Технология gsm. GSM технология: особенности, преимущества и принцип работы мобильной связи

Что такое GSM технология и как она работает. Какие преимущества дает использование GSM для мобильной связи. Как устроена архитектура сети GSM. Какие услуги предоставляет GSM абонентам. Как обеспечивается безопасность в сетях GSM.

Что такое технология GSM и ее основные характеристики

GSM (Global System for Mobile Communications) — это стандарт цифровой мобильной сотовой связи, разработанный Европейским институтом стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 1980-х годов. GSM стал первым по-настоящему глобальным стандартом мобильной связи, который сегодня используется более чем в 200 странах мира.

Основные характеристики технологии GSM:

• Использует диапазоны частот 900 МГц и 1800 МГц в Европе, 850 МГц и 1900 МГц в США
• Применяет комбинацию методов множественного доступа FDMA и TDMA
• Поддерживает передачу голоса и данных со скоростью до 9,6 кбит/с
• Обеспечивает международный роуминг
• Имеет встроенные механизмы безопасности и шифрования
• Поддерживает SMS-сообщения

Архитектура сети GSM и ее основные компоненты

Сеть GSM имеет сложную иерархическую структуру, состоящую из нескольких подсистем:

Подсистема базовых станций (BSS)

BSS обеспечивает и контролирует доступ мобильных станций к радиоканалам. Основные элементы BSS:

• Базовая приемопередающая станция (BTS) — обеспечивает радиопокрытие в соте
• Контроллер базовых станций (BSC) — управляет группой BTS

Подсистема коммутации (NSS)

NSS отвечает за коммутацию вызовов и управление мобильностью. Ключевые компоненты NSS:

• Центр коммутации мобильной связи (MSC) — осуществляет коммутацию вызовов
• Регистр местоположения визитеров (VLR) — база данных о текущем местоположении абонентов
• Домашний регистр местоположения (HLR) — база данных с информацией об абонентах
• Центр аутентификации (AuC) — отвечает за аутентификацию абонентов
• Регистр идентификации оборудования (EIR) — база данных IMEI-кодов терминалов

Подсистема эксплуатации и технического обслуживания (OSS)

OSS обеспечивает централизованное управление сетью GSM. Основной элемент — центр управления и технического обслуживания (OMC).

Принцип работы сотовой связи GSM

Принцип работы GSM основан на сотовой структуре сети. Как это работает?

1. Территория покрытия разбивается на соты радиусом 0,5-35 км
2. В центре каждой соты устанавливается базовая станция (BTS)
3. Мобильный телефон постоянно обменивается сигналами с ближайшей BTS
4. При перемещении абонента происходит переключение между сотами (хэндовер)
5. BTS соединены с контроллером базовых станций (BSC)
6. BSC управляет группой BTS и соединяется с центром коммутации (MSC)
7. MSC осуществляет коммутацию вызовов между абонентами

Такая иерархическая структура обеспечивает эффективное использование частотного ресурса и высокую емкость сети.

Основные услуги и сервисы GSM

Технология GSM предоставляет абонентам широкий спектр услуг:

Базовые услуги

• Голосовые вызовы
• Передача данных на скорости до 9,6 кбит/с
• SMS-сообщения
• Факсимильная связь

Дополнительные услуги

• Переадресация вызовов
• Ожидание вызова
• Удержание вызова
• Конференц-связь
• Запрет вызовов
• Определение номера

Интеллектуальные услуги

• Голосовая почта
• Автоответчик
• Виртуальный офис
• Информационно-справочные службы

Развитие технологии GSM привело к появлению новых сервисов, таких как GPRS и EDGE, обеспечивающих передачу данных на более высоких скоростях.

Преимущества использования GSM технологии

Технология GSM имеет ряд важных преимуществ:

• Глобальное распространение и совместимость устройств разных производителей
• Высокое качество голосовой связи благодаря цифровой передаче сигнала
• Эффективное использование частотного ресурса
• Поддержка роуминга, позволяющая использовать телефон в других странах
• Широкий спектр дополнительных услуг
• Встроенные механизмы безопасности и шифрования
• Низкое энергопотребление мобильных устройств
• Возможность передачи данных и доступа в интернет (GPRS, EDGE)

Эти преимущества обеспечили GSM доминирующее положение на рынке мобильной связи в течение многих лет.

Безопасность в сетях GSM

Безопасность является одним из ключевых аспектов технологии GSM. Как обеспечивается защита абонентов и передаваемой информации?

Аутентификация абонентов

Каждый абонент GSM имеет уникальный идентификатор IMSI и секретный ключ Ki, хранящийся на SIM-карте. При регистрации в сети происходит процедура аутентификации:

1. Сеть отправляет случайное число RAND
2. SIM-карта генерирует ответ SRES на основе RAND и Ki
3. Сеть сравнивает полученный SRES с эталонным
4. При совпадении аутентификация считается успешной

Шифрование данных

Для защиты передаваемой информации в GSM используется потоковое шифрование:

• Генерируется сеансовый ключ Kc на основе Ki и случайного числа
• Kc используется для шифрования данных алгоритмом A5
• Шифрование применяется к голосу и сигнальному трафику

Анонимность абонента

Для обеспечения анонимности вместо IMSI в эфире используется временный идентификатор TMSI, который периодически меняется.

Эти механизмы обеспечивают достаточно высокий уровень безопасности в сетях GSM, хотя и не лишены некоторых уязвимостей.

Развитие GSM и переход к новым технологиям

Хотя GSM остается широко распространенной технологией, развитие мобильной связи привело к появлению новых стандартов. Как эволюционировала технология GSM?

GPRS и EDGE

Первым шагом стало внедрение технологий пакетной передачи данных GPRS и EDGE, которые обеспечили скорость до 384 кбит/с в рамках существующей инфраструктуры GSM.

3G (UMTS)

Следующим этапом стал переход к сетям третьего поколения UMTS, обеспечивающим скорость передачи данных до 2 Мбит/с и улучшенное качество голосовой связи.

4G (LTE)

Технология LTE позволила достичь скоростей передачи данных до 100 Мбит/с и выше, а также снизить задержки в сети.

5G

Новейшие сети пятого поколения 5G обещают революционные изменения в скорости и качестве мобильной связи, открывая новые возможности для интернета вещей и виртуальной реальности.

Несмотря на развитие новых технологий, сети GSM продолжают играть важную роль, обеспечивая базовое покрытие и поддержку устаревших устройств.

Технологии GSM/EGPRS/EDGE Evolution/VAMOS | Rohde & Schwarz

Технологии GSM/EGPRS/EDGE Evolution/VAMOS | Rohde & Schwarz

Login or register to gain full access to the Knowledge+ platform!

I want to create an account

Register

or

I already have an account

Login

Сети GSM (глобальная система мобильной связи) были развернуты по всему миру в качестве систем мобильной связи второго поколения. Технология GSM первоначально была разработана для передачи голоса, но она также позволяет передавать данные в нисходящем и восходящем каналах с максимальной скоростью 9,6 кбит/с. За счет промежуточного технического решения HSCSD максимальная скорость передачи данных была увеличена до 43,2 кбит/с в нисходящем канале и 14,4 кбит/с в восходящем.

Благодаря применению технологии GPRS (пакетная радиосвязь общего пользования) в версии 97 стандарта GSM были добавлены возможности пакетной передачи данных. GPRS — это услуга передачи данных, доступная для пользователей мобильных устройства стандарта GSM и IS-136. GPRS можно использовать для передачи данных любого типа, включая доступ в Интернет, доступ через протокол WAP, обмен SMS- и MMS-сообщениями. В отличие от GSM, GPRS является пакетной технологией; с точки зрения совместной работы нескольких пользователей она использует общий канал передачи данных только тогда, когда необходимо передать данные. Достижимые скорости передачи данных в GPRS зависят от поддерживаемого класса, который отражает количество используемых для передачи данных временных интервалов. Максимальная скорость передачи данных для каждого временного интервала составляет 21,4 кбит/с, а максимально возможное суммарное количество интервалов в любом направлении (нисходящем или восходящем) равно 8. Например, мобильное устройство класса 10 поддерживает максимум 4 интервала для приема данных (Rx) через канал нисходящей связи и максимум 2 интервала для передачи данных (Tx) через канал восходящей связи, однако максимальное суммарное количество интервалов Rx и Tx равно 5.

Для повышения скорости передачи данных и увеличения пропускной способности сети в версии 98 стандарта была введена технология EDGE (Enhanced Data for GSM Evolution, улучшенная передача данных для развития GSM). Для EDGE была применена новая схема модуляции — 8PSK (восьмипозиционная фазовая манипуляция), в которой на один ВЧ-модулируемый символ приходятся три бита вместо одного бита на символ в GPRS. Эта схема позволила утроить эффективную скорость передачи данных для EDGE, в результате чего максимальная скорость в расчете на один временной интервал достигла 59,2 кбит/с. Как и в GPRS, максимальная достижимая скорость передачи данных зависит от поддерживаемого мобильным устройством класса по числу временных интервалов для передачи данных. Средняя скорость передачи данных по каналу нисходящей связи в коммерческих сетях находится в диапазоне до 300 кбит/с. EGPRS — это надстройка над EDGE и GPRS.

EDGE Evolution содержит набор функций, определенных в версии 7 стандарта 3GPP. Основная мотивация улучшения EDGE заключалась в том, чтобы гарантировать будущую конкурентоспособность этой доминирующей технологии во втором поколении и, в частности, обеспечить непрерывность обслуживания при совместном использовании различных технологий радиосвязи (GERAN, UTRAN, LTE), поддерживаемых при развитии базовой сети, например, с введением IMS. Улучшения включали в себя использование двух несущих для канала нисходящей связи (DL DC), увеличение порядка модуляции (EGPRS2 с поддержкой 16QAM и 32QAM) в сочетании с дополнительным повышением скорости передачи символов (уровень B) и турбокодированием в нисходящем канале связи, а также снижение запаздывания и разнесение приемных антенн на станции мобильной связи. При сочетании технологий DL DC и EGPRS2 уровня B пиковая скорость передачи данных может достигать 1,9 Мбит/с в канале нисходящей связи, однако в реальности скорость достигает 1 Мбит/с.

VAMOS — это одна из наиболее важных функций, добавленных в версии 9 стандарта 3GPP, поскольку она дает возможность удвоить емкость голосовой составляющей сети GSM. Новая схема модуляции AQPSK в нисходящем канале позволяет выделить различные уровни мощности для составляющих I и Q. Вместе с новыми ортогональными обучающими последовательностями она позволяет двум пользователям голосовой связи совместно использовать один и тот же физический ресурс.

Стандарт GSM был определен ассоциацией Groupe Speciale Mobile в 1989 году и стал признанным на международном уровне стандартом цифровой сотовой телефонии. Затем GSM был передан техническому комитету ETSI, который продолжает вносить изменения в спецификации GSM. Сегодня спецификации GSM и EDGE определяются в рамках стандарта 3GPP (Проект партнерства третьего поколения), а координацию осуществляет TSG GERAN.

GSM/GPRS/EDGE Evo/VAMOS и Rohde & Schwarz

Компания Rohde & Schwarz предоставляет полный набор продуктов для GSM/GPRS/EDGE: цифровые стандартные технологии на универсальном оборудовании, включая векторные генераторы сигналов, анализаторы спектра и сигналов, специализированные телекоммуникационные тестеры и комплексные системы испытаний на соответствие стандартам. В число последних усовершенствований входит поддержка функций EDGE Evolution и VAMOS, а перспективные версии будут отражать последние усовершенствования 3GPP. Компания Rohde & Schwarz предлагает продукты для GSM с момента выпуска этой технологии на рынок, благодаря чему понимает все тонкости реализации этой поистине глобальной технологии.

{{{login}}}

{{{flyout}}}

{{! ]]> }}

GSM | iot.ru Новости Интернета вещей

Главная

/ Wiki IoT

Прослушать текст

• Определение
• История создания и развития
• Технические характеристики
• Кейсы применения
• Полезные ссылки

Править текст статьи

1. Определение

GSM – сокращенное название технологии беспроводной телефонной связи Global System for Mobile communication, разработанной Европейским институтом по стандартизации в области телекоммуникаций ETSI.

2. История создания и развития

Идея создания технологии GSM в сотовых сетях мобильной радиосвязи возникла в Bell Laboratories в начале 1970-х годов. В 1982 году была создана специальная группа Groupe Special Mobile (отсюда происходит название технологии), призванная стандартизировать GSM. Спустя 5 лет в 1987 году 13 европейских стран подписали соглашение о взаимопонимании при развертывании сотовой телефонной связи по всей Европе. В том же году были разработаны первые спецификации GSM. В 1989 году Groupe Special Mobile была присоединена к ETSI.

В 1991 году финская компания Radiolinja запустила GSM, осуществив первый телефонный звонок с использованием данной технологии.

В следующем 1992 году было отправлено первое короткое сообщение SMS. В 1995 году сотовые сети GSM были в полной мере запущены в коммерческую эксплуатацию в Европе и США.

В общей сложности ETSI опубликовал 20 стандартов, касающихся технологии GSM.

В настоящее время GSM поддерживает более одного миллиарда абонентов мобильной связи в более чем 210 странах по всему миру.

3. Технические характеристики

Технология глобальной системы мобильной связи использует сигналы GMSK (Гауссовская манипуляция с минимальным частотным сдвигом) с фазовой манипуляцией (PSK) и временным разделением каналов множественного доступа (TDMA). Изначально предполагалось, что технология GSM будет предназначена для работы в диапазоне 900 МГц, но вскоре она была адаптирована для 1800 МГц. GSM представляет собой систему с коммутацией каналов, которая делит каждый канал с частотой 200 кГц на восемь 25 кГц временных интервалов.

GSM работает в 900 МГц и 1.8 ГГц диапазонах в Европе и 1.9ГГц и 850 МГц в США.

Технология GSM главным образом была разработана для голосовой телефонии, и сама по себе технология GSM имеет скорость передачи данных чуть более 19 кбит/с, чего не достаточно для предоставления услуг интернет-связи. Для этих целей были разработаны дополнительные технологии GPRS, EDGE.

4. Кейсы применения

Мобильная связь, то есть возможность пользоваться услугами связи (телефония, короткие текстовые сообщения) в любом месте с сохранением персонального номера.

5. Полезные ссылки

Источники:

1. http://1234g.ru/ 
2. http://www.etsi.org/technologies-clusters/technologies/mobile/gsm 
3. http://www.gsmhistory.com/gsm_2g/

404: Страница не найдена

Мобильные вычисления

Страница, которую вы пытались открыть по этому адресу, похоже, не существует. Обычно это результат плохой или устаревшей ссылки. Мы извиняемся за любые неудобства.

Что я могу сделать сейчас?

Если вы впервые посещаете TechTarget, добро пожаловать! Извините за обстоятельства, при которых мы встречаемся. Вот куда вы можете пойти отсюда:

Поиск

• Узнайте последние новости.
• Наша домашняя страница содержит самую свежую информацию о мобильных компьютерах.
• Наша страница о нас содержит дополнительную информацию о сайте Mobile Computing, на котором вы находитесь.
• Если вам нужно, свяжитесь с нами, мы будем рады услышать от вас.

Просмотр по категории

Сеть

• Подробное описание устранения неполадок и мониторинга SD-WAN

  Будь то проблемы с SD-WAN или подготовка к будущему, сетевые команды должны иметь практические шаги, которым нужно следовать, когда …

• Цели, преимущества и принцип работы самовосстанавливающихся сетей

  С помощью автоматизации и искусственного интеллекта самовосстанавливающиеся сети обещают обнаруживать, устранять и даже прогнозировать сетевые проблемы. А можно…

• 5 распространенных проблем SD-WAN и как к ним подготовиться

  Технология SD-WAN имеет свою долю факторов риска, некоторые из которых включают снижение затрат и управление. Узнайте, как ваши ИТ …

Унифицированные коммуникации

• ИТ-специалисты сталкиваются с проблемами, связанными с гибридными рабочими технологиями

  Предприятиям необходимо специализированное оборудование для видеоконференций в офисных помещениях, которые обычно пустуют, чтобы вместить как офисные …

• Успешная гибридная работа сочетает в себе технологии, политику и культуру

  ИТ-руководители в Enterprise Connect обсуждают свои стратегии успешной гибридной работы, от прозрачных командных соглашений до …

• Инструменты для совместной работы помогают или препятствуют доступности рабочего места

  Облачные инструменты для совместной работы улучшили доступность рабочего места для людей с ограниченными возможностями. Но ИТ-руководители должны изучить …

Безопасность

• Источник атаки цепочки поставок 3CX неясен, поскольку последствия продолжаются

  Несколько заявлений первоначально ссылались на стороннюю библиотеку как на очевидный источник недавней атаки 3CX на цепочку поставок, но…

• Почему уязвимости медицинских устройств трудно расставить по приоритетам

  Уязвимости в критически важных медицинских устройствах могут привести к гибели людей. Но мнения о том, насколько серьезен риск для …

  , расходятся.
• Десктопное приложение 3CX скомпрометировано и использовано в атаке на цепочку поставок

  Клиенты 3CX заметили, что несколько платформ обнаружения угроз начали помечать и блокировать настольное приложение поставщика унифицированных коммуникаций…

GSM в беспроводной связи0001

GSM   означает Глобальная система мобильной связи. GSM — это открытая цифровая сотовая технология, используемая для мобильной связи. Он использует 4 разных диапазона частот: 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц и 1900 МГц. Он использует комбинацию FDMA и TDMA. Эта статья включает в себя все концепции архитектуры GSM и то, как она работает.

GSM имеет 4 разных размера ячеек, используемых в GSM:

1. Макро: В этом размере ячейки установлена ​​антенна базовой станции.
2. Micro : В ячейке такого размера высота антенны меньше среднего уровня крыши.
3. Пико: Малые ячейки диаметром несколько метров.
4. Зонт: закрывает затененные области (заполняет промежутки между ячейками).

Особенности GSM:

1. Поддержка международного роуминга
2. Чистая четкость голоса
3. Возможность поддержки нескольких портативных устройств.
4. Спектральная/частотная эффективность
5. Маломощные портативные устройства.
6. Простота доступа к сети
7. Совместимость с международными ISDN.
8. Низкая стоимость обслуживания.
9. Новые функции и услуги.

GSM представляет собой не что иное, как более крупную систему, которая разделена еще на 3 подсистемы.

1. BSS : BSS означает подсистему базовой станции. BSS обрабатывает трафик и сигнализацию между мобильным телефоном и подсистемой коммутации сети. BSS, имеющий два компонента BTS и BSC.
2. NSS : NSS означает сеть и подсистему коммутации. NSS является базовой сетью GSM. Это выполняло функции управления вызовами и мобильностью для мобильного телефона, присутствующего в сети. NSS имеет различные компоненты, такие как VLR, HLR и EIR.
3. OSS : OSS означает операционная подсистема. OSS — это функциональный объект, который сетевой оператор контролирует и контролирует систему. OMC является частью OSS. Целью OSS является предложить клиенту экономически эффективную поддержку для всех услуг по техническому обслуживанию, связанных с GSM.

Предположим, что есть 3 мобильные станции, которые подключены к вышке, и эта вышка подключена к BTS через TRX, а затем подключена к BSC и MSC. Давайте разберемся с функциональностью различных компонентов.

1. MS : MS означает мобильная система. MS включает в себя пользовательское оборудование и программное обеспечение, необходимое для связи с мобильной сетью. Мобильная станция (MS) = мобильное оборудование (ME) + модуль идентификации абонента (SIM). Теперь эти мобильные станции подключены к башне, а эта башня подключена к BTS через TRX. TRX — это приемопередатчик, состоящий из передатчика и приемника. Приемопередатчик имеет два исполнения отправки и приема.

2. BTS : BTS означает базовую приемопередающую станцию, которая обеспечивает беспроводную связь между пользовательским оборудованием и сетью. В каждой башне есть BTS.

3. BSC : BSC означает контроллер базовой станции. BSC имеет несколько BTS. Вы можете рассматривать BSC как местную АТС в вашем районе, которая имеет несколько вышек, а несколько вышек имеют BTS.

4. MSC: MSC расшифровывается как Mobile Switching Center. MSC связан с функциями коммутации связи, такими как установка вызова, разъединение вызова и маршрутизация. Отслеживание звонков, переадресация звонков все функции выполняются на уровне MSC. MSC имеет дополнительные компоненты, такие как VLR, HLR, AUC, EIR и PSTN.

• VLR : VLR означает регистр местонахождения посетителей. VLR представляет собой базу данных, которая содержит точное местоположение всех мобильных абонентов, находящихся в настоящее время в зоне обслуживания MSC. Если вы переходите из одного состояния в другое, ваша запись помечается в базе данных VLR.
• HLR : HLR расшифровывается как Home Location Register. HLR — это база данных, содержащая соответствующие данные об абонентах, которым разрешено использовать сеть GSM. Если вы покупаете SIM-карту в HLR. HLR похож на дом, который содержит все данные, такие как ваше удостоверение личности, какой план вы используете, какую мелодию вызывающего абонента вы используете и т. д.
• AUC : AUC означает Центр аутентификации. AUC аутентифицирует мобильного абонента, который хочет подключиться к сети.
• EIR : EIR означает регистр идентификации оборудования. EIR — это база данных, которая ведет учет всех разрешенных или запрещенных в сети. Если вас забанили в сети, то вы не можете войти в сеть, и вы не можете совершать звонки.
• PSTN : PSTN означает коммутируемую телефонную сеть общего пользования. PSTN соединяется с MSC. Первоначально PSTN представляла собой сеть фиксированных аналоговых телефонных систем. Теперь его основная сеть почти полностью цифровая и включает в себя мобильные и другие сети, а также стационарные телефоны. Более ранние стационарные телефоны, которые размещаются у нас дома, представляют собой не что иное, как PSTN.

5.OMC : OMC расшифровывается как Operation Maintenance Center. OMC отслеживает и поддерживает производительность каждой MS, BSC и MSC в системе GSM.

Три подсистемы BSS, NSS и OSS связаны друг с другом через некоторые интерфейсы. Всего имеется три интерфейса:

1. Радиоинтерфейс: Радиоинтерфейс также известен как интерфейс UM. Интерфейс между MS и BTS называется интерфейсом UM, поскольку он является мобильным аналогом U-интерфейса ISDN.
2. Интерфейс Abis: Это внутренний интерфейс BSS, связанный с BTS и BSC.
3. Интерфейс A: Обеспечивает связь между BSS и MSC.

Услуги GSM:

1. Службы носителей/ Службы данных:

GSM Определяет различные механизм для передачи данных, оригинальный GSM позволяет получить скорости до 9600 битов/ с.

            Службы передачи данных разрешают прозрачную или непрозрачную передачу данных.

• Услуги прозрачного переноса:

                Услуги прозрачного переноса используют только физический уровень для передачи данных. Передача данных имеет постоянную задержку в                     пропускной способности, если не происходит ошибки передачи.

•   Непрозрачные несущие службы:

               Непрозрачные несущие службы используют протоколы второго и третьего уровней, два, три, для реализации исправления ошибок и управления потоком (канальный уровень и сетевой уровень).

       2. Услуги связи :

              Услуги связи — это не что иное, как мы пользуемся и сейчас.

• Видеозвонки.
• Текст видео и эмодзи лица.
• короткое текстовое сообщение (SMS).

     3. Дополнительные услуги:  

            дополнительные услуги означает расширенные услуги.

• Конференц-связь.
• Ожидание вызова.
• Переадресация вызова.

Безопасность GSM:

• GSM предлагает несколько способов защиты с использованием конфиденциальной информации, хранящейся в AUC и на отдельной SIM-карте.
• SIM-карта хранит личные секретные данные и защищена булавкой от несанкционированного использования.

Преимущества:

Совместимость: GSM широко используется во всем мире, поэтому он совместим со многими различными сетями и устройствами.

Безопасность: GSM предлагает расширенные функции безопасности, такие как аутентификация, шифрование и конфиденциальность, которые помогают защитить конфиденциальность и данные пользователя.

Эффективное использование полосы пропускания: GSM использует технологию временного мультиплексирования (TDM), которая позволяет многим пользователям совместно использовать один и тот же частотный канал в разное время, что позволяет эффективно использовать доступную полосу пропускания.