Nyní Global system for Mobile communications, je digitální buňková radiotelefonní síť s více než 400 operátory ve více než 150 zemích umí přenášet nejen hlas ale i textové zpravy SMS a data (fax, obrázky, internet, …).
Proč buňková síť?
Systém síťe GSM je tvořen buňkami (cell) o velikosti typicky 1-3 kilometry v prumeru, avšak je možné používat bunky o velikosti 35 kilometru.V centrech velkých mest je tato vzdálenost znacne menší, a to cca 500 metru.
Obr. 1: GSM 4400; zdrojHistorie GSM - základní data
1982 založena GSM “Groupe Spécial Mobile”
1986 vybrány techniky pro rádiový přenos
1989 prešel vývoj systému GSM na "Europen Telecommunication Standard Institute" (ETSI)
1992 (leden) první funkcní GSM operátor “Oy Radiolinja Ab” ve Finsku
1995 první sít PCS 1900 v USA
1999 první pokusy s GPRS a WAPGSM síť se vyvíjela v nekolika fázích :
Phase 1 (zverejnena 1990) - základní služby: prenos hlasu, roaming, …
Phase 2 (1991) – rozšíreni služeb: datové prenosy 9,6 kbps, SMS, fax, …
Phase 2+ (1997)
Nynejší GSM
inovace: SIM Toolkit, Enhance Full Rate (prenos hlasu na 13 kbps), HSCDS, GPRS,…
Phase 3 (blízká budoucnost) – UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)Architektura GSM
GSM sít mužeme rozdělit do tří subsystémů:
subsystém základnových stanic – BSS (Base Station Subsystem)
sítový a spínací subsystém – NSS (Network and Switching Subsystem)
operacní a podpurný subsystém - OSS (Operation and Support Subsystem)Systém BSS
(systém základnových stanic)skládá se z urcitého poctu základnových stanic BTS (12-30) a rídících jednotek BSC, s ním komunikují mobilní stanice prostrednictvím rádiového rozhraní Um, nekdy nazývaného Air interface, BTS-ky (Base Transceiver Station) zajištují rádiové spojení s mobilními stanicemi (telefony), BSC (Base Station Controller) se stará o provoz rádiového rozhraní, pridelování a uvolnování rádiových kanálu mobilním telefonem, komunikuje s ústrednou a stará se o handover (predávání hovoru mezi bunkami). BSC ovládá více BTS (teoreticky až 48) a komunikuje s ními pomocí rozhraní Abis.
Systém NSS
(síťový a spínací systém)
(řídící centrum)ve své podstatě pro GSM to, čím je pro pevnou telefonní síť ústředna. Řídí komunikaci mezi mobilními účastníky síťe GSM a komunikaci s dalšími externími síťemi. Z jedné strany je tedy napojen na systém BSS a z druhé strany na všechny dostupné externí síťe, do kterých daná síť umožňuje přístup.
Podsystémy NSS
mobilní spínací ústředna MSC (mobile services switching center). V jednoduchosti se dá říct, že slouží jako klasická ústředna v pevné síti. Krome přepínání hovoru však navíc kontroluje příchozí a odchozí hovory, datové systémy a je doplněna o identifikační bloky. domovský lokalizační registr HLR (home location register) Jedná se o databázi, kde jsou shromážděny údaje o všech registrovaných účastnících (služby, které má účastník aktivované, placení účtu apod.) Typicky se sem uvádí, že neplatíte… návštevnický lokalizační registr VLR (visitor location register). Tento registr uchovává přechodně aktuální informace o mobilních účastnících pohybujících se v oblasti príslušné MSC. Když uživatel opustí oblast dané MSC, jsou tyto data zrušeny. Je to vlastně dočasná neúplná kopie HLR. Tyto data se nikdy nemění a nikdy nedochází k přenosu dat od VLR k HLR. autentizační centrum AUC (authentication center). Ověření identity účastníka registr mobilních stanic EIR (equipment identity register). Tato databáze obsahuje identifikační císla (IMEI) mobilních telefonů. Tím se dá teoreticky zamezit neoprávněnému používání mobilního telefonu. SMS centrum SMSC - centrum kam přicházejí všechny SMSky.
Systém OSS
(operační a podporný subsystém)řídí chod a údržbu všech GSM zařízení, umožnuje operátorům monitorovat a kontrolovat celý systém provozní a servisní centrum OMC (operations and maintenance center) řídí chod ostatních subsystémů (BSS, NSS) centrum managementu síťe NMC (Network Management Centre) zajišťuje celkové řízení toku informací v síťi. administrativní centrum ADC (Administartive Centre) se zaobírá administrativními úkoly, jakými jsou tarifikace účastníků, registrace (aktivace), placení účtů atd.
Rozdělení kanálu z hlediska frekvence
FDMA (Frequency Division Multiple Access)
- vícenásobný přístup frekvenčním dělenímFrekvenční pásma GSM 900
Základní (Primary) GSM 900 má pridelen kmitocet v rozsahu 890,2 až 960 Mhz, kde frekvence 890,2 – 915 Mhz je pro UPlink (Mobil -> BTS) a 935,2 – 960 Mhz je pro DOWNlink (BTS -> Mobil). GSM 900 používá frekvencní multiplex, kde jednotlivá pásma jsou rozdelena po 200 KHz, takže je k dispozici 124 obousmerných kanálu. V rozšíreném (Extended) GSM, které vzniklo kvuli pretíženosti Primary GSM, je kmitocet u UPlinku i DOWNlinku rozšíren o 10 MHz dolu, takže jeho frekvencní pásma jsou 880,2 – 915 Mhz pro UPlink a 925,2 – 960 Mhz pro DOWNlink Díky tomuto rozšírení pribylo dalších 50 kanálu po 200 Khz tedy 174 obousmerných kanálu.
Frekvencní pásma GSM 1800
DCS (Digital Cordless Standard) 1800 funguje na stejném principu, ale frekvence pro UPlink jsou v rozsahu 1710 – 1785 Mhz a pro DOWNlink v rozsahu 1805 – 1880 Mhz. Kmitoctové spektrum je opet rozdeleno po 200 Khz, takže v DCS je 375 kanálu. Na rozdíl od GSM 900 které používá telefony s maximálním výkonem do 2 W, používá DCS 1800 telefony s výkonem do 1 W. Z použité frekvence a výkonu je zrejmé, že DCS vyžaduje vyšší pocet BTS na pokrytí vybrané oblasti.
Frekvencní pásma GSM 1900
GSM 1900 (nazývána taky PCS (Personal Communication Services)) – pracuje na frekvencním pásmu kolem 1900 MHz a používá se pro GSM síte v USA a Kanade. Na prenos signálu jsou vyhrazena pásma 1850-1910 MHz pro UPlink a 1930-1990 MHz pro DOWNlink. (Pozn.: oznacení PCS se všeobecne používá pro libovolnou digitální celulární sít, nejen pro GSM.)
Vyhrazená pásma pro UPlink
GSM 900 890,2-915 MHz GSM 1800 1710-1785 MHz GSM 1900 1850-1910 MHz Co se děje, když se zapne telefon
Nejdříve si telefon vybere konkrétní vysílač (BTS), se kterým bude komunikovat, zpravidla ten nejbližší. Poté se do řídicího centra sítě přes nadřazený BSC pošle výrobní číslo telefonu (IMEI) a vaše identifikační číslo telefonisty (IMSI), které je uloženo na kartě SIM. V řídicím centru se ověří, zda může váš mobil v síti použit a zda se SIM nachází v databázi uživatelů dané sítě či zahraničních roamingových partnerů. Když je vše ověřeno, je sestaven šifrovací klíč, pomocí kterého se komunikuje. Pokud něco nesouhlasí a IMEI či IMSI touto kontrolou neprojde, do sítě se nepřihlásíte. Je-li vše v pořádku řídící centrum prověří, zda se ve středisku textových zpráv (SMSC) nenachází nějaká textovka pro vás. Pokud ano, je doručena.
SMS
Obr. 2: SMS;zdrojDoručení SMS zprávy z jednoho telefonu na jiný se skládá ze dvou samostatných částí:
Poslání zprávy z mobilního telefonu do SMSC (Short Message Service Center). Této části se říká Mobile Originating (MO), nebo jednoduše česky „posílání“.
Vysílání zprávy z SMSC na mobilní telefon adresáta. Tato část se nazývá Mobile Terminating (MT) neboli „přijímání“.
Během hovoru jsou zprávy posílány přes Slow Associated Control Channel (SACCH), jinak přes Stand alone Dedicated Control Channel (SDCCH). SMS je jen jedna z přenosových úloh, které běží na těchto kontrolních kanálech, které jsou jinak používány k přenášení informací o kvalitě sítě nebo k aktualizaci polohy.Více o SMS zde
Seznam zdrojů
- http://en.wikipedia.org/wiki/GSM
- www.volny.cz/drd/gsm