Wolna encyklopedia

GSM (ang. Global System for Mobile Communications, pierwotnie Groupe Spécial Mobile) jest najpopularniejszym obecnie standardem telefonii komórkowej. Sieci oparte na tym systemie telekomunikacji oferują usługi związane z transmisją głosu, danych (na przykład dostęp do Internetu) i wiadomości w formie tekstowej lub multimedialnej.

We wrześniu 2007 na świecie było ok. 2 mld unikatowych numerów abonenckich telefonii GSM, a sieci oparte na tej technologii zbudowane były w ponad 200 krajach. Dzięki możliwości międzynarodowego roamingu i umowom międzyoperatorskim abonent GSM może - bez podpisywania oddzielnych umów z każdym operatorem z osobna - korzystać z telefonu w wielu krajach. Usługi GSM mogą być udostępnione na zasadzie comiesięcznych opłat lub w formie przedpłat, co znacznie zwiększa liczbę potencjalnych użytkowników.

Spis treści 1 Historia rozwoju standardu 1.1 GSM 900 Phase 1 1.2 GSM Phase 2 1.3 GSM Phase 2+ 2 Podstawowe założenia standardu 3 Standardy GSM 3.1 Używane częstotliwości 3.2 Rozmiary komórek 3.3 Sieci GSM budowane na bazie dwóch standardów 4 Podstawowe usługi w systemie GSM 4.1 Transmisja sygnałów mowy 4.2 Transmisja danych 4.3 Messaging 5 Architektura sieci GSM 5.1 Opis elementów sieci 5.1.1 Inne oznaczenia 5.2 Scenariusze 6 Rynek GSM na świecie 7 GSM w Polsce 8 Zobacz też 9 Bibliografia 10 Przypisy 11 Linki zewnętrzne

Historia rozwoju standardu

GSM 900 Phase 1

GSM powstał dzięki europejskiej inicjatywie stworzenia jednego, otwartego standardu telefonii komórkowej. Pierwotnie miał to być standard obowiązujący na terenie dwunastu członków Europejskiej Wspólnoty Gospodarczej (EWG). W tym celu wewnątrz Europejskiej Konferencji Administracji Poczty i Telekomunikacji (CEPT) powołany został w 1982 r. instytut Groupe Spécial Mobile (GSM), który miał za zadanie opracowanie standardu telefonii mobilnej działającej w paśmie 900 MHz. We wszystkich krajach członkowskich zarezerwowano te częstotliwości, w celu umożliwienia roamingu międzynarodowego. Stworzono prototypy urządzeń radiowych, przeprowadzano badania nad optymalnym sposobem dostępu do sieci. Ostateczne wyniki badań stały się podstawą do prac nad specyfikacją.

W 1984 r. Komisja Europejska zatwierdziła projekt wspólnego standardu, a w podpisanym 7 września 1987 r. Memorandum of Understanding 15 operatorów z 13 krajów zobowiązało się do zaimplementowania technologii GSM^[1]. Pierwsza specyfikacja została opublikowana rok później (GSM 900 Phase 1). Znaczenie akronimu GSM zmieniono na Global System for Mobile Communications.

GSM Phase 2

W 1989 r. prace nad rozwojem standardu przejął nowo utworzony Europejski Instytut Norm Telekomunikacyjnych (ETSI). W 1990 r. rozpoczęto definiowanie standardu GSM działającego w paśmie 1800 MHz (DCS). W 1992 r. w Finlandii powstała pierwsza komercyjna sieć w architekturze GSM, używała ona częstotliwości 900 MHz. Rok później w Wielkiej Brytanii powstała sieć DCS. Prace nad implementacją standardu rozpoczął też pierwszy operator spoza Europy - Telstra (Australia).

Pierwsze działające sieci obsługiwały tylko transmisję głosu, w 1994 r. dodano do nich także możliwość przesyłania danych. Prace nad fazą drugą specyfikacji GSM zakończyły się w roku 1995.

GSM Phase 2+

ETSI kontynuowała pracę nad specyfikacją GSM pod nazwą Phase 2+. Uwzględniono technologie przesyłania danych High Speed Circuit Switched Data oraz CAMEL - funkcjonalność sieci umożliwiającą pełny roaming usług bazujących na platformie sieci inteligentnych. W 1997 częścią specyfikacji stała się technologia GPRS. Jednocześnie standard GSM stawał się coraz bardziej popularny także poza Europą. W USA ANSI dostosowało radiową część specyfikacji do lokalnych wymagań (pasmo 1800 MHz było już zajęte), tak powstał GSM 1900 (PCS). Ta specyfikacja uwzględniała też nowy sposób kodowania mowy przez telefon, Adaptive Multi Rate, przejęty później przez normy ETSI.

Ze względu na umiędzynarodowienie się standardu powołano 3rd Generation Partnership Project (3GPP), w którego skład weszły instytuty standaryzacyjne z wielu krajów spoza Europy. Od tej pory, ETSI miało wpływ na specyfikacje tylko jako jeden z równoprawnych członków 3GPP. Standard GSM nadal jest rozwijany, wprowadzona została nowa technologia przesyłania danych - EDGE, nowe rozwiązania związane z platformą Sieci Inteligentnych. Jednocześnie 3GPP rozwija specyfikacje telefonii 3G, w miarę postępu prac, w opisie funkcjonalności GSM uwzględniana jest też współpraca pomiędzy tymi dwiema rodzajami sieci (np. kwestia roamingu i handoveru).

Podstawowe założenia standardu

Podczas tworzenia standardu GSM opierano się na doświadczeniach związanych z rozwijanym standardem ISDN, czyli cyfrową siecią stacjonarną z integracją usług, istnieje więc wiele podobieństw pomiędzy tymi sieciami:

• W strukturze obu sieci znajdują się cyfrowe centrale telefoniczne, wykorzystujące tego samego rodzaju łącza do przenoszenia różnych typów informacji (głosu, faksu, danych) pomiędzy abonentami. Kontrola nad połączeniami wykonywana jest za pomocą protokołu sygnalizacyjnego SS7.
• Głos o częstotliwości z zakresu 300 - 3400 Hz jest kodowany cyfrowo i w takiej postaci jest przesyłany do sieci.
• Zdefiniowane są pewne usługi, które są zintegrowane z siecią. Należą do nich między innymi: przesyłanie faksu, krótkich wiadomości tekstowych, poczta głosowa, identyfikacja numeru dzwoniącego abonenta, itp.

Podstawowym założeniem podczas projektowania standardu GSM była pełna mobilność abonenta, aby ją uzyskać specyfikacja uwzględnia:

• dodatkowe elementy infrastruktury sieci odpowiedzialne za przechowywanie informacji o aktualnym położeniu abonenta, śledzenie jego zmian i utrzymywanie odpowiedniej jakości transmisji nawet podczas przemieszczania się użytkownika telefonu.
• roaming, czyli możliwość korzystania z obcych sieci GSM.
• połączenie telefonu z siecią dzięki systemowi stacji bazowych. Jako dostęp do kanału radiowego wybrano cyfrową transmisję za pomocą technologii FDMA i TDMA. Oznacza to, że transmisje odbywają się na wielu częstotliwościach, z których każda jest podzielona na 8 tzw. szczelin czasowych. Jedna rozmowa może zajmować całą szczelinę lub jej połowę (kosztem pogorszenia się jakości dźwięku) – w konsekwencji na jednej częstotliwości może być obsługiwanych do 16 rozmów.

Standardy GSM

Istnieje pięć głównych standardów GSM, różniących się przede wszystkim używanym pasmem radiowym i rozmiarami komórek: GSM 400, GSM 850, GSM 900, GSM-1800 (nazywany także DCS), i GSM 1900 (nazywany także PCS). GSM 850 i GSM 1900 wykorzystywane są w większości państw Ameryki Północnej i Południowej. W pozostałej części świata, używany jest standard GSM 900/1800.

GSM 400 jest rozwiązaniem dla operatorów posiadających sieci NMT 450, którzy są już posiadaczami prawa do używania wykorzystywanych przez ten system częstotliwości, a w okresie przejściowym oba systemy mogą działać razem. Jest też technologią, którą można zastosować do pokrycia dużych niezamieszkanych obszarów.

Używane częstotliwości

Cecha \ System	GSM 400	GSM 850	GSM 900	GSM 1800	GSM 1900
Uplink [MHz]	450.4 - 457.6 lub 478.8 - 486	824 - 849	880 - 915	1710 - 1785	1850 - 1910
Downlink [MHz]	460.4 - 467.6 lub 488.8 - 496	869 - 894	925 - 960	1805 - 1880	1930 - 1990
Liczba częstotliwości	35	124	174	374	299

Rozmiary komórek

Maksymalny zasięg komórki wynikający ze specyfikacji GSM wynosi około 35 km. Okazuje się jednak, że energia konieczna do emitowania sygnału na częstotliwości 1800/1900 MHz jest tak duża, że rozmiar komórek zasięgu w tych standardach nie przekracza 8 km.

Możliwe jest też rozwiązanie extended range, w którym komórka zasięgu może mieć promień nawet do 120 km. Związane jest to jednak ze znacznym pogorszeniem "pojemności" sieci. Operatorzy mogą zastosować to rozwiązanie, gdy chcą obniżyć koszty pokrycia dużych, słabo zaludnionych obszarów. Najlepiej nadaje się do tego GSM 400, który ze względu na używane częstotliwości wymaga mniejszej energii do emitowania sygnału na tak duże odległości. Niektórzy dostawcy infrastruktury telekomunikacyjnej, oferują również taką możliwość dla standardu GSM 900.

Sieci GSM budowane na bazie dwóch standardów

Operatorzy posiadający licencje umożliwiające wykorzystywanie częstotliwości z dwóch zakresów (np. 900 MHz i 1800 MHz) najpierw starają się pokryć cały dostępny obszar za pomocą sieci GSM 900 (mniejszy koszt związany z pokryciem dużych obszarów), a następnie w regionach związanych z dużym natężeniem ruchu telekomunikacyjnego (np. centra miast, tereny atrakcyjne turystycznie) wdrażany jest też dodatkowo GSM 1800 (większa liczba dostępnych częstotliwości).

Oferowane telefony umożliwiają transmisję w obu zakresach, możliwe jest też przemieszczanie się podczas rozmowy pomiędzy stacjami bazowymi pracującymi w różnych standardach bez utraty połączenia (handover).

Podstawowe usługi w systemie GSM

Transmisja sygnałów mowy

Do transmisji sygnałów mowy, telefon w systemie GSM używa cyfrowego kanału radiowego przydzielonego mu na czas połączenia przez Kontroler Stacji Bazowych. Każda z dostępnych częstotliwości podzielona jest na 8 szczelin czasowych, w których mogą być transmitowane pojedyncze rozmowy. W zależności od zajętości sieci w danej komórce (ang. cell), telefon może mieć przyznaną całą lub pół szczeliny czasowej, co wiąże się z pogorszeniem jakości transmisji. Podczas rozmowy wysyła do sieci tzw. raporty pomiarowe (ang. measurement reports), w których zawarte są informacje o sile i jakości sygnału odbieranego z okolicznych stacji bazowych. Na podstawie tych raportów, Kontroler Stacji Bazowych może przyznać częstotliwość związaną z inną stacją, jeśli sygnał ze stacji, z którą telefon nawiązał połączenie staje się zbyt słaby, np. abonent oddala się poza zasięg nadajnika.

W celu poznania szczegółów kodowania i transmisji rozmowy zobacz artykuł: transmisja głosu w sieci GSM.

Transmisja danych

Pierwsze specyfikacje GSM opisywały przesyłanie danych o prędkości transmisji 9,6 kb/s (Circuit Switched Data – CSD). Polegało to na zajęciu jednej szczeliny czasowej przyznanej przez Kontroler Stacji Bazowych dokładnie w ten sam sposób jak dla zwykłej rozmowy. Kolejne rozwiązanie nazywane High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) dzięki innemu systemowi kodowania i korekcji błędów dawało możliwość osiągnięcia prędkości transmisji 14,4 kb/s w jednej szczelinie czasowej. Na potrzeby jednej transmisji można było ich przydzielić aż cztery, co dawało 57,6 kb/s. Tego typu rozwiązania miały jednak podstawową wadę: na czas połączenia przyznawane były całe kanały cyfrowe, użytkownik zajmował je nawet w momencie, gdy nie wysyłał ani nie odbierał danych, było to więc rozwiązanie kosztowne.

Nowe możliwości pojawiły się wraz z rozwojem technologii GPRS, która została zintegrowana z siecią GSM i stała się częścią tego standardu. Oferuje ona pakietowe przesyłanie danych, dzięki czemu użytkownik nie zajmuje tylko dla siebie całego kanału cyfrowego i płaci za faktycznie wysłane/odebrane dane. Osiągana w praktyce prędkość transmisji to 30 – 80 kb/s. Rozszerzeniem technologii GPRS jest EDGE, który oferuje jeszcze większą prędkość transmisji i uważany za alternatywę dla telefonii UMTS, która nie wymaga inwestycji w licencje związane z nowymi częstotliwościami oraz w kosztowną rozbudowę sieci radiowych.

Messaging

Usługa pozwalająca wysyłać i odbierać wiadomości w formatach SMS, EMS i MMS.

• SMS to krótka (do 160 znaków) wiadomość tekstowa. Nieoczekiwanie dla operatorów ta forma komunikacji stała się jedną z najpopularniejszych usług w sieciach GSM, obecnie wysyła się setki miliardów SMS-ów rocznie.
• Multimedialnym rozszerzeniem SMS jest EMS, który umożliwia zawarcie w treści SMS-a monochromatycznej grafiki oraz zdefiniowanych przez twórców standardu EMS dźwięku lub animacji.
• Następcą standardu SMS jest MMS, bazujący na transmisji GPRS. Zawarta w nim informacja może mieć formę audiowizualną (dźwięk, obraz, sekwencje video).

Architektura sieci GSM

Poniższy opis uwzględnia elementy sieci szkieletowej GSM wspierające komunikację bazującą na zasadzie komutacji łączy, czyli na przykład transmisję głosu lub SMS. W GSM, zupełnie niezależnie rozbudowywana jest sieć szkieletowa związana z komutacją pakietów stosowaną w transmisji GPRS/EDGE - zobacz rozdział Architektura sieci GPRS w haśle GPRS aby zapoznać się z jej budową.

Opis elementów sieci

• Komórka (ang. cell) jest obszarem obsługiwanym przez stację bazową. Jej maksymalny rozmiar opisany jest w specyfikacji GSM (zobacz rozdział "Standardy GSM"). Faktyczny rozmiar i kształt zależy od warunków zewnętrznych (ukształtowanie terenu, wysokość masztu, warunki propagacji fal radiowych) oraz od konfiguracji parametrów stacji bazowej (np. moc nadawania sygnału). Operator dostosowuje rozmiar komórek do obserwowanego na danym terenie natężenia ruchu telekomunikacyjnego - tam gdzie ono jest większe, rozmiar komórek jest mniejszy (ilość rozmów obsługiwanych przez jedną stację bazową jest ograniczona).

• System stacji bazowych (ang. Base Station System, BSS)
  • Stacja Bazowa (ang. Base Transceiver Station, BTS) jest elementem sieci (tzw. stacją przekaźnikową), który jest interfejsem pomiędzy telefonem komórkowym a siecią GSM. Dzięki systemowi anten transmituje i odbiera na kilku częstotliwościach (liczba zależąca od konfiguracji sprzętowej i oprogramowania) zakodowany cyfrowo sygnał (zobacz artykuły: transmisja głosu w sieci GSM i kanały radiowe w sieci GSM). Częstotliwości używane przez stacje bazowe obsługujące sąsiadujące komórki różnią się, aby nie dochodziło do interferencji fal radiowych. Zwykle od kilkudziesięciu do kilkuset stacji bazowych jest podłączonych do jednego Kontrolera Stacji Bazowych.
  • Kontroler Stacji Bazowych (ang. Base Station Controler, BSC) jest elementem sieci, odpowiedzialnym za zarządzanie stacjami bazowymi, oraz transmisję danych pomiędzy stacjami bazowymi a resztą sieci. Z poziomu BSC Operator zarządza radiową częścią sieci, zmieniając parametry poszczególnych stacji bazowych. BSC odpowiedzialne też jest za przydzielanie telefonowi komórkowemu wolnej szczeliny czasowej na odpowiedniej częstotliwości oraz za śledzenie jakości rozmowy. W razie jej pogorszenia, np. gdy abonent oddala się od obsługującej go stacji bazowej, zostanie przydzielona mu inna częstotliwość obsługiwana przez inną stację bazową, oraz odpowiednia szczelina czasowa. Mechanizm ten nazywa się handover. Kilka BSC jest podłączonych do jednego MSC.

• Część komutacyjno sieciowa (ang. Network and Switching Subsystem - NSS)
  • Mobile Switching Centre (MSC) jest cyfrową centralą telefoniczną przystosowaną do pracy w sieci GSM. Jest odpowiedzialna za zestawianie połączeń i koordynacje współpracy pomiędzy elementami sieci. Liczba MSC w sieci zależy od ilości abonentów i generowanego przez nich obciążenia sieci. Na przykład jeden z niemieckich operatorów ma około 200 MSC w swojej sieci.
  • Gateway Mobile Switching Centre (GMSC) jest to centrala MSC z dodatkową funkcjonalnością odpowiedzialną za kontaktowanie się z HLR. Każda rozmowa podczas zestawiania połączenia do abonenta danej sieci musi być przeroutowana do jednego z GMSC należącego do niej (nawet gdy abonent jest w tym czasie w roamingu w innej sieci) w celu zebrania informacji o użytkowniku, którego numer wybrano w celu rozpoczęcia rozmowy. Od operatora zależy, które (np. wybrane MSC lub wszystkie MSC w sieci) będą działać jako GMSC^[2] (co zazwyczaj jest kwestią dodatkowej konfiguracji). Niektóre GMSC mogą działać jako centrale tranzytowe do innych sieci.
  • Home Location Register (HLR - rejestr stacji własnych) jest bazą danych, która przechowuje informacje o abonentach, którzy należą do danej sieci. Między innymi numer IMSI, MSISDN, informacje o wykupionych usługach, informacje o MSC, które aktualnie obsługuje abonenta, informacje o jego statusie (np. telefon jest wyłączony, telefon jest włączony do sieci). Ilość HLR w sieci zależy od ilości abonentów, na przykład sieć jednego z dużych europejskich operatorów jest obsługiwana przez około 20 HLR.
  • Authentication Centre (AuC) to element sieciowy przechowujący dane abonentów danej sieci, na bazie których dokonuje uwierzytelnienia numeru IMSI i zezwala danemu abonentowi logującemu się do sieci na korzystanie z zasobów radiowych. Authentication Centre powiązane jest z HLR, ich liczba zależy od ilości użytkowników danej sieci.
  • Visitor Location Register (VLR - rejestr abonentów przyjezdnych) - baza danych związana z MSC. W sieci istnieją zawsze pary MSC-VLR. Baza ta przechowuje informacje o abonentach, którzy w danym momencie znajdują się na obszarze obsługiwanym przez to MSC. Część z tych informacji jest kopiowana z HLR w momencie, gdy abonent pojawia się w "zasięgu" danego MSC, inne, takie jak jego lokalizacja są zmieniane już później.
  • Flexible Number Register (FNR) - opcjonalny element sieci wykorzystywany w mechanizmie Number Portability, znanym jako "przenoszenie numeru pomiędzy operatorami". Jest to baza danych wszystkich abonentów w sieciach GSM w danym kraju. Przechowuje informacje o numerze abonenta, który dzięki temu można zachować zmieniając sieć; aktualnym operatorze, którego abonent jest klientem; numer, pod który należy przekierować rozmowę (poprzez GMSC) do tego operatora.
  • SMS Center (SMSC) - element sieci biorący udział w przesyłaniu SMS-ów pomiędzy abonentami i przechowujący te wiadomości, które nie mogą być w danej chwili dostarczone. Np. abonent jest poza zasięgiem lub ma wyłączony telefon.

• Service Control Point (SCP) - element sieci, na którym oparte są sieci inteligentne. Działające na nim serwisy związane są z usługami dodanymi, które mogą być wykupione przez abonenta, np. Virtual Private Network lub Prepaid. SCP komunikuje się z MSC dzięki protokołom SS7 i może wpływać na zestawianą rozmowę: wpływ na sposób naliczania opłat, przekierowanie do innego numeru, dołączenie do rozmowy dodatkowego abonenta itp. MSC może informować SCP o różnych zdarzeniach związanych z rozmową (np. abonent, do którego kierowana jest rozmowa, jest zajęty, nie podnosi słuchawki itp.) i na tej podstawie, podejmowane są dalsze decyzje co do tej rozmowy.

• Service Data Point (SDP) - baza danych, która zawiera informacje o abonentach wykorzystywane przez programy działające na platformie Sieci Inteligentnych. Np. program Prepaid przechowuje tam informacje o ilości dostępnych impulsów.

Inne oznaczenia

• PSTN (ang. Public Switched Telephone Network) - sieci stacjonarne. Początkowo bazujące na technologiach analogowych, obecnie zrealizowane prawie w całości w oparciu o technologie cyfrowe. Usługi PSTN obejmują usługi zarówno analogowe usługi POTS (ang. Plain Old Telephone Service), jak i cyfrowe ISDN.
• PLMN (ang. Public Land Mobile Network) - sieci telefonii komórkowej.

Scenariusze

Oto kilka często spotykanych scenariuszy w sieci GSM.

Rozdział ten ma za zadanie pokazać współdziałanie elementów sieci GSM i dla przejrzystości opisu zawiera pewne uproszczenia. Jeśli chcesz się zapoznać ze szczegółami związanymi z zestawianiem połączenia głosowego, zobacz artykuł Proces zestawiania połączenia głosowego w sieciach GSM i UMTS

• Abonent włącza telefon

1. Telefon przeszukuje częstotliwości i wybiera tę, na której jest najlepsza jakość sygnału. Wysyła informację o włączeniu się do sieci do stacji bazowej, która jest związana z tą częstotliwością.
2. Stacja bazowa przesyła ją do Kontrolera Stacji Bazowych, a ten do połączonego z nim MSC.
3. MSC zapisuje informację o tym abonencie w VLR, między innymi jego lokalizację w postaci Location Area (zobacz tabelkę poniżej). Następnie MSC wysyła informację ze swoim adresem do HLR-a zawierającego informacje o abonencie.

Location Area (LA) - obszar składający się zwykle z kilkudziesięciu lub kilkuset komórek sieci GSM. Każda z nich podczas definicji otrzymuje ten sam parametr Location Area Indentity (LAI). Za pomocą tego parametru VLR przechowuje informacje o położeniu Abonenta.

• Abonent A, mający telefon w systemie abonamentowym dzwoni do abonenta B

1. Telefon wysyła poprzez stację bazową, która ma najsilniejszy w jego okolicy sygnał, żądanie połączenia z abonentem B.
2. Dociera ono do obsługującego tę stację bazową Kontrolera Stacji Bazowych, który przekazuje to do połączonego z nim MSC_A.
3. MSC_A routuje rozmowę do GMSC, które wysyła zapytanie do odpowiedniego HLR-a o MSC_B, które kontroluje obszar, w którym znajduje się telefon abonenta B.
4. HLR zwraca tę informację i odpowiednie żądanie połączenia z numerem abonenta B jest przesyłane do MSC_B.
5. MSC sprawdza w swoim VLR, Location Area, w którym znajduje się telefon identyfikowany przez numer abonenta B. Wysyła żądanie do odpowiedniego Kontrolera Stacji Bazowych, aby nakazał wszystkim zarządzanym przez niego stacjom bazowym kontrolującym komórki znajdującym się w tym Location Area rejestrację i przekazanie informacji o zestawianym połączeniu do abonenta B.
6. Jeśli telefon abonenta B jest włączony, odpowie na tę informację i połączenie zostanie zestawione. Po zakończeniu połączenia zostanie wygenerowany Call Data Record, który później będzie miał wpływ na comiesięczny rachunek abonenta A.

• Abonent A, mający telefon w systemie prepaid, dzwoni do abonenta B - scenariusz jest podobny do powyższego, z jednym wyjątkiem.

1. VLR związany z MSC kontrolującym obszar, z którego dzwoni abonent A, zawiera informacje o nim, że ma on subskrypcje na serwis Prepaid. W tym momencie zestawianie rozmowy jest wstrzymywane, a kontrola nad nim jest przekazywana do odpowiedniego SCP, na którym istnieje program obsługujący serwis prepaid.
2. SCP wysyła zapytanie do SDP o maksymalny czasu rozmowy, jaki wykupił abonent A, i na ten czas oddaje kontrolę nad rozmową do MSC, które dalej postępuje tak samo jak w przykładzie powyżej.
3. Jeśli rozmowa zostanie zakończona przed upływem wykupionego czasu rozmowy, MSC poinformuje o tym SCP, które wyśle żądanie do SDP w celu zmniejszenia konta abonenta A o czas przeprowadzonej rozmowy.
4. Jeśli upłynie maksymalny czas, MSC zwróci kontrolę nad rozmową do SCP, które wyśle żądanie do SDP w celu wyzerowania licznika abonenta A, oraz wyśle komendę do MSC powodującą natychmiastowe zakończenie rozmowy.

• Użytkownik telefonu wysyła SMS

1. Użytkownik telefonu wysyła SMS, który poprzez stację bazową i Kontroler Stacji Bazowych dociera do MSC, na którego obszarze znajduje się telefon wysyłający wiadomość.
2. MSC przesyła tego SMS-a do SMSC.
3. SMSC wysyła zapytanie do HLR o adres MSC abonenta, do którego skierowany jest SMS.
4. HLR zwraca informację o adresie MSC i tam przesyłany jest SMS. Poprzez odpowiedni Kontroler Stacji Bazowych i stacje bazowe obsługujące komórki, w których może znajdować się adresat wiadomości rozgłaszana jest informacja o oczekującym SMS.
5. Jeśli telefon adresata informacji zgłosi się, SMS zostanie do niego przesłany, a raport o tym fakcie poprzez sieć dotrze do nadawcy, zaś treść SMS-a zostanie usunięta z twardego dysku serwisu SMSC.
6. Jeśli telefon adresata nie odpowie, informacja o tym fakcie dotrze do nadawcy, ale SMSC nie usunie SMS-a z twardego dysku, będzie on potem wykorzystany do ponownej próby dostarczenia wiadomości.

Rynek GSM na świecie

Technologia GSM jest obecnie najczęściej używanym rozwiązaniem do budowy sieci komórkowych. Telefonów w tym standardzie używa około 1,75 mld abonentów, co stanowi ponad 75% wszystkich użytkowników telefonii mobilnej.

Głównymi uczestnikami rynku GSM są operatorzy telekomunikacyjni, będący właścicielami sieci. Jest ich ponad 650. Do największych można zaliczyć operatorów multiregionalnych, czyli posiadających swoje oddziały w wielu krajach, lub będących udziałowcami większościowymi innych operatorów, tacy jak Vodafone, T-Mobile, oraz działającego na rynku chińskim China Telecom.

Powstaje też coraz więcej operatorów wirtualnych, nieposiadających własnej infrastruktury telekomunikacyjnej, oferujących swoim abonentom usługi na bazie wykupionych hurtowo minut dostępu do istniejących sieci. Część z nich jest własnością koncernów medialnych, dzięki czemu mogą wyróżniać się na rynku za pomocą oferowanych usług polegających na dostarczaniu swoim klientom wybranych informacji. Przykładem może tu być stacja muzyczna MTV lub amerykański kanał sportowy ESPN, który oferuje abonentom należącego do niego operatora niektóre swoje programy, oraz skróty z najciekawszych wydarzeń sportowych. Największym operatorem wirtualnym jest Virgin Mobile.

Sieć GSM stała się też kolejnym kanałem dystrybucji usług dla firm nie związanych z telekomunikacją. Przykładem może być jeden numer korporacji taksówkowej, dzięki któremu połączenie jest automatycznie przekierowane do jej lokalnego oddziału, położonego najbliżej miejsca, z którego dzwoni abonent, możliwość interakcji widzów z programami rozrywkowymi za pomocą teległosowania SMS-ami, lub udostępnienie plików multimedialnych, które mogą być użyte do personalizacji telefonów. GSM jest też postrzegany jako kolejne medium służące dostarczaniu informacji. Na przykład CNN na początku swojej działalności oferowało swoje serwisy informacyjne tylko za pomocą telewizji, później zaczęło prezentować je w swoim portalu internetowym, a obecnie oferuje usługę CNN Mobile News poprzez telefony komórkowe.

Z rynkiem GSM związani są też dostawcy infrastruktury telekomunikacyjnej. Do największych należą (w kolejności uzyskiwanych z tego tytułu przychodów): Ericsson, Nokia i Siemens. Innym ważnym segmentem rynku jest sprzedaż telefonów komórkowych, ich największymi producentami są Nokia, Samsung i Motorola. Innymi ważnymi partnerami dla operatorów są firmy tworzące oprogramowanie rozszerzające podstawową funkcjonalność sieci, np. aplikacje realizujące usługi bazujące na platformie sieci inteligentnych, systemy billingowe, rozwiązania wspomagające zarządzanie siecią (Operation Support System (OSS)) lub relacje z klientami (Business Support System (BSS)).

Operatorzy i dostawcy rozwiązań telekomunikacyjnych mogą również mieć wpływ na rozwój technologii GSM poprzez udział w rozwijaniu jej specyfikacji przez konsorcjum 3GPP. Powołane przez nich stowarzyszenie GSM Association dba o kwestie prawne i ekonomiczne związane z rozwojem standardu i rynku oferowanych dzięki niemu usług.

Dla każdego państwa telekomunikacja jest strategiczną gałęzią przemysłu. Rządy starają się mieć wpływ na operatorów działających na terenie danego kraju, za pomocą podległych im Regulatorów Rynku Telekomunikacyjnego, oraz urzędy antymonopolowe. Duży wpływ na rynek w skali globalnej mają też organizacje regionalne: np. Komisja Europejska zamierza wydać rozporządzenie o maksymalnych stawkach za roaming w połączeniach na terenie Unii Europejskiej.

GSM w Polsce

Koncesja na pierwszą sieć GSM w Polsce została przyznana w lutym 1996 r. firmie Polkomtel. Sieć została uruchomiona w październiku 1996 r. pod marką Plus GSM. Do końca roku korzystało z niej 50 tys. abonentów. Kolejny operator, PTC, koncesję uzyskał również w lutym 1996 r., sieć pod marką Era GSM została uruchomiona we wrześniu 1996 r.

W Polsce usługi w standardzie GSM na początku 2007 r. świadczyło trzech operatorów: Polska Telefonia Cyfrowa - sieci pod marką Era i Heyah, Polkomtel - sieci pod marką Plus i Sami Swoi oraz PTK Centertel - sieć pod marką Orange. W grudniu 2006 r. rozpoczął działalność pierwszy wirtualny operator telefonii komórkowej w Polsce - mBank mobile, korzystający z infrastruktury Polkomtela.

Pozostałe do rozdzielenia częstotliwości używane w standardzie GSM-1800 były w 2006 r. przedmiotem przetargu rozpisanego przez Urząd Komunikacji Elektronicznej (dawniej Urząd Regulacji Telekomunikacji i Poczty (URTiP)). W maju 2006 wygrała oferta Telekomunikacji Kolejowej (spółki skarbu państwa i PKP). Niestety później zrezygnowała z częstotliwości ze względu na brak środków do finansowania tak dużego przedsięwzięcia.

Zobacz też

Standardy GSM: GSM 400, GSM 700, GSM 850, GSM 900, GSM 1800, GSM 1900, GSM-R.

Elementy architektury sieci GSM

• System stacji bazowych: stacja bazowa, Kontroler Stacji Bazowych
• Część komutacyjno sieciowa: MSC, HLR, VLR, FNR, SMSC
• Sieci inteligentne: SCP, SDP
• Business Support System, Operation Support System
• Centrum Utrzymania i Eksploatacji Sieci

Technologie wykorzystywane w sieci GSM

• CAMEL
• GPRS, EDGE

Usługi oferowane przez sieci GSM

• SMS, EMS, MMS
• WAP
• Cell broadcast
• Prepaid
• roaming

Inne artykuły związane z technologią GSM

• kodek GSM
• transmisja głosu w sieci GSM
• Częstotliwości używane w sieci GSM
• Proces zestawiania połączenia głosowego w sieciach GSM i UMTS

Bibliografia

• Aleksander Simon, Marcin Walczyk. Sieci komórkowe GSM/GPRS. Usługi i bezpieczeństwo.
• Siegmund Redl, Matthias Weber, Malcolm W. Oliphant. GSM and Personal Communications Handbook
• Specyfikacja 3GPP TS 23.002 v3.6.0 Network architecture.

Przypisy

1. ↑ GSM ma 20 lat
2. ↑ Specyfikacja 3GPP TS 23.002 v3.6.0 Network architecture. Rozdział 4.1.2.2 "The Gateway MSC (GMSC)"

Linki zewnętrzne

• The 3rd Generation Partnership Project (3GPP)
• GSM Association
• The European Telecommunications Standards Institute (ETSI)
• Lista wszystkich Operatorów i ich partnerów roamingowych
• Specyfikacja 3GPP TS 23.002 Network architecture