GSM - Guia Rápido

Se você estiver na Europa ou na Ásia e usando um telefone celular, provavelmente você está usando a tecnologia GSM no seu telefone celular. É uma tecnologia móvel amplamente utilizada em todo o mundo.

O que é GSM?

GSM significa Global Ssistema para MComunicação obil. É uma tecnologia celular digital usada para transmitir serviços móveis de voz e dados. Fatos importantes sobre o GSM são fornecidos abaixo -

O conceito de GSM surgiu de um sistema de rádio móvel baseado em células da Bell Laboratories no início dos anos 1970.
GSM é o nome de um grupo de padronização estabelecido em 1982 para criar um padrão europeu comum de telefonia móvel.
GSM é o padrão mais amplamente aceito em telecomunicações e é implementado globalmente.
GSM é um sistema comutado por circuito que divide cada canal de 200 kHz em oito intervalos de tempo de 25 kHz. O GSM opera nas bandas de comunicação móvel de 900 MHz e 1800 MHz na maior parte do mundo. Nos Estados Unidos, o GSM opera nas bandas de 850 MHz e 1900 MHz.
O GSM detém uma participação de mercado de mais de 70 por cento dos assinantes de celulares digitais do mundo.
O GSM usa a técnica de Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo (TDMA) de banda estreita para a transmissão de sinais.
O GSM foi desenvolvido com tecnologia digital. Ele tem a capacidade de transportar taxas de dados de 64 kbps a 120 Mbps.
Atualmente, o GSM oferece suporte a mais de um bilhão de assinantes móveis em mais de 210 países em todo o mundo.
O GSM fornece serviços de voz e dados básicos a avançados, incluindo serviço de roaming. Roaming é a capacidade de usar seu número de telefone GSM em outra rede GSM.

O GSM digitaliza e compacta os dados e, em seguida, os envia por meio de um canal com dois outros fluxos de dados do usuário, cada um em seu próprio intervalo de tempo.

Por que GSM?

Listados abaixo estão os recursos do GSM que são responsáveis por sua popularidade e ampla aceitação.

Eficiência de espectro aprimorada
Roaming internacional
Conjuntos móveis de baixo custo e estações base (BSs)
Discurso de alta qualidade
Compatibilidade com Rede Digital de Serviços Integrados (ISDN) e outros serviços da companhia telefônica
Suporte para novos serviços

Histórico GSM

A tabela a seguir mostra alguns dos eventos importantes na implementação do sistema GSM.

Anos	Eventos
1982	A Conferência dos Correios e Telégrafos Europeus (CEPT) estabelece um grupo GSM para alargar os padrões de um sistema móvel celular pan-europeu.
1985	Uma lista de recomendações a serem geradas pelo grupo é aceita.
1986	Execução de testes de campo para verificar as diferentes técnicas de rádio recomendadas para a interface aérea.
1987	O Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo (TDMA) é escolhido como o método de acesso (com Acesso Múltiplo por Divisão de Frequência [FDMA]). O Memorando de Entendimento (MoU) inicial é assinado por operadoras de telecomunicações que representam 12 países.
1988	O sistema GSM está validado.
1989	O European Telecommunications Standards Institute (ETSI) ficou com a responsabilidade das especificações GSM.
1990	A fase 1 das especificações GSM é entregue.
1991	Ocorre o lançamento comercial do serviço GSM. As especificações DCS1800 foram finalizadas.
1992	Ocorre a adição dos países que assinaram o MoU GSM. A cobertura se espalha para cidades e aeroportos maiores.
1993	A cobertura das estradas principais Os serviços GSM começam fora da Europa.
1994	Recursos de transmissão de dados lançados. O número de redes aumentou para 69 em 43 países no final de 1994.
1995	A fase 2 das especificações GSM ocorre. A cobertura é estendida às áreas rurais.
1996	Rede de junho a 133 em 81 países em operação.
1997	De julho a 200 rede em operação em 109 países, cerca de 44 milhões de assinantes em todo o mundo.
1999	O Wireless Application Protocol (WAP) surgiu e se tornou operacional em 130 países com 260 milhões de assinantes.
2000	O General Packet Radio Service (GPRS) surgiu.
2001	Em maio de 2001, mais de 550 milhões de pessoas eram assinantes de telecomunicações móveis.

Uma rede GSM é composta por várias unidades funcionais. Essas funções e interfaces são explicadas neste capítulo. A rede GSM pode ser amplamente dividida em -

A Estação Móvel (MS)
O subsistema da estação base (BSS)
O subsistema de comutação de rede (NSS)
O Subsistema de Suporte à Operação (OSS)

GSM - a estação móvel

O MS consiste no equipamento físico, como o transceptor de rádio, display e processadores de sinal digital e o cartão SIM. Ele fornece a interface aérea para o usuário em redes GSM. Como tal, outros serviços também são fornecidos, incluindo -

Teleserviços de voz
Serviços de suporte de dados
Os serviços complementares dos recursos

O MS também fornece o receptor para mensagens SMS, permitindo ao usuário alternar entre o uso de voz e dados. Além disso, o celular facilita o acesso aos sistemas de mensagem de voz. O MS também fornece acesso a vários serviços de dados disponíveis em uma rede GSM. Esses serviços de dados incluem -

Comutação de pacotes X.25 por meio de uma conexão dial-up síncrona ou assíncrona para o PAD em velocidades normalmente de 9,6 Kbps.
General Packet Radio Services (GPRSs) usando um método de transferência de dados baseado em X.25 ou IP com velocidade de até 115 Kbps.
Dados de alta velocidade comutados por circuito em velocidades de até 64 Kbps.

Discutiremos mais sobre os serviços GMS em GSM - User Services.

O que é SIM?

O SIM fornece mobilidade pessoal para que o usuário possa ter acesso a todos os serviços assinados, independentemente da localização do terminal e do uso de um terminal específico. Você precisa inserir o cartão SIM em outro telefone celular GSM para receber chamadas nesse telefone, fazer chamadas desse telefone ou receber outros serviços assinados.

GSM - o subsistema de estação base (BSS)

O BSS é composto por duas partes -

A Estação Transceptora Base (BTS)
O controlador da estação base (BSC)

O BTS e o BSC se comunicam através da interface Abis especificada, permitindo operações entre componentes feitos por diferentes fornecedores. Os componentes de rádio de um BSS podem consistir de quatro a sete ou nove células. Um BSS pode ter uma ou mais estações base. O BSS usa a interface Abis entre o BTS e o BSC. Uma linha separada de alta velocidade (T1 ou E1) é então conectada do BSS ao MSC móvel.

A Estação Transceptora Base (BTS)

O BTS hospeda os transceptores de rádio que definem uma célula e lida com os protocolos de link de rádio com o MS. Em uma grande área urbana, um grande número de BTSs pode ser implantado.

O BTS corresponde aos transceptores e antenas utilizadas em cada célula da rede. Um BTS é geralmente colocado no centro de uma célula. Seu poder de transmissão define o tamanho de uma célula. Cada BTS possui entre 1 e 16 transceptores, dependendo da densidade de usuários na célula. Cada BTS funciona como uma única célula. Também inclui as seguintes funções -

Codificar, criptografar, multiplexar, modular e alimentar os sinais de RF para a antena
Transcodificação e adaptação de taxa
Sincronização de tempo e frequência
Voz por meio de serviços de tarifa integral ou meia
Decodificando, descriptografando e equalizando os sinais recebidos
Detecção de acesso aleatório
Avanços de tempo
Medições do canal de uplink

O controlador da estação base (BSC)

O BSC gerencia os recursos de rádio para um ou mais BTSs. Ele lida com a configuração do canal de rádio, salto de frequência e handovers. O BSC é a conexão entre o celular e o MSC. O BSC também traduz o canal de voz de 13 Kbps usado no link de rádio para o canal padrão de 64 Kbps usado pela Rede Telefônica Pública Comutada (PSDN) ou ISDN.

Ele atribui e libera frequências e slots de tempo para o MS. O BSC também lida com transferência intercelular. Ele controla a transmissão de energia do BSS e MS em sua área. A função do BSC é alocar os intervalos de tempo necessários entre o BTS e o MSC. É um dispositivo de comutação que controla os recursos de rádio.

As funções adicionais incluem -

Controle de salto de frequência
Realizar concentração de tráfego para reduzir o número de linhas do MSC
Fornecendo uma interface para o Centro de Operações e Manutenção para o BSS
Realocação de frequências entre BTSs
Sincronização de tempo e frequência
Gerenciamento de energia
Medições de atraso de tempo de sinais recebidos do MS

GSM - o subsistema de comutação de rede (NSS)

O sistema de comutação de rede (NSS), cuja parte principal é o Mobile Switching Center (MSC), realiza a comutação de chamadas entre o móvel e outros utilizadores da rede fixa ou móvel, bem como a gestão de serviços móveis como autenticação.

O sistema de comutação inclui os seguintes elementos funcionais -

Registro de localização de casa (HLR)

O HLR é um banco de dados usado para armazenamento e gerenciamento de assinaturas. O HLR é considerado o banco de dados mais importante, pois armazena dados permanentes sobre os assinantes, incluindo o perfil de serviço do assinante, informações de localização e status de atividade. Quando um indivíduo adquire uma assinatura em forma de SIM, todas as informações sobre essa assinatura são registradas no HLR dessa operadora.

Centro de comutação de serviços móveis (MSC)

O componente central do subsistema de rede é o MSC. O MSC realiza a comutação de chamadas entre o celular e outros usuários da rede fixa ou móvel, bem como o gerenciamento de serviços móveis, como registro, autenticação, atualização de localização, handovers e roteamento de chamadas para um assinante em roaming. Ele também executa funções como bilhetagem de pedágio, interface de rede, sinalização de canal comum e outros. Cada MSC é identificado por um ID exclusivo.

Registro de localização do visitante (VLR)

O VLR é um banco de dados que contém informações temporárias sobre os assinantes, necessárias ao MSC para atender aos assinantes visitantes. O VLR está sempre integrado ao MSC. Quando uma estação móvel faz roaming em uma nova área do MSC, o VLR conectado a esse MSC solicitará dados sobre a estação móvel do HLR. Posteriormente, se a estação móvel fizer uma chamada, o VLR terá as informações necessárias para configurar a chamada sem ter que interrogar o HLR todas as vezes.

Centro de autenticação (AUC)

O Centro de Autenticação é um banco de dados protegido que armazena uma cópia da chave secreta armazenada no cartão SIM de cada assinante, que é usado para autenticação e cifragem do canal de rádio. O AUC protege as operadoras de rede de diferentes tipos de fraude encontrados no mundo celular de hoje.

Registro de Identidade de Equipamento (EIR)

O Equipment Identity Register (EIR) é um banco de dados que contém uma lista de todos os equipamentos móveis válidos na rede, onde sua International Mobile Equipment Identity (IMEI) identifica cada MS. Um IMEI é marcado como inválido se for relatado como roubado ou se não tiver o tipo aprovado.

GSM - O Subsistema de Suporte à Operação (OSS)

O centro de operações e manutenção (OMC) está conectado a todos os equipamentos do sistema de comutação e ao BSC. A implementação do OMC é chamada de sistema de operação e suporte (OSS).

Aqui estão algumas das funções OMC -

Administração e operação comercial (assinatura, terminais finais, cobrança e estatísticas).
Gerenciamento de segurança.
Configuração de rede, operação e gerenciamento de desempenho.
Tarefas de manutenção.

As funções de operação e manutenção baseiam-se nos conceitos da Telecommunication Management Network (TMN), que é normalizada na série ITU-T M.30.

A seguir está a figura, que mostra como o sistema OMC cobre todos os elementos GSM.

O OSS é a entidade funcional a partir da qual o operador de rede monitora e controla o sistema. O objetivo do OSS é oferecer ao cliente suporte econômico para atividades operacionais e de manutenção centralizadas, regionais e locais que são necessárias para uma rede GSM. Uma função importante do software de fonte aberta é fornecer uma visão geral da rede e apoiar as atividades de manutenção de diferentes organizações de operação e manutenção.

Uma visão simples da arquitetura GSM é fornecida abaixo -

Os componentes adicionais da arquitetura GSM incluem bancos de dados e funções de sistemas de mensagens -

Registro de localização de casa (HLR)
Registro de localização do visitante (VLR)
Registro de Identidade de Equipamento (EIR)
Centro de autenticação (AuC)
Central de atendimento de SMS (SMS SC)
Gateway MSC (GMSC)
Chargeback Center (CBC)
Unidade de transcodificação e adaptação (TRAU)

O diagrama a seguir mostra a rede GSM junto com os elementos adicionados -

O MS e o BSS comunicam-se através da interface Um. Também é conhecido como interface aérea ou link de rádio . O BSS se comunica com o centro de Network Service Switching (NSS) através da interface A.

Áreas de rede GSM

Em uma rede GSM, as seguintes áreas são definidas -

Cell- Célula é a área de serviço básica; um BTS cobre uma célula. Cada célula recebe uma Identidade Global de Célula (CGI), um número que identifica exclusivamente a célula.
Location Area- Um grupo de células forma uma Área de localização (LA). Esta é a área que é paginada quando um assinante recebe uma chamada. Cada LA é atribuída a uma Identidade de Área de Localização (LAI). Cada LA é atendida por um ou mais BSCs.
MSC/VLR Service Area - A área coberta por um MSC é chamada de área de serviço MSC / VLR.
PLMN- A área coberta por um operador de rede é denominada Rede Móvel Terrestre Pública (PLMN). Um PLMN pode conter um ou mais MSCs.

Os requisitos para diferentes sistemas de serviços de comunicação pessoal (PCS) diferem para cada rede PCS. As características vitais da especificação GSM estão listadas abaixo−

Modulação

Modulação é o processo de transformar os dados de entrada em um formato adequado para o meio de transmissão. Os dados transmitidos são demodulados de volta à sua forma original na extremidade receptora. O GSM usa o método de modulação Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK).

Métodos de Acesso

Sendo o espectro de rádio um recurso limitado que é consumido e dividido entre todos os usuários, o GSM concebeu uma combinação de TDMA / FDMA como o método para dividir a largura de banda entre os usuários. Neste processo, a parte FDMA divide a frequência da largura de banda total de 25 MHz em 124 frequências portadoras de largura de banda de 200 kHz.

Cada BS é atribuída a uma ou múltiplas frequências, e cada uma dessas frequências é dividida em oito timeslots usando um esquema TDMA. Cada um desses slots é usado para transmissão e recepção de dados. Esses slots são separados por tempo para que uma unidade móvel não transmita e receba dados ao mesmo tempo.

Taxa de transmissão

A taxa de símbolo total para GSM a 1 bit por símbolo em GMSK produz 270,833 K símbolos / segundo. A taxa de transmissão bruta de um timeslot é 22,8 Kbps.

GSM é um sistema digital com taxa de bits over-the-air de 270 kbps.

Faixa de frequência

o uplink frequency rangeespecificado para GSM é 933 - 960 MHz (apenas banda básica de 900 MHz). odownlink frequency band 890 - 915 MHz (apenas banda básica de 900 MHz).

Espaçamento de Canal

O espaçamento do canal indica o espaçamento entre as frequências portadoras adjacentes. Para GSM, é 200 kHz.

Codificação de Fala

Para codificação ou processamento de voz, o GSM usa o Linear Predictive Coding (LPC). Esta ferramenta comprime a taxa de bits e fornece uma estimativa dos parâmetros de voz. Quando o sinal de áudio passa por um filtro, ele imita o trato vocal. Aqui, a fala é codificada em 13 kbps.

Distância Duplex

A distância duplex é o espaço entre as frequências de uplink e downlink. A distância duplex para GSM é 80 MHz, onde cada canal tem duas frequências com 80 MHz de distância.

Misc

Frame duration - 4,615 mS
Duplex Technique - Modo de acesso Frequency Division Duplexing (FDD) anteriormente conhecido como WCDMA.
Speech channels per RF channel - 8.

O GSM trata os usuários e o equipamento de maneiras diferentes. Números de telefone, assinantes e identificadores de equipamento são alguns dos mais conhecidos. Existem muitos outros identificadores que foram bem definidos, que são necessários para o gerenciamento da mobilidade do assinante e para endereçar os elementos restantes da rede. Endereços vitais e identificadores que são usados em GSM são tratados abaixo.

Identidade de equipamento de estação móvel internacional (IMEI)

A International Mobile Station Equipment Identity (IMEI) se parece mais com um número de série que identifica distintamente uma estação móvel internacionalmente. Este é alocado pelo fabricante do equipamento e registado pelo operador da rede, que o armazena no Equipment Identity Register (EIR). Por meio do IMEI, reconhece-se equipamentos obsoletos, roubados ou não funcionais.

A seguir estão as partes do IMEI -

Type Approval Code (TAC) - 6 casas decimais, atribuídas centralmente.
Final Assembly Code (FAC) - 6 casas decimais, atribuídas pelo fabricante.
Serial Number (SNR) - 6 casas decimais, atribuídas pelo fabricante.
Spare (SP) - 1 casa decimal.

Assim, IMEI = TAC + FAC + SNR + SP. Caracteriza exclusivamente uma estação móvel e dá dicas sobre o fabricante e a data de fabricação.

Identidade do assinante móvel internacional (IMSI)

Cada usuário registrado tem uma Identidade Internacional de Assinante Móvel (IMSI) original com um IMEI válido armazenado em seu Módulo de Identidade de Assinante (SIM).

IMSI compreende as seguintes partes−

Mobile Country Code (MCC) - 3 casas decimais, padronizado internacionalmente.
Mobile Network Code (MNC) - 2 casas decimais, para identificação única da rede móvel dentro do país.
Mobile Subscriber Identification Number (MSIN) - Máximo de 10 casas decimais, número de identificação do assinante na rede móvel doméstica.

Número ISDN do assinante móvel (MSISDN)

O número de telefone autêntico de uma estação móvel é o Número ISDN do assinante móvel (MSISDN). Com base no SIM, uma estação móvel pode ter muitos MSISDNs, pois cada assinante é atribuído com um MSISDN separado ao seu SIM, respectivamente.

Listada abaixo está a estrutura seguida pelas categorias MSISDN, já que são definidas com base no plano de número ISDN internacional -

Country Code (CC) - Até 3 casas decimais.
National Destination Code (NDC) - Normalmente 2-3 casas decimais.
Subscriber Number (SN) - Máximo de 10 casas decimais.

Número de roaming da estação móvel (MSRN)

O Número de Roaming da Estação Móvel (MSRN) é um número ISDN dependente da localização provisória, atribuído a uma estação móvel por um Registro de Localização do Visitante (VLA) responsável regionalmente. Usando o MSRN, as chamadas recebidas são canalizadas para o MS.

O MSRN tem a mesma estrutura do MSISDN.

Country Code (CC) - da rede visitada.
National Destination Code (NDC) - da rede visitada.
Subscriber Number (SN) - na rede móvel atual.

Identidade de área de localização (LAI)

Em um PLMN, uma área de localização identifica sua própria identidade de área de localização (LAI) autêntica. A hierarquia LAI é baseada em um padrão internacional e estruturada em um formato único, conforme mencionado abaixo -

Country Code (CC) - 3 casas decimais.
Mobile Network Code (MNC) - 2 casas decimais.
Location Area Code (LAC) - no máximo 5 casas decimais ou no máximo duas vezes 8 bits codificados em hexadecimal (LAC <FFFF).

Identidade temporária do assinante móvel (TMSI)

A identidade temporária do assinante móvel (TMSI) pode ser atribuída pelo VLR, que é responsável pela localização atual de um assinante. O TMSI precisa ter significância apenas local na área tratada pelo VLR. Isso é armazenado no lado da rede apenas no VLR e não é passado para o Home Location Register (HLR).

Junto com a área de localização atual, o TMSI identifica um assinante exclusivamente. Ele pode conter até 4 × 8 bits.

Identidade local do assinante móvel (LMSI)

Cada estação móvel pode ser atribuída com uma Identidade de Assinante Móvel Local (LMSI), que é uma chave original, pelo VLR. Esta chave pode ser usada como chave de busca auxiliar para cada estação móvel dentro de sua região. Também pode ajudar a acelerar o acesso ao banco de dados. Um LMSI é atribuído se a estação móvel for registrada com o VLR e enviada para o HLR. LMSI é composto por quatro octetos (4x8 bits).

Identificador de célula (CI)

Usando um identificador de célula (CI) (máximo 2 × 8) bits, as células individuais que estão dentro de um LA podem ser reconhecidas. Quando as chamadas de Global Cell Identity (LAI + CI) são combinadas, elas são definidas de maneira exclusiva.

Assim que uma estação móvel inicia uma chamada, uma série de eventos ocorre. A análise desses eventos pode fornecer uma visão sobre a operação do sistema GSM.

Telefone móvel para rede telefônica pública comutada (PSTN)

Quando um assinante de celular faz uma chamada para um assinante de telefone PSTN, a seguinte sequência de eventos ocorre -

O MSC / VLR recebe a mensagem de um pedido de chamada.
O MSC / VLR verifica se a estação móvel está autorizada a acessar a rede. Nesse caso, a estação móvel é ativada. Se a estação móvel não for autorizada, o serviço será negado.
MSC / VLR analisa o número e inicia uma configuração de chamada com o PSTN.
O MSC / VLR pede ao BSC correspondente para alocar um canal de tráfego (um canal de rádio e um intervalo de tempo).
O BSC aloca o canal de tráfego e passa as informações para a estação móvel.
A parte chamada atende a chamada e a conversa é iniciada.
A estação móvel continua fazendo medições dos canais de rádio da célula atual e das células vizinhas e repassa as informações para o BSC. O BSC decide se a transferência é necessária. Nesse caso, um novo canal de tráfego é alocado para a estação móvel e o handover ocorre. Se a transferência não for necessária, a estação móvel continua a transmitir na mesma frequência.

PSTN para celular

Quando um assinante PSTN liga para uma estação móvel, a seguinte sequência de eventos ocorre -

O Gateway MSC recebe a chamada e consulta o HLR para obter as informações necessárias para encaminhar a chamada para o MSC / VLR servidor.
O GMSC encaminha a chamada para o MSC / VLR.
O MSC verifica o VLR para a área de localização do MS.
O MSC contacta a MS através do BSC através de uma mensagem de difusão, isto é, através de um pedido de paging.
O MS responde ao pedido de página.
O BSC aloca um canal de tráfego e envia uma mensagem à MS para sintonizar o canal. A MS gera um sinal de toque e, após o assinante atender, a conexão de voz é estabelecida.
A transferência, se necessário, ocorre, conforme discutido no caso anterior.

Para transmitir a fala pela emissora de rádio no tempo estipulado, o MS a codifica à taxa de 13 Kbps. O BSC transcodifica a fala para 64 Kbps e a envia por meio de um link terrestre ou de rádio para o MSC. O MSC então encaminha os dados de voz para o PSTN. Na direção reversa, a fala é recebida a 64 Kbps no BSC e o BSC a transcodifica para 13 Kbps para transmissão de rádio.

O GSM suporta dados de 9,6 Kbps que podem ser canalizados em um timeslot TDMA. Para fornecer taxas de dados mais altas, muitos aprimoramentos foram feitos nos padrões GSM (GSM Fase 2 e GSM Fase 2+).

A arquitetura GSM é um modelo em camadas projetado para permitir a comunicação entre dois sistemas diferentes. As camadas inferiores garantem os serviços dos protocolos da camada superior. Cada camada passa por notificações adequadas para garantir que os dados transmitidos foram formatados, transmitidos e recebidos com precisão.

O diagrama de pilhas de protocolo GMS é mostrado abaixo -

Protocolos MS

Com base na interface, o protocolo de sinalização GSM é montado em três camadas gerais -

Layer 1- A camada física. Ele usa as estruturas do canal na interface aérea.
Layer 2- A camada de link de dados. Na interface Um, a camada de link de dados é uma versão modificada do protocolo de acesso de link para o protocolo do canal D (LAP-D) usado no ISDN, denominado protocolo de acesso de link no canal Dm (LAP-Dm). Através da interface A, a Message Transfer Part (MTP), Layer 2 de SS7 é usada.
Layer 3 - A terceira camada do protocolo de sinalização GSM é dividida em três subcamadas -
- Gerenciamento de recursos de rádio (RR),
- Gestão de Mobilidade (MM), e
- Gerenciamento de conexão (CM).

Protocolos MS para BTS

A camada RR é a camada inferior que gerencia um link, tanto de rádio quanto fixo, entre o MS e o MSC. Para esta formação, os principais componentes envolvidos são o MS, BSS e MSC. A responsabilidade da camada RR é gerenciar a sessão RR, o tempo em que uma unidade móvel está em modo dedicado e os canais de rádio, incluindo a alocação de canais dedicados.

A camada MM é empilhada acima da camada RR. Lida com as funções decorrentes da mobilidade do assinante, bem como com os aspectos de autenticação e segurança. O gerenciamento de localização se preocupa com os procedimentos que permitem ao sistema saber a localização atual de um MS ligado para que o roteamento de chamadas de entrada possa ser concluído.

A camada CM é a camada superior da pilha do protocolo GSM. Essa camada é responsável pelo controle de chamadas, gerenciamento de serviço suplementar e gerenciamento de serviço de mensagens curtas. Cada um desses serviços é tratado como uma camada individual dentro da camada CM. Outras funções da subcamada CC incluem estabelecimento de chamada, seleção do tipo de serviço (incluindo alternância entre serviços durante uma chamada) e liberação de chamada.

Protocolos BSC

O BSC usa um conjunto diferente de protocolos após receber os dados do BTS. A interface Abis é usada entre o BTS e o BSC. Neste nível, os recursos de rádio na parte inferior da Camada 3 são alterados do RR para o Gerenciamento da Estação do Transceptor Base (BTSM). A camada de gerenciamento do BTS é uma função de retransmissão do BTS para o BSC.

Os protocolos RR são responsáveis pela alocação e realocação dos canais de tráfego entre o MS e o BTS. Esses serviços incluem o controle do acesso inicial ao sistema, paging para chamadas MT, transferência de chamadas entre locais de celular, controle de energia e encerramento de chamadas. O BSC ainda tem algum gerenciamento de recursos de rádio em vigor para a coordenação de frequência, alocação de frequência e gerenciamento da camada de rede geral para as interfaces da Camada 2.

Para transitar do BSC para o MSC, a parte do aplicativo móvel BSS ou a parte do aplicativo direto é usada e os protocolos SS7 são aplicados pelo relé, de modo que o MTP 1-3 pode ser usado como a arquitetura principal.

Protocolos MSC

No MSC, a partir do BSC, as informações são mapeadas através da interface A para as camadas 1 a 3 do MTP. Aqui, a parte do aplicativo de gerenciamento do sistema da estação base (BSS MAP) é considerada o conjunto equivalente de recursos de rádio. O processo de retransmissão é finalizado pelas camadas que são empilhadas no topo dos protocolos da Camada 3, que são BSS MAP / DTAP, MM e CM. Isso conclui o processo de retransmissão. Para localizar e conectar-se aos usuários na rede, os MSCs interagem usando a rede de sinalização de controle. Registros de localização são incluídos nos bancos de dados MSC para ajudar na função de determinar como e se as conexões devem ser feitas para usuários em trânsito.

Cada usuário GSM MS recebe um HLR que, por sua vez, compreende a localização do usuário e os serviços assinados. VLR é um registro separado usado para rastrear a localização de um usuário. Quando os usuários saem da área coberta pelo HLR, o VLR é notificado pelo MS para encontrar a localização do usuário. O VLR por sua vez, com o auxílio da rede de controle, sinaliza o HLR da nova localização do MS. Com a ajuda das informações de localização contidas no HLR do usuário, as chamadas MT podem ser encaminhadas para o usuário.

O GSM oferece muito mais do que apenas telefonia de voz. Entre em contato com sua operadora de rede GSM local para obter os serviços específicos de que você pode dispor.

O GSM oferece três tipos básicos de serviços -

Serviços de telefonia ou telesserviços
Serviços de dados ou serviços de suporte
Serviços Suplementares

Telesserviços

As habilidades de um serviço de suporte são usadas por um telesserviço para transportar dados. Esses serviços são posteriormente transitados das seguintes maneiras:

Chamadas de voz

O teleserviço mais básico suportado pelo GSM é a telefonia. Isso inclui fala em velocidade máxima a 13 kbps e chamadas de emergência, em que o provedor de serviços de emergência mais próximo é notificado discando três dígitos.

Videotexto e Facsmile

Outro grupo de teleserviços inclui acesso de videotexto, transmissão de teletex, voz alternativa de fax e grupo de fax 3, grupo de fax automático, 3 etc.

Mensagens de Texto Curtas

O serviço Short Messaging Service (SMS) é um serviço de mensagens de texto que permite enviar e receber mensagens de texto no seu celular GSM. Além de mensagens de texto simples, outros dados de texto, incluindo notícias, esportes, finanças, idioma e dados baseados em localização, também podem ser transmitidos.

Serviços de portador

Os serviços de dados ou serviços de portadora são usados por meio de um telefone GSM. receber e enviar dados é o bloco de construção essencial que leva ao amplo acesso à Internet móvel e à transferência de dados móveis. O GSM atualmente tem uma taxa de transferência de dados de 9,6k. Novos desenvolvimentos que irão aumentar as taxas de transferência de dados para usuários de GSM são HSCSD (dados comutados por circuito de alta velocidade) e GPRS (serviço geral de rádio em pacotes).

Serviços Suplementares

Os serviços suplementares são serviços adicionais fornecidos além dos telesserviços e serviços de suporte. Esses serviços incluem identificação de chamadas, encaminhamento de chamadas, chamadas em espera, conversas com vários participantes e restrição de chamadas de saída (internacionais), entre outros. Uma breve descrição dos serviços suplementares é fornecida aqui -

Conferencing- Permite ao assinante móvel estabelecer uma conversa com vários participantes, ou seja, uma conversa simultânea entre três ou mais assinantes para configurar uma chamada em conferência. Este serviço é aplicável apenas à telefonia normal.
Call Waiting- Este serviço notifica um assinante móvel de uma chamada recebida durante uma conversa. O assinante pode atender, rejeitar ou ignorar a chamada recebida.
Call Hold- Este serviço permite que um assinante coloque uma chamada recebida em espera e retome após um tempo. O serviço de retenção de chamadas é aplicável à telefonia normal.
Call Forwarding- Encaminhamento de chamadas é usado para desviar chamadas do destinatário original para outro número. Normalmente, é configurado pelo próprio assinante. Ele pode ser usado pelo assinante para desviar chamadas da estação móvel quando o assinante não estiver disponível e, assim, para garantir que as chamadas não sejam perdidas.
Call Barring- O bloqueio de chamadas é útil para restringir certos tipos de chamadas de saída, como ISD, ou interromper chamadas de números indesejados. A restrição de chamadas é um serviço flexível que permite ao assinante barrar chamadas condicionalmente.
Number Identification - Existem os seguintes serviços suplementares relacionados com a identificação do número -
- Calling Line Identification Presentation - Este serviço exibe o número de telefone da pessoa que está ligando na tela.
- Calling Line Identification Restriction - Uma pessoa que não deseja que seu número seja apresentado a outras pessoas, assina este serviço.
- Connected Line Identification Presentation- Este serviço é fornecido para fornecer ao chamador o número de telefone da pessoa com a qual está conectado. Este serviço é útil em situações de encaminhamento, onde o número conectado não é o número discado.
- Connected Line Identification Restriction- Há momentos em que o interlocutor não deseja que seja apresentado o seu número e por isso subscreveria esse contacto. Normalmente, isso substitui o serviço de apresentação.
- Malicious Call Identification- O serviço malicioso de identificação de chamadas foi fornecido para combater a propagação de chamadas obscenas ou irritantes. A vítima deve se inscrever neste serviço, e então pode fazer com que chamadas maliciosas conhecidas sejam identificadas na rede GSM, usando um simples comando.
Advice of Charge (AoC)- Este serviço foi concebido para dar ao assinante uma indicação do custo dos serviços à medida que são utilizados. Além disso, os provedores de serviços que desejam oferecer serviços de aluguel a assinantes sem seu próprio SIM também podem utilizar este serviço de uma forma ligeiramente diferente. A AoC para chamadas de dados é fornecida com base em medições de tempo.
Closed User Groups (CUGs) - Este serviço destina-se a grupos de assinantes que desejam ligar apenas entre si e mais ninguém.
Unstructured supplementary services data (USSD) - Isso permite serviços individuais definidos pela operadora.

GSM é o sistema de telecomunicações celular mais seguro disponível atualmente. O GSM tem seus métodos de segurança padronizados. O GSM mantém a segurança de ponta a ponta, mantendo a confidencialidade das chamadas e o anonimato do assinante GSM.

Os números de identificação temporários são atribuídos ao número do assinante para manter a privacidade do usuário. A privacidade da comunicação é mantida aplicando algoritmos de criptografia e salto de frequência que podem ser ativados usando sistemas digitais e sinalização.

Este capítulo fornece um esboço das medidas de segurança implementadas para assinantes GSM.

Autenticação de estação móvel

A rede GSM autentica a identidade do assinante por meio do uso de um mecanismo de desafio-resposta. Um número aleatório de 128 bits (RAND) é enviado ao MS. O MS calcula a resposta assinada de 32 bits (SRES) com base na criptografia da RAND com o algoritmo de autenticação (A3) usando a chave de autenticação de assinante individual (Ki). Ao receber o SRES do assinante, a rede GSM repete o cálculo para verificar a identidade do assinante.

A chave de autenticação de assinante individual (Ki) nunca é transmitida pelo canal de rádio, pois está presente no SIM do assinante, bem como nos bancos de dados AUC, HLR e VLR. Se o SRES recebido estiver de acordo com o valor calculado, o MS foi autenticado com sucesso e pode continuar. Se os valores não corresponderem, a conexão é encerrada e uma falha de autenticação é indicada para a MS.

O cálculo da resposta assinada é processado no SIM. Ele fornece segurança aprimorada, pois as informações confidenciais do assinante, como IMSI ou a chave de autenticação individual do assinante (Ki), nunca são liberadas do SIM durante o processo de autenticação.

Sinalização e confidencialidade de dados

O SIM contém o algoritmo de geração de chave de cifragem (A8) que é usado para produzir a chave de cifragem de 64 bits (Kc). Essa chave é calculada aplicando o mesmo número aleatório (RAND) usado no processo de autenticação ao algoritmo de geração de chave de criptografia (A8) com a chave de autenticação de assinante individual (Ki).

O GSM oferece um nível adicional de segurança por ter uma maneira de alterar a chave de cifragem, tornando o sistema mais resistente a espionagem. A chave de cifragem pode ser alterada em intervalos regulares conforme necessário. Como no caso do processo de autenticação, o cálculo da chave de cifragem (Kc) ocorre internamente no SIM. Portanto, informações confidenciais, como a chave de autenticação do assinante individual (Ki), nunca são reveladas pelo SIM.

As comunicações criptografadas de voz e dados entre o MS e a rede são realizadas usando o algoritmo de criptografia A5. A comunicação criptografada é iniciada por um comando de solicitação de modo de criptografia da rede GSM. Após a recepção deste comando, a estação móvel começa a criptografar e descriptografar os dados usando o algoritmo de cifragem (A5) e a chave de cifragem (Kc).

Confidencialidade da identidade do assinante

Para garantir a confidencialidade da identidade do assinante, é usado o Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI). Uma vez que os procedimentos de autenticação e criptografia são feitos, o TMSI é enviado para a estação móvel. Após o recebimento, a estação móvel responde. O TMSI é válido na área do local em que foi emitido. Para comunicações fora da área de localização, a Identificação da Área de Localização (LAI) é necessária além do TMSI.

Os provedores de serviços GSM estão cobrando com base nos serviços que fornecem aos clientes. Todos os parâmetros são simples o suficiente para cobrar de um cliente pelos serviços prestados.

Este capítulo fornece uma visão geral das técnicas de faturamento usadas com freqüência e dos parâmetros aplicados para cobrar um assinante GSM.

Serviço de telefonia

Esses serviços podem ser cobrados por chamada. O iniciador da chamada tem de pagar as tarifas e as chamadas recebidas hoje em dia são gratuitas. Um cliente pode ser cobrado com base em parâmetros diferentes, como -

Chamada internacional ou chamada de longa distância.
Chamada local.
Chamada realizada em horário de pico.
Chamada feita durante a noite.
Chamada com desconto durante os fins de semana.
Chamada por minuto ou por segundo.
Muitos outros critérios podem ser projetados por um provedor de serviços para cobrar de seus clientes.

Serviço SMS

A maioria dos provedores de serviço cobra os serviços de SMS de seus clientes com base no número de mensagens de texto enviadas. Existem outros serviços principais de SMS disponíveis, onde os provedores de serviços cobram mais do que o custo normal de SMS. Esses serviços estão sendo disponibilizados em colaboração com Redes de Televisão ou Redes de Rádio para exigir SMS das audiências.

Na maioria das vezes, as taxas são pagas pelo remetente do SMS, mas para alguns serviços, como ações e preços de ações, serviços de banco móvel e serviços de reserva de lazer, etc., o destinatário do SMS deve pagar pelo serviço.

Serviços GPRS

Usando o serviço GPRS, você pode navegar, jogar na Internet e baixar filmes. Portanto, um provedor de serviços cobrará de você com base nos dados carregados, bem como nos dados baixados em seu telefone celular. Essas cobranças serão baseadas em dados por Kilo Byte baixados / carregados.

Parâmetro adicional pode ser um QoS fornecido a você. Se você quiser assistir a um filme, um QoS baixo pode funcionar porque alguma perda de dados pode ser aceitável, mas se você estiver baixando um arquivo zip, a perda de um único byte corromperá todo o arquivo baixado.

Outro parâmetro pode ser horário de pico e fora de pico para baixar um arquivo de dados ou navegar na Internet.

Serviços Suplementares

A maioria dos serviços complementares são prestados com base no aluguel mensal ou absolutamente grátis. Por exemplo, chamadas em espera, encaminhamento de chamadas, identificação do número de chamada e chamada em espera estão disponíveis a custo zero.

Call barring is a service, que os provedores de serviço usam apenas para recuperar suas dívidas, etc., caso contrário, este serviço não está sendo usado por nenhum assinante.
Call conferencing serviceé uma forma de chamada telefônica simples em que os clientes são cobrados por várias chamadas feitas ao mesmo tempo. Nenhum provedor de serviços cobra taxa extra por este serviço.
Closed User Group (CUG) é muito popular e está sendo usado principalmente para dar descontos especiais aos usuários se eles estiverem fazendo chamadas para um determinado grupo de assinantes.
Advice of Charge (AoC) pode ser cobrado com base no número de consultas feitas por um assinante.

GSM Arena é a maior fonte de informações sobre os mais recentes telefones celulares GSM. Esta página está sendo exibida aqui como uma cortesia do GSM Arena. Se você está planejando comprar um telefone celular GSM, sugerimos que leia todos os comentários de avaliação e, em seguida, decida qual telefone é adequado para você.

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