GSM

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

Логотип стандарта GSM. Используется для маркировки совместимых со стандартом устройств. Точки символизируют троих клиентов в домашней сети и одного в роуминге^[1]

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

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)

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

↑ Sauter, Martin. The GSM Logo: The Mystery of the 4 Dots Solved (неопр.) (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 из оригинала 4 марта 2016 года.
↑ Андрей Анканов. Как выбирать мобильник: стандарты, дизайн, диапазоны (неопр.). mobnews.ru. Дата обращения: 19 ноября 2012. Архивировано из оригинала 28 ноября 2012 года.
↑ Архивированная копия (неопр.). Дата обращения: 9 сентября 2011. Архивировано 23 июля 2012 года. Мировой стандарт. Тридцать лет с GSM. Хронология развития стандарта GSM
↑ ¹ ² В стандартном режиме теоретическое ограничение дальности — 35 километров, но в режиме Extended Cell (ECell) допустимы разговоры на расстояниях до 120 километров Архивированная копия (неопр.). Дата обращения: 31 декабря 2009. Архивировано 11 марта 2010 года..
↑ 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

[1] Sauter, Martin. The GSM Logo: The Mystery of the 4 Dots Solved (неопр.) (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 из оригинала 4 марта 2016 года.

[2] Андрей Анканов. Как выбирать мобильник: стандарты, дизайн, диапазоны (неопр.). mobnews.ru. Дата обращения: 19 ноября 2012. Архивировано из оригинала 28 ноября 2012 года.

[3] Архивированная копия (неопр.). Дата обращения: 9 сентября 2011. Архивировано 23 июля 2012 года. Мировой стандарт. Тридцать лет с GSM. Хронология развития стандарта GSM

[radius-4] ¹ ² В стандартном режиме теоретическое ограничение дальности — 35 километров, но в режиме Extended Cell (ECell) допустимы разговоры на расстояниях до 120 километров Архивированная копия (неопр.). 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.»

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]