GSM: Globálny systém pre mobilnú komunikáciu- Tutoriál
GSM tutoriál obsahuje:
- GSM tutoriál/ úvod
- Sieťová architektúra
- Rozhrania
- Radio access network
- Frames
- Frekvenčné pásma a alokácie
- Energetická trieda, kontrola a zosilňovače
- Fyzikálne a logické kanály
- Codecs/ vocoders
- Handover/ handoff
Systém GSM je najrozšírenejšou celulárnou technológiou používanou vo svete.
Bola to mimoriadne úspešná technológia mobilného telefónu z rôznych dôvodov, vrátane schopnosti túlať sa po celom svete s istotou, že bude schopná pracovať v sieťach GSM presne rovnakým spôsobom – za predpokladu, že existujú na mieste fakturačné dohody.
Písmená GSM pôvodne znamenajú slová Groupe Speciale Mobile, ale keďže sa ukázalo, že táto celulárna technológia bola používaná po celom svete, význam GSM sa zmenil na Globálny systém pre mobilné komunikácie.
Keďže táto mobilná technológia bola prvýkrát nasadená v roku 1991, používanie GSM sa neustále rozrástalo a teraz je najrozšírenejším systémom mobilných telefónov na svete.
GSM dosiahla 1 miliardu účastníckych miest vo februári 2004 a teraz je značne nad hranicou 3 miliárd predplatiteľov a stále sa zvyšuje.
Čo je GSM – prehľad systému
Systém GSM bol navrhnutý ako technológia mobilného telefónu druhej generácie (2G).
Jedným zo základných cieľov bolo poskytnúť systém, ktorý by umožnil dosiahnuť väčšiu kapacitu ako predchádzajúce analógové systémy prvej generácie.
GSM to dosiahlo pomocou digitálneho TDMA (time division multiple access approach– časovo rozdielne viacnásobne prístupné priblíženie).
Prijatím tejto techniky by bolo možné umiestniť viac užívateľov v rámci dostupnej šírky pásma.
Okrem toho bolo prijaté šifrovanie digitálne zakódovaného prejavu na zachovanie súkromia.
Pomocou skorších analógových celulárnych technológií bolo možné, aby každý, kto má prijímač skenera, počúval hovory a množstvo slávnych osobností bolo “odpočúvaných” s trápnymi dôsledkami.
{googleads right}
GSM služby
Rečové alebo zvukové volania sú samozrejme primárnou funkciou GSM bunkového systému.
Na dosiahnutie tohto cieľa je reč digitálne zakódovaná a neskôr dekódovaná pomocou vokodéra.
K dispozícii je množstvo vokodérov, ktoré sú zamerané na rôzne varianty.
Okrem hlasových služieb podporuje GSM celulárna technológia množstvo iných dátových služieb.
Napriek tomu, že ich výkon nie je takmer taký, ako je ten, ktorý poskytuje 3G, sú napriek tomu dôležité a užitočné.
Rôzne dátové služby sú podporované rýchlosťami užívateľských dát až 9,6 kbps.
Môžu sa podporovať služby vrátane faxov skupiny 3, videotext a teletextu.
Jednou službou, ktorá sa veľmi rozrástla, je služba krátkych správ.
Vyvinutá ako súčasť špecifikácie GSM, bola začlenená aj do iných bunkových technológií.
Možno ju považovať za podobnú službe stránkovania, ale je oveľa komplexnejšia, čo umožňuje obojsmerné zasielanie správ, ukladanie a forward doručenia a umožňuje aj alfanumerické správy primeranej dĺžky.
Táto služba sa stala obzvlášť populárnou, spočiatku u mladých ľudí, pretože poskytovala jednoduché, nízke fixné náklady.
Základy GSM
GSM bunková technológia mala veľa vývojových cieľov pri vývoji:
- Mala by ponúknuť dobrú subjektívnu kvalitu reči
- Mal by mať nízke náklady na telefón alebo terminál
- Terminály by mali byť ručné
- Systém by mal podporovať medzinárodný roaming
- Mala by ponúkať dobrú spektrálnu účinnosť
- Systém by mal ponúkať kompatibilitu ISDN
Výsledná GSM bunková technológia bola vyvinutá na splnenie týchto cieľov.
Celková definícia systému pre GSM opisuje nielen vzdušné rozhranie, ale aj sieťovú alebo infraštrukturálnu technológiu.
Prijatím tohto prístupu je možné definovať prevádzku celej siete, aby sa umožnil medzinárodný roaming, ako aj možnosť, aby sieťové prvky rôznych výrobcov fungovali vedľa seba, hoci táto posledná funkcia nie je celkom pravdivá, a to najmä pri starších prvkoch.
GSM bunková technológia používa kanály s rádiovou frekvenciou 200 kHz.
Jedná sa o multiplexné časové rozdelenie, ktoré umožňuje prístup až k ôsmim používateľom pre každého operátora.
Týmto spôsobom je to systém TDMA / FDMA.
Základné vysielacie stanice (BTS-The base transceiver stations) sú usporiadané do malých skupín, ktoré sú riadené regulátorom základňových staníc (BSC-base station controller), ktorý je zvyčajne umiestnený spolu s jedným z BTS.
BSC s priradenými BTS sa nazýva subsystém základnej stanice (BSS- the base station subsystem).
Ďalej, vnútri hlavnej siete je hlavná oblasť spínania.
Je známa ako mobilné spínacie centrum (MSC- the mobile switching centre).
Súvisiaci s týmito registrami lokality, konkrétne s registrom domácich miest (HLR- the home location register ) a registrom miest pre návštevníkov (VLR- the visitor location register), ktoré sledujú polohu mobilných telefónov a umožňujú presmerovanie hovorov.
Okrem toho sa nachádza autentifikačné centrum (AuC- Authentication Centre) a register identifikácie zariadenia (EIR-the Equipment Identify Register), ktoré sa používajú pri autentifikácii mobilného zariadenia pred jeho povolením vstúpiť do siete a pri fakturácii.
Tieto operácie sú vysvetlené na nasledujúcich stránkach.
V neposlednom rade je tu samotný mobilný telefón.
Často označovaný ako ME (mobile equipment) alebo mobilné zariadenie, to je položka, ktorú vidí koncový používateľ.
Jednou dôležitou funkciou, ktorá bola prvýkrát implementovaná v GSM, bolo použitie modulu identity účastníka (Subscriber Identity Module).
Táto karta obsahovala totožnosť používateľa a ďalšie informácie, ktoré umožňujú používateľovi jednoducho inovovať telefón a zároveň zachovať rovnakú identitu v sieti.
Používala sa aj na ukladanie ďalších informácií, napríklad telefónneho zoznamu a ďalších položiek.
Táto položka sama umožnila ľuďom veľmi ľahko meniť telefóny a to spôsobilo podporu priemyselnej výroby telefónov a aktivovalo spustenie predaja nových telefónov s ďalšími funkciami.
To umožnilo mobilným operátorom zvýšiť ich priemerný výnos na jedného používateľa (ARPU- average revenue per user) a zabezpečilo používateľom prístup k akýmkoľvek novým funkciám, ktoré môžu byť spustené v sieti vyžadujúcej sofistikovanejšie telefóny.
Prehľad GSM systému
V nasledujúcej tabuľke sú zhrnuté hlavné špecifikácie systému GSM, ktoré ukazujú niektoré z najvýraznejších prvkov technického významu.
| ZHRNUTIE ŠPECIFIKÁCIE PRE GSM CELULÁRNY SYSTÉM | |
|
Multiple access technology- Technológia viacerých prístupov |
FDMA / TDMA |
| Duplex technique- Duplexná technika |
FDD |
| Rozsah kmitočtového pásma |
890 – 915 MHz |
| Dolné kmitočtové pásmo | 933 – 960 MHz (Len základné pásmo 900 MHz) |
| Rozsah kanálov | 200 kHz |
| Modulácia | GMSK |
| Kódovanie reči | Rôzne- pôvodne bolo RPE-LTP / 13 |
| Rečové kanály pre RF kanály | 8 |
| Frame duration- rámcová stálosť |
4,615 ms |
| Kanálová prenosová rýchlosť | 270,833 kbps |
Ďalší vývoj GSM
GSM bol mimoriadne úspešný mobilný telekomunikačný systém.
Spočiatku bola určená na použitie v rámci Európy, ale v relatívne krátkom čase sa tento systém používal aj za hranicami Európy a stal sa medzinárodne akceptovaným systémom.
Okrem svojho úspechu ako hlasového komunikačného systému bol vyvinutý nad rámec základnej hlasovej schopnosti, aby mohol prenášať dáta.
Vďaka rozšíreniu používania internetu bol GSM vyvinutý na poskytovanie paketových dát.
Prvý významný vývoj bol v podobe GPRS.
Poznámka k službe GPRS:
Služba GPRS, (the General Packet Radio Service) generálny paketový rozhlas, bola vývojom mobilného telekomunikačného systému GSM 2G.
Použitím paketových dát namiesto dátových obvodov s prepájaním obvodov umožnilo dosiahnuť rýchlosti podobné tým, ktoré boli využívané pri vytáčaní sieťových služieb za ideálnych podmienok.
Keďže sa údaje a používanie internetu začalo zvyšovať, rýchlosť sa čoskoro stala problémom.
Ďalší vývoj bol zavedený vo forme GSM EDGE, čo zvýšilo výkonnosť nad rámec GPRS.
Poznámka o EDGE:
GSM EDGE, ( Enhanced Data rates for GSM Evolution) zvýšené rýchlosti prenosu dát pre GSM Evolution, bol vývoj GSM a GPRS, ktorý používal 8PSK moduláciu na dosiahnutie prenosových rýchlostí až 384 kbps.
Týmto spôsobom GSM začalo vidieť začiatok zavedenia dátových služieb a začali sa základy mobilnej širokopásmovej služby.
To tvorilo základy pre ďalšie 3G služieby, ktoré začali byť spustené vďaka zvýšenému dopytu po dátach.
