Globálny systém mobilných komunikácií
Globálny systém mobilných komunikácií (ang. Global System for Mobile Communications) skr. GSM je najpopulárnejší svetový štandard pre mobilné telefóny.
Telefóny GSM používa viac ako 5 miliard ľudí vo viac než 200 krajinách. Rozšírenosť štandardu GSM umožňuje vďaka „roamingovým dohodám“ medzi mobilnými operátormi uskutočňovať roamingové hovory. GSM sa od svojich predchodcov výrazne líši v tom, že obidva kanály, signalizačný aj hlasový, sú digitálne, vďaka čomu dostal označenie mobilný systém druhej generácie (2G). Táto skutočnosť takisto znamenala, že už hneď v začiatkoch systém GSM umožňoval aj dátovú komunikáciu. GSM je otvorený štandard, ktorý je v súčasnosti vyvíjaný podľa 3GPP.
Frekvencie
upraviťGSM pracuje na viacerých frekvenciách. V Európe sú vyčlenené pásma 900 MHz a 1 800 MHz. V USA a Kanade sa používajú na GSM frekvencie 850 MHz a 1 900 MHz.
Frekvenčné pásma
upraviťFrekvencie používané v GSM sa delia do 4 pásiem a to na primárne, ktoré je v pásme 900 MHz a dá sa v ňom využiť 124 kanálov. Pre uplink je použité frekvenčné pásmo v rozmedzí 890 – 915 MHz a pre download pásmo 935 – 960 MHz.
Ďalšie pásmo je rozšírené. Je to rozšírené primárne pásmo a dá sa využiť až 174 kanálov. Toto bolo dosiahnuté rozšírením pásma pre uplink na 880 – 915 MHz a pre download na 925 – 960 MHz.
Pásmo označované ako DCS1800 alebo GSM1800 pracuje v pásme 1 800 MHz a dá sa využiť 374 kanálov. Pre uplink je využívané pásmo 1 710 – 1 785 MHz a pre download 1 805 – 1 880 MHz.
Ešte poznáme pásmo zvané PCS1900 pracujúce v pásme 1 900 MHz.
História
upraviťMobilné siete a mobilné telefóny už existujú dlho. Prvá komerčná sieť bol holandská Landelijk Openbaar Net (OLN), ktorá bola prevádzkovaná v roku 1949. Mala 2 600 užívateľov. Problémom bolo, že to nebolo komfortné ako dnes a hovor bolo možné uskutočniť len cez operátorku, hovor bol simplexný (len jeden mohol hovoriť, druhého nebolo počuť). Táto sieť nemala nič spoločné s celulárnou architektúrou. Dalo by sa povedať, že išlo o vysielačky, napojené na pevnú sieť…
V osemdesiatych rokoch minulého storočia nebol vývoj mobilných sietí príliš vzdialený od OLN. Bolo už možné telefonovať bez pomoci operátorky a hovor bol duplexný (obaja mohli hovoriť a bolo oboch počuť). Tieto siete mali ale veľmi nízku kapacitu, obmedzené pokrytie, mobilné stanice boli príliš veľké. Bolo ich možné používať iba v autách a mali vysokú spotrebu energie. Ale v Bellových laboratóriách (Bell Labs) začali pracovať na systéme, ktorý by spomínane nevýhody nemal. Práve v týchto laboratóriách vznikol systém celulárnej siete, kde je územie rozkúskované medzi mnoho malých buniek obsluhovaných základovými stanicami. Dostupné frekvencie boli rozdelené medzi jednotlivé bunky tak, aby sa dala použiť tá istá frekvencia viackrát, iba sa muselo dodržiavať pravidlo stanovujúce vzdialenosť medzi bunkami používajúcimi rovnakú frekvenciu.
Dnes to vyzerá ako samozrejmosť, ale v tom čase išlo o prelomovú a taktiež technicky náročnú záležitosť. Dovtedy totiž každá základová stanica mala svoju pridelenú frekvenciu a iná stanica ju už nemohla použiť. Ak ste napríklad vyšli z dosahu jednej základovej stanice, hovor sa prerušil a bolo potrebné zavolať znova na pripojenie na inú základovú stanicu. Okrem toho, ak prichádzal hovor na takúto mobilnú stanicu, volajúci musel vedieť v ktorej základovej stanici je mobil prihlásený. Základové stanice mali aj obmedzenú aj kapacitu hovorov, ale dosah až stovky kilometrov.
Znovu použitie frekvencie vďaka bunkovej (cell) architektúre bol teda prelomový krok. Aby bolo možné tento krok urobiť, museli tvorcovia vyriešiť dva problémy.
• Bolo potrebné vymyslieť automatický spôsob určovania polohy mobilnej stanice v mobilnej sieti, aby do nej mohli smerovať hovory z inej stanice.
• Problémom číslo dva bolo predať hovor pri prechode z dosahu jednej bunky na dosah druhej bunky. Vďaka novej architektúre mali bunky dosah nie stovky, ale desiatky kilometrov a tak vznikla väčšia pravdepodobnosť, že užívateľ vyjde počas hovoru z oblasti obsluhovanej jednou bunkou do oblasti pokrytej inou bunkou.
Až v roku 1970 sa dostali na trh mikroprocesory schopné bežného nasadenia na takéto úlohy. Preto sa vývoj novej mobilnej siete v Bell Labs predĺžil cez celé sedemdesiate roky a až v roku 1983 bola k dispozícii prvá mobilná sieť založená na novom štandarde AMPS (Advanced Mobile Phone System, pásmo 800 MHz, analógový prenos). K oneskoreniu štartu AMPS siete neprispela len nedostatočná úroveň mikroelektroniky, ale taktiež rozhodnutie o rozdelení frekvencií pre túto sieť. Zatiaľ čo vývojári v Bell Labs predpokladali udelenie celoplošných licencií, úrad FCC, americký regulátor, sa rozhodol udeliť po dvoch licenciách v celkom 150 geografických oblastiach. Pretože však tvorcovia s týmto krokom nepočítali, neobsahovala sieť AMPS definíciu roamingu, teda možnosti fungovania telefónu v sieti iného než domovského operátora.
Prvý skutočný krok smerom ku GSM sa teda datuje do roku 1982, keď skupina európskych telekomunikačných operátorov požiadala inštitút CEPT o možnosť štandardizácie celoeurópskeho mobilného komunikačného štandardu. V júni 1982 prijala CEPT túto úlohu za vlastnú a začala sa ním vážne zaoberať. Tak vznikla pracovná skupina nazvaná Groupe Spécial Mobile (odtiaľ skratka GSM, ktorej sa neskôr dostal menej francúzsky výklad). Prvá schôdzka tejto pracovnej skupiny prebehla v novembri 1982 v Štokholme. Dnes sa má za to, že obrovská osobná angažovanosť a nasadenie Thomasa Hauga, ale i jeho nezpochybniteľná odbornosť a znalosť mobilného prostredia posúvali vývoj GSM štandardu a dá sa povedať, že práve Thomas Huag je otcom GSM.
Skratka GSM sa pre systém používa dodnes, ale namiesto výkladu Groupe Spécial Mobile sa dnes používa výstižnejší Global System for Mobile Communications.
V roku 1982 teda CEPT prijíma odporúčanie, aby frekvenčné spektrum 900 MHz (890 – 915 MHZ a 935 – 960 MHz) bolo vyhradené pre budúci pozemný a námorný mobilný systém, ktorým sa neskôr stáva práve GSM. O tom ale v roku 1982 ešte zďaleka nebolo rozhodnuté. V neskorších rokoch došlo k rozšíreniu tohto spektra o ďalšie časti, v rokoch 1988, 1989 a 1990 sa definujú rozšírené frekvencie pre Enhanced GSM, DCS-1800 a PCN-1900, dnes označované ako deriváty frekvenčného spektra a napríklad pri spektre 900 a 1800 MHz nie sú už pre užívateľa citeľné žiadne prechody.
Prvou starosťou GSM Group bolo vytvoriť zoznam požiadaviek, ktoré sú na nový mobilný systém kladené. Tieto požiadavky boli vytvorené v roku 1982 a malé obmeny došli v roku 1985, kedy boli zmrazené a vzaté ako základ ďalšej práce.
Komponenty siete
upraviť
- MS (Mobile Station) – mobilná stanica
- BTS (Base Transceiver Station) – bázová stanica
- BSC (Base Station Controller) – kontrola bázových staníc
- MSC (Mobile Switching Center) – prepojovacie centrum
- HLR (Home Location Register) – register domácich účastníkov
- VLR (Visitor Location Register) – register návštevníkov
- EIR (Equipment Identity Register) – register mobilných zariadení
- AuC (Authentication Center) – autentifikačné centrum