-GSM». Он работает в частотах от 880 МГц до 915 МГц (на восходящей линии) и от 925 МГц до 960 МГц (на нисходящей), что позволяет добавить 50 каналов (975-1023 и 0) в диапазон GSМ-900. Спецификация имеет также стандарт GSM-R, который использует частоту от 876 МГц до 915 МГц (восходящая) и от 921 МГц до 960 МГц (нисходящая). Номера каналов при этом 955-1023. GSM-R предлагает специализированные каналы и услуги, которые используются железнодорожным персоналом. Все эти модификации включаются в спецификацию GSM-900.

GSM-1800 в свою очередь работает в частотном диапазоне от 1710 МГц до 1785 МГц при передаче данных с мобильной станции на базовую приемопередающую и 1805-1880 МГц для другого направления. Он обеспечивает 374 канала (512-885) и дуплексный интервал в 95 МГц.

GSM-1800 также называется PCS в Гонконге и Великобритании. Большинство операторов GSM в Индии используют диапазон 900 МГц. Такие операторы, как Hutch, Airtel, Idea и некоторые другие, используют 900 МГц в сельских районах и 1800 МГц в городских районах.

Разница между GSM-900 и GSM-1800 заключается в том, что GSM-900 имеет двойной охват по сравнению с GSM-1800. Это связано с тем, что по мере увеличения частоты размер ячейки уменьшается из-за увеличения потерь в пути. Поэтому для обеспечения полного охвата конкретной территории в GSM-1800 необходимо установить большее количество башен, чем в GSM-900. Но поскольку в диапазонах GSM-1800 есть больше частот, больше возможностей можно обеспечить хорошим трафиком. Это позволяет GSM-1800 обрабатывать больше абонентов, чем GSM-900. Баланс обоих может помочь достичь хорошего охвата.

GSM-850

GSM-850 и GSM-1900 используются в США, Канаде и многих других странах Северной и Южной Америки. GSM-850 также иногда ошибочно называется GSM-800. В Австралии GSM 850 - это частота, выделенная для NextG Network Telstra, которая была включена в октябре 2006 года. Сеть NextG является шагом вверх от сети 3G и доступна на более высоких скоростях в Австралии по сравнению с сетью 3G, которая ограничена только для крупных населенных пунктов.

GSM-850 использует 824 - 849 МГц для передачи информации с мобильной станции на базовую приемопередающую станцию (восходящая линия связи) и 869 - 894 МГц для другого направления (нисходящая линия связи). Номера каналов от 128 до 251.

Cellular - это термин, используемый для описания диапазона 850 МГц, поскольку в этом спектре была выделена исходная система аналоговой сотовой мобильной связи. Поставщики обычно работают в одном или обоих частотных диапазонах.

GSM использует модуляции: QPSK, 8PSK, 16-QAM.

GSM работает по принципу комбинации двух известных технологий TDMA и FDMA - множественного доступа с временным и частотным разделением каналов. Вторая в свою очередь обеспечивает деление по частоте полосы с максимальной шириной 25МГц на 124 несущих частоты, которые разносятся на 200кГц друг от друга.

Каждая базовая станция имеет одну или несколько назначенных несущих частот. Затем каждую из несущих делят по времени с помощью TDMA. Базовая единица времени в этой схеме TDMA называется периодом импульсов и составляет

0,578 мс. Восемь периодов группируются в кадр TDMA (

4,62 мс), который формирует базовый блок для определения логических каналов. Один физический канал представляет собой один период пакета для кадра TDMA.

Голосовые кодеки GSM

GSM использует голосовые кодеки, чтобы соответствовать 3,1 кГц аудио в максимальной скорости передачи данных в полосах частот GSM. Исходными кодеками, используемыми стандартом GSM, были Full Rate (13 кбит / с) и Half Rate (6,5 кбит / с). Каждый из них использовал систему, основанную на LPC (линейное предсказательное кодирование). Эти кодеки помогли довести максимальную эффективность до битрейта, а также сделали возможным приоритет и защиту более важных компонентов передаваемого аудиосигнала.

В 1997 году был опубликован и внедрен кодек EFR в стандарте GSM. EFR предоставил GSM-сеть 12,2 тыс. / секунду и использовал полноскоростной канал. Как только UMTS была разработана, EFR превратилась в AMR-Narrowband CODEC, который более устойчив к помехам и считается более качественным, чем устаревшие GSM-кодеки.

Как работает служба безопасности GSM?

Стандарт GSM был разработан с учетом безопасности с самого начала. Сеть была создана с возможностью аутентификации подписчиков с использованием предварительно открытого ключа и методологии ответа на запрос. В GSM связь между мобильной телефонной трубкой и базовой станцией также может быть зашифрована. С развитием UMTS существует также дополнительный USIM (Universal Subscriber Identity Module), который обеспечивает более длительный ключ аутентификации, чтобы обеспечить повышенную безопасность, а также обеспечивает аутентификацию базовой станции для защиты пользователя от подмены.

Существует несколько криптографических алгоритмов, используемых GSM для обеспечения безопасности сети. Шифраторы A5 / 1, A5 / 2 и A5 / 3 подаются взысканием за конфиденциальность голоса в эфире, причем A5 / 1 является более сильным алгоритмом, используемым в Европе и США. GSM поддерживает использование нескольких алгоритмов шифрования, поэтому алгоритмы могут быть изменены сетевыми операторами по мере появления более сильных. Проблемы безопасности GSM, такие как кража услуг, конфиденциальность и юридический перехват, продолжают вызывать значительный интерес у сообщества GSM. Болнее детальную информацию о безопасности GSM можно найти на портале безопасности GSM.

Содержание

Общие сведения

Сотовые телефоны выпускаются для 4 диапазонов частот: 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 1900 МГц [1] .

В зависимости от количества диапазонов, телефоны подразделяются на классы и вариацию частот в зависимости от региона использования.

GSM на сегодняшний день является наиболее распространённым стандартом связи. По данным ассоциации GSM (GSMA) на данный стандарт приходится 82% мирового рынка мобильной связи, 29% населения земного шара использует глобальные технологии GSM. В GSMA в настоящее время входят операторы более чем 210 стран и территорий.

Этапы развития

GSM сначала означало Groupe Spécial Mobile, по названию группы анализа, которая создавала стандарт. Теперь он известен как Global System for Mobile Communications (Глобальная Система для Мобильной Связи), хотя слово «Cвязь» не включается в сокращение. Разработка GSM началась в 1982 году группой из 26 Европейских национальных телефонных компаний. Европейская конференция почтовых и телекоммуникационных администраций (CEPT), стремилась построить единую для всех европейских стран сотовую систему диапазона 900 MГц. Достижения GSM стали «одними из наиболее убедительных демонстраций какое сотрудничество в Европейской промышленности может быть достигнуто на глобальном рынке».

В 1989 году Европейский Телекоммуникационный Институт Стандартов (ETSI) взял ответственность за дальнейшее развитие GSM. В 1990 году были опубликованы первые рекомендации. Спецификация была опубликована в 1991 году.

GSM Phase 1

В 1991 году были введены услуги стандарта GSM «ФАЗА 1».

GSM Phase 2

Стандарт GSM Phase 2 принят в 1993 г. [2] Цифровой стандарт, поддерживает скорость передачи данных до 9.6 кбит/с. С 1995 г. включает диапазон 1900 МГц. Второй этап развития GSM — GSM «Фаза 2», который завершился в 1997 г., предусматривает такие услуги:

Стандарт GSM Phase 2 считается устаревшим; но так как стандарт GSM подразумевает обратную совместимость, то старое оборудование базовых станций и телефоны могут работать (и работают) в современных сетях.

GSM Phase 2+

Следующий этап развития сетей стандарта GSM «ФАЗА 2+» не связан с конкретным годом внедрения. Новые услуги и функции стандартизируются и внедряются после подготовки и утверждения их технических описаний. Все работы по этапу «Фаза 2+» проводились Европейским институтом стандартизации электросвязи (ETSI). Количество уже внедрённых и находящихся в стадии утверждения услуг превышает 50. Среди них можно выделить следующие:

улучшенное программное обеспечение SIM-карты;
улучшенное полноскоростное кодирование речи EFR (Enhanced Full Rate);
возможность взаимодействия между системами GSM и DECT;
повышение скорости передачи данных благодаря пакетной передаче данных GPRS (General Packet RadioService) или за счёт системы передачи данных по коммутируемым каналам HSCSD (High Speed Circuit Switched Data).

Предоставляемые услуги

GSM обеспечивает поддержку следующих услуг:

Дополнительные (необязательные к предоставлению) услуги:

Определение вызывающего номера и ограничение такого определения.
Безусловная и условная переадресация вызова на другой номер.
Ожидание и удержание вызова.
Конференц-связь (одновременная речевая связь между тремя и более подвижными станциями).
Запрет на определённые пользователем услуги (международные звонки, роуминговые звонки и др.)
Голосовая почта.

и многие другие услуги.

Преимущества и недостатки

Преимущества стандарта GSM:

Меньшие по сравнению с аналоговыми стандартами (NMT-450, AMPS-800) размеры и вес телефонных аппаратов при большем времени работы без подзарядки аккумулятора. Это достигается в основном за счёт аппаратуры базовой станции, которая постоянно анализирует уровень сигнала, принимаемого от аппарата абонента. В тех случаях, когда он выше требуемого, на сотовый телефон автоматически подаётся команда снизить излучаемую мощность.
Хорошее качество связи при достаточной плотности размещения базовых станций.
Большая ёмкость сети, возможность большого числа одновременных соединений.
Низкий уровень индустриальных помех в данных частотных диапазонах.
Улучшенная (по сравнению с аналоговыми системами) защита от подслушивания и нелегального использования, что достигается путём применения алгоритмов шифрования с разделяемым ключом. [уточнить]
Эффективное кодирование (сжатие) речи. EFR-технология была разработана фирмой Nokia и впоследствии стала промышленным стандартом кодирования/декодирования для технологии GSM (см. GSM-FR, GSM-HR и GSM-EFR)
Широкое распространение, особенно в Европе, большой выбор оборудования.
Возможность роуминга. Это означает, что абонент одной из сетей GSM может пользоваться сотовым телефонным номером не только у себя «дома», но и перемещаться по всему миру переходя из одной сети в другую не расставаясь со своим абонентским номером. Процесс перехода из сети в сеть происходит автоматически, и пользователю телефона GSM нет необходимости заранее уведомлять оператора (в сетях некоторых операторов, могут действовать ограничения на предоставление роуминга своим абонентам, более детальную информацию можно получить обратившись непосредственно к своему GSM оператору)

Недостатки стандарта GSM:

Искажение речи при цифровой обработке и передаче.
Связь возможна на расстоянии не более 120 км [3][4] от ближайшей базовой станции даже при использовании усилителей и направленных антенн. Поэтому для покрытия определённой площади необходимо большее количество передатчиков, чем в NMT-450 и AMPS.

Стандарты и радиоинтерфейс

Стандарты GSM создаются и публикуются Европейским институтом телекоммуникационных стандартов. Документы обозначаются GSM nn.nn, например широко известен стандарт на GSM SIM карточки GSM 11.11.

В стандарте GSM определены 4 диапазона работы (ещё есть пятый):

900/1800 МГц (используется в Европе, Азии)

Цифровой стандарт мобильной связи в диапазоне частот от 890 до 915 МГц (от телефона к базовой станции) и от 935 до 960 МГц (от базовой станции к телефону). Количество реальных каналов связи гораздо больше чем написано выше в таблице, т.к присутствует еще и временное разделение каналов TDMA, т.е на одной и той же частоте могут работать несколько абонентов с разделением во времени.

В некоторых странах диапазон частот GSM-900 был расширен до 880—915 МГц (MS -> BTS) и 925—960 МГц (MS <- BTS), благодаря чему максимальное количество каналов связи увеличилось на 50. Такая модификация была названа E-GSM (extended GSM).

Модификация стандарта GSM-900, цифровой стандарт мобильной связи в диапазоне частот от 1710 до 1880 МГц.

Сеть GSM 900-1800 — это единая сеть,с общей структурой, логикой и мониторингом в которой телефон никуда не переключается. Вручную можно только запретить использовать один из диапазонов в тестовых или очень старых аппаратах.

Дальность связи в GSM лимитирована задержкой сигнала Timing advance и составляет до 35 км. При использовании режима extended cell возрастает до 75 км. Практически достижимо только в море, пустыне и горах.

850/1900 МГц (используется в США, Канаде, отдельных странах Латинской Америки и Африки)

Структура GSM

Система GSM состоит из трёх основных подсистем:

Подсистема базовых станций

Контроллер базовых станций (BSC) контролирует соединения между BTS и подсистемой коммутации. В его полномочия также входит управление очерёдностью соединений, скоростью передачи данных, распределение радиоканалов, сбор статистики, контроль различных радиоизмерений, назначение и управление процедурой Handover.

Подсистема коммутации

NSS состоит из нижеследующих компонентов.

MSC контролирует определённую географическую зону с расположенными на ней BTS и BSC. Осуществляет установку соединения к абоненту и от него внутри сети GSM, обеспечивает интерфейс между GSM и ТфОП, другими сетями радиосвязи, сетями передачи данных. Также выполняет функции маршрутизации вызовов, управление вызовами, эстафетной передачи обслуживания при перемещении MS из одной ячейки в другую. После завершения вызова MSC обрабатывает данные по нему и передаёт их в центр расчётов для формирования счета за предоставленные услуги, собирает статистические данные. MSC также постоянно следит за положением MS, используя данные из HLR и VLR, что необходимо для быстрого нахождения и установления соединения с MS в случае её вызова.

Содержит базу данных, необходимую для установления подлинности MS по IMEI (International Mobile Equipment Identity). Формирует три списка: белый (допущен к использованию), серый (некоторые проблемы с идентификацией MS) и чёрный (MS, запрещённые к применению). У российских операторов (и большей части операторов стран СНГ) используются только белые списки, что не позволяет раз и навсегда решить проблему кражи мобильных телефонов.

Подсистема OMC (Operations and Maintenance Centre)

Соединена с остальными компонентами сети и обеспечивает контроль качества работы и управление всей сетью. Обрабатывает аварийные сигналы, при которых требуется вмешательство персонала. Обеспечивает проверку состояния сети, возможность прохождения вызова. Производит обновление программного обеспечения на всех элементах сети и ряд других функций.

GSM является активным стандартом мобильной сотовой связи в России и многих других странах. Именно на основе этой технологии и работают наши телефоны.

Каждый из нас слышал про этот термин, но не все до конца знают и понимают, что это такое, как работает и зачем вообще нужны все эти стандарты.

Прошлый материал был посвящен тому, что это такое ростест и зачем и какую роль он играет при выборе смартфона с этим знаком. Сейчас вы узнаете про GSM, его определение и роль в развитии мобильных технологий.

Что такое GSM

Переводится, как глобальная система мобильной связи. Основана на разделение каналов по времени TDMA и частоте FDMA. Является сетью второго поколения, означает цифровую связь.

GSM-сетями на данный момент пользуется около 80% телефонов по всему миру, как основными, чтобы осуществлять беспроводные звонки. Всего есть три основных и используемых сети: GSM, TDMA и CDMA. Именно первая является наиболее используемой и популярной.

GSM в отличие от того же CDMA предлагает более широкие возможности для международного роуминга. Так, как на его долю приходится 80% всего рынка. Также, технология позволяет одновременно передавать данные и совершать звонки.

Включает в себя надстройки: GPRS и EDGE. Они позволяют передавать данные в пакетном формате и увеличивают скорость передачи. Также их называют 2.5G и 2.75G. Именно с их помощью с телефона можно выходить и во всемирную паутину.

Интересно! Данные передаются в сжатом виде, это связано с низкой пропускной способностью канала, поэтому качество звука не очень хорошее.

Наряду с другими технологиями, является частью эволюции беспроводной мобильной связи, которая включает высокоскоростную передачу данных с коммутацией каналов (HSCSD), общую систему пакетной радиосвязи (GPRS), улучшенную среду GSM данных (EDGE) и универсальную службу мобильной связи. (UMTS).

Как это работает

Ключевым элементом работы GSM на мобильном телефоне или планшете является SIM карта, которая привязана к вашему оператору сотовой связи. Пользователь СИМ карты не привязывается к определенному телефону и может пользоваться услугами связи, на которые подписан с любого устройства куда он ее вставит.

Мобильные телефоны идентифицируются при помощи IMEI. Сим карта идентифицируется, как IMSI. Все эти коды являются уникальными во всем мире. IMEI и IMSI независимы друг от друга, это обеспечивает личную мобильность. СИМ карта, как и телефон могут быть защищены паролем, чтобы ими никто не мог пользоваться кроме владельца.

Выглядит работа в целом так:

1. GSM модуль, установленный в телефоне, связывается с ближайшей вышкой сотовой связи. Происходит обмен данными.

2. Вышка проверяет данные с сим карты, идентифицирует абонента и позволяет совершать звонки и другие действия. Все при этом шифруется.

Немного истории

История GSM берет свое начало в 1 982 году, когда Европейский институт стандартизации электросвязи создал Group Special Mobile, которую потом переименовали в Global System for Mobile Communications. Развиваться технология и активно распространятся начала лишь в 90-ых годах.

Целью создания было обеспечение мобильного роуминга между странами, которые состояли в общеевропейском сотрудничестве. Сотовую связь устанавливать предполагалось на частоте в 900МГц.

По состоянию на 2 003 год цифровые беспроводные услуги GSM предлагались в той или иной форме в 193 странах.

Особенности GSM

В заключение

Это были основные моменты, которые нужно знать об этом стандарте связи. Сейчас ему на смену пришли уже более новые и современные виды, обеспечивающие куда лучшее качество с быстрой передачей информации.

Современные технологии сотовой связи позволяют мобильному устройству по-разному взаимодействовать с выбранной сетью.

Благодаря встроенному передатчику сигнала телефон получает возможность совершать и принимать вызовы, отправлять SMS, а также подключаться к интернету. Все эти функции на базовом уровне обеспечиваются общепринятым стандартом связи GSM.

Наверное, практически каждому пользователю мобильного телефона приходилось встречаться с подобной аббревиатурой. Увидеть ее можно в настройках выбранного режима сети, где по соседству также располагаются WCDMA и LTE. Давайте теперь разберемся, что же такое GSM и зачем он вообще нужен.

Что такое GSM?

GSM (Global System Of Mobile Communications) — глобальный стандарт цифровой сотовой связи, обладающий сегодня наибольшим покрытием. Впервые этот режим сети появился в конце 80-х годов благодаря разработкам Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI).

Сеть GSM, как правило, относится ко второму поколению сотовых сетей интернета (2G) и поддерживает 4 вида частот на 850, 900, 1800 и 1900 МГц. В зависимости от количества доступных диапазонов есть разные классы смартфонов, например, двухдиапазонные или трехдиапазонные.

Дальность действия GSM-сети ограничивается 120 км, что на сегодняшний день не является проблемой ввиду большого распространения вышек сотовой связи. Тем не менее, достаточно низкая по современным стандартам скорость передачи данных (около 171,2 кбит/c) является главным недостатком GSM.

Зачем нужен GSM в телефоне?

В данное время на смену связи и интернета GSM постепенно приходят более совершенные технологии, такие как WCDMA и LTE (4G). Благодаря повышенной пропускной способности доступная скорость отправки и получения информации возросла до 3,6 Мбит/с (3G). За счет этого пользователи получают возможность не только оперативно загружать большие файлы, но и просматривать видео в высоком разрешении. Однако это удовольствие нельзя назвать дешевым, в особенности по сравнению с 2G-сетями. Причем здесь дело касается не только стоимости связи, но и дополнительного расхода АКБ.

Если есть потребность в экономии заряда батареи, можно переключить смартфон в режим GSM. Это позволит не только продлить время работы, но и улучшит качество связи, если в текущей локации слабый сигнал сетей 3G/4G.

Как включить GSM?

Итоги

Несмотря на распространение 3G и 4G, GSM-интернет по-прежнему остается актуальным. Переключившись на этот стандарт связи в подходящий момент, можно заметно снизить нагрузку на аккумулятор телефона (при условии, что не нужна высокая скорость интернета).

Читайте также: