GSM (от названия группы Groupe Special Mobile, позже переименован в Global System for Mobile Communications) (русск. СПС-900) - глобальный цифровой стандарт для мобильной сотовой связи, с разделением канала по принципу TDMA и высокой степенью безопасности благодаря шифрованию с открытым ключом. Разработан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 80-х годов.
Общие сведения GSM относится к сетям второго поколения (2 Generation), хотя на 2006 год условно находится в фазе 2,5 G (1 G - аналоговая сотовая связь, 2G - цифровая сотовая связь, 3G - широкополосная цифровая сотовая связь, коммутируемая многоцелевыми компьютерными сетями, в том числе Интернет ), и является самым распространённым стандартом сотовой связи в мире. Сотовые телефоны выпускаются для 4 диапазонов частот: 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 1900 МГц.
Предоставляемые услуги GSM обеспечивает поддержку следующих услуг: Услуги передачи данных (синхронный и асинхронный обмен данными, в том числе пакетная передача данных - GPRS). Данные услуги не гарантируют совместимость терминальных устройств и обеспечивают только передачу информации к ним и от них. Передача речевой информации. Передача коротких сообщений (SMS). Передача факсимильных сообщений. Дополнительные (необязательные к предоставлению)услуги: Определение вызывающего номера и ограничение такого определения. Безусловная и условная переадресация вызова на другой номер. Ожидание вызова. Конференцсвязь (одновременная речевая связь между тремя и более подвижными станциями). Запрет на определенные пользователем услуги (международные звонки, роуминговые звонки и др.) и многие другие услуги.
Достоинства/недостатки Преимущества стандарта GSM: Хорошее качество связи при достаточной плотности размещения базовых станций. Большая ёмкость сети, возможность большого числа одновременных соединений. Большой набор дополнительных услуг. Высокая стойкость к взлому GSM и секретность передаваемой информации. Широкое распространение, особенно в Европе, большой выбор оборудования. Недостатки стандарта GSM: Искажение речи при цифровой обработке и передаче. Небольшой радиус действия базовой станции - теоретический максимум 30 км, практически - гораздо меньше. Серьёзная мощность излучения носимыми трубками - потенциальный вред здоровью и быстрый разряд аккумуляторов.
Структура. Система GSM состоит из трех основных подсистем: подсистема базовых станций (BSS - Base Station Subsystem), подсистема коммутации (NSS - Network Switching Subsystem), центр технического обслуживания (OMC - Operation and Maintenance Centre). В отдельный класс оборудования GSM выделены терминальные устройства - подвижные станции (MS - Mobile Station), также известные, как мобильные (сотовые) телефоны.
Подсистема базовых станций BSS. BSS состоит из собственно базовых станций (BTS - Base Transceiver Station) и контроллеров базовых станций (BSC - Base Station Controller). Зона покрытия сотовой связью условно делится на ячейки (соты). Каждая ячейка покрывается одной BTS, при этом ячейки частично перекрывают друг друга, тем самым сохраняется возможность передачи обслуживания MS при перемещении ее из одной соты в другую без разрыва соединения. Максимальный радиус ячейки составляет 35 км, что обусловлено ограниченной возможностью системы синхронизации к компенсации времени задержки сигнала. Базовая станция (BTS) обеспечивает прием/передачу сигнала между MS и контроллером базовых станций. BTS является автономной и строится по модульному принципу. Контроллер базовых станций (BSC) контролирует соединения между BTS и подсистемой коммутации. В его полномочия также входит управление очередностью соединений, скоростью передачи данных и распределение радиоканалов.
Подсистема OMC.6 Соединена с остальными компонентами сети и обеспечивает контроль качества работы и управление всей сетью. Обрабатывает аварийные сигналы, при которых требуется вмешательство персонала. Обеспечивает проверку состояния сети, возможность прохождения вызова. Производит обновление программного обеспечения на всех элементах сети и ряд других функций.
Подсистема коммутации NSS состоит из следующих компонентов: 1)Центр коммутации (MSC - Mobile Switching Centre). MSC контролирует определенную географическую зону с расположенными на ней BTS и BSC. Осуществляет установку соединения к абоненту и от него внутри сети GSM, обеспечивает интерфейс между GSM и телефоном, другими сетями радиосвязи, сетями передачи данных. Также выполняет функции маршрутизации вызовов, управление вызовами,эстафетной передачи обслуживания при перемещении MS из одной ячейки в другую. После завершения вызова MSC обрабатывает данные по нему и передает их в центр расчетов для формирования счета за предоставленные услуги, собирает статистические данные. MSC также постоянно следит за положением MS, используя данные из HLR и VLR, что необходимо для быстрого нахождения и установления соединения с MS в случае ее вызова. 2)Домашний реестр местоположения (HLR - Home Location Registry) содержит базу данных абонентов, приписанных к нему. Здесь содержится информация о предоставляемых данному абоненту услугах, информация о состоянии каждого абонента, необходимая в случае его вызова, а также Международный Идентификатор Мобильного Абонента (IMSI - International Mobile Subscriber Identity), который используется для аутентификации абонента (при помощи AUC). Каждый абонент приписан к одному HLR. К данным HLR имеют доступ все MSC и VLR в данной GSM-сети, а в случае межсетевого роуминга - и MSC других сетей. 3)Гостевой реестр местоположения (VLR - Visitor Location Registry) обеспечивает мониторинг передвижения MS из одной зоны в другую и содержит базу данных о перемещающихся абонентах, находящихся в данный момент в этой зоне, в том числе абонентах других систем GSM - так называемых роумерах. Данные об абоненте удаляются из VLR в том случае, если абонент переместился в другую зону. Такая схема позволяет сократить количество запросов на HLR данного абонента и, следовательно, время обслуживания вызова. 4)Реестр идентификации оборудования (EIR - Equipment Identification Registry) содержит базу данных, необходимую для установления подлинности MS по IMEI (International Mobile Equipment Identity). Формирует три списка: белый (допущен к использованию), серый (некоторые проблемы с идентификацией MS) и черный (MS, запрещенные к применению). Центр аутентификации (AUC - Authentification Centre). Здесь производится аутентификация абонента, а точнее - SIM (Subscriber Identity Module). Доступ к сети разрешается только после прохождения SIM процедуры проверки подлинности, в процессе которой с AUC на MS приходит открытый ключ, после чего на AUC и MS параллельно происходит шифрование уникального для данной SIM ключа аутентификации при помощи уникального же алгоритма. Затем с MS и AUC на MSC возвращаются «подписаные отклики» - SRES (Signed Response), являющиеся результатом данного шифрования. На MSC отклики сравниваются, и в случае их совпадения аутентификация считается успешной.
