GSM - Guida rapida

Se ti trovi in ​​Europa o in Asia e utilizzi un telefono cellulare, molto probabilmente stai utilizzando la tecnologia GSM nel tuo telefono cellulare. È una tecnologia mobile ampiamente utilizzata in tutto il mondo.

Cos'è il GSM?

GSM sta per Global System per Mcomunicazione obile. È una tecnologia cellulare digitale utilizzata per la trasmissione di servizi voce e dati mobili. Di seguito sono riportati fatti importanti sul GSM:

• Il concetto di GSM è emerso da un sistema radio mobile basato su celle dei Bell Laboratories all'inizio degli anni '70.

• GSM è il nome di un gruppo di standardizzazione istituito nel 1982 per creare uno standard europeo comune per la telefonia mobile.

• Il GSM è lo standard più ampiamente accettato nelle telecomunicazioni ed è implementato a livello globale.

• Il GSM è un sistema a commutazione di circuito che divide ogni canale da 200 kHz in otto intervalli di tempo da 25 kHz. Il GSM opera sulle bande di comunicazione mobile 900 MHz e 1800 MHz nella maggior parte del mondo. Negli Stati Uniti, il GSM opera nelle bande 850 MHz e 1900 MHz.

• Il GSM detiene una quota di mercato di oltre il 70% degli abbonati ai cellulari digitali del mondo.

• Il GSM utilizza la tecnica TDMA (Time Division Multiple Access) a banda stretta per la trasmissione dei segnali.

• Il GSM è stato sviluppato utilizzando la tecnologia digitale. È in grado di trasportare da 64 kbps a 120 Mbps di velocità dati.

• Attualmente il GSM supporta più di un miliardo di abbonati mobili in più di 210 paesi in tutto il mondo.

• Il GSM fornisce servizi voce e dati da base a avanzati, incluso il servizio di roaming. Il roaming è la capacità di utilizzare il proprio numero di telefono GSM in un'altra rete GSM.

GSM digitalizza e comprime i dati, quindi li invia attraverso un canale con altri due flussi di dati utente, ciascuno nel proprio intervallo di tempo.

Perché GSM?

Di seguito sono elencate le caratteristiche del GSM che rappresentano la sua popolarità e l'ampia accettazione.

• Efficienza dello spettro migliorata

• Roaming internazionale

• Set mobili e stazioni base (BS) a basso costo

• Discorso di alta qualità

• Compatibilità con Integrated Services Digital Network (ISDN) e altri servizi della compagnia telefonica

• Supporto per nuovi servizi

Storia GSM

La tabella seguente mostra alcuni degli eventi importanti nel lancio del sistema GSM.

Anni	Eventi
1982	La Conferenza delle poste europee e del telegrafo (CEPT) istituisce un gruppo GSM per ampliare gli standard per un sistema mobile cellulare paneuropeo.
1985	Viene accettato un elenco di raccomandazioni che devono essere generate dal gruppo.
1986	Eseguiti test sul campo per verificare le diverse tecniche radio consigliate per l'interfaccia aerea.
1987	Come metodo di accesso viene scelto TDMA (Time Division Multiple Access) (con accesso multiplo a divisione di frequenza [FDMA]). Il Memorandum of Understanding (MoU) iniziale è firmato da operatori di telecomunicazioni in rappresentanza di 12 paesi.
1988	Il sistema GSM è convalidato.
1989	L'Istituto europeo per gli standard di telecomunicazione (ETSI) è stato incaricato delle specifiche GSM.
1990	Viene consegnata la fase 1 delle specifiche GSM.
1991	Avviene il lancio commerciale del servizio GSM. Le specifiche DCS1800 sono state finalizzate.
1992	Avviene l'aggiunta dei paesi che hanno firmato il MoU GSM. La copertura si estende alle città e agli aeroporti più grandi.
1993	La copertura delle principali strade GSM inizia al di fuori dell'Europa.
1994	Lancio delle capacità di trasmissione dati. Il numero di reti sale a 69 in 43 paesi entro la fine del 1994.
1995	Si verifica la fase 2 delle specifiche GSM. La copertura è estesa alle zone rurali.
1996	Giugno-133 rete in 81 paesi operativa.
1997	Luglio - Rete 200 in 109 paesi operativa, circa 44 milioni di abbonati in tutto il mondo.
1999	Wireless Application Protocol (WAP) è nato ed è diventato operativo in 130 paesi con 260 milioni di abbonati.
2000	Nasce il servizio General Packet Radio (GPRS).
2001	Nel maggio 2001, oltre 550 milioni di persone erano abbonate alle telecomunicazioni mobili.

Una rete GSM comprende molte unità funzionali. Queste funzioni e interfacce sono spiegate in questo capitolo. La rete GSM può essere ampiamente suddivisa in:

• La stazione mobile (MS)

• Il sottosistema della stazione base (BSS)

• Il sottosistema di commutazione di rete (NSS)

• Sottosistema di supporto operativo (OSS)

GSM - La stazione mobile

L'MS è costituito dall'attrezzatura fisica, come il ricetrasmettitore radio, il display, i processori del segnale digitale e la scheda SIM. Fornisce l'interfaccia aerea all'utente nelle reti GSM. In quanto tali, vengono forniti anche altri servizi, che includono:

• Teleservizi vocali

• Servizi al portatore di dati

• I servizi supplementari delle caratteristiche

La MS fornisce anche il ricevitore per i messaggi SMS, consentendo all'utente di alternare tra l'uso della voce e dei dati. Inoltre, il cellulare facilita l'accesso ai sistemi di messaggistica vocale. Lo Stato membro fornisce anche l'accesso ai vari servizi dati disponibili in una rete GSM. Questi servizi dati includono:

• Commutazione di pacchetti X.25 tramite una connessione dial-up sincrona o asincrona al PAD a velocità tipicamente di 9,6 Kbps.

• General Packet Radio Services (GPRS) che utilizzano un metodo di trasferimento dati basato su X.25 o IP alla velocità fino a 115 Kbps.

• Dati a commutazione di circuito ad alta velocità a velocità fino a 64 Kbps.

Discuteremo di più sui servizi GMS in GSM - User Services.

Cos'è la SIM?

La SIM fornisce mobilità personale in modo che l'utente possa avere accesso a tutti i servizi sottoscritti indipendentemente sia dall'ubicazione del terminale che dall'uso di un terminale specifico. È necessario inserire la carta SIM in un altro telefono cellulare GSM per ricevere chiamate su quel telefono, effettuare chiamate da quel telefono o ricevere altri servizi sottoscritti.

GSM - Il sottosistema della stazione base (BSS)

Il BSS è composto da due parti:

• La stazione ricetrasmittente base (BTS)

• Il controller della stazione base (BSC)

BTS e BSC comunicano attraverso l'interfaccia Abis specificata, consentendo operazioni tra componenti realizzati da fornitori diversi. I componenti radio di un BSS possono essere costituiti da quattro a sette o nove celle. Un BSS può avere una o più stazioni base. Il BSS utilizza l'interfaccia Abis tra BTS e BSC. Una linea ad alta velocità separata (T1 o E1) viene quindi collegata dal BSS al Mobile MSC.

La stazione ricetrasmittente base (BTS)

Il BTS ospita i ricetrasmettitori radio che definiscono una cella e gestisce i protocolli di collegamento radio con la MS. In una vasta area urbana può essere impiegato un gran numero di BTS.

Il BTS corrisponde ai ricetrasmettitori e alle antenne utilizzate in ogni cella della rete. Un BTS viene solitamente posizionato al centro di una cella. La sua potenza di trasmissione definisce la dimensione di una cella. Ogni BTS ha da 1 a 16 ricetrasmettitori, a seconda della densità di utenti nella cella. Ogni BTS funge da singola cella. Include anche le seguenti funzioni:

• Codifica, crittografia, multiplexing, modulazione e alimentazione dei segnali RF all'antenna

• Transcodifica e adattamento della velocità

• Sincronizzazione dell'ora e della frequenza

• Voce tramite servizi a tariffa intera o ridotta

• Decodifica, decrittografia e equalizzazione dei segnali ricevuti

• Rilevamento dell'accesso casuale

• La tempistica avanza

• Misurazioni del canale di uplink

Il controller della stazione base (BSC)

Il BSC gestisce le risorse radio per uno o più BTS. Gestisce la configurazione del canale radio, il salto di frequenza e il passaggio di consegne. Il BSC è la connessione tra il cellulare e l'MSC. Il BSC traduce anche il canale vocale a 13 Kbps utilizzato sul collegamento radio nel canale standard da 64 Kbps utilizzato dalla rete telefonica pubblica (PSDN) o ISDN.

Assegna e rilascia frequenze e fasce orarie per il MS. Il BSC gestisce anche la consegna tra celle. Controlla la trasmissione di potenza di BSS e MS nella sua area. La funzione del BSC è quella di allocare le fasce orarie necessarie tra BTS e MSC. È un dispositivo di commutazione che gestisce le risorse radio.

Le funzioni aggiuntive includono -

• Controllo del salto di frequenza

• Esecuzione della concentrazione del traffico per ridurre il numero di linee dall'MSC

• Fornire un'interfaccia al centro operativo e di manutenzione per BSS

• Riallocazione delle frequenze tra i BTS

• Sincronizzazione dell'ora e della frequenza

• Gestione energetica

• Misure di ritardo temporale dei segnali ricevuti dal MS

GSM - Il sottosistema di commutazione di rete (NSS)

Il Network Switching System (NSS), la cui parte principale è il Mobile Switching Center (MSC), esegue la commutazione delle chiamate tra il cellulare e altri utenti di rete fissa o mobile, nonché la gestione dei servizi mobili come l'autenticazione.

Il sistema di commutazione comprende i seguenti elementi funzionali:

Registro posizione casa (HLR)

L'HLR è un database utilizzato per l'archiviazione e la gestione degli abbonamenti. L'HLR è considerato il database più importante, poiché memorizza dati permanenti sugli abbonati, inclusi il profilo di servizio di un abbonato, le informazioni sulla posizione e lo stato dell'attività. Quando un individuo acquista un abbonamento sotto forma di SIM, tutte le informazioni su questo abbonamento vengono registrate nell'HLR di quell'operatore.

Mobile Services Switching Center (MSC)

Il componente centrale del sottosistema di rete è l'MSC. L'MSC esegue il passaggio delle chiamate tra il cellulare e altri utenti di rete fissa o mobile, nonché la gestione di servizi mobili come registrazione, autenticazione, aggiornamento della posizione, passaggi di consegne e instradamento delle chiamate a un abbonato in roaming. Svolge anche funzioni come l'emissione di biglietti per pedaggi, l'interfacciamento di rete, la segnalazione del canale comune e altre. Ogni MSC è identificato da un ID univoco.

Registro della posizione dei visitatori (VLR)

Il VLR è un database che contiene informazioni temporanee sugli abbonati necessarie all'MSC per fornire assistenza agli abbonati in visita. Il VLR è sempre integrato con MSC. Quando una stazione mobile si aggira in una nuova area MSC, il VLR connesso a tale MSC richiederà dati sulla stazione mobile dall'HLR. Successivamente, se la stazione mobile effettua una chiamata, il VLR avrà le informazioni necessarie per l'impostazione della chiamata senza dover interrogare l'HLR ogni volta.

Centro di autenticazione (AUC)

Il Centro di autenticazione è un database protetto che archivia una copia della chiave segreta memorizzata nella scheda SIM di ciascun abbonato, che viene utilizzata per l'autenticazione e la cifratura del canale radio. L'AUC protegge gli operatori di rete da diversi tipi di frode riscontrati nel mondo cellulare di oggi.

Registro di identità dell'attrezzatura (EIR)

Il Equipment Identity Register (EIR) è un database che contiene un elenco di tutte le apparecchiature mobili valide sulla rete, dove la sua International Mobile Equipment Identity (IMEI) identifica ogni SM. Un IMEI è contrassegnato come non valido se è stato segnalato come rubato o non è omologato.

GSM - Sottosistema di supporto operativo (OSS)

Il centro operativo e di manutenzione (OMC) è collegato a tutte le apparecchiature del sistema di commutazione e al BSC. L'implementazione di OMC è chiamata sistema operativo e di supporto (OSS).

Ecco alcune delle funzioni OMC -

• Amministrazione e funzionamento commerciale (abbonamento, terminali, addebiti e statistiche).

• Gestione della sicurezza.

• Configurazione di rete, funzionamento e gestione delle prestazioni.

• Attività di manutenzione.

Le funzioni di funzionamento e manutenzione si basano sui concetti della Telecommunication Management Network (TMN), standardizzata nella serie ITU-T M.30.

Di seguito la figura, che mostra come il sistema OMC copre tutti gli elementi GSM.

L'OSS è l'entità funzionale da cui l'operatore di rete monitora e controlla il sistema. Lo scopo di OSS è offrire al cliente un supporto economico per le attività operative e di manutenzione centralizzate, regionali e locali necessarie per una rete GSM. Una funzione importante di OSS è fornire una panoramica della rete e supportare le attività di manutenzione di diverse organizzazioni operative e di manutenzione.

Di seguito viene fornita una semplice vista pittorica dell'architettura GSM:

I componenti aggiuntivi dell'architettura GSM comprendono database e funzioni di sistemi di messaggistica:

• Registro posizione casa (HLR)

• Registro della posizione dei visitatori (VLR)

• Registro di identità dell'attrezzatura (EIR)

• Centro di autenticazione (AuC)

• Centro di servizio SMS (SMS SC)

• Gateway MSC (GMSC)

• Chargeback Center (CBC)

• Transcoder e unità di adattamento (TRAU)

Il diagramma seguente mostra la rete GSM insieme agli elementi aggiunti:

L'MS e il BSS comunicano attraverso l'interfaccia Um. È anche noto come interfaccia aerea o collegamento radio . Il BSS comunica con il centro NSS (Network Service Switching) attraverso l' interfaccia A.

Aree della rete GSM

In una rete GSM, sono definite le seguenti aree:

• Cell- Cell è l'area di servizio di base; un BTS copre una cella. A ogni cella viene assegnata una Cell Global Identity (CGI), un numero che identifica in modo univoco la cella.

• Location Area- Un gruppo di celle forma una Location Area (LA). Questa è l'area che viene cercata quando un abbonato riceve una chiamata in arrivo. Ad ogni LA viene assegnata una Location Area Identity (LAI). Ogni LA è servita da uno o più BSC.

• MSC/VLR Service Area - L'area coperta da un MSC è chiamata area di servizio MSC / VLR.

• PLMN- L'area coperta da un operatore di rete si chiama Public Land Mobile Network (PLMN). Un PLMN può contenere uno o più MSC.

I requisiti per i diversi sistemi PCS (Personal Communication Services) differiscono per ciascuna rete PCS. Di seguito sono elencate le caratteristiche vitali della specifica GSM

Modulazione

La modulazione è il processo di trasformazione dei dati di input in un formato adatto per il mezzo di trasmissione. I dati trasmessi vengono demodulati nella loro forma originale all'estremità ricevente. Il GSM utilizza il metodo di modulazione Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK).

Metodi di accesso

Essendo lo spettro radio una risorsa limitata che viene consumata e suddivisa tra tutti gli utenti, il GSM ha ideato una combinazione di TDMA / FDMA come metodo per dividere la larghezza di banda tra gli utenti. In questo processo, la parte FDMA divide la frequenza della larghezza di banda totale di 25 MHz in 124 frequenze portanti della larghezza di banda di 200 kHz.

Ogni BS è assegnata con una o più frequenze e ciascuna di questa frequenza è divisa in otto fasce orarie utilizzando uno schema TDMA. Ciascuno di questi slot viene utilizzato sia per la trasmissione che per la ricezione dei dati. Questi slot sono separati dal tempo in modo che un'unità mobile non trasmetta e riceva i dati contemporaneamente.

Velocità di trasmissione

La velocità di simbolo totale per GSM a 1 bit per simbolo in GMSK produce 270,833 K simboli / secondo. La velocità di trasmissione lorda di una fascia oraria è di 22,8 Kbps.

GSM è un sistema digitale con un bit rate over-the-air di 270 kbps.

Banda di frequenza

Il uplink frequency rangespecificato per GSM è 933-960 MHz (solo banda 900 MHz di base). Ildownlink frequency band 890-915 MHz (solo banda base 900 MHz).

Spaziatura dei canali

La spaziatura dei canali indica la spaziatura tra le frequenze portanti adiacenti. Per GSM, è 200 kHz.

Codifica vocale

Per la codifica o l'elaborazione del parlato, il GSM utilizza la codifica predittiva lineare (LPC). Questo strumento comprime il bit rate e fornisce una stima dei parametri del parlato. Quando il segnale audio passa attraverso un filtro, imita il tratto vocale. Qui, il discorso è codificato a 13 kbps.

Distanza duplex

La distanza duplex è lo spazio tra le frequenze di uplink e downlink. La distanza duplex per GSM è di 80 MHz, dove ogni canale ha due frequenze distanti 80 MHz.

Misc

• Frame duration - 4,615 mS

• Duplex Technique - Modalità di accesso Duplex a divisione di frequenza (FDD) precedentemente nota come WCDMA.

• Speech channels per RF channel - 8.

Il GSM tratta gli utenti e le apparecchiature in modi diversi. I numeri di telefono, gli abbonati e gli identificatori delle apparecchiature sono alcuni di quelli noti. Ci sono molti altri identificatori che sono stati ben definiti, necessari per la gestione della mobilità dell'abbonato e per indirizzare gli elementi di rete rimanenti. Gli indirizzi e gli identificatori vitali utilizzati nel GSM sono indicati di seguito.

International Mobile Station Equipment Identity (IMEI)

L'International Mobile Station Equipment Identity (IMEI) assomiglia più a un numero di serie che identifica distintamente una stazione mobile a livello internazionale. Questo viene assegnato dal produttore dell'apparecchiatura e registrato dall'operatore di rete, che lo memorizza nel registro di identità dell'apparecchiatura (EIR). Tramite IMEI si riconoscono apparecchiature obsolete, rubate o non funzionanti.

Di seguito sono riportate le parti di IMEI:

• Type Approval Code (TAC) - 6 cifre decimali, assegnate centralmente.

• Final Assembly Code (FAC) - 6 cifre decimali, assegnate dal produttore.

• Serial Number (SNR) - 6 cifre decimali, assegnate dal produttore.

• Spare (SP) - 1 cifra decimale.

Quindi, IMEI = TAC + FAC + SNR + SP. Caratterizza in modo univoco una stazione mobile e fornisce indizi sul produttore e sulla data di produzione.

International Mobile Subscriber Identity (IMSI)

Ogni utente registrato ha un'identità IMSI (International Mobile Subscriber Identity) originale con un IMEI valido memorizzato nel proprio Subscriber Identity Module (SIM).

IMSI comprende le seguenti parti:

• Mobile Country Code (MCC) - 3 cifre decimali, standardizzate a livello internazionale.

• Mobile Network Code (MNC) - 2 cifre decimali, per l'identificazione univoca della rete mobile all'interno del paese.

• Mobile Subscriber Identification Number (MSIN) - Massimo 10 cifre decimali, numero di identificazione dell'abbonato nella rete mobile domestica.

Numero ISDN dell'abbonato di telefonia mobile (MSISDN)

Il numero di telefono autentico di una stazione mobile è il numero ISDN dell'abbonato mobile (MSISDN). Sulla base della SIM, una stazione mobile può avere molti MSISDN, poiché a ciascun abbonato viene assegnato rispettivamente un MSISDN separato alla propria SIM.

Di seguito è elencata la struttura seguita dalle categorie MSISDN, poiché sono definite in base al piano numerico ISDN internazionale -

• Country Code (CC) - Fino a 3 cifre decimali.

• National Destination Code (NDC) - Tipicamente 2-3 cifre decimali.

• Subscriber Number (SN) - Massimo 10 cifre decimali.

Numero di roaming della stazione mobile (MSRN)

Il numero di roaming della stazione mobile (MSRN) è un numero ISDN temporaneo che dipende dalla posizione, assegnato a una stazione mobile da un registro della posizione dei visitatori (VLA) responsabile a livello regionale. Utilizzando MSRN, le chiamate in arrivo vengono convogliate al MS.

L'MSRN ha la stessa struttura dell'MSISDN.

• Country Code (CC) - della rete ospitante.

• National Destination Code (NDC) - della rete ospitante.

• Subscriber Number (SN) - nell'attuale rete mobile.

Location Area Identity (LAI)

All'interno di un PLMN, un'area di ubicazione identifica la propria autentica identità di area di ubicazione (LAI). La gerarchia LAI si basa su standard internazionali e strutturata in un formato unico come indicato di seguito:

• Country Code (CC) - 3 cifre decimali.

• Mobile Network Code (MNC) - 2 cifre decimali.

• Location Area Code (LAC) - massimo 5 decimali o massimo due volte 8 bit codificati in esadecimale (LAC <FFFF).

Identità temporanea dell'abbonato di telefonia mobile (TMSI)

L'identità temporanea dell'abbonato mobile (TMSI) può essere assegnata dal VLR, che è responsabile della posizione corrente di un abbonato. Il TMSI deve avere solo rilevanza locale nell'area gestita dal VLR. Questo è memorizzato sul lato della rete solo nel VLR e non viene passato al registro della posizione di casa (HLR).

Insieme all'area di ubicazione corrente, il TMSI identifica un abbonato in modo univoco. Può contenere fino a 4 × 8 bit.

Local Mobile Subscriber Identity (LMSI)

Ogni stazione mobile può essere assegnata con un'identità LMSI (Local Mobile Subscriber Identity), che è una chiave originale, dal VLR. Questa chiave può essere utilizzata come chiave di ricerca ausiliaria per ciascuna stazione mobile nella sua regione. Può anche aiutare ad accelerare l'accesso al database. Un LMSI viene assegnato se la stazione mobile è registrata con il VLR e inviata all'HLR. LMSI è composto da quattro ottetti (4x8 bit).

Identificatore cellulare (CI)

Utilizzando un identificatore di cella (CI) (massimo 2 × 8) bit, le singole celle che si trovano all'interno di un LA possono essere riconosciute. Quando le chiamate Global Cell Identity (LAI + CI) vengono combinate, viene definita in modo univoco.

Quando una stazione mobile avvia una chiamata, si verificano una serie di eventi. L'analisi di questi eventi può fornire una panoramica del funzionamento del sistema GSM.

Da telefono cellulare a rete telefonica pubblica (PSTN)

Quando un abbonato mobile effettua una chiamata a un abbonato telefonico PSTN, si verifica la seguente sequenza di eventi:

• L'MSC / VLR riceve il messaggio di una richiesta di chiamata.

• L'MSC / VLR controlla se la stazione mobile è autorizzata ad accedere alla rete. In tal caso, la stazione mobile viene attivata. Se la stazione mobile non è autorizzata, il servizio verrà negato.

• MSC / VLR analizza il numero e avvia una configurazione della chiamata con la PSTN.

• MSC / VLR chiede al BSC corrispondente di allocare un canale di traffico (un canale radio e una fascia oraria).

• Il BSC assegna il canale del traffico e trasmette le informazioni alla stazione mobile.

• La parte chiamata risponde alla chiamata e la conversazione ha luogo.

• La stazione mobile continua a effettuare misurazioni dei canali radio nella cella presente e nelle celle vicine e passa le informazioni al BSC. Il BSC decide se è necessaria una consegna. In tal caso, un nuovo canale di traffico viene assegnato alla stazione mobile e ha luogo il passaggio di consegne. Se il passaggio di consegne non è richiesto, la stazione mobile continua a trasmettere nella stessa frequenza.

PSTN al telefono cellulare

Quando un abbonato PSTN chiama una stazione mobile, si verifica la seguente sequenza di eventi:

• Il gateway MSC riceve la chiamata e richiede all'HLR le informazioni necessarie per instradare la chiamata all'MSC / VLR servente.

• Il GMSC instrada la chiamata all'MSC / VLR.

• L'MSC controlla il VLR per l'area di ubicazione dell'MS.

• L'MSC contatta l'MS tramite il BSC tramite un messaggio broadcast, cioè tramite una richiesta di cercapersone.

• Lo Stato membro risponde alla richiesta della pagina.

• Il BSC assegna un canale di traffico e invia un messaggio all'MS per sintonizzarsi sul canale. La MS genera un segnale di chiamata e, dopo la risposta dell'abbonato, viene stabilita la connessione vocale.

• La consegna, se richiesta, avviene, come discusso nel caso precedente.

Per trasmettere il discorso sul canale radio nel tempo stabilito, il MS lo codifica alla velocità di 13 Kbps. Il BSC transcodifica il discorso a 64 Kbps e lo invia tramite un collegamento terrestre o un collegamento radio al MSC. L'MSC inoltra quindi i dati vocali alla rete PSTN. Nella direzione opposta, il parlato viene ricevuto a 64 Kbps al BSC e il BSC lo transcodifica a 13 Kbps per la trasmissione radio.

Il GSM supporta i dati a 9,6 Kbps che possono essere canalizzati in una fascia oraria TDMA. Per fornire velocità di trasmissione dati più elevate, sono stati apportati molti miglioramenti agli standard GSM (GSM Fase 2 e GSM Fase 2+).

L'architettura GSM è un modello a più livelli progettato per consentire le comunicazioni tra due sistemi diversi. Gli strati inferiori assicurano i servizi dei protocolli dello strato superiore. Ogni livello passa notifiche adeguate per garantire che i dati trasmessi siano stati formattati, trasmessi e ricevuti in modo accurato.

Il diagramma degli stack del protocollo GMS è mostrato di seguito:

Protocolli MS

Sulla base dell'interfaccia, il protocollo di segnalazione GSM è assemblato in tre livelli generali:

• Layer 1- Lo strato fisico. Utilizza le strutture dei canali sull'interfaccia aerea.

• Layer 2- Il livello di collegamento dati. Attraverso l'interfaccia Um, il livello di collegamento dati è una versione modificata del protocollo di accesso al collegamento per il protocollo del canale D (LAP-D) utilizzato in ISDN, chiamato protocollo di accesso al collegamento sul canale Dm (LAP-Dm). Nell'interfaccia A, viene utilizzato il Message Transfer Part (MTP), Layer 2 di SS7.

• Layer 3 - Il terzo strato del protocollo di segnalazione GSM è diviso in tre sottolivelli -

  • Gestione delle risorse radio (RR),

  • Gestione della mobilità (MM) e

  • Gestione della connessione (CM).

Protocolli da MS a BTS

Lo strato RR è lo strato inferiore che gestisce un collegamento, sia radio che fisso, tra MS e MSC. Per questa formazione, i componenti principali coinvolti sono MS, BSS e MSC. La responsabilità del livello RR è di gestire la sessione RR, il tempo in cui un cellulare è in una modalità dedicata e i canali radio inclusa l'assegnazione di canali dedicati.

Lo strato MM è impilato sopra lo strato RR. Gestisce le funzioni che derivano dalla mobilità dell'abbonato, nonché gli aspetti di autenticazione e sicurezza. La gestione della posizione riguarda le procedure che consentono al sistema di conoscere la posizione corrente di un MS acceso in modo che sia possibile completare l'instradamento delle chiamate in entrata.

Il livello CM è il livello più alto dello stack del protocollo GSM. Questo livello è responsabile del controllo delle chiamate, della gestione dei servizi supplementari e della gestione dei servizi di messaggi brevi. Ciascuno di questi servizi viene considerato come un singolo livello all'interno del livello CM. Altre funzioni del sottolivello CC includono la definizione della chiamata, la selezione del tipo di servizio (inclusa l'alternanza tra i servizi durante una chiamata) e il rilascio della chiamata.

Protocolli BSC

Il BSC utilizza un diverso insieme di protocolli dopo aver ricevuto i dati dal BTS. L'interfaccia Abis viene utilizzata tra BTS e BSC. A questo livello, le risorse radio nella parte inferiore del livello 3 vengono modificate da RR a BTSM (Base Transceiver Station Management). Il livello di gestione BTS è una funzione di inoltro dal BTS al BSC.

I protocolli RR sono responsabili dell'assegnazione e della riallocazione dei canali di traffico tra lo Stato membro e il BTS. Questi servizi includono il controllo dell'accesso iniziale al sistema, il cercapersone per le chiamate MT, il passaggio delle chiamate tra i siti cellulari, il controllo dell'alimentazione e la terminazione delle chiamate. Il BSC ha ancora una certa gestione delle risorse radio in atto per il coordinamento della frequenza, l'allocazione della frequenza e la gestione del livello di rete generale per le interfacce di livello 2.

Per transitare dal BSC all'MSC, viene utilizzata la parte dell'applicazione mobile BSS o la parte dell'applicazione diretta e i protocolli SS7 vengono applicati dal relè, in modo che l'MTP 1-3 possa essere utilizzato come architettura principale.

Protocolli MSC

All'MSC, a partire dal BSC, le informazioni sono mappate attraverso l'interfaccia A agli strati MTP da 1 a 3. Qui, si dice che BSS MAP (Base Station System Management Application Part) sia l'insieme equivalente di risorse radio. Il processo di inoltro è completato dagli strati che sono impilati sopra i protocolli Layer 3, sono BSS MAP / DTAP, MM e CM. Questo completa il processo di inoltro. Per trovare e connettersi agli utenti attraverso la rete, gli MSC interagiscono utilizzando la rete di segnalazione di controllo. I registri di posizione sono inclusi nei database MSC per assistere nel ruolo di determinare come e se le connessioni devono essere effettuate agli utenti in roaming.

Ad ogni utente GSM MS viene assegnato un HLR che a sua volta comprende la posizione dell'utente e i servizi sottoscritti. VLR è un registro separato utilizzato per tenere traccia della posizione di un utente. Quando gli utenti si spostano dall'area coperta dell'HLR, il VLR viene avvisato dallo Stato membro per trovare la posizione dell'utente. Il VLR a sua volta, con l'aiuto della rete di controllo, segnala all'HLR la nuova posizione dello Stato membro. Con l'aiuto delle informazioni sulla posizione contenute nell'HLR dell'utente, le chiamate MT possono essere instradate all'utente.

Il GSM offre molto di più della semplice telefonia vocale. Contatta il tuo operatore di rete GSM locale per i servizi specifici di cui puoi usufruire.

GSM offre tre tipi fondamentali di servizi:

• Servizi di telefonia o teleservizi

• Servizi dati o servizi al portatore

• Servizi supplementari

Teleservizi

Le capacità di un Servizio al portatore vengono utilizzate da un Teleassistenza per il trasporto dei dati. Questi servizi sono ulteriormente transitati nei seguenti modi:

Chiamate vocali

Il Teleassistenza di base supportato dal GSM è la telefonia. Ciò include la voce a tariffa piena a 13 kbps e le chiamate di emergenza, in cui il fornitore di servizi di emergenza più vicino viene avvisato componendo tre cifre.

Videotext e Facsmile

Un altro gruppo di teleservizi include l'accesso al televideo, la trasmissione del teletex, il parlato alternativo facsmile e il gruppo fax 3, il gruppo fax automatico, 3 ecc.

Messaggi di testo brevi

Il servizio Short Messaging Service (SMS) è un servizio di messaggistica di testo che consente di inviare e ricevere messaggi di testo sul telefono cellulare GSM. Oltre a semplici messaggi di testo, possono essere trasmessi anche altri dati di testo, inclusi notizie, sport, dati finanziari, lingua e dati sulla posizione.

Servizi al portatore

I servizi dati o Servizi al portatore vengono utilizzati tramite un telefono GSM. ricevere e inviare dati è l'elemento costitutivo essenziale che porta a un ampio accesso a Internet mobile e al trasferimento di dati mobili. GSM ha attualmente una velocità di trasferimento dati di 9.6k. Nuovi sviluppi che aumenteranno le velocità di trasferimento dei dati per gli utenti GSM sono HSCSD (dati a commutazione di circuito ad alta velocità) e GPRS (servizio radio a pacchetto generale) sono ora disponibili.

Servizi supplementari

I servizi supplementari sono servizi aggiuntivi forniti in aggiunta ai servizi di teleassistenza e al portatore. Questi servizi includono l'identificazione del chiamante, l'inoltro di chiamata, l'avviso di chiamata, le conversazioni tra più partecipanti e il blocco delle chiamate in uscita (internazionali), tra gli altri. Di seguito viene fornita una breve descrizione dei servizi supplementari:

• Conferencing- Consente a un abbonato mobile di stabilire una conversazione multiparty, ovvero una conversazione simultanea tra tre o più abbonati per impostare una chiamata in conferenza. Questo servizio è applicabile solo alla normale telefonia.

• Call Waiting- Questo servizio notifica a un abbonato mobile una chiamata in arrivo durante una conversazione. L'abbonato può rispondere, rifiutare o ignorare la chiamata in arrivo.

• Call Hold- Questo servizio consente a un abbonato di mettere in attesa una chiamata in arrivo e riprenderla dopo un po '. Il servizio di chiamata in attesa è applicabile alla normale telefonia.

• Call Forwarding- La deviazione di chiamata viene utilizzata per deviare le chiamate dal destinatario originale a un altro numero. Normalmente è impostato dall'abbonato stesso. Può essere utilizzato dall'abbonato per deviare le chiamate dalla Mobile Station quando l'abbonato non è disponibile, in modo da garantire che le chiamate non vadano perse.

• Call Barring- Il blocco delle chiamate è utile per limitare alcuni tipi di chiamate in uscita come ISD o interrompere le chiamate in arrivo da numeri indesiderati. Il blocco delle chiamate è un servizio flessibile che consente all'abbonato di bloccare le chiamate in modo condizionale.

• Number Identification - Sono presenti i seguenti servizi supplementari relativi all'identificazione del numero -

  • Calling Line Identification Presentation - Questo servizio visualizza il numero di telefono del chiamante sullo schermo.

  • Calling Line Identification Restriction - Una persona che non desidera che il proprio numero venga presentato ad altri si abbona a questo servizio.

  • Connected Line Identification Presentation- Questo servizio viene fornito per fornire al chiamante il numero di telefono della persona a cui è collegato. Questo servizio è utile in situazioni come gli inoltri in cui il numero collegato non è il numero composto.

  • Connected Line Identification Restriction- Ci sono momenti in cui la persona chiamata non desidera che venga presentato il proprio numero e quindi si iscrive a questa persona. Normalmente, questo sostituisce il servizio di presentazione.

  • Malicious Call Identification- Il servizio di identificazione delle chiamate dannose è stato fornito per combattere la diffusione di chiamate oscene o fastidiose. La vittima dovrebbe iscriversi a questo servizio e quindi potrebbe causare l'identificazione di chiamate dannose note nella rete GSM, utilizzando un semplice comando.

• Advice of Charge (AoC)- Questo servizio è stato progettato per dare all'abbonato un'indicazione del costo dei servizi man mano che vengono utilizzati. Inoltre, i fornitori di servizi che desiderano offrire servizi di noleggio agli abbonati senza la propria SIM possono anche utilizzare questo servizio in una forma leggermente diversa. L'AoC per le chiamate dati viene fornito sulla base di misurazioni temporali.

• Closed User Groups (CUGs) - Questo servizio è pensato per gruppi di abbonati che desiderano chiamarsi solo l'un l'altro e nessun altro.

• Unstructured supplementary services data (USSD) - Ciò consente servizi individuali definiti dall'operatore.

Il GSM è il sistema di telecomunicazioni cellulari più sicuro oggi disponibile. Il GSM ha i suoi metodi di sicurezza standardizzati. Il GSM mantiene la sicurezza end-to-end mantenendo la riservatezza delle chiamate e l'anonimato dell'abbonato GSM.

I numeri di identificazione temporanei vengono assegnati al numero dell'abbonato per mantenere la privacy dell'utente. La privacy della comunicazione è mantenuta applicando algoritmi di crittografia e salti di frequenza che possono essere abilitati utilizzando sistemi e segnali digitali.

Questo capitolo fornisce una panoramica delle misure di sicurezza implementate per gli abbonati GSM.

Autenticazione della stazione mobile

La rete GSM autentica l'identità dell'abbonato attraverso l'uso di un meccanismo di risposta alla sfida. Un numero casuale a 128 bit (RAND) viene inviato al sistema operativo MS. L'MS calcola la risposta con segno a 32 bit (SRES) in base alla crittografia del RAND con l'algoritmo di autenticazione (A3) utilizzando la chiave di autenticazione del singolo abbonato (Ki). Alla ricezione dell'SRES dall'abbonato, la rete GSM ripete il calcolo per verificare l'identità dell'abbonato.

La chiave di autenticazione del singolo abbonato (Ki) non viene mai trasmessa sul canale radio, poiché è presente nella SIM dell'abbonato, così come nei database AUC, HLR e VLR. Se lo SRES ricevuto concorda con il valore calcolato, lo Stato membro è stato autenticato con successo e può continuare. Se i valori non corrispondono, la connessione viene interrotta e al MS viene segnalato un errore di autenticazione.

Il calcolo della risposta firmata viene elaborato all'interno della SIM. Fornisce una maggiore sicurezza, poiché le informazioni riservate dell'abbonato come l'IMSI o la chiave di autenticazione dell'abbonato individuale (Ki) non vengono mai rilasciate dalla SIM durante il processo di autenticazione.

Segnalazione e riservatezza dei dati

La SIM contiene l'algoritmo di generazione della chiave di cifratura (A8) che viene utilizzato per produrre la chiave di cifratura a 64 bit (Kc). Questa chiave viene calcolata applicando lo stesso numero casuale (RAND) utilizzato nel processo di autenticazione all'algoritmo di generazione della chiave di cifratura (A8) con la chiave di autenticazione del singolo abbonato (Ki).

Il GSM fornisce un ulteriore livello di sicurezza avendo un modo per cambiare la chiave di cifratura, rendendo il sistema più resistente alle intercettazioni. La chiave di cifratura può essere modificata a intervalli regolari secondo necessità. Come nel caso del processo di autenticazione, il calcolo della chiave di cifratura (Kc) avviene internamente all'interno della SIM. Pertanto, le informazioni sensibili come la chiave di autenticazione del singolo abbonato (Ki) non vengono mai rivelate dalla SIM.

Le comunicazioni vocali e di dati crittografate tra la MS e la rete vengono eseguite utilizzando l'algoritmo di cifratura A5. La comunicazione crittografata viene avviata da un comando di richiesta della modalità di cifratura dalla rete GSM. Alla ricezione di questo comando, la stazione mobile inizia la crittografia e la decrittografia dei dati utilizzando l'algoritmo di cifratura (A5) e la chiave di cifratura (Kc).

Riservatezza dell'identità dell'abbonato

Per garantire la riservatezza dell'identità dell'abbonato, viene utilizzata la TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity). Una volta completate le procedure di autenticazione e crittografia, il TMSI viene inviato alla stazione mobile. Dopo la ricezione, la stazione mobile risponde. Il TMSI è valido nell'area di ubicazione in cui è stato emesso. Per le comunicazioni al di fuori dell'area di ubicazione, oltre al TMSI è necessaria l'identificazione dell'area di ubicazione (LAI).

I fornitori di servizi GSM effettuano la fatturazione in base ai servizi che forniscono ai propri clienti. Tutti i parametri sono abbastanza semplici da addebitare al cliente i servizi forniti.

Questo capitolo fornisce una panoramica delle tecniche e dei parametri di fatturazione utilizzati di frequente applicati per addebitare un abbonato GSM.

Servizio di telefonia

Questi servizi possono essere addebitati in base alla chiamata. Chi ha avviato la chiamata deve pagare le spese e le chiamate in arrivo sono oggi gratuite. Un cliente può essere addebitato in base a diversi parametri come:

• Chiamata internazionale o chiamata interurbana.

• Chiamata locale.

• Chiamata effettuata nelle ore di punta.

• Chiamata effettuata durante la notte.

• Chiamata scontata durante i fine settimana.

• Chiamata al minuto o al secondo.

• Molti altri criteri possono essere progettati da un fornitore di servizi per addebitare i propri clienti.

Servizio SMS

La maggior parte dei fornitori di servizi addebita i servizi SMS dei propri clienti in base al numero di messaggi di testo inviati. Sono disponibili altri servizi SMS principali in cui i fornitori di servizi addebitano più del normale addebito SMS. Questi servizi vengono utilizzati in collaborazione di reti televisive o reti radiofoniche per richiedere SMS dal pubblico.

Il più delle volte, gli addebiti vengono pagati dal mittente dell'SMS ma per alcuni servizi come azioni e quotazioni azionarie, servizi di mobile banking e servizi di prenotazione per il tempo libero, ecc. Il destinatario dell'SMS deve pagare per il servizio.

Servizi GPRS

Utilizzando il servizio GPRS, è possibile navigare, giocare su Internet e scaricare film. Quindi un fornitore di servizi ti addebiterà in base ai dati caricati e ai dati scaricati sul tuo telefono cellulare. Questi addebiti saranno basati sui dati per chilo byte scaricati / caricati.

Un parametro aggiuntivo potrebbe essere un QoS fornito all'utente. Se vuoi guardare un film, una bassa QoS potrebbe funzionare perché una perdita di dati potrebbe essere accettabile, ma se stai scaricando un file zip, una perdita di un singolo byte danneggerà il tuo file scaricato completo.

Un altro parametro potrebbe essere l'ora di punta e non di punta per scaricare un file di dati o per navigare in Internet.

Servizi supplementari

La maggior parte dei servizi supplementari vengono forniti in base al canone mensile o assolutamente gratuiti. Ad esempio, l'avviso di chiamata, l'inoltro di chiamata, l'identificazione del numero chiamante e la chiamata in attesa sono disponibili a costo zero.

• Call barring is a service, che i fornitori di servizi utilizzano solo per recuperare i propri debiti, ecc., altrimenti questo servizio non viene utilizzato da alcun abbonato.

• Call conferencing serviceè una forma di semplice telefonata in cui i clienti pagano per più chiamate effettuate contemporaneamente. Nessun fornitore di servizi addebita costi aggiuntivi per questo servizio.

• Closed User Group (CUG) è molto popolare e viene utilizzato principalmente per offrire sconti speciali agli utenti se effettuano chiamate a un particolare gruppo definito di abbonati.

• Advice of Charge (AoC) può essere addebitato in base al numero di query effettuate da un abbonato.

GSM Arena è la più grande fonte di informazioni sui più recenti telefoni cellulari GSM. Questa pagina viene visualizzata qui per gentile concessione di GSM Arena. Se hai intenzione di acquistare un telefono cellulare GSM, ti suggeriamo di esaminare tutti i commenti di revisione e quindi decidere quale telefono è adatto a te.

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