Strona poświęcona telefonii komórkowej

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).

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.

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 popularniejszy 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).

GSM 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.