A Globális Mobil Kommunikációs Rendszer ( GSM ) (történelmileg „Special Mobile Group”) egy második generációs ( 2G )digitális szabványa mobiltelefonáláshoz . A szabvány meghatározásáért felelős munkacsoportot 1982-ben hozta létre a Postai és Távközlési Igazgatások Európai Konferenciája (CEPT).
Az ETSI (Európai Távközlési Szabványügyi Intézet ) határozta meg és fejlesztette ki a 900 MHz-es frekvenciatartományra .
A Digital Communication System ( DCS ) nevű változat az 1800 MHz-es tartományt használja .
Ezt a szabványt különösen Európában, Afrikában, a Közel-Keleten és Ázsiában használják. Két másik változatot, a 850 MHz és az 1900 MHz PCS-t (személyes kommunikációs szolgáltatások) is használnak. Az adatvédelmet az A5 / 1 és A5 / 2 titkosítási algoritmusok biztosítják .
A GSM-hálózat kialakításának köszönhetően ideális a „hang” típusú kommunikációhoz ( telefonálás ). A hálózat váltásakor az erőforrásokat csak a beszélgetés időtartamára osztják ki, például vezetékes telefonvonalak használatakor. Az ügyfelek vagy előre fizetett kártyát vásárolhatnak, vagy előfizetéseket köthetnek.
A 3GPP szervezet égisze alatt a GSM szabványt kibővítették, hogy támogassa a nagyobb sebességet és az adatátvitelt "csomag" módban a GPRS (General Packet Radio Services), majd az EDGE (Enhanced Data rate for GSM Evolution) kiterjesztéssel . Ez a két mód együtt létezhet a GSM „kapcsolt hang” módjával, és ugyanazokat az antennákat és ugyanazokat a frekvenciasávokat használja.
A mobilhálózat fogalma az 1980-as évek elején üzembe helyezett első generációs hálózatokból származik, több ország viszont saját, úgynevezett analóg rendszerét (a beszélgetéseket világosban továbbítja), digitális sávokon működő hálózatokat fejleszt. frekvenciák gyakran különböznek az egyes államoktól. A hálózatok legjobb esetben a változó méretű zónák (cellák) szerint vannak elrendezve, amelyek nagyjából 30–50 kilométeres sugarú köröknek felelnek meg, összefüggőek vagy sem, amelyek mindegyikének középpontjában reléantenna van . A domborzattól függően lehetséges, hogy egyes sejtek a terület azonos részét fedik le. Amikor a szolgáltatás előfizetője bekapcsolja terminálját (leggyakrabban fedélzeti mobiltelefonját), az rádiókereséssel automatikusan bázisállomást (BTS) keres . Ha több bázisállomást talál, akkor a fedélzeti terminál hálózatához csatlakozik az állomás, amely a kommunikációhoz szükséges legjobb minőségű jeleket kínálja. Ezután azt mondják, hogy a terminált felismeri és regisztrálja a hálózat, hogy "készenléti állapotban" van konfigurálva. Mostantól fogadhatja a neki szánt hívásokat, valamint ezen a bázisállomáson keresztül is elküldheti őket. Ez a kapcsolat aktív marad, amíg a jelek megfelelő szinten maradnak. Minden bázisállomásnak számos különféle kétirányú (vagy teljes duplex) csatornája van dinamikusan (szükség szerint) hozzárendelve a regisztrált terminálokhoz. Ha a kommunikáció során a terminál elhagyja a cellát, és elveszíti a kapcsolatot azzal az állomással, amelyhez kapcsolódik, a beszélgetés fokozatosan lebomlik, vagy akár hirtelen megszakad, még akkor is, ha ugyanazon hálózat másik cellájában történik, ahol a terminál azonnal törekszik az újbóli regisztrációra. Ez a hátrány gyakran arra kényszeríti a felhasználókat, hogy állítsák le járművüket, hogy fenntartsák (amikor csak tudják), vagy visszanyerjék a jó kommunikációs minőséget. Régóta ismeretlen, az átadás technikáját (az országhatárokon belüli korlát nélküli kommunikáció fenntartásának lehetőségét) még meg kell határozni és fejleszteni kell. A terminálok telepítésének magas költségei és néhány hiányosság ellenére a különféle rendszerek némi sikert arattak, ami szűk keresztmetszetet eredményezett az erőforrásokban. Az egyes bázisállomások készenléti kapcsolatokban korlátozott kapacitása az egyidejű kommunikáció mellett kötelezővé teszi egyes rendszerek fejlesztését egy szolgáltatási frekvenciasáv kiosztásával, lehetővé téve az előfizetők számának egy szintig történő növelését, feltételezve, hogy azok ne telefonáljon egyszerre. A mobiltelefon- rendszerek még mindig gyerekcipőben járnak. A relé antennák a BTS ezután igényli elegendő áramot szolgálja a mobil terminálok a 2 vagy 10 watt különböző súlyokkal attól függően, hogy felszerelni ritka gyalogosok vagy átültetése. Az interferencia elkerülése érdekében a szomszédos lefedettségi körök nem használhatják újra ugyanazokat a frekvenciákat, csökkentve ezzel az egyes cellákban elérhető frekvenciaspektrumot .
1987-ben a technikai megoldásokra használatára vonatkozó 2 nd generációs mobil távközlési állítottak a GSM (Group egy mobil szolgáltató) az ETSI . Így a digitális átvitel (titkosított) és már nem analóg, az információk titkosítása és a rádiócsatornák időosztásos multiplexelése .
1988-ban az Ericsson kifejlesztette első GSM rendszerét a Vodafone vállalat számára .
1991-ben az első kísérleti kommunikációt a GSM csoport hozta létre. A GSM rövidítés szintén megváltoztatja jelentését, hogy a mobil kommunikáció globális rendszerévé váljon . Ezután elkészültek a műszaki előírások, hogy működni tudjanak az 1800 MHz-es sávban .
A genfi Telecom 91 kiállításon a közeli francia területre telepített bázisátviteli állomások segítségével bemutatják a GSM-terminálok használatát a gépjárművek fedélzetén.
Jelen vannak az Egyesült Államokban és Kanadában. Néhány ország csak a GSM 850 szabványt használja (Ecuador, Panama stb.). A GSM 1900-at PCS 1900-nak ( Personal Communications Service ) is hívják .
Ez a két típusú hálózat Európában található meg, különösen Belgiumban, Spanyolországban, Franciaországban, Németországban, Olaszországban, Svájcban.
A GSM 900 a 880–915 MHz sávot használja hang vagy adat küldéséhez a mobilról, és a 925–960 MHz sávot az információk fogadásához a hálózattól.
A GSM 1800 az 1710 MHz - 785 MHz sávot használja az adatok küldéséhez a mobil terminálról ( feltöltés ), az 1 805 MHz - 1 880 MHz sávot pedig az információk fogadásához ( letöltés ).
Azokat a készülékeket, amelyek 900-ban és 1800-ban is működnek, GSM kettős sávnak vagy egyszerűen kettős sávnak nevezzük .
A GSM 1800-at DCS 1800-nak ( digitális kommunikációs rendszer ) is hívják .
A 900 MHz-es , jó lefedettségű GSM-hálózat felállítása a fejlődő országokban gyakran drága. A lefedett területek hatalmasak, a népsűrűség helyenként alacsony, és az infrastruktúra kiépítéséhez szükséges pénzügyi eszközök csökkentek. A ritkán lakott területeken a fő probléma a telepítendő bázisállomások magas száma. Még az iparilag fejlett országok is szembesülnek a vidéki területek lefedettségének problémájával.
Alacsonyabb frekvenciák használata jelentősen megnöveli a bázisállomások hatótávolságát. Így 450 MHz-en a tartományuk majdnem duplája lenne, mint 900 MHz-nek . Az Ericsson és a Nokia a 2000-es évek elején azon dolgozott, hogy kifejlesszen egy GSM-szabványt, amely a 450 MHz-es és a 480 MHz-es frekvenciasávban működik . Ezekkel a frekvenciákkal a rádió lefedettsége elérheti a 120 km-t . Ez különösen alkalmas tengerparti, sivatagi vagy vidéki területekre, ahol a forgalom gyenge és a terep sík.
De ez a technológia kereskedelmi szempontból nem volt sikeres; 2012-ben ezt a frekvenciasávot sehol sem használták a GSM-hálózatokhoz, és nem adtak el GSM-450-kompatibilis telefont.
A 900 MHz-es sáv frekvenciái használhatók a GSM-re, és 2008-tól az UMTS-re .
A GSM-R hálózat a Sol-Trains vasúti kommunikációnak szentelt magánhálózat. Nem kompatibilis a „nagyközönség” GSM vagy UMTS terminálokkal, ezért a hagyományos GSM előfizetők nem férnek hozzá. Franciaországban a GSM-R számára kijelölt frekvenciasávot (876–880 MHz és 921–925 MHz ) több vasúttársasághoz osztják ki, különösen az SNCF Réseau és az Eurotunnel számára, amelyek mindegyikének megvan a maga GSM-R hálózata.
A GSM frekvenciák kiosztását és annak alakulását a következő szakaszok ismertetik.
2011 közepe előttA főváros egész területén és egyes nagyon sűrű területeken 2012 végéig:
2011. július 12. óta (az ingyenes mobil érkezése )Az üzemeltetők megoszthatják ezt a frekvenciasávot a GSM és az UMTS között . Vegyes felhasználás esetén a 10 MHz sávszélességű operátorok 5 MHz- t osztanak ki az UMTS-re és 5 MHz-et a GSM-re.
A nagyvárosi terület nagy részén :
Körülbelül 13 katonai tábor :
A nagyváros egész területén, a nagyon sűrű területek kivételével:
Nagyon sűrű területeken:
Két 1 -jén október 2013 és 24 május 2016A Bouygues Telecom megoszthatja 2 x 21,6 MHz-re csökkentett frekvenciasávját a GSM és az LTE között Franciaország szárazföldjén:
2016. május 25. ótaArcep döntése szerint 2015. július, A Bouygues Telecom, az Orange és az SFR 2016 májusa óta tudja használni ezt a frekvenciasávot a GSM és az LTE számára .
A Free ezen a frekvenciasávon 15 MHz-es duplexszal rendelkezik, használható az LTE számára . A 3 másik üzemeltető frekvenciasávját eltolták és 20 MHz-es duplexre csökkentették a nagyvárosi Franciaországban:
A mobiltelefonok tartalmaznak egy eltávolítható SIM-kártyát a felhasználó (előfizető) azonosításához és adott esetben számos telefonszám tárolásához . Néhány legújabb terminálban a SIM-kártya helyettesíthető egy nem eltávolítható virtuális SIM-kártyával, az eSIM-mel .
Mindegyik eszköz ( felhasználói berendezés ) is azonosították, függetlenül annak make számos IMEI kapott beírja a billentyűzeten, a sorozat USSD : *#06#. Ezt az IMEI-azonosítót meg lehet jegyezni, és lopás esetén be lehet jelenteni az üzemeltetőjének , hogy blokkolják. Ezt az azonosítót nem szabad összetéveszteni a SIM-kártyán található IMSI-vel .
A PIN-kód a SIM-kártya jelszava ; a PUK-kód a SIM-kártya feloldásának feloldására szolgál, amelyet 3 hibás PIN-kód megadása után blokkolunk. A PIN2-kód, ha létezik, jelszó a SIM-kártya funkcióinak egy meghatározott részhalmazához; a PUK2 kód ugyanúgy társul hozzá.
A mobilhálózaton az eszközt az IMSI kódból származtatott TMSI ( Temporary Mobile Station Identifier ) kód azonosítja . Ennek az IMSI / TMSI rendszernek köszönhetően a mobiltelefon telefonszámát nem közlik a rádióhálózaton , ami garantálja a hívások titkosságát: mivel a TMSI-k gyakran változnak, és váltakozva vannak több terminálhoz hozzárendelve, a forgalmat lehallgató személynek nagyon kevés egy telefonszám és egy TMSI társításának esélye.
A GSM speciális hálózatát PLMN-nek ( Public Land Mobile Network ) hívják , mindegyik üzemeltetőnek megvan a maga. Csatlakozik a nyilvános kapcsolt telefonhálózathoz (PSTN), de közvetlenül más mobiltelefon-hálózatokhoz ( UMTS , LTE ) és más szolgáltatók hálózataihoz is .
A TDMA ( időosztásos többszörös hozzáférés vagy angol nyelvű a TDMA Time Division Multiple Access számára ) és az FDMA ( osztott többszörös hozzáférésű frekvencia vagy angol nyelvű az FDMA Frequency Division Multiple Access esetén ) lehetővé teszi, hogy több felhasználó csatlakozzon a bázisállomásokhoz a hálózat telítettsége nélkül.
A GSM két frekvenciasávot használ, az egyiket a felfelé irányuló (TX), a másikat a lefelé irányuló összeköttetéshez (RX), amelybe a jelző csatornákat integrálták; a jel teljesítményét az antenna és a figyelembe vett GSM közötti távolságnak megfelelően modulálják, ami lehetővé teszi a felhasználó és az antenna közötti távolság becslését.
A 880-915 MHz sávot Európában használják, a felfelé irányuló kapcsolathoz , míg a 925-960 MHz sávot használják a lefelé irányuló összeköttetéshez. Ezen sávok mindegyike 175 hordozót ( csatornát ) tartalmaz 200 kHz távolságra ; Franciaországban 4 szolgáltató között oszlanak meg (lásd a GSM frekvenciákat Franciaországban ). Az ezeken a hordozókon alkalmazott moduláció GMSK , amely lehetővé teszi a vivő átfedéseinek elkerülését.
Minden szolgáltató nyolc időrésszel (TS) rendelkezik. Körülbelül 577 μs-ig tartanak. A hang (vagy jelzés) továbbítására használt fizikai csatornák ezek a rések.
Minden hordozó nyers sebessége 271 kbit / s , míg a fizikai csatornák nyers sebessége 33,8 kbit / s . A hasznos sebesség 24,7 kbit / s a GSM-ben. Ez a sebesség magasabb, mint a GSM-ből származó GPRS és EDGE adatok továbbítására optimalizált szabványok, amelyek ugyanazt a frekvenciasávot és ugyanazokat a reléantennákat használják.
A GSM frekvenciaterv meglehetősen összetett, mivel el kell osztani a felhasznált hullámhosszakat az antennák között , hogy elkerüljük a rezonancia hatást, amely elakadna a kommunikáción. Tehát az antennák hatótávolsága, valamint a hullámhosszak eloszlása meglehetősen kényes feladat, így a sejtek nem keverednek egymással (egy cella = egy antenna sugárzó felülete).
A gyakorlatban, ha egy rádiócella szélére helyezik, a GSM legfeljebb 7 antennát lát, amelyekhez jelenleg csatlakozik, és 6 tartalékot, amelyekre elmozdulás esetén kapcsolhat, amint a Az egyik tartalékantennával való kommunikációhoz szükséges energia-kibocsátás gyengébb lesz, mint amennyi a jelenlegi antennájának eléréséhez szükséges; szabály, hogy folyamatosan minimális energiát használjon a kommunikációhoz.
A GSM hálózat számos szolgáltatást tesz lehetővé:
A GSM-hálózatok a földfelszín nagy részén helyezkednek el; a hálózathoz való csatlakozás szükséges feltétele, hogy a mobiltelefon helyéhez közeli bázisállomások („rádiócellák”) rendelkezésre álljanak (a telefon akkumulátorának töltöttsége is befolyásolja a vételi tartományt). Így a ritkán lakott területeken (magas hegyek, széles vidék, sivatagok), nagy magasságokban (például repülővel), a földi üregekben (barlangok, alagutak) és a tengerben (a felszín felett és alatt) gyakran nincs GSM-hozzáférés.
A GSM ( globális mobil kommunikációs rendszer ) hálózatok 2014-ben 219 országot vagy területet fedtek le.
2016-ban a GSMA szövetség 4,8 milliárd egyedi felhasználót és 7,9 milliárd csatlakoztatható SIM-kártyát számlált világszerte a GSM és a derivatív mobil hálózatokkal ( UMTS és LTE ) .
Németországban négy operátor működött együtt:
Az E-Plus és O 2 hálózatok2014-ben egyesült az O 2 márkanév alatt ; Németország ezt követően 3 szolgáltatóhoz száll át, miután a Telefònica megvásárolta az E-Plus-ot.
Belgiumban három szolgáltató működik: Base , Orange , Proximus . GSM vagy több köznyelvben G is a kifejezés általánosan használt, hogy kijelölje a mobiltelefon Belgiumban, mind francia nyelvű és holland- beszéd .
Spanyolországban négy szolgáltató működik:
Franciaországban négy szolgáltató működik :
Az első három hálózat hozzáférést kínál a mobil szolgáltatásokhoz GSM és GPRS / EDGE módban a 900 MHz-es és 1 800 MHz-es frekvenciasávon , valamint UMTS módban , amelyet most a legújabb 4G LTE technológia egészít ki az Orange, az SFR, a Bouygues Telecom és az Free számára. Mobil. Az ingyenes mobilhálózat a 3G UMTS szabványt használja a 900 MHz és a 2100 MHz frekvenciasávon , az LTE szabványt pedig a 700 MHz , 1800 MHz és 2600 MHz frekvenciasávon ; nem GSM kompatibilis. Az ingyenes mobil előfizetők azonban hozzáférhetnek az Orange GSM / EDGE és UMTS hálózataihoz a két szolgáltató között aláírt barangolási megállapodásnak köszönhetően .
Az Egyesült Királyságban négy szolgáltató működik, az Orange és a T-Mobile egyesülését követően .
Olaszországban négy szolgáltató működik:
Svájcnak három mobilszolgáltatója van:
Portugáliának három mobiltelefon-szolgáltatója van :
A Kongói Demokratikus Köztársaságban öt távközlési szolgáltató működik:
Marokkóban három szolgáltató működik:
Algériában három szolgáltató működik:
Tunéziában három szolgáltató működik:
Togóban két szolgáltató működik:
Szenegálban három szolgáltató működik:
Kongóban négy szolgáltató működik:
Mauritániában három szolgáltató működik:
Nigerben négy szolgáltató működik:
Burkina Faso három szolgáltatóval rendelkezik:
Maliban két szolgáltató működik:
Elefántcsontpartnak 3 üzemeltetője van:
Kamerunban 3 fő szolgáltató működik:
Az Egyesült Államok, amely történelmi okokból egy másik szabványt: a CDMA-t használta , 2004 óta az AT&T és a T-Mobile szolgáltatók nemzeti hálózatai révén szinte az egész területet lefedi a GSM / UMTS.
Vannak olyan virtuális szolgáltatók is, akiknek nincs GSM-rádió infrastruktúrájuk, és nincsenek kijelölt frekvenciasávjuk sem, de más üzemeltetők hálózatait bérlik : az MVNO-kat .
A GSM hálózat sajátossága, hogy a felhasználót csak a SIM-kártyával hitelesíti . A telefon nem hitelesíti a hálózatot. Ezután lehetőség van IMSI-elkapó vagy ember a közepén támadások végrehajtására a kommunikáció lehallgatása érdekében.
A 2009. december 28, szoftvermérnök és titkosítási szakértő, Karsten Nohl a Káosz Kommunikációs Kongresszuson elárulta, hogy ő és egy csoportja "megtörte" az A5 / 1 GSM kódolási kódot . Támadásuk megmutatta a kommunikáció valós idejű dekódolásának lehetőségét . Ennek ellenére a GSM fejlesztési tisztviselői jelezték, hogy bár az algoritmus már mindenki számára elérhető, a hívás lehallgatása továbbra is bonyolult.
Számos mobiltelefon-szolgáltató kínál olyan oldalt a webhelyén, amely lehetővé teszi, hogy megismerje az egyes átviteli típusok (2G, 3G) vételi területeit. Ezeket sok esetben túlértékelik. Ezért számos olyan projekt létezik, amelynek célja az ilyen típusú térkép elkészítése a GPS-t tartalmazó telefonok és okostelefonok tényleges vétele által szolgáltatott információk alapján ; megtalálhatjuk például: