Услуги GSM представляют собой стандартный набор приложений и функций, доступных через Глобальную систему мобильной связи (GSM) для абонентов мобильной связи по всему миру. Стандарты GSM определяются сотрудничеством 3GPP и внедряются в аппаратное и программное обеспечение производителями оборудования и операторами мобильной связи . Общий стандарт позволяет использовать одни и те же телефоны с услугами разных компаний или даже осуществлять роуминг в разных странах. GSM является преобладающим в мире стандартом мобильной связи.
Проектирование сервиса является умеренно сложным, поскольку он должен иметь возможность определять местоположение движущегося телефона в любой точке мира, а также учитывать относительно небольшую емкость аккумулятора, ограниченные возможности ввода/вывода и слабые радиопередатчики на мобильных устройствах.
Для получения доступа к услугам GSM пользователю необходимы три вещи:
После регистрации абонента информация об его личности (номер телефона) и о том, к каким услугам ему разрешен доступ, сохраняется в «записи SIM-карты» в домашнем реестре местонахождения (HLR).
После того, как SIM-карта загружена в телефон и телефон включен, он начнет поиск ближайшей вышки мобильной связи (также называемой базовой приемопередающей станцией/BTS ) с самым сильным сигналом в диапазоне частот оператора . Если с вышкой можно успешно связаться, то говорят, что в этой области есть покрытие . Затем телефон идентифицирует себя в сети через канал управления. После успешного завершения этого процесса говорят, что телефон подключен к сети.
Ключевой особенностью мобильного телефона является возможность принимать и совершать звонки в любой зоне, где доступно покрытие. Это обычно называется роумингом с точки зрения клиента, но также называется посещением при описании лежащего в основе технического процесса. Каждая географическая зона имеет базу данных, называемую регистром местоположения посетителей (VLR), которая содержит сведения обо всех мобильных телефонах, находящихся в данный момент в этой зоне. Всякий раз, когда телефон подключается или посещает новую зону, регистр местоположения посетителей должен связаться с домашним регистром местоположения, чтобы получить сведения об этом телефоне. Текущее сотовое местоположение телефона (т. е. на какой BTS он находится) вводится в запись VLR и будет использоваться во время процесса, называемого пейджингом , когда сеть GSM хочет определить местоположение мобильного телефона.
Каждая SIM-карта содержит секретный ключ, называемый Ki, который используется для предоставления услуг аутентификации и шифрования. Это полезно для предотвращения кражи услуг, а также для предотвращения "беспроводного" слежки за действиями пользователя. Сеть делает это, используя Центр аутентификации , и это достигается без прямой передачи ключа.
Каждый телефон GSM содержит уникальный идентификатор (отличный от номера телефона), называемый International Mobile Equipment Identity (IMEI). Его можно узнать, набрав *#06#. Когда телефон подключается к сети, его IMEI может быть проверен по реестру идентификаторов оборудования для обнаружения украденных телефонов и облегчения мониторинга.
После успешного подключения мобильного телефона к сети GSM, как описано выше, с него можно совершать звонки на любой другой телефон в глобальной телефонной сети общего пользования .
Пользователь набирает номер телефона , нажимает клавишу отправки или разговора , и мобильный телефон отправляет сообщение с запросом на установление вызова в сеть мобильной связи через ближайшую базовую приемопередающую станцию мобильной связи (BTS).
Запрос на установку вызова обрабатывается далее Центром коммутации мобильной связи , который проверяет запись абонента, хранящуюся в Реестре местоположений посетителей, чтобы узнать, разрешен ли исходящий вызов. Если да, то MSC затем маршрутизирует вызов таким же образом, как это делает телефонная станция в фиксированной сети.
Если абонент находится на тарифе с предоплатой (иногда называемом Pay As You Go (PAYG) или Pay & Go ), то выполняется дополнительная проверка, чтобы узнать, достаточно ли у абонента кредита для продолжения. Если нет, вызов отклоняется. Если вызову разрешено продолжиться, то он постоянно отслеживается, и соответствующая сумма вычитается со счета абонента. Когда кредит достигает нуля, вызов отключается сетью. Системы, которые отслеживают и предоставляют предоплаченные услуги, не являются частью стандартных услуг GSM , а вместо этого являются примером интеллектуальных сетевых услуг, которые оператор мобильной связи может решить внедрить в дополнение к стандартным услугам GSM.
Когда кто-то звонит на мобильный телефон, он набирает номер телефона (также называемый MSISDN ), связанный с пользователем телефона, и звонок направляется в Gateway Mobile Switching Centre оператора мобильной связи . Gateway MSC , как следует из названия, действует как «вход» из внешних частей телефонной коммутируемой сети общего пользования в сеть провайдера.
Как было отмечено выше, телефон может свободно перемещаться в любой точке сети оператора или в сетях партнеров по роумингу, в том числе в других странах. Поэтому первой задачей Gateway MSC является определение текущего местоположения мобильного телефона для подключения вызова. Он делает это, обращаясь к Home Location Register (HLR), который, как описано выше, знает, с каким Visitor Location Register (VLR) связан телефон, если таковой имеется.
Когда HLR получает это сообщение-запрос, он определяет, следует ли перенаправить вызов на другой номер (это называется переадресацией) или его следует направить непосредственно на мобильный телефон.
Когда вызов поступает в гостевой MSC, MSRN используется для определения того, какой из телефонов в этой области вызывается, то есть MSRN сопоставляется с IMSI исходного набранного номера телефона. MSC отправляет пейджинговые сообщения на все вышки мобильной связи в области, где зарегистрирован IMSI, чтобы сообщить телефону, что для него есть входящий вызов. Если абонент отвечает, создается речевой путь через гостевой MSC и шлюзовой MSC обратно в сеть человека, совершающего вызов, и следует обычный телефонный вызов.
Также возможно, что на телефонный звонок не ответили. Если абонент занят другим звонком (и ожидание вызова не используется), Visited MSC направляет звонок на заранее определенный номер Call Forward Busy (CFB). Аналогично, если абонент не отвечает на звонок в течение определенного периода времени (обычно 30 секунд), то Visited MSC направляет звонок на заранее определенный номер Call Forward No Reply (CFNRy). Опять же, оператор может решить установить это значение по умолчанию для голосовой почты мобильного телефона, чтобы звонящие могли оставить сообщение.
Если абонент не отвечает на пейджинговый запрос, либо из-за того, что находится вне зоны покрытия, либо из-за разрядки/удаления батареи, то Visited MSC направляет вызов на заранее определенный номер Call Forward Not Reachable (CFNRc). Опять же, оператор может решить установить это значение по умолчанию на голосовую почту мобильного телефона, чтобы звонящие могли оставить сообщение.
Пользователь, находящийся в роуминге, может отказаться от услуг переадресации в гостевой сети, поскольку за роуминг взимается плата.
В Соединенных Штатах и Канаде звонящие оплачивают стоимость подключения к Gateway MSC телефонной компании абонента, независимо от фактического местоположения телефона. Поскольку номерам мобильных телефонов присваиваются стандартные географические номера в соответствии с Североамериканским планом нумерации , звонящие платят одинаково, чтобы дозвониться до стационарных телефонов и мобильных телефонов в данной географической области. Абоненты мобильной связи платят за время соединения (обычно с использованием внутриплановых или предоплаченных минут) как для входящих, так и для исходящих звонков. Для исходящих звонков любые междугородние расходы выставляются так, как если бы они исходили из GMSC, хотя именно гостевой MSC завершает подключение к PSTN. Популярны планы, которые включают общенациональный междугородний и/или общенациональный роуминг без дополнительной платы по сравнению с «местными» исходящими звонками.
Мобильные сети в Европе, Азии (кроме Гонконга, Макао (Macao) и Сингапура), Австралии и Аргентине взимают плату со своих абонентов только за исходящие звонки. Входящие звонки бесплатны для мобильного абонента, за исключением входящего звонка, когда абонент находится в роуминге, как описано ниже. Однако звонящие обычно платят более высокую цену при звонках на мобильные телефоны. Для обозначения мобильных номеров используются специальные префиксы, чтобы звонящие знали, что они звонят на мобильный телефон, и, следовательно, с них будет взиматься более высокая плата.
С точки зрения звонящего, неважно, где находится мобильный абонент, так как технический процесс соединения вызова одинаков. Если абонент находится в роуминге в сети другой компании, абонент, а не звонящий, может заплатить дополнительную плату за время соединения. Международные роуминговые звонки часто бывают довольно дорогими, и в результате некоторые компании требуют от абонентов предоставления явного разрешения на прием звонков во время роуминга в определенных странах.
Во время звонка GSM речь преобразуется из аналоговых звуковых волн в цифровые данные самим телефоном и передается через мобильную телефонную сеть цифровыми средствами. (Хотя старые части фиксированной телефонной сети общего пользования могут использовать аналоговую передачу.)
Цифровой алгоритм, используемый для кодирования речевых сигналов, называется кодеком . Речевые кодеки, используемые в GSM, называются Half-Rate (HR) , Full-Rate (FR) , Enhanced Full-Rate (EFR) , Adaptive Multirate (AMR) и Wideband AMR, также известный как HD voice. Все кодеки, за исключением AMR, работают с фиксированной скоростью передачи данных и уровнем коррекции ошибок.
Стандарт GSM также предоставляет отдельные возможности для передачи цифровых данных. Это позволяет мобильному телефону действовать как любой другой компьютер в Интернете , отправляя и получая данные через Интернет-протокол .
Мобильный телефон также может быть подключен к настольному компьютеру, ноутбуку или КПК для использования в качестве сетевого интерфейса (так же, как модем или карта Ethernet , но с использованием одного из протоколов передачи данных GSM, описанных ниже, вместо совместимого с PSTN аудиоканала или соединения Ethernet для передачи данных). Некоторые телефоны GSM также могут управляться стандартизированным набором команд Hayes AT через последовательный кабель или беспроводную связь (с использованием IRDA или Bluetooth ). Команды AT могут управлять чем угодно, от мелодий звонка до алгоритмов сжатия данных.
Помимо общего доступа в Интернет, оператор мобильной связи может предоставлять и другие специальные услуги , например, SMS .
Соединение с коммутацией каналов резервирует определенную полосу пропускания между двумя точками на весь срок действия соединения, так же как традиционный телефонный звонок выделяет аудиоканал определенного качества между двумя телефонами на весь срок действия звонка.
В стандарте GSM определены два протокола передачи данных с коммутацией каналов: Circuit Switched Data (CSD) и High-Speed Circuit-Switched Data (HSCSD). Эти типы соединений обычно тарифицируются на посекундной основе, независимо от объема данных, отправленных по каналу. Это связано с тем, что для соединения выделяется определенная полоса пропускания, независимо от того, требуется ли она.
Преимущество коммутируемых каналов в том, что они обеспечивают постоянное, гарантированное качество обслуживания , что полезно для приложений реального времени, таких как видеоконференции.
General Packet Radio Service (GPRS) — это протокол пакетной передачи данных, который был включен в стандарт GSM в 1997 году. Он обратно совместим с системами, использующими версии стандарта до 1997 года. GPRS делает это, отправляя пакеты на местную вышку мобильной связи ( BTS ) по каналам, не используемым для голосовых вызовов с коммутацией каналов или подключений к данным. Несколько пользователей GPRS могут совместно использовать один неиспользуемый канал, поскольку каждый из них использует его только для редких коротких всплесков.
Преимущество пакетно-коммутируемых соединений заключается в том, что полоса пропускания используется только тогда, когда есть фактические данные для передачи. Таким образом, этот тип соединения обычно тарифицируется по килобайтам, а не по секундам, и обычно является более дешевой альтернативой для приложений, которым нужно отправлять и получать данные только спорадически, например, для обмена мгновенными сообщениями .
GPRS обычно описывается как технология 2.5G ; более подробную информацию см. в основной статье.
Служба коротких сообщений (более известная как текстовые сообщения ) стала наиболее используемым приложением для передачи данных на мобильных телефонах: 74% всех пользователей мобильных телефонов во всем мире уже являются активными пользователями SMS, или 2,4 миллиарда человек к концу 2007 года.
Текстовые сообщения SMS могут отправляться пользователями мобильных телефонов другим мобильным пользователям или внешним службам, которые принимают SMS. Сообщения обычно отправляются с мобильных устройств через Центр службы коротких сообщений с использованием протокола MAP .
SMSC — это центральный узел маршрутизации коротких сообщений. Многие операторы мобильной связи используют свои SMSC в качестве шлюзов к внешним системам, включая Интернет , входящие новостные ленты SMS и других операторов мобильной связи (часто используя фактический стандарт SMPP для обмена SMS).
Стандарт SMS используется также за пределами системы GSM ; подробности см. в основной статье.
См. также GSM-коды для дополнительных услуг .
Вы также получаете уведомления о балансе в конце каждого телефонного звонка, а также после отправки и получения сообщений. Чтобы помочь вам быть в курсе событий, вы получите автоматическую запись, когда баланс вашего счета достигнет 2,00 долл. США или ниже, и за 5 дней до даты истечения срока действия, напоминающую вам о необходимости пополнить счет. Это сообщение будет воспроизводиться при вашем первом исходящем звонке за день, пока вы не добавите больше эфирного времени или в течение последних 5 дней обслуживания.Нажмите на вкладку «Как добавить средства на мой счет», чтобы увидеть исходный цитируемый текст.
Уведомления о балансе: ваш баланс также автоматически отображается на вашем телефоне на короткое время после каждого платного звонка или отправленного вами сообщения.