Что такое GSM модуль в телефоне

Что такое gsm?

GSM (Global System Of Mobile Communications) — глобальный стандарт цифровой сотовой связи, обладающий сегодня наибольшим покрытием. Впервые этот режим сети появился в конце 80-х годов благодаря разработкам Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI).

Сеть GSM, как правило, относится ко второму поколению сотовых сетей интернета (2G) и поддерживает 4 вида частот на 850, 900, 1800 и 1900 МГц. В зависимости от количества доступных диапазонов есть разные классы смартфонов, например, двухдиапазонные или трехдиапазонные.

Технология GSM предоставляет услуги передачи голосовой информации, SMS и факсимильных сообщений. Также перечень основных возможностей стандарта включает определение входящих номеров, удержание вызова и конференц-связь одновременно с несколькими абонентами.

Дальность действия GSM-сети ограничивается 120 км, что на сегодняшний день не является проблемой ввиду большого распространения вышек сотовой связи. Тем не менее, достаточно низкая по современным стандартам скорость передачи данных (около 171,2 кбит/c) является главным недостатком GSM.

Эволюция gsm или что такое 2.5g и 2.75g

GPRS (General Packet Radio Service) или 2.5G – надстройка над стандартом GSM. Информация в ней передается в виде пакетов – сообщений, содержащих информацию об отправителе, получателе и передаваемые данные. Фрагмент фотографии, например.

EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution ) или 2,75G – улучшенный вариант GPRS, использующий модуляцию 8PSK. Технология повышает скорость передачи до 270 кбит/сек.

Gsm история возникновения стандарта

Название GSM первоначально было аббревиатурой группы, которая вела разработку этого стандарта. Позже ее значение было интерпретировано в нужном ключе и стало обозначать Глобальную систему для мобильной связи. В 1982 году стартовало создание GSM. Оно велось коалицией из 26 Европейских компаний, предоставлявших услуги связи.

Цель состояла в том, чтобы объединить все европейские страны с единым стандартом связи, который будет работать на 900 мегагерц. Спустя 7 лет ETSI продолжил работу над развитием GSM. Стандарт начал полноценно работать только в середине 1991 года. При этом он наголову обходил ближайших конкурентов, таких как североамериканский PCS. После этого усовершенствование стандарта проводилось в 1993 году. После производились лишь улучшения текущей версии.

Архитектура сети gsm

Разберем пример идеальной модели сети. На рисунке изображенном ниже представлена модель, у каждой БС есть по 6 соседей. К примеру, эти станции расположены на гладкой поверхности, без холмов, деревьев, зданий и неровностей.

Базовая станция (БС) — это приемо-передающая станция, которая взаимодействует с вашим мобильным телефоном по радиоканалу. Зона охвата БС при таких условиях представляет окружность, которые будут пересекаться между собой. Если соединим точки пересечения окружностей, то получим шестиугольники – пчелиные соты.

Сеть подразделяется на 2-е основные системы BSS (Base Station System) – подсистема базовой станции и SSS – система коммутации. Эта система включает:

BSC – контроллер базовой станции.

К его обязанностям относится:

• Распределение радиоканалов между базовой станцией и мобильной станцией;
• Контролирует соединение с мобильной станцией (МС);
• Уведомление МС о поступившем вызове;
• Контроль уровня выходной излучаемой мощности между мобильной и базовой станцией в течение разговоров абонентов.

Промежуточное звено между БС и системой коммутации является транскодер (TCE) — это оборудование, которое преобразует входные сигналы канала передачи голоса и данных из коммутационного центра в форму, соответствующую рекомендации GSM по радиоинтерфейсу.

Проще говоря, по проводным линиям, голос в цифровом виде отправляется со V=64 Кбит/с. Сигнал с одинаковой скоростью передаётся с выхода коммутационного центра. А уже между мобильной станции и БС речь передается со V=13 Кбит/с. Транскодер превращает 64 Кбит/с в 13.

Mobile Switching Center (MSC) переводится с английского как мобильный коммутационный центр. Коммутатор обслуживает ограниченную по территории группу сот, например в конкретном городе, и выполняет все виды соединений, нужных для работы МС.

Функции коммутатора:

Home Location Register (HLR) – «домашний» регистр местоположения. Это устройство содержит информацию о местонахождении любой из мобильных станций, что позволяет коммутационному центру отправлять вызов на эту станцию.

HLR это справочная база данных (БД) о регулярно регистрируемых абонентов в сети:

• Параметры достоверности пользователей;
• Определенные номера;
• Перечень оказываемых клиенту услуг связи;
• Спец. информация о маршрутизации;
• Оформление данных о роуминге.

Visitor Location Register (VLR) – Регистр местоположения посетителя.

Это временная база данных абонентов, которые находятся в зоне действия конкретного коммутационного центра. Основная роль VLR заключается в минимизации количества запросов, которые MSC должны выполнять к регистру домашнего местоположения (HLR), который содержит постоянные данные, относящиеся к абонентам сотовой сети.

В идеале, должен быть только один регистр местоположения посетителя на MSC, но также возможно, чтобы один VLR обслуживал несколько MSC.

Преимущество системы — она уменьшает нагрузку на основную базу данных в «домашнем» регистре местоположений. В ней хранятся такая же информация, что и в домашнем регистре, пока абонент находится в зоне покрытия конкретного коммутационного центра.

Authentication Center (AUC) – центр аутентификации. Это функция в сети GSM, используемая для аутентификации мобильного абонента, который хочет подключиться к сети. Аутентификация осуществляется путем идентификации и проверки действительности SIM-карты.

Как только подписчик аутентифицирован, AUC отвечает за генерацию параметров, используемых для конфиденциальности, и шифрование радиолинии. Чтобы обеспечить конфиденциальность мобильного абонента, временная идентификация мобильного абонента (TMSI) назначается на время, в течение которого абонент контролируется конкретным центром коммутации мобильной связи (MSC), связанным с AUC.

Equipment Identity Register (EIR) – регистр идентификации оборудования.

В регистре имеются специальные номера IMEI (международный идентификационный номер оборудования мобильной станции) практически на всех мобильных станциях, которые имеют доступ к конкретной сети связи.

База данных разделяется:

• Белый список – для авторизованной МС;
• Чёрный список попадают номера, которые были украдены, или лишенные доступа по любой другой причине;
• Серый для МС с проблемами данных программного обеспечения.

Управляющее звено сети, которая не включена в систему коммутации, является Operation and Maintenance Center (центром эксплуатации и технического обслуживания), сокращенно ЦЭиТО.

Operation and Maintenance Center проверяет и распоряжается остальными компонентами сети. В появления чрезвычайной ситуации ЦЭиТО уведомит персонал, и зарегистрирует сведения об аварийной ситуации. В зависимости от степени повреждения ОМС позволяет устранить ситуацию автоматически или с вмешательством персонала.

Для создания разумного иерархического управления сетью GSM, подходит Network Management Center (NMC) – сетевой операционный центр, который:

Возможности gsm связи

Стандарт и надстройки поддерживают следующие функции:

• звонки;
• прием / отправка СМС сообщений;
• прием / отправка MMS, содержащих фото, видео или аудио;
• доступ в Интернет: WAP, World Wide Web;
• определение номера звонящего и скрытие собственного;
• конференц-связь;
• переадресация вызова на другой номер;
• голосовая почта;
• удержание вызова.

Второе поколение мобильной связи (2g)

Введение новых стандартов, которые сформировали второе поколение мобильной связи, было обусловлено невозможностью усовершенствования аналоговых стандартов в цифровой. Фактически 2G начал свою работу в Европе в 1991 году, а к 1993 году в 22 странах были уже созданы 36 сетей GSM.

Японский эквивалент базовых стандартов был введен в 1994 году. При этом производилось постоянное внутреннее улучшение технологий для избавления от недочетов появившихся стандартов. Внедрение 2G способствовало существенному ускорению передачи данных и возможность общаться посредством кратких текстовых сообщений.

Зачем нужен gsm в телефоне?

В данное время на смену связи и интернета GSM постепенно приходят более совершенные технологии, такие как WCDMA и LTE (4G). Благодаря повышенной пропускной способности доступная скорость отправки и получения информации возросла до 3,6 Мбит/с (3G). За счет этого пользователи получают возможность не только оперативно загружать большие файлы, но и просматривать видео в высоком разрешении.

Именно по этой причине в настройках смартфона можно настроить наиболее удобный режим сети. Как правило, по умолчанию там установлено значение «Автоматически», что позволяет устройству подстраиваться под доступный в текущем месте стандарт связи.

Если есть потребность в экономии заряда батареи, можно переключить смартфон в режим GSM. Это позволит не только продлить время работы, но и улучшит качество связи, если в текущей локации слабый сигнал сетей 3G/4G.

История стандарта

Как включить gsm?

Чтобы внести изменения в работу сотовой связи на смартфоне (Android), нужно перейти в «Настройки», выбрать пункт «Мобильные сети» и нажать на «Режим сети». Тут можно свободно переключиться на GSM, WCDMA и LTE. Название пунктов могут отличаться — это зависит от версии ОС и фирменной оболочки.

Как это работает

В передаче сигнала между абонентами  участвуют 2 элемента:

1. GSM модуль в телефоне – передает / принимает радиосигнал от базовой станции оператора;
2. базовая станция – соединяет с другими абонентами, проверяет подлинность SIM карты, защищает радиоэфир от прослушивания.

Работает GSM связь следующим образом:

1. Радиомодуль в телефоне сканирует радиоэфир.
2. Базовая станция отправляет модулю случайное число, сгенерированное алгоритмом.
3. Телефон генерирует ответ и отправляет обратно. Если ответный код верен, то он подключается к мобильной сети. При соответствующих настройках, базовая станция проверяет IMEI устройства и может отказать в доступе, если оно есть в списке запрещенных или отслеживаемых. Этот и 3 предыдущих этапа проходят при включении устройства, перед получением отправлением СМС, звонками, переподключении к другой базовой станции.
4. Между элементами устанавливается шифрованное соединение.
5. Телефон и базовая станция обмениваются информацией.

По окончании обмена соединение разрывается, а устройство продолжает прослушивать радиоэфир.

Немного истории

История GSM берет свое начало в 1 982 году, когда Европейский институт стандартизации электросвязи создал Group Special Mobile, которую потом переименовали в Global System for Mobile Communications. Развиваться технология и активно распространятся начала лишь в 90-ых годах.

Целью создания было обеспечение мобильного роуминга между странами, которые состояли в общеевропейском сотрудничестве. Сотовую связь устанавливать предполагалось на частоте в 900МГц.

По состоянию на 2 003 год цифровые беспроводные услуги GSM предлагались в той или иной форме в 193 странах.

Особенности gsm

• СИМ карта используется для доступа к каналу и службам связи
• Беспроводная сеть передачи данных
• Шифрование телефонных звонков
• Защита пользователя от возможного взлома и мошеннических действий
• Анти-определитель номера
• Возможность общаться в роуминге
• Переадресация
• Передача факсимильных сообщений
• Ожидание вызова
• СМС
• Голосовая почта
• Конференции

Первое поколение мобильной связи (1g)

Данное поколение использовало в своей работе аналоговые стандарты, которые внедрялись в течение 1980-х годов. Впоследствии они были заменены цифровой технологией 2G, по всем параметрам превосходившей первое поколение. Принципиальное отличие между ними – возможность пользоваться СМС и шифровать звонки: только цифровой стандарт может позволить сделать это.

Всего 1G поддерживал более 10 стандартов. Самые известные из них: NMT, AMPS, TACS, C-450, RtMI. Все они использовались отдельно, в зависимости от региона применения. Скорость загрузки при использовании 1G не превышала 5,6 килобайт в секунду, что является просто смешным по сегодняшним меркам.

Переходный период (2,5g)

С течением времени развивались технологии, вместе с этим стала необходимой передача данных между пользователями сотовых телефонов с значительно большей скоростью. Впоследствии был создан GPRS – пакетный радиоприемник общего использования. GPRS является своего рода дополнением к стандарту GSM, которая позволяет использовать пакетную передачу данных в сети этого стандарта.

Плата за пользование GPRS взимается за распакованный объем трафика, а не за время использования. Следующей ступенью развития GPRS стал EDGE. Аббревиатура буквально обозначает расширение возможностей для произведения эволюции GSM. Данная технология позволила существенно ускорить передачу информации.

Иногда EDGE также называют стандартом поколения 2.75. К тому же, вводилась технология XRTT, которая в теории может передавать информацию со скоростью 144 килобит в секунду, но на деле этот показатель редко превышал 60. Тем не менее, данная технология все еще широко применяется, как и любая другая, использующая в своей работе зарегистрированную радиолинию.

Преимущества и недостатки gsm

Согласно Википедии, стандарт обладает следующими достоинствами:

1. В сравнении с стандартом AMPS-800 (1G), телефоны с поддержкой GSM компактнее и расходуют меньше энергии, так как базовая станция отслеживает уровень сигнала от устройства абонента. Если он выше определенного уровня, то станция приказывает снизить его.
2. Защита от случайного перехвата сообщений с помощью шифрования.
3. Роуминг;
4. Улучшенное качество и кодирование голосовой связи;
5. Низкий уровень помех;
6. Хорошее качество связи.

К недостаткам относятся:

• искажение речи из-за оцифровки и сжатия;
• низкий уровень сигала, если между абонентом и антенной связи больше 15 километров.

Подводя итог, можно сказать о GSM связи, то что этот стандарт позволил уменьшить телефоны, увеличить время автономной работы, улучшить качество связи и защищенность передаваемой информации.

Характеристики аналоговых стандартов сотовой связи

Основные аналоговые сети использовали в своей работе частоты 450, 800 и 900 мегагерц. Radiocom 2000, стандарт, использовавшийся во Франции, выделяется из этого ряда: он применял диапазоны 170, 200 и 400 МГц.

Все аналоговые стандарты использовали частотную модуляцию для передачи исходных данных. Подвижная станция для работы по этим стандартам должна была иметь относительно высокую мощность — от трех до пяти ватт. Главный недостаток данных стандартов кроется в их низкой ёмкости, появляющейся из-за неполной экономичности использования выделенной полосы, работающей на частоте 12,5-30 килогерц. Это влекло за собой высокие потери эффективности и завышенное энергопотребление.

Цифровые стандарты сотовой связи 2-го поколения

При переходе на 2G существовало два основных стандарта для систем сотовой связи – уже упоминавшийся GSM, применявшийся на территории Европы и D-AMPS, получивший большое распространение в Северной Америке. Они разрабатывались независимо друг от друга.

Историю формирования GSM вы уже знаете, остановимся на D-AMPS. Работа над его созданием началась, когда стал очевидным тот факт, что существующий аналоговый стандарт AMPS невозможно полностью заменить цифровым из-за широты его применения. Но вскоре, нашли способ создания аналого-цифровой системы, которая способна обеспечить работу обеих систем в одном и том же диапазоне частот.

Итоги

Несмотря на распространение 3G и 4G, GSM-интернет по-прежнему остается актуальным. Переключившись на этот стандарт связи в подходящий момент, можно заметно снизить нагрузку на аккумулятор телефона (при условии, что не нужна высокая скорость интернета).

Заключение

Как можно заметить, весь процесс перехода от аналоговой связи до цифровой занял чуть больше пяти лет, после чего вновь появившиеся стандарты постепенно совершенствовались, ускоряя передачу сигнала и увеличивая его качество. На сегодняшний день развитие мобильной связи идет с гораздо большей скоростью, так как технологии создаются намного быстрее, чем 30 лет назад: тогда никто и подумать не мог о скорости передачи данных через телефон в разы выше компьютерной.

На текущий момент активно ведется разработка стандартов пятого поколения, которые позволят передавать информацию с немыслимой скоростью, приближающейся к показателям в гигабайты/секунду. Но те эпохальные события, когда только началось зарождение новых поколений сотовой связи стали самым настоящим толчком к совершенствованию, импульс от которого сохраняется до сих пор.

В заключение

Это были основные моменты, которые нужно знать об этом стандарте связи. Сейчас ему на смену пришли уже более новые и современные виды, обеспечивающие куда лучшее качество с быстрой передачей информации.