A GSM rendszer működése

Közzétéve: 2008.09.26.

Érdekességek
25 éves a CD lemezA 3D filmA 3D TVA billentyűzet fejlődése, történeteA böngészők fejlődéseA DOS rövid történeteA GPS rendszerA GSM rendszer működéseA Holdraszállás informatikai háttereA Linux történeteA műholdak szerepe az infomatikábanA rádióA smiley születéseA szuper, és a nagy számítógépekA táblagépek történeteA TV-k új generációiA videózás történeteA világ első számítógépeiA vonalkód és az RFIDA Windows rövid történeteAz adattárolás fejlődéseAz adattovábbítás módszereiAz első digitális fényképezőgépAz első számítógépes játékAz érintőképernyő (Touch screen) működéseAz Internet történeteFilekezelők, CommanderekHogyan működik a monitor?Hogyan működik a nyomtató?Hogyan működik a projektor?Informatika a légiközlekedésbenInformatika a zenébenIntelligens épületekIP ma és holnapKorai számítógépes játékokKözösségi hálózatokKözösségi hálózatok IIMagyarország Internetes InfrastruktúrájaMerevlemez históriaMilyen nyelven ért a számítógép? - A programozási nyelvek történeteMobiltelefon generációkScanner-ek Varázsszavak: processzor, órajel…Zenei fájlformátumok
KI-KICSODA az informatikában
Legendás IT cégek
Protokoll mindenkinek
A GSM rendszer működése

A GSM rendszer működése

A GSM (Global System for Mobile Telecommunications) rendszer olyan nemzetközi szabvány, melyet 1987-ben tizenhárom európai ország hozott létre azért, hogy Európában kiépítsenek egy egységes, ezáltal egymás közt kompatibilis telekommunikációs rendszert a 900 megahertzes frekvenciasávon.

Egy rövid visszatekintés nem árt, hogy megértsük, miért volt erre szükség.

A rádiós műsorszórás az 1900-as évek elején indult. Az 1930-as években már készítettek hordozható rádió adó-vevőt, amit főleg katonai célokra használtak később. A zárt rádiós rendszerek az 50-es évek elején terjedtek el, nálunk a katonaság és a rendőrség használt URH rádiókat. Magyarországon a 80-as években terjedtek el a CB rádiók. Az URH és CB rendszerek legnagyobb hátránya az volt, hogy nem kapcsolódott a vezetékes telefonhálózathoz, tehát csak a rendszeren belüli ügyfeleket lehetett elérni.

A világ fejlettebb részén – elsőként Amerikában, de nem sokkal később Nyugat-Európában is – már a 70-es évek elején lehetett autóba szerelt rádiós telefonokat vásárolni. Ezekkel már el lehetett érni a vezetékes telefonhálózatot is, tehát ezeket már nyugodtan nevezhetjük mobil telefonoknak, bár méretük még egy utazótáskáéhoz volt hasonló. A 80-as években a méretek csökkentek (kb. retikül nagyságúra), a telefont használók száma pedig nőtt (pedig akkoriban ez még nagyon drága luxusnak számított). Már csak egy probléma volt, hogy minden országban más-más technikai megoldást használtak, ezért, ha egy német átment Franciaországba, nem tudta használni a telefonját. Az akkori közös Európa nem tűrhette ezt a megosztottságot, így hamarosan létrejött egy francia team, amelyiknek feladata volt megoldást találni. Érdekesség, hogy a GSM rövidítés eredetileg nem a rendszert, hanem a team-et rövidítette(Groupe Spécial Mobile), de az általuk kidolgozott szabvány olyan sikeres lett (bár európainak szánták, szinte az egész világon elterjedt), hogy a rendszeren rajta maradt a GSM rövidítés, a teamet pedig inkább átnevezték SMG-re (Special Mobile Group). Még egy pici kitérő: Aki azt hiszi, hogy a rendszer kidolgozóit szélnek eresztették, nagyon téved! A mai napig dolgoznak, mert úgy rohan a technika, hogy szinte évtizedenként kell egy fejlettebb szisztémát kidolgozni!

És most a működésről.

A GSM rendszer négy egymásra épülő rendszerből áll:

Mobil telefonok (SIM)

Bázis állomások (BTS)

Telefonközpontok (BSC)

Felügyelő rendszer (MSC)

A mobil készülék nem más, mint egy telefonkészülék és egy rádió adó-vevő berendezés ötvözete. A bázisállomás egy állandó helyű rádió adó-vevő berendezés, mely átjátszóként működik a mobiltelefon és a kapcsolóközpont között. A telefonközpontok feladatai közé tartozik a hagyományos telefonközpontoknál megszokott hívási és kapcsolási feladatok ellátása. A felügyelő rendszer ellenőrzi és szabályozza a teljes rendszert.

Az egyik alapvető különbség a hagyományos távbeszélő hálózatok és a rádiótelefon-rendszerek között, hogy míg az első esetben kábeleket korlátlan mennyiségben telepíthetünk, addig a rádiótelefon-rendszerek által felhasználható frekvenciák száma korlátozott.

Mi is az a frekvencia? A rádióhullámok, bár nem érzékelhetők, ugyanúgy, mint a víz hullámai, hullámhegyeket és hullámvölgyeket tartalmaznak. Egy hullámhegy és hullámvölgy párost nevezünk hullámnak. A frekvencia az egy másodperc alatt kibocsátott hullámok száma. Az 1 Hz-es frekvencia 1 hullámot jelent 1 másodperc alatt. Az 1kHz 1000 hullám/másodperc, az 1 MHz 1000000 hullám/másodperc.

A GSM eredetileg a 890 MHz - 960 MHz-es sávra vonatkozott, ezt röviden csak GSM 900-nak hívják, de már kész az 1800 MHz-es szabvány is! A továbbiakban a 900 MHz-es szabványról írok, mert ma még ez az elterjedtebb.

A GSM szabvány a rendelkezésre álló teljes frekvenciasávot két 25 MHz-es részre bontotta, és mindkettőben 124 db 200 kHz-es csatornát alakított ki. Ha a csatornák kisebbek lennének, áthallás lenne a beszélgetők között. Amint azt mindenki rögtön láthatja, ez nagyon kevés, hiszen ma már több millió mobiltelefon van használatban! Két gondolat kell a megoldáshoz. Az egyik, hogy statisztikát kell készíteni, hányan telefonálnak egyszerre, (szerencsére nem mindenki egyszerre beszél), másrészt meg kell oldani, hogy egy csatornát többen is használhassanak egy időben.

Az utóbbi feladat megoldását a cellás kialakítás adja. A lefedendő területet cellákra (hatszög alakú részekre) osztják, és minden cellát egy-egy bázisállomás sugároz be. Ha vigyázunk arra, hogy a csatornák úgy legyenek kiosztva a bázisállomások között, hogy a szomszédos celláknak ne legyen azonos csatornája, akkor 2 cellával arrébb használható ugyanaz a frekvencia. Ha egy területen kevés az ügyfél, akkor a cella mérete nagy (akár 30 km sugarú is lehet), pl. a Hortobágyon. Ha viszont sok az ügyfél, akkor a cellák kicsik, és sok cella kell a kiszolgáláshoz. Budapesten még egy kerület is több cellából állhat.

A GSM rendszer a következőképpen bonyolít le egy beszélgetést:

Amikor az előfizető a hívószám megadása után lenyomja a hívás kezdeményezés gombot, a berendezés végigpásztázza az adott helyen vehető összes szabadnak jelzett rádiócsatornát, és kiválasztja azt, amelyiken a legnagyobb térerősséget tapasztalja. Ezután a kiválasztott csatornán engedélyt kér a mobilközponttól (a bázisállomás közreműködésével) a csatorna lefoglalására. Amennyiben a mobilközpont megadja az engedélyt, a rádiócsatornán létrejön az összeköttetés a központ és az előfizető között. Ettől kezdve a mobil-előfizető ugyanúgy telefonálhat, mint ahogyan azt a nyilvános telefonhálózatban megszokta.

Mivel a hálózat igen érzékeny a terjedési viszonyokra, az összeköttetés minőségét állandóan ellenőrizni kell. Ennek érdekében a bázisállomás állandóan kibocsát egy vizsgáló jelet a mobilállomás felé, az változtatás nélkül visszasugározza a bázisállomásnak, amely a két jelet összehasonlítja egymással, és az összehasonlítás eredményéből következtet az összeköttetés minőségére.

Ha a minőség egy meghatározott szint alá esik, a bázisállomás jelez a mobilközpontnak, mire a központ ellenőrző méréseket indít, nem tudnak-e jobb összeköttetést létrehozni az adott mobilállomással. Amennyiben lehet, úgy a beszélgetést átkapcsolják arra az összeköttetésre.

Ha az azonos forgalmi területen végrehajtott mérések nem vezetnek eredményre, a központ a szomszéd forgalmi területen próbálkozik jobb összeköttetés létrehozásával. Ha a keresés sikerrel jár, oda kapcsolja át a beszélgetést. Amennyiben a hívást egy másik központhoz kell átkapcsolni, akkor a hívás felépítésénél ismertetett információcsere is automatikusan végbemegy. A hívásátkapcsolásból a beszélgető felek mindössze egy néhány tizedmásodperces kattanást hallanak.

Teljesen hasonló módon oldják meg azt is, ha a beszélgető átlép egy másik cellába.

Ennyi a lényeg. A tényleges GSM leírás félelmetesen bonyolult és terjedelmes. Kezdve attól, hogy az analóg beszéd jelet milyen mintavételezéssel alakítják digitálissá, a hibajavítási technikák leírásán át, a titkosított sugárzás, a keretek kialakítása, a számlázási információk küldözgetése, a felügyeleti rendszerek leírásai, stb., stb., amivel Önnek, kedves olvasó, egyáltalán nem kell törődnie, Önnek csak telefonálnia kell.

Ami viszont hasznos lehet: adok itt egy kislexikont a fontosabb rövidítésekből. Ami pedig érdekes lehet: leírom a hazai szolgáltatás rövid történetét.

Tehát a fontosabb fogalmak:

BIZTONSÁGI KÓD - SECURITY CODE

A GSM készülékekhez tartozó kódszám, mely egyes biztonsági funkciók készüléken történő aktiválásához szükséges.

-MOTOROLA készülékeknél: 0 0 0 0 0 0 (alaphelyzetben)

-NOKIA készülékeknél: a telefonkészülék dobozában találja meg

-ERICSSON készülékeknél: 0 0 0 0 (alaphelyzetben)

-SIEMENS S3+ készüléknél: ÖN adhatja meg (A korlátozások főmenüben)

FEDETTSÉG:

A mobiltelefon használatához szükséges rádiójelekkel ellátott terület.

PLASZTIK ROAMING:

A GSM 900 SIM kártya egy más frekvencián működő GSM hálózaton is használhatóvá válik, például a korábban DCS-1800-as hálózatnak nevezett 1800 MHz-en működő GSM hálózaton. A SIM kártyát átrakva vagy kétnormás készülékkel lehet roamingolni.

HÁLÓZATI JELSZÓ:

Különböző tiltási szolgáltatások készüléken történő aktiválásához és deaktiválásához szükséges kódszám.

Alaphelyzetben: 1111 - azonban, természetesen megváltoztatható.

(NOKIA készülékeken a *gomb kétszeri megnyomása között hagyjon 3 mp szünetet) * * 03 * 330 * régi jelszó * új jelszó # hívásindító gomb

IMEI szám:

International Mobile Equipment Identity Number - Nemzetközi Mobilkészülék Azonosító Szám

A készülék hátulján és a jótállási jegyen található, 15 számjegyből álló számsor.

PIN KÓD:

Personal Identification Number - Személyi Azonosító Szám

Olyan 4-8 számjegyű kód, mely a SIM kártya jogtalan használatát akadályozza meg. Bekapcsoláskor a készülék kéri a PIN kódot. A PIN kódját a SIM kártya megvételekor kapta meg egy lezárt borítékban. A kódot bármikor megváltoztathatja, ennek minden készüléktípusra érvényes módja:

* * 04 * PIN kód (jelenlegi) * új PIN kód * új PIN kód # (NOKIA készülékeken a *gomb kétszeri megnyomása között hagyjon 3 mp szünetet)

PUK KÓD:

Personal Unblocking Key - Személyes Blokkolásfeloldó Kulcs

Ha egymás után háromszor rossz PIN kódot ad meg, akkor telefonkészüléke használhatatlanná válik, a SIM kártya blokkolódik. Ekkor a PUK kóddal lehet a blokkolást feloldani és a telefont újra működőképessé tenni.

A PUK kódját a SIM kártya megvételekor kapta meg egy lezárt borítékban, a PIN kóddal együtt.

Ha ÖN elvesztette a PUK kódját, lehetősége van ezt megtudni: Személyesen a szolgáltatótól.

Igazolnia kell, hogy Ön vagy az Ön cége a SIM kártya tulajdonosa, ezért kérjük hozza magával a SIM kártyát és az Előfizetési szerződést!

A PUK kód használatának minden készüléktípusra érvényes módja:

(NOKIA készülékeken a *gomb kétszeri megnyomása között hagyjon 3 mp szünetet) * * 05 * PUK kód * PIN kód * PIN kód #

FONTOS: Ha egymás után 10-szer rossz PUK kódot ad meg, a SIM kártya véglegesen letiltódik. Új kártyát kell vennie!

ROAMING = vándorlás

Amikor ÖN egy külföldi GSM szolgáltató hálózatát veszi igénybe telefonhívások lebonyolításához.

A nemzetközi roaming lehetőségének alapja a kétoldalú roaming megállapodás (Nemzetközi Roaming Szerződés), amelyet két szolgáltató köt egymással, és egymás hálózatának kölcsönös igénybevételét szabályozza.

SIM KÁRTYA:

Subscriber Identity Module Kártya - Előfizető Azonosító Modul Kártya

Ez a kártya az ÖN kulcsa a szolgáltatás eléréséhez.

A kártya a következő személyi adatokat tartalmazza:

előfizető szám

honos rendszer

milyen szolgáltatásokra fizetett elő

PIN és PUK kód

a SIM kártya memóriájában tárolt telefonszámok

rövid szöveges üzenetek

A mobil világ hazai indulása.

1989 előtt itthon az embereknek csak homályos fogalmaik voltak arról, milyen is egy mobiltelefon (akkoriban egyébként inkább rádió telefonnak hívták). Az első szolgáltató a Westel 450 1989. decemberében alakult, és 1990. októberében kezdte meg működését. Bár a lefedettség először csak Budapestet érintette, és a telefonok is elég nagy méretűek és drágák voltak, mégis elég nagy kereslet mutatkozott a szolgáltatásra. Ebben az akkori elég rossz vezetékes telefonos ellátottság is közrejátszott. 1993-ra 3 telefonközponttal és 400 cellával szinte az egész országot lefedte. A telefonok lassan átalakultak maroktelefonná, a Westel 450 Kft pedig megszerezte az ISO9001-es tanúsítványt.

Bár ahogy azt fentebb írtam, a GSM már 1987-ben megszületett, a Westel 450 még nem eszerint a szabvány szerint működött, többek között azért, mert analóg volt.

1993-ban létrejött két új szolgáltató is, amelyik már a GSM szabványt használta: a Westel 900 Kft és a Pannon GSM. Én kicsit később a MOL RT-ben dolgoztam - a MOL egyike volt azon pénzügyi csoportoknak, amelyek a Pannon GSM alaptőkéjét adták –, így alkalmam volt résztvenni egy konferencián, ami a Pannon GSM üzleti terveiről szólt. Elmondták, hogy olyan erős volt a Westel 450 piaci ereje, hogy sokan azt hitték, hogy a mobiltelefon neve a „westel”. Képzeljük el, hogy bemegy valaki a Pannonhoz, és kér egy westelt (mintha valaki a Coca Cola gyárban Pepsit kérne). Ugyanitt hallottam (ami megdöbbentő volt számomra), hogy a hosszú távú tervekben szerepelt, hogy a telefon ára pár évtized alatt akár 0 Ft-ra is csökkenhet. Akkor a mobiltelefon még státusszimbólum volt!! És tényleg így lett, ma már egy hűségnyilatkozatért szinte ingyen telefonhoz juthat az ember. Itt most el lehetne meditálni az üzletpolitikáról, de inkább folytatom.

A hőskor tulajdonképpen ez volt. A cégek először lefedettségben versenyeztek, aztán a telefonok árában, aztán a plusz szolgáltatásokban, roaming díjakban, csomagokban, adatátvitelben. A mai helyzetet mindenki ismeri, aki elég reklámblokkot néz naponta. A Westel 450 teljesen eltűnt, a Westel 900 T-com lett, a Pannon GSM még tartja magát. A telefonok reklámjaiban pedig a beszélgetés mellett ugyanolyan fontossággal bír a fényképezés, TV-nézés, internetezés, tehát a szolgáltatások egyre bővülő köre, valamint a készülékek csökkenő mérete (a vicc szerint ez az egyik olyan ritka dolog, amire egy férfi akkor büszke, ha kicsi).

A GSM még létezik, de ahogy írtam, az SMG csoport dolgozik tovább…

Vissza a listára