GSM

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
Логотип стандарта GSM. Используется для маркировки совместимых со стандартом устройств. Точки символизируют троих клиентов в домашней сети и одного в роуминге[1]

GSM (от названия группы Groupe Spécial Mobile, позже переименован в Global System for Mobile Communications) (русск. СПС-900) — глобальный стандарт цифровой мобильной сотовой связи с разделением каналов по времени (TDMA) и частоте (FDMA). Разработан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 1980-х годов.

Общие сведения

GSM относится к сетям второго поколения (2 Generation) (1G — аналоговая сотовая связь, 2G — цифровая сотовая связь, 3G — широкополосная цифровая сотовая связь, коммутируемая многоцелевыми компьютерными сетями, в том числе Интернет).

Мобильные телефоны выпускаются с поддержкой возможности работы в диапазонах 4 частот: 850, 900, 1800, 1900 МГц (хотя бы в одной из перечисленных полос)[2]. Для приёма и передачи информации операторы мобильной связи используют пару частот, называющихся абсолютным радиочастотным номером канала.

В зависимости от количества диапазонов мобильные телефоны подразделяются на классы и вариацию частот в зависимости от региона использования, поскольку исторически в разных частях мира для сетей GSM стандартизованы разные диапазоны частот. Телефоны бывают:

  • Однодиапазонные (Single-band) — телефон может работать в одной полосе частот. В настоящее время не выпускаются, но существует возможность ручного выбора определённого диапазона частот в некоторых моделях телефонов, например Motorola C115, или с помощью инженерного меню телефона.
  • Двухдиапазонные (Dual-band) — 900/1800 МГц (для Европы, Азии, Африки, Австралии — в этом регионе стандартизованы эти 2 диапазона частот для GSM сетей), либо 850/1900 МГц (для Америки и Канады — в Западном полушарии приняты отличные от Европы и другого мира диапазоны частот, поскольку к моменту принятия Европейского стандарта в Новом Свете полосы радиочастот 900 и 1800 МГц уже были распределены под другие цели).
  • Трёхдиапазонные (Tri-band) — 900/1800/1900 МГц (для Европы, Азии, Африки, Австралии) и 850/1800/1900 МГц (для Америки и Канады).
  • Четырёхдиапазонные (Quad-band) — 850/900/1800/1900 МГц, которые поддерживают все диапазоны частот (то есть такие телефоны универсальны — они могут работать практически в любой точке мира, где есть любая GSM сеть).

В стандарте GSM применяется GMSK-модуляция с величиной нормированной полосы ВТ — 0,3, где В — ширина полосы фильтра по уровню минус 3 дБ, Т — длительность одного бита цифрового сообщения.

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 «связь» 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 институт телекоммуникационных стандартов (ETSI) взял на себя ответственность за дальнейшее развитие GSM. В 1990 году были опубликованы первые рекомендации. Спецификация была опубликована в 1991 году.

Коммерческие сети GSM начали действовать в европейских странах в середине 1991 г. GSM разработан позже, чем аналоговая сотовая связь и во многих отношениях была лучше спроектирована. Североамериканский аналог — PCS — вырастил из своих корней стандарты, включая цифровые технологии TDMA и CDMA, но для CDMA потенциальное улучшение качества обслуживания так и не было никогда подтверждено.

GSM Phase 1

1982 (Groupe Spécial Mobile) — 1990 г. Global System for Mobile Communications. Первая коммерческая сеть в январе 1992 г. Цифровой стандарт, поддерживает скорость передачи данных до 9,6 кбит/с. Полностью устарел, производство оборудования под него прекращено.

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

В них входят:

  • Переадресация вызова (Call forwarding). Возможность перевода входящих звонков на другой телефонный номер в тех случаях, когда номер занят или абонент не отвечает; когда телефон выключен или находится вне зоны действия сети и т. п. Кроме того, возможна переадресация факсов и данных.
  • Запрет вызова (Call barring). Запрет на все входящие/исходящие звонки; запрет на исходящие международные звонки; запрет на входящие звонки, за исключением внутрисетевых.
  • Ожидание вызова (Call waiting). Эта услуга позволяет принять входящий вызов во время уже продолжающегося разговора. При этом первый абонент или по-прежнему будет находиться на связи, или разговор с ним может быть завершён.
  • Удержание вызова (Call holding). Эта услуга позволяет, не разрывая связь с одним абонентом, позвонить (или ответить на входящий звонок) другому абоненту.
  • Глобальный роуминг (Global roaming). При посещении любой из стран, с которой ваш оператор подписал соответствующее соглашение, вы можете пользоваться своим сотовым телефоном GSM без изменения номера.

GSM Phase 2

Стандарт GSM Phase 2 принят в 1993 г.[3] 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:

  • Определение номера вызывающей линии (Calling Line Identification Presentation). При входящем звонке на экране высвечивается номер вызывающего абонента.
  • Антиопределитель номера (Calling Line Identification Restriction). С помощью этой услуги можно запретить определение собственного номера при соединении с другим абонентом.
  • Групповой вызов (Multi party). Режим телеконференции или конференц-связи позволяет объединить до пяти абонентов в группу и вести переговоры между всеми членами группы одновременно.
  • Создание закрытой группы до десяти абонентов (Closed User Group). Позволяет создавать группу пользователей, члены которой могут связываться только между собой. Чаще всего к этой услуге прибегают компании, предоставляющие терминалы своим служащим для работы.
  • Информация о стоимости разговора. Сюда входят таймер, который считает время на линии, и счётчик звонков. Также благодаря этой услуге можно проверять оставшийся на счёте кредит. Возможна и другая услуга: «Совет по оплате» (Advice of Charge). По требованию пользователя происходит проверка стоимости и длительности разговора в то время, когда аппарат находится на связи.
  • Обслуживание дополнительной линии (Alternative Line Service). Пользователь может приобрести два номера, которые будут приписаны к одному модулю SIM. В этом случае связь выполняется по двум линиям, с предоставлением двух счетов, двух голосовых ящиков и т. п.
  • Короткие текстовые сообщения (Short Message Service). Возможность приёма и передачи коротких текстовых сообщений (до 160 знаков).
  • Система голосовых сообщений (Voice Mail). Услуга позволяет автоматически переводить входящие звонки на персональный автоответчик (голосовая почта). Пользоваться этим можно только в том случае, если у абонента активизирована услуга «переадресация вызовов».

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:

  • Услуги передачи данных (синхронный и асинхронный обмен данными, в том числе пакетная передача данных — GPRS). Данные услуги не гарантируют совместимости терминальных устройств и обеспечивают только передачу информации к ним и от них.
  • Передача речевой информации.
  • Передача коротких сообщений (SMS).
  • Передача факсимильных сообщений.

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.
  • 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[4][5] 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)

Характеристики GSM-900 GSM-1800
Частоты передачи MS и приёма BTS (uplink), МГц 890–915 1710–1785
Частоты приёма MS и передачи BTS (downlink), МГц 935–960 1805–1880
Дуплексный разнос частот приёма и передачи, МГц 45 95
Количество частотных каналов связи с шириной 1 канала связи в 200 кГц 124 374
Ширина полосы канала связи, кГц 200 200


Список частот и каналов стандартов GSM-900 и GSM-1800


Список частот и каналов стандарта GSM-900

Канал Частота приема Частота передачи Канал Частота приема Частота передачи
Десятичная MHz MHz Десятичная MHz MHz
1 890,2 935,2 63 902,6 947,6
2 890,4 935,4 64 902,8 947,8
3 890,6 935,6 65 903 948
4 890,8 935,8 66 903,2 948,2
5 891 936 67 903,4 948,4
6 891,2 936,2 68 903,6 948,6
7 891,4 936,4 69 903,8 948,8
8 891,6 936,6 70 904,00 949
9 891,8 936,8 71 904,2 949,2
10 892 937 72 904,4 949,4
11 892,2 937,2 73 904,6 949,6
12 892,4 937,4 74 904,8 949,8
13 892,6 937,6 75 905 950
14 892,8 937,8 76 905,2 950,2
15 893 938 77 905,4 950,4
16 893,2 938,2 78 905,6 950,6
17 893,4 938,4 79 905,8 950,8
18 893,6 938,6 80 906 951
19 893,8 938,8 81 906,2 951,2
20 894 939 82 906,4 951,4
21 894,2 939,2 83 906,6 951,6
22 894,4 939,4 84 906,8 951,8
23 894,6 939,6 85 907 952
24 894,8 939,8 86 907,2 952,2
25 895 940 87 907,4 952,4
26 895,2 940,2 88 907,6 952,6
27 895,4 940,4 89 907,8 952,8
28 895,6 940,6 90 908 953
29 895,8 940,8 91 908,2 953,2
30 896 941 92 908,4 953,4
31 . 896,2 941,2 93 908,6 953,6
32 896,4 941,4 94 908,8 953,8
33 896,6 941,6 95 909 954
34 896,8 941,8 96 909,2 954,2
35 897 942 97 909,4 954,4
36 897,2 942,2 98 909,6 954,6
37 897,4 942,4 99 909,8 954,8
38 897,6 942,6 100 910 955
39 897,8 942,8 101 910,2 955,2
40 898 943 102 910,4 955,4
41 898,2 943,2 103 910,6 955,6
42 898,4 943,4 104 910,8 955,8
43 898,6 943,6 105 911 956
44 898,8 943,8 106 911,2 956,2
45 899 944 107 911,4 956,4
46 899,2 944,2 108 911,6 956,6
47 899,4 944,4 109 911,8 956,8
48 899,6 944,6 110 912 957
49 899,8 944,8 111 912,2 957,2
50 900 945 112 912,4 957,4
51 900,2 945,2 113 912,6 957,6
52 900,4 945,4 114 912,8 957,8
53 900,6 945,6 115 913 958
54 900,8 945,8 116 913,20 958,2
55 901 946 117 913,4 958,4
56 901,2 946,2 118 913,6 958,6
57 901,4 946,4 119 913,8 958,8
58 901,6 946,6 120 914 959
59 901,8 946,8 121 914,2 959,2
60 902 947 122 914,4 959,4
61 902,2 947,2 123 914,6 959,6
62 902,4 947,4 124 914,8 959,8


Список частот каналов стандарта GSM-1800 (DCS-1800)

Канал Частота приема Частота передачи Канал Частота приема Частота передачи
Десятичная MHz MHz Десятичная MHz MHz
512 1710,2 1805,2 671 1742 1837 0,2
513 1710,4 1805,4 672 1742,2 1837,2
514 1710,6 1805,6 673 1742,4 1837,4
515 1710,8 1805,8 674 1742,6 1837,6
516 1711 1806 675 1742,8 1837,8
517 1711,2 1806,2 676 1743 1838
518 1711,4 1806,4 677 1743,2 1838,2
519 1711,6 1806,6 678 1743,4 1838,4
520 1711,8 1806,8 679 1743,6 1838,6
521 1712 1807 680 1743,8 1838,8
522 1712,2 1807,2 681 1744 1839
523 1712,4 1807,4 682 1744,2 1839,2
524 1712,6 1807,6 683 1744,4 1839,4
525 1712,8 1807,8 684 1744,6 1839,6
526 1713 1808 685 1744,8 1839,8
527 1713,2 1808,2 686 1745 1840
528 1713,4 1808,4 687 1745,2 1840,2
529 1713,6 1808,6 688 1745,4 1840,4
530 1713,8 1808,8 689 1745,6 1840,6
531 1714 1809 690 1745,8 1840,8
532 1714,2 1809,2 691 1746 1841
533 1714,4 1809,4 692 1746,2 1841,2
534 1714,6 1809,6 693 1746,4 1841,4
535 1714,8 1809,8 694 1746,6 1841,6
536 1715 1810 695 1746,8 1841,8
537 1715,2 1810,2 696 1747 1842
538 1715,4 1810,4 697 1747,2 1842,2
539 1715,6 1810,6 698 1747,4 1842,4
540 1715,8 1810,8 699 1747,6 1842,6
541 1716 1811 700 1747,8 1842,8
542 1716,2 1811,2 701 1748 1843
543 1716,4 1811,4 702 1748,2 1843,2
544 1716,6 1811,6 703 1748,4 1843,4
545 1716,8 1811,8 704 1748,6 1843,6
546 1717 1812 705 1748,8 1843,8
547 1717,2 1812,2 706 1749 1844
548 1717,4 1812,4 707 1749,2 1844,2
549 1717,6 1812,6 708 1749,4 1844,4
550 1717,8 1812,8 709 1749,6 1844,6
551 1718 1813 710 1749,8 1844,8
552 1718,2 1813,2 711 1750 1845
553 1718,4 1813,4 712 1750,2 1845,2
554 1718,6 1813,6 713 1750,4 1845,4
555 1718,8 1813,8 714 1750,6 1845,6
556 1719 1814 715 1750,8 1845,8
557 1719,2 1814,2 716 1751 1846
558 1719,4 1814,4 717 1751,2 1846,2
559 1719,6 1814,6 718 1751,4 1846,4
560 1719,8 1814,8 719 1751,6 1846,6
561 1720 1815 720 1751,8 1846,8
562 1720,2 1815,2 721 1752 1847
563 1720,4 1815,4 722 1752,2 1847,2
564 1720,6 1815,6 723 1752,4 1847,4
565 1720,8 1815,8 724 1752,6 1847,6
566 1721 1816 725 1752,8 1847,8
567 1721,2 1816,2 726 1753 1848
568 1721,4 1816,4 727 1753,2 1848,2
569 1721,6 1816,6 728 1753,4 1848,4
570 1721,8 1816,8 729 1753,6 1848,6
571 1722 1817 730 1753,8 1848,8
572 1722,2 1817,2 731 1754 1849
573 1722,4 1817,4 732 1754,2 1849,2
574 1722,6 1817,6 733 1754,4 1849,4
575 1722,8 1817,8 734 1754,6 1849,6
576 1723 1818 735 1754,8 1849,8
577 1723,2 1818,2 736 1755 1850
578 1723,4 1818,4 737 1755,2 1850,2
579 1723,6 1818,6 738 1755,4 1850,4
580 1723,8 1818,8 739 1755,6 1850,6
581 1724 1819 740 1755,8 1850,8
582 1724,2 1819,2 741 1756 1851
583 1724,4 1819,4 742 1756,2 1851,2
584 1724,6 1819,6 743 1756,4 1851,4
585 1724,8 1819,8 744 1756,6 1851,6
586 1725 1820 745 1756,8 1851,8
587 1725,2 1820,2 746 1757 1852
588 1725,4 1820,4 747 1757,2 1852,2
589 1725,6 1820,6 748 1757,4 1852,4
590 1725,8 1820,8 749 1757,6 1852,6
591 1726 1821 750 1757,8 1852,8
592 1726,2 1821,2 751 1758 1853
593 1726,4 1821,4 752 1758,2 1853,2
594 1726,6 1821,6 753 1758,4 1853,4
595 1726,8 1821,8 754 1758,6 1853,6
596 1727 1822 755 1758,8 1853,8
597 1727,2 1822,2 756 1759 1854
598 1727,4 1822,4 757 1759,2 1854,2
599 1727,6 1822,6 758 1759,4 1854,4
600 1727,8 1822,8 759 1759,6 1854,6
601 1728 1823 760 1759,8 1854,8
602 1728,2 1823,2 761 1760 1855
603 1728,4 1823,4 762 1760,2 1855,2
604 1728,6 1823,6 763 1760,4 1855,4
605 1728,8 1823,8 764 1760,6 1855,6
606 1729 1824 765 1760,8 1855,8
607 1729,2 1824,2 766 1761 1856
608 1729,4 1824,4 767 1761,2 1856,2
609 1729,6 1824,6 768 1761,4 1856,4
610 1729,8 1824,8 769 1761,6 1856,6
611 1730 1825 770 1761,8 1856,8
612 1730,2 1825,2 771 1762 1857
613 1730,4 1825,4 772 1762,2 1857,2
614 1730,6 1825,6 773 1762,4 1857,4
615 1730,8 1825,8 774 1762,6 1857,6
616 1731 1826 775 1762,8 1857,8
617 1731,2 1826,2 776 1763 1858
618 1731,4 1826,4 777 1763,2 1858,2
619 1731,6 1826,6 778 1763,4 1858,4
620 1731,8 1826,8 779 1763,6 1858,6
621 1732 1827 780 1763,8 1858,8
622 1732,2 1827,2 781 1764 1859
623 1732,4 1827,4 782 1764,2 1859,2
624 1732,6 1827,6 783 1764,4 1859,4
625 1732,8 1827,8 784 1764,6 1859,6
626 1733 1828 785 1764,8 1859,8
627 1733,2 1828,2 786 1765 1860
628 1733,4 1828,4 787 1765,2 1860,2
629 1733,6 1828,6 788 1765,4 1860,4
630 1733,8 1828,8 789 1765,6 1860,6
631 1734 1829 790 1765,8 1860,8
632 1734,2 1829,2 791 1766 1861
633 1734,4 1829,4 792 1766,2 1861,2
634 1734,6 1829,6 793 1766,4 1861,4
635 1734,8 1829,8 794 1766,6 1861,6
636 1735 1830 795 1766,8 1861,8
637 1735,2 1830,2 796 1767 1862
638 1735,4 1830,4 797 1767,2 1862,2
639 1735,6 1830,6 798 1767,4 1862,4
640 1735,8 1830,8 799 1767,6 1862,6
641 1736 1831 800 1767,8 1862,8
642 1736,2 1831,2 801 1768 1863
643 1736,4 1831,4 802 1768,2 1863,2
644 1736,6 1831,6 803 1768,4 1863,4
645 1736,8 1831,8 804 1768,6 1863,6
646 1737 1832 805 1768,8 1863,8
647 1737,2 1832,2 806 1769 1864
648 1737,4 1832,4 807 1769,2 1864,2
649 1737,6 1832,6 808 1769,4 1864,4
650 1737,8 1832,8 809 1769,6 1864,6
651 1738 1833 810 1769,8 1864,8
652 1738,2 1833,2 811 1770 1865
653 1738,4 1833,4 812 1770,2 1865,2
654 1738,6 1833,6 813 1770,4 1865,4
655 1738,8 1833,8 814 1770,6 1865,6
656 1739 1834 815 1770,8 1865,8
657 1739,2 1834,2 816 1771 1866
658 1739,4 1834,4 817 1771,2 1866,2
659 1739,6 1834,6 818 1771,4 1866,4
660 1739,8 1834,8 819 1771,6 1866,6
661 1740 1835 820 1771,8 1866,8
662 1740,2 1835,2 821 1772 1867
663 1740,4 1835,4 822 1772,2 1867,2
664 1740,6 1835,6 823 1772,4 1867,4
665 1740,8 1835,8 824 1772,6 1867,6
666 1741 1836 825 1772,8 1867,8
667 1741,2 1836,2 826 1773 1868
668 1741,4 1836,4 827 1773,2 1868,2
669 1741,6 1836,6 828 1773,4 1868,4
670 1741,8 1836,8 829 1773,6 1868,6


GSM-900

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, так как присутствует ещё 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).

GSM-1800

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

Особенности:

  • Максимальная излучаемая мощность мобильных телефонов стандарта GSM-1800 — 1 Вт, для сравнения у GSM-900 — 2 Вт. Большее время непрерывной работы без подзарядки аккумулятора и снижение уровня радиоизлучения.
  • Высокая ёмкость сети, что важно для крупных городов.
  • Возможность использования телефонных аппаратов, работающих в стандартах GSM-900 и GSM-1800, одновременно. Такой аппарат функционирует в сети GSM-900, но, попадая в зону GSM-1800, переключается — вручную или автоматически. Это позволяет оператору рациональнее использовать частотный ресурс, а клиентам — экономить деньги за счёт низких тарифов. В обеих сетях абонент пользуется одним номером. Но использование аппарата в двух сетях возможно только в тех случаях, когда эти сети принадлежат одной компании, или между компаниями, работающими в разных диапазонах, заключено соглашение о роуминге.

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.

Проблема состоит в том, что зона охвата для каждой базовой станции значительно меньше, чем в стандартах GSM-900, AMPS/DAMPS-800, NMT-450. Необходимо большее число базовых станций. Чем выше частота излучения, тем хуже проникающая способность радиоволн в городской застройке.

Дальность связи в GSM лимитирована параметром компенсационной задержки сигнала (англ. timing advance) и составляет до 35 км. При использовании режима extended cell возрастает до 75 км, что практически достижимо только в море, пустыне и горах.

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

Характеристики GSM-850 GSM-1900
Частоты передачи MS и приёма BTS, МГц 824–849 1850–1910
Частоты приёма MS и передачи BTS, МГц 869–894 1930–1990
Дуплексный разнос частот приёма и передачи, МГц 45 80

Структура GSM

Основная статья: GSM core network
Структура сети GSM

Система GSM состоит из трёх основных подсистем:

  • подсистема базовых станций (BSS — Base Station Subsystem),
  • подсистема коммутации (NSS — Network Switching Subsystem),
  • центр технического обслуживания (OMC — Operation and Maintenance Centre).

В отдельный класс оборудования GSM выделены терминальные устройства — подвижные станции (MS — Mobile Station), также известные как мобильные (сотовые) телефоны.

Подсистема базовых станций

Антенны трех базовых станций на мачте

BSS состоит из собственно базовых станций (BTS — Base Transceiver Station) и контроллеров базовых станций (BSC — Base Station Controller). Область, накрываемая сетью GSM, разбита на условные шестиугольники, называемые сотами или ячейками. Диаметр каждой шестиугольной ячейки может быть разным — от 400 м до 50 км. Максимальный теоретический радиус ячейки составляет 120 км[4], что обусловлено ограниченной возможностью системы синхронизации к компенсации времени задержки сигнала. Каждая ячейка покрывается находящейся в её центре одной базовой станцией, при этом ячейки частично перекрывают друг друга, тем самым сохраняется возможность передачи обслуживания без разрыва соединения при перемещении абонента из одной соты в другую. Естественно, что на самом деле сигнал от каждой станции распространяется, покрывая площадь в виде круга, а не шестиугольника, последний же является лишь упрощением представления зоны покрытия. Каждая базовая станция имеет шесть соседних в связи с тем, что в задачи планирования размещения станций входила минимизация стоимости системы. Меньшее количество соседних базовых станций приводило бы к большему перехлёсту зон покрытия с целью избегания «мёртвых зон», что в свою очередь потребовало бы более плотного расположения базовых станций. Большее количество соседних базовых станций приводило бы к излишним расходам на дополнительные станции, в то время как выигрыш от уменьшения зон перехлёста был бы уже весьма незначительным.Базовая станция (BTS) обеспечивает приём/передачу сигнала между MS и контроллером базовых станций. BTS является автономной и строится по модульному принципу. Направленные антенны базовых станций могут располагаться на вышках, крышах зданий и т. д.

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.

Центр коммутации (MSC — Mobile Switching Center)

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.

Домашний реестр местоположения (HLR — Home Location Registry)

Содержит базу данных абонентов, приписанных к нему. Здесь содержится информация о предоставляемых данному абоненту услугах, информация о состоянии каждого абонента, необходимая в случае его вызова, а также Международный Идентификатор Мобильного Абонента (IMSI — International Mobile Subscriber Identity), который используется для аутентификации абонента (при помощи AUC). Каждый абонент приписан к одному HLR. К данным HLR имеют доступ все MSC и VLR в данной GSM-сети, а в случае межсетевого роуминга — и MSC других сетей.

Гостевой реестр местоположения (VLR — Visitor Location Registry)

VLR обеспечивает мониторинг передвижения MS из одной зоны в другую и содержит базу данных о перемещающихся абонентах, находящихся в данный момент в этой зоне, в том числе абонентах других систем GSM — так называемых роумерах. Данные об абоненте удаляются из VLR в том случае, если абонент переместился в другую зону. Такая схема позволяет сократить количество запросов на HLR данного абонента и, следовательно, время обслуживания вызова.

Реестр идентификации оборудования (EIR — Equipment Identification Registry)

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.

Центр аутентификации (AUC — Authentification Center)

Основная статья: Безопасность GSM

Здесь производится аутентификация абонента, а точнее — SIM (Subscriber Identity Module). Доступ к сети разрешается только после прохождения SIM процедуры проверки подлинности, в процессе которой с AUC на MS приходит случайное число RAND, после чего на AUC и MS параллельно происходит шифрование числа RAND ключом Ki для данной SIM при помощи специального алгоритма. Затем с MS и AUC на MSC возвращаются «подписанные отклики» — SRES (Signed Response), являющиеся результатом данного шифрования. На MSC отклики сравниваются, и в случае их совпадения аутентификация считается успешной.

Подсистема OMC (Operations and Maintenance Center)

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.

См. также

Примечания

  1. ↑ Sauter, Martin. The GSM Logo: The Mystery of the 4 Dots Solved (недоступная ссылка) (21 ноября 2013). — «[...] here's what [Yngve Zetterstrom, rapporteur of the Maketing and Planning (MP) group of the MoU (Memorandum of Understanding group, later to become the GSM Association (GSMA)) in 1989] had to say to solve the mystery: '[The dots symbolize] three [clients] in the home network and one roaming client.' There you go, an answer from the prime source!». Дата обращения: 23 ноября 2013. Архивировано 4 марта 2016 года.
  2. ↑ Андрей Анканов. Как выбирать мобильник: стандарты, дизайн, диапазоны (недоступная ссылка). mobnews.ru. Дата обращения: 19 ноября 2012. Архивировано 28 ноября 2012 года.
  3. ↑ Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения: 9 сентября 2011. Архивировано 23 июля 2012 года. Мировой стандарт. Тридцать лет с GSM. Хронология развития стандарта GSM
  4. ↑ 4,0 4,1 В стандартном режиме теоретическое ограничение дальности — 35 километров, но в режиме Extended Cell (ECell) допустимы разговоры на расстояниях до 120 километров Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения: 31 декабря 2009. Архивировано 11 марта 2010 года..
  5. ↑ Wireless Network Evolution: 2G to 3G By Garg Архивная копия от 4 апреля 2015 на Wayback Machine «Extended cell operation with a range of up to 120 km can also be achieved.»

Ссылки

Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=GSM&oldid=13405346