Стандарт GSM, передача данных в сетях GSM

GSM (от названия группы Groupe Special Mobile, позже переименован в Global System for Mobile Communications) — глобальный цифровой стандарт для мобильной сотовой связи, с разделением канала по принципу TDMA и высокой степенью безопасности благодаря шифрованию.

История GSM

В Европе в начале 80-х аналоговые системы сотовой телефонии находились в стадии быстрого роста, особенно в Скандинавии и Великобритании, а также во Франции и Германии. Каждое государство развивало свою собственную систему, которая была несовместима с другими по оборудованию и функционированию. Такая ситуация оказалась нежелательной, не только из-за ограниченности действия мобильных устройств в пределах своих стран, но и из-за ограниченности рынка по отношению к каждому типу оборудования.

В Европе это осознали достаточно рано, и в 1982 г. Конференция Европейских Почтово-Телеграфных Служб (CEPT) сформировала группу, названную Groupe Special Mobile (GSM), для изучения и развития единой европейской наземной системы мобильной связи.

В 1989 г. функции группы GSM были переданы Европейскому Институту Телекоммуникационных Стандартов (ETSI), и первые спецификаций GSM были опубликована в 1990 г.

В 1991 году компанией Nokia совместно с оператором сотовой связи Radiolinija (Финляндия) было запущена первая сеть стандарта GSM в тестовой эксплуатации, и начиная с 1992 года в Финляндии началось коммерческое предоставление услуг сотовой связи в стандарте GSM, к концу года в Европе насчитывалось уже более 10 сетей этого стандарта. Первый стандарт GSM подразумевал работу в диапазоне 900 МГц, но уже в 1993 году появилось ответвление DSC-1800 МГц, и немного позднее в 1995 году северо-американский PCS-1900 МГц.

В Росси же GSM появился только в 1994 году, это был Северо-Западный GSM (будущий Мегафон), Санкт-Петербург.

Принцип построения GSM. Метод, избранный GSM, представляет собой сочетание множественного доступа с временным и частотным делением (соответственно TDMA и FDMA). FDMA включает деление по частотам. Каждая из этих частот разделена во времени, используя схему TDMA. Фундаментальной единицей времени в схеме TDMA является тайм-слот и длится приблизительно 0.577 мс. 8 тайм-слотов группируются во фрейм (примерно 4.615 мс). Один физический канал представляет собой один тайм-слот на фрейм.

Принцип TDMA: принцип разделённого по времени доступа. При такой схеме я начинаю говорить, но передатчик моего телефона пока молчит. Всё это время мой голос переводится в цифры, и эти цифры накапливаются. По прошествии одного фрейма включается передатчик и передаёт в эфир все те цифры, которые накопились за пройденный фрейм. Вся эта информация передаётся за один тайм-слот (за одну восьмую фрейма). Потом ещё семь тайм-слотов мой передатчик молчит и снова включается и передаёт информацию, накопившуюся за последние 8 тайм-слотов. Таким образом, один телефон занимает радио эфир только одну восьмую часть времени. Для другого абонента может быть отведён другой тайм-слот, для третьего – ещё один и т.д. И это происходит на одной фиксированной частоте. То же самое может происходить на др. частоте и в то же самое время. На практике операторы предоставляют только 7 тайм-слотов для абонентов, а восьмой – для передачи технической информации (о которой абонент и не знает). В таком случае одновременно может общаться 7 человек на одной частоте.

На сегодняшний день существуют 4 частотных диапазона (band) GSM стандарта: 850/900/1800/1900 и EGSM 900 (расшифровывается как Extended GSM), рабочая частота которого распространяется на 10 МГц ниже, чем полоса GSM 900. Таким образом, если оператор имеет доступ к этой полосе, то он может расширить емкость своей сети. Мобильные телефоны также должны поддерживать более низкую полосу.

GSM 900 использует следующие частоты 890 – 915 (для передачи сигнала от мобильного телефона до базовой станции) и 935 – 960 (для передачи сигнала от базовой станции до мобильного телефона). Ширина диапазона 25 МГц, который делится на подчастоты шириной 200 кГц, что дает нам 124 канала. На каждой подчастотной несущей 8 тайм-слотов, что в теории позволяет БС обслуживать 992 абонента.

GSM 1800 использует следующие частоты 1710 – 1785 (для передачи сигнала от мобильного телефона до базовой станции) и 1805 – 1880 (для передачи сигнала от базовой станции до мобильного телефона). Ширина диапазона 75 МГц, который делится на подчастоты шириной 200 кГц, что дает нам 374 канала. На каждой подчастотной несущей 8 тайм-слотов, что в теории позволяет БС обслуживать около 3000 абонентов.

GSM 1900 использует следующие частоты 1850 – 1910 (для передачи сигнала от мобильного телефона до базовой станции) и 1930 – 1990 (для передачи сигнала от базовой станции до мобильного телефона). Ширина диапазона 60 МГц, который делится на подчастоты шириной 37,5 кГц, что дает нам 1600 каналов. На каждой подчастотной несущей 8 тайм-слотов, что в теории позволяет БС обслуживать более 10000 абонентов.

В России используются 2 GSM диапазона 900 и 1800, в США используется 850 и 1900.

Особенность 900 диапазона в том, что радиус действия сигнала до 35км., 1800 - до 15 км. В 1800 диапазоне выше проникающая способность (устойчивость к помехам) – лучше качество связи, требуется меньшая мощность (Вт) для передачи сигнала, чем в 900, именно по этой причине, а также по причине более большей емкости одной БС в городах чаще используется 1800 диапазон. А 900 диапазон операторы используют на трассах или в местностях, где нет значительных рельефных перепадов, мало высотных зданий и высоковольтных линий электропередач – проще говоря: ровно и мало помех.

Все GSM телефоны, продающиеся в нашей компании, поддерживают оба этих диапазона; большинство - 3 (+1900).

Преимущества GSM:

· Большая ёмкость связи. GSM стандарт позволяет множеству абонентов пользоваться связью через одну базовую станцию. Базовая станция - это антенна через которую проходит радио сигнал.

· Высокое качество связи – связь либо есть, либо нет, и там где связь есть – она всегда высокого качества.

· Низкая степень излучения – меньше вред для здоровья.

· Малые габариты аппарата

· Защищенность сигнала от прослушивания – используется 16 значный код для перевода аналогового сигнала в цифровой.

· Телефон не привязан к одному оператору – достаточно сменить SIM-карту.

· Полностью автоматический роуминг.