Các yêu cầu đối với các hệ thống Dịch vụ Thông tin Cá nhân (PCS) khác nhau đối với mỗi mạng PCS khác nhau. Các đặc điểm quan trọng của đặc điểm kỹ thuật GSM được liệt kê dưới đây

Điều chế

Điều chế là quá trình biến đổi dữ liệu đầu vào thành một định dạng phù hợp với môi trường truyền dẫn. Dữ liệu đã truyền được giải điều chế trở lại dạng ban đầu ở đầu nhận. GSM sử dụng phương pháp điều chế Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK).

Phương thức truy cập

Phổ vô tuyến là một nguồn tài nguyên hạn chế được sử dụng và phân chia cho tất cả người dùng, GSM đã nghĩ ra sự kết hợp của TDMA / FDMA như một phương pháp để phân chia băng thông giữa những người dùng. Trong quá trình này, phần FDMA chia tần số của tổng băng thông 25 MHz thành 124 tần số sóng mang của băng thông 200 kHz.

Mỗi BS được chỉ định với một hoặc nhiều tần số và mỗi tần số này được chia thành tám khe thời gian bằng cách sử dụng sơ đồ TDMA. Mỗi khe này được sử dụng để truyền cũng như nhận dữ liệu. Các khe này được phân tách theo thời gian để thiết bị di động không truyền và nhận dữ liệu cùng một lúc.

Tốc độ truyền

Tổng tốc độ ký hiệu cho GSM ở 1 bit trên mỗi ký hiệu trong GMSK tạo ra 270,833 K ký hiệu / giây. Tổng tốc độ truyền của một khe thời gian là 22,8 Kbps.

GSM là một hệ thống kỹ thuật số với tốc độ bit qua mạng là 270 kbps.

Băng tần

Dải tần số đường lên được chỉ định cho GSM là 933 – 960 MHz (chỉ băng tần 900 MHz cơ bản). Dải tần số đường xuống 890 – 915 MHz (chỉ băng tần 900 MHz cơ bản).

Khoảng cách kênh

Khoảng cách kênh cho biết khoảng cách giữa các tần số sóng mang liền kề. Đối với GSM, nó là 200 kHz.

Mã hóa giọng nói

Để mã hóa hoặc xử lý giọng nói, GSM sử dụng Mã hóa dự đoán tuyến tính (LPC). Công cụ này nén tốc độ bit và đưa ra ước tính về các tham số giọng nói. Khi tín hiệu âm thanh đi qua một bộ lọc, nó sẽ bắt chước giọng hát. Ở đây, bài phát biểu được mã hóa ở tốc độ 13 kbps.

Khoảng cách hai mặt

Khoảng cách song công là không gian giữa tần số đường lên và đường xuống. Khoảng cách song công cho GSM là 80 MHz, trong đó mỗi kênh có hai tần số cách nhau 80 MHz.

Misc

Thời lượng khung hình – 4,615 mS
Kỹ thuật song công – Chế độ truy cập Song công phân chia theo tần số (FDD) trước đây được gọi là WCDMA.

Các kênh thoại trên mỗi kênh RF – 8.

GSM – Địa chỉ và Số nhận dạng

GSM đối xử với người dùng và thiết bị theo những cách khác nhau. Số điện thoại, số thuê bao và số nhận dạng thiết bị là một số trong những số đã biết. Có nhiều số nhận dạng khác đã được xác định rõ ràng, được yêu cầu cho việc quản lý tính di động của thuê bao và để xử lý các phần tử mạng còn lại. Dưới đây là địa chỉ và số nhận dạng quan trọng được sử dụng trong GSM.

Nhận dạng thiết bị trạm di động quốc tế (IMEI)

Số nhận dạng thiết bị trạm di động quốc tế (IMEI) trông giống một số sê-ri giúp xác định riêng một trạm di động trên phạm vi quốc tế. Điều này được phân bổ bởi nhà sản xuất thiết bị và được đăng ký bởi nhà khai thác mạng, người lưu trữ nó trong Sổ đăng ký Nhận dạng Thiết bị (EIR). Bằng IMEI, người ta nhận ra thiết bị lỗi thời, bị đánh cắp hoặc không có chức năng.

Sau đây là các phần của IMEI –

Mã phê duyệt loại (TAC) – 6 chữ số thập phân, được chỉ định tập trung.
Mã lắp ráp cuối cùng (FAC) – 6 chữ số thập phân, được chỉ định bởi nhà sản xuất.
Số sê-ri (SNR) – 6 chữ số thập phân, do nhà sản xuất ấn định.
Phụ tùng (SP) – 1 chữ số thập phân.

Như vậy, IMEI = TAC + FAC + SNR + SP. Nó đặc trưng cho một trạm di động và cung cấp manh mối về nhà sản xuất và ngày sản xuất.

Nhận dạng thuê bao di động quốc tế (IMSI)

Mỗi người dùng đã đăng ký đều có Danh tính Thuê bao Di động Quốc tế (IMSI) ban đầu với IMEI hợp lệ được lưu trữ trong Mô-đun Nhận dạng Thuê bao (SIM) của họ.

IMSI bao gồm các phần sau:

Mã quốc gia di động (MCC) – 3 chữ số thập phân, được tiêu chuẩn hóa quốc tế.
Mã mạng di động (MNC) – 2 chữ số thập phân, để nhận dạng duy nhất mạng di động trong nước.
Số nhận dạng thuê bao di động (MSIN) – Tối đa 10 chữ số thập phân, số nhận dạng của thuê bao trong mạng di động gia đình.

Số ISDN của thuê bao di động (MSISDN)

Số điện thoại đích thực của một trạm di động là Số ISDN của Thuê bao Di động (MSISDN). Dựa trên SIM, một trạm di động có thể có nhiều MSISDN, vì mỗi thuê bao được gán một MSISDN riêng cho SIM của họ tương ứng.

Dưới đây là cấu trúc được theo sau bởi các danh mục MSISDN, vì chúng được xác định dựa trên gói số ISDN quốc tế –

Mã quốc gia (CC) – Tối đa 3 chữ số thập phân.
Mã điểm đến quốc gia (NDC) – Thường có 2-3 chữ số thập phân.
Số thuê bao (SN) – Tối đa 10 chữ số thập phân.

Số chuyển vùng trạm di động (MSRN)

Số chuyển vùng của trạm di động (MSRN) là số ISDN phụ thuộc vào vị trí tạm thời, được chỉ định cho trạm di động bởi Đăng ký vị trí khách (VLA) chịu trách nhiệm khu vực. Sử dụng MSRN, các cuộc gọi đến được chuyển đến MS.

MSRN có cấu trúc giống như MSISDN.

Mã quốc gia (CC) – của mạng được truy cập.
Mã điểm đến quốc gia (NDC) – của mạng được truy cập.
Số thuê bao (SN) – trong mạng di động hiện tại.

Nhận dạng khu vực vị trí (LAI)

Trong PLMN, Khu vực Vị trí xác định Danh tính Khu vực Vị trí đích thực (LAI) của riêng nó. Hệ thống phân cấp LAI dựa trên tiêu chuẩn quốc tế và được cấu trúc theo một định dạng duy nhất như được đề cập bên dưới:

Mã quốc gia (CC) – 3 chữ số thập phân.
Mã mạng di động (MNC) – 2 chữ số thập phân.
Mã vùng vị trí (LAC) – tối đa 5 chữ số thập phân hoặc tối đa hai lần 8 bit được mã hóa trong hệ thập lục phân (LAC <FFFF).

Nhận dạng thuê bao di động tạm thời (TMSI)

Nhận dạng thuê bao di động tạm thời (TMSI) có thể được chỉ định bởi VLR, vốn chịu trách nhiệm về vị trí hiện tại của thuê bao. TMSI chỉ cần có ý nghĩa cục bộ trong khu vực được xử lý bởi VLR. Điều này chỉ được lưu trữ ở phía mạng trong VLR và không được chuyển đến Đăng ký Vị trí Nhà (HLR).

Cùng với khu vực vị trí hiện tại, TMSI xác định một thuê bao duy nhất. Nó có thể chứa tối đa 4 × 8 bit.

Nhận dạng thuê bao di động cục bộ (LMSI)

Mỗi trạm di động có thể được chỉ định bằng Nhận dạng thuê bao di động cục bộ (LMSI), là một khóa gốc, bởi VLR. Phím này có thể được sử dụng làm phím tìm kiếm phụ cho mỗi trạm di động trong khu vực của nó. Nó cũng có thể giúp tăng tốc độ truy cập cơ sở dữ liệu. Một LMSI được chỉ định nếu trạm di động được đăng ký với VLR và được gửi đến HLR. LMSI bao gồm bốn octet (4×8 bit).

Số nhận dạng tế bào (CI)

Sử dụng bit Nhận dạng ô (CI) (tối đa 2 × 8), các ô riêng lẻ nằm trong LA có thể được nhận dạng. Khi các lệnh gọi Global Cell Identity (LAI + CI) được kết hợp, thì nó được xác định duy nhất.

GSM – Hoạt động

Khi một Trạm di động bắt đầu cuộc gọi, một loạt các sự kiện sẽ diễn ra. Phân tích các sự kiện này có thể đưa ra một cái nhìn sâu sắc về hoạt động của hệ thống GSM.

Điện thoại di động sang mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN)

Khi một thuê bao di động thực hiện cuộc gọi đến một thuê bao điện thoại PSTN, chuỗi sự kiện sau sẽ diễn ra:

MSC / VLR nhận thông báo của một yêu cầu cuộc gọi.
MSC / VLR kiểm tra xem trạm di động có được phép truy cập mạng hay không. Nếu vậy, trạm di động được kích hoạt. Nếu trạm di động không được ủy quyền, dịch vụ sẽ bị từ chối.
MSC / VLR phân tích số và bắt đầu thiết lập cuộc gọi với PSTN.
MSC / VLR yêu cầu BSC tương ứng phân bổ một kênh lưu lượng (một kênh vô tuyến và một khe thời gian).
BSC phân bổ kênh lưu lượng và chuyển thông tin đến trạm di động.
Bên được gọi trả lời cuộc gọi và cuộc trò chuyện diễn ra.
Trạm di động tiếp tục thực hiện các phép đo các kênh vô tuyến trong ô hiện tại và các ô lân cận và chuyển thông tin đến BSC. BSC quyết định xem có cần bàn giao hay không. Nếu vậy, một kênh lưu lượng mới được phân bổ cho trạm di động và quá trình chuyển giao diễn ra. Nếu không cần bàn giao, máy di động tiếp tục phát cùng tần số.

PSTN sang điện thoại di động

Khi một thuê bao PSTN gọi đến một trạm di động, chuỗi sự kiện sau sẽ diễn ra:

Gateway MSC nhận cuộc gọi và truy vấn HLR về thông tin cần thiết để định tuyến cuộc gọi đến MSC / VLR đang phục vụ.
GMSC định tuyến cuộc gọi đến MSC / VLR.
MSC kiểm tra VLR cho khu vực vị trí của MS.
MSC liên lạc với MS qua BSC thông qua một bản tin quảng bá, tức là thông qua một yêu cầu phân trang.
MS trả lời yêu cầu trang.
BSC phân bổ một kênh lưu lượng và gửi một thông báo đến MS để điều chỉnh kênh. MS tạo ra một tín hiệu đổ chuông và sau khi thuê bao trả lời, kết nối giọng nói được thiết lập.
Việc bàn giao, nếu được yêu cầu, sẽ diễn ra, như đã thảo luận trong trường hợp trước.

Để truyền bài phát biểu qua kênh radio trong thời gian quy định, MS mã hóa nó với tốc độ 13 Kbps. BSC chuyển mã bài phát biểu thành 64 Kbps và gửi nó qua liên kết đất hoặc liên kết vô tuyến tới MSC. Sau đó MSC chuyển tiếp dữ liệu giọng nói tới PSTN. Theo chiều ngược lại, bài phát biểu được nhận ở tốc độ 64 Kbps tại BSC và BSC chuyển mã nó thành 13 Kbps để truyền vô tuyến.

GSM hỗ trợ dữ liệu 9,6 Kbps có thể được truyền trong một khe thời gian TDMA. Để cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn, nhiều cải tiến đã được thực hiện đối với các tiêu chuẩn GSM (GSM Giai đoạn 2 và GSM Giai đoạn 2+).

GSM – Ngăn xếp giao thức

Kiến trúc GSM là một mô hình phân lớp được thiết kế để cho phép liên lạc giữa hai hệ thống khác nhau. Các lớp dưới đảm bảo các dịch vụ của các giao thức lớp trên. Mỗi lớp sẽ chuyển các thông báo phù hợp để đảm bảo dữ liệu được truyền đi đã được định dạng, truyền và nhận một cách chính xác.

Sơ đồ ngăn xếp giao thức GMS được hiển thị bên dưới:

Giao thức MS

Dựa trên giao diện, giao thức báo hiệu GSM được tập hợp thành ba lớp chung –

Lớp 1 – Lớp vật lý. Nó sử dụng các cấu trúc kênh trên giao diện không khí.
Lớp 2 – Lớp liên kết dữ liệu. Trên giao diện Um, lớp liên kết dữ liệu là phiên bản sửa đổi của giao thức truy cập Liên kết cho giao thức kênh D (LAP-D) được sử dụng trong ISDN, được gọi là giao thức truy cập liên kết trên kênh Dm (LAP-Dm). Trên giao diện A, Phần truyền thông báo (MTP), Lớp 2 của SS7 được sử dụng.
Lớp 3 – Lớp thứ ba của giao thức báo hiệu GSM được chia thành ba lớp con –
- Quản lý tài nguyên vô tuyến (RR),
- Quản lý di động (MM) và
- Quản lý kết nối (CM).

Giao thức MS đến BTS

Lớp RR là lớp dưới quản lý một liên kết, cả vô tuyến và cố định, giữa MS và MSC. Đối với sự hình thành này, các thành phần chính liên quan là MS, BSS và MSC. Trách nhiệm của lớp RR là quản lý phiên RR, thời gian điện thoại di động ở chế độ chuyên dụng và các kênh vô tuyến bao gồm cả việc phân bổ các kênh dành riêng.

Lớp MM được xếp chồng lên trên lớp RR. Nó xử lý các chức năng phát sinh từ tính di động của người đăng ký, cũng như các khía cạnh xác thực và bảo mật. Quản lý vị trí liên quan đến các thủ tục cho phép hệ thống biết vị trí hiện tại của một MS bật nguồn để có thể hoàn thành việc định tuyến cuộc gọi đến.

Lớp CM là lớp trên cùng của ngăn xếp giao thức GSM. Lớp này chịu trách nhiệm về Kiểm soát cuộc gọi, Quản lý Dịch vụ Bổ sung và Quản lý Dịch vụ Tin nhắn Ngắn. Mỗi dịch vụ này được coi là lớp riêng lẻ trong lớp CM. Các chức năng khác của lớp con CC bao gồm thiết lập cuộc gọi, lựa chọn loại dịch vụ (bao gồm xen kẽ giữa các dịch vụ trong cuộc gọi) và giải phóng cuộc gọi.

Giao thức BSC

BSC sử dụng một bộ giao thức khác sau khi nhận được dữ liệu từ BTS. Giao diện Abis được sử dụng giữa BTS và BSC. Ở cấp độ này, tài nguyên vô tuyến ở phần dưới của Lớp 3 được thay đổi từ RR thành Quản lý trạm thu phát cơ sở (BTSM). Tầng quản lý BTS là một chức năng chuyển tiếp tại BTS đến BSC.

Các giao thức RR chịu trách nhiệm phân bổ và phân bổ lại các kênh lưu lượng giữa MS và BTS. Các dịch vụ này bao gồm kiểm soát quyền truy cập ban đầu vào hệ thống, phân trang cho các cuộc gọi MT, chuyển giao cuộc gọi giữa các điểm di động, kiểm soát nguồn và kết thúc cuộc gọi. BSC vẫn có một số quản lý tài nguyên vô tuyến dành cho điều phối tần số, phân bổ tần số và quản lý lớp mạng tổng thể cho các giao diện Lớp 2.

Để chuyển tiếp từ BSC đến MSC, phần ứng dụng di động BSS hoặc phần ứng dụng trực tiếp được sử dụng và các giao thức SS7 được áp dụng bởi rơle, để MTP 1-3 có thể được sử dụng làm kiến trúc chính.

Giao thức MSC

Tại MSC, bắt đầu từ BSC, thông tin được ánh xạ qua giao diện A đến các Lớp MTP từ 1 đến 3. Ở đây, Phần Ứng dụng Quản lý Hệ thống Trạm Cơ sở (BSS MAP) được cho là tập hợp các tài nguyên vô tuyến tương đương. Quá trình chuyển tiếp được kết thúc bởi các lớp được xếp chồng lên nhau của các giao thức Lớp 3, chúng là BSS MAP / DTAP, MM và CM. Điều này hoàn thành quá trình chuyển tiếp. Để tìm và kết nối với người dùng trên toàn mạng, các MSC tương tác bằng cách sử dụng mạng báo hiệu điều khiển. Đăng ký vị trí được đưa vào cơ sở dữ liệu MSC để hỗ trợ vai trò xác định cách thức và liệu các kết nối có được thực hiện với người dùng chuyển vùng hay không.

Mỗi người dùng GSM MS được cấp một HLR lần lượt bao gồm vị trí của người dùng và các dịch vụ đã đăng ký. VLR là một thanh ghi riêng biệt được sử dụng để theo dõi vị trí của người dùng. Khi người dùng di chuyển ra khỏi khu vực được bao phủ của HLR, VLR sẽ được MS thông báo để tìm vị trí của người dùng. Đến lượt mình, VLR, với sự trợ giúp của mạng điều khiển, báo hiệu HLR của vị trí mới của MS. Với sự trợ giúp của thông tin vị trí có trong HLR của người dùng, các cuộc gọi MT có thể được chuyển đến người dùng.