Global System for Mobile Communications ( GSM ) (historisk ”Special Mobile Group”) er en andre generasjons ( 2G )digital standardfor mobiltelefoni . Arbeidsgruppen som var ansvarlig for å definere denne standarden ble opprettet i 1982 av European Conference of Postal and Telecommunications Administrations (CEPT).
Den ble spesifisert og utviklet av ETSI (European Institute for Telecommunications Standards) for frekvensen på 900 MHz .
En variant kalt Digital Communication System ( DCS ) bruker 1800 MHz-området .
Denne standarden brukes spesielt i Europa, Afrika, Midtøsten og Asia. To andre varianter, 850 MHz og 1900 MHz PCS (personlige kommunikasjonstjenester), brukes også. Databeskyttelse er sikret av A5 / 1 og A5 / 2 krypteringsalgoritmer .
Slik det ble designet, er GSM-nettverket ideelt for "tale" -kommunikasjon ( telefoni ). Når nettverket byttes , tildeles ressurser bare for samtalens varighet, for eksempel når du bruker faste telefonlinjer. Kunder kan enten kjøpe et forhåndsbetalt kort eller tegne et abonnement.
Under ledelse av 3GPP- organisasjonen ble GSM-standarden deretter utvidet til å støtte høyere hastigheter og transport av data i "pakke" -modus av utvidelsene GPRS (General Packet Radio Services) og deretter EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution). Disse to modusene kan eksistere samtidig med GSM-modusen "byttet stemme" og bruke de samme antennene og de samme frekvensbåndene.
Konseptet med mobilnett stammer fra første generasjons nettverk som ble tatt i bruk på begynnelsen av 1980-tallet. Flere land utvikler i sin tur nettverk ved hjelp av sine egne såkalte analoge systemer (samtaler overføres tydelig), som opererer på digitale bånd. frekvenser ofte forskjellige fra en tilstand til en annen. Nettverkene er i beste fall organisert, i henhold til soner (celler) av variabel størrelse som tilsvarer omtrent sirkler på 30 til 50 kilometer i radius, sammenhengende eller ikke, i midten av hver av dem er installert en reléantenne . Avhengig av topografien er det mulig at noen celler dekker den samme delen av territoriet. Når en abonnent på tjenesten slår på terminalen sin (oftest innebygd mobiltelefon), søker den automatisk etter en basestasjon (BTS) ved radioskanning . Hvis det blir funnet flere basestasjoner, blir forbindelsen til nettverket til den innebygde terminalen laget med stasjonen som gir den beste kvaliteten på signalene som er nødvendige for kommunikasjon. Det sies da at terminalen blir gjenkjent og registrert i nettverket, at den er konfigurert i "standby-modus". Den kan nå motta samtaler beregnet på den, samt sende dem via denne basestasjonen. Denne forbindelsen forblir aktiv så lenge signalene holder seg på et passende nivå. Hver basestasjon har et antall forskjellige toveis (eller full dupleks) kanaler dynamisk tildelt (etter behov) til registrerte terminaler. Hvis terminalen under en kommunikasjon forlater cellen og mister koblingen til stasjonen den er koblet til, blir samtalen gradvis nedbrutt, eller til og med plutselig avbrutt, selv om den tilfeldigvis befinner seg i en annen celle i samme nettverk der terminalen umiddelbart søker å registrere seg på nytt. Denne ulempen tvinger ofte brukere til å stoppe kjøretøyet for å opprettholde (når de kan) eller for å få god kommunikasjonskvalitet. Lang ukjent, teknikken for overlevering (mulighet for å opprettholde kommunikasjon uten rombegrensning innenfor nasjonale grenser) gjenstår å definere og utvikle. Til tross for de høye kostnadene ved å installere terminalene og noen mangler, har de forskjellige systemene opplevd en viss suksess, noe som har ført til en flaskehals av ressurser. Kapasiteten til hver basestasjon som er begrenset i standbyforbindelser i tillegg til samtidig kommunikasjon, gjør det obligatorisk å forbedre noen systemer ved å tildele et tjenestefrekvensbånd, noe som gjør det mulig å øke antall abonnenter opp til ett bestemt trinn, under forutsetning av at de ikke alle telefon samtidig. Mobiltelefonsystemer er fortsatt i sin barndom. De relé antenner av BTS da kreve tilstrekkelig kraft til å betjene mobilterminalene på 2 eller 10 watt med ulike tykkelser, avhengig av om de utstyre sjeldne fotgjengere eller bilister. For å unngå forstyrrelse, kan innbyrdes tilgrensende deknings kretser ikke gjenbruk samme frekvenser og dermed redusere den frekvensspekteret finnes i hver celle.
I 1987, de tekniske valgene om bruk av 2 nd generasjons mobilkommunikasjon ble satt av GSM (Group for en Mobile Service) av ETSI . Dermed brukes digital overføring (kryptert) og ikke lenger analog, kryptering av informasjon og tidsdelingsmultipleksering av radiokanalene.
I 1988 utviklet Ericsson sitt første GSM-system for selskapet Vodafone .
I 1991 ble en første eksperimentell kommunikasjon laget av GSM-gruppen. Forkortelsen GSM endrer også betydningen for å bli Global System for Mobile communication . De tekniske spesifikasjonene blir deretter fullført for å kunne operere i 1800 MHz-båndet .
På Telecom 91-messen i Genève demonstreres bruken av GSM-terminaler om bord på motorvogner ved hjelp av basestasjoner som er installert i nærliggende fransk territorium.
De er til stede i USA og Canada. Noen land bruker bare GSM 850-standarden (Ecuador, Panama, etc.). GSM 1900 kalles også PCS 1900 ( Personal Communications Service ).
Disse to typer nettverk finnes i Europa, spesielt i Belgia, Spania, Frankrike, Tyskland, Italia, Sveits.
GSM 900 bruker 880-915 MHz- båndet for å sende tale eller data fra mobilen og 925-960 MHz- båndet for å motta informasjon fra nettverket.
GSM 1800 bruker 1710 MHz -1 785 MHz-båndet for å sende data fra mobilterminalen ( opplasting ) og 1 805 MHz -1 880 MHz-båndet for å motta informasjon ( nedlasting ).
Enheter som fungerer i både 900 og 1800 kalles GSM dual band eller bare dual band .
GSM 1800 kalles også DCS 1800 ( Digital Communication System ).
Å sette opp et 900 MHz GSM-nett med god dekning er ofte dyrt i utviklingsland. Områdene som skal dekkes er enorme, befolkningstettheten lite steder og de økonomiske midlene til å sette opp infrastrukturen reduseres. Hovedproblemet i tynt befolkede områder er det høye antallet basestasjoner som skal installeres. Selv industriland står overfor dette problemet med dekning i landlige områder.
Bruk av lavere frekvenser øker rekkevidden til basestasjoner betydelig. Dermed i 450 MHz vil rekkevidden deres være nesten dobbelt så høy som 900 MHz . Ericsson og Nokia jobbet tidlig på 2000-tallet for å utvikle en GSM-standard som opererte i frekvensbåndene 450 MHz og 480 MHz . Med disse frekvensene kan radiodekningen nå 120 km . Dette vil være spesielt godt egnet for kyst-, ørken- eller landlige områder, der trafikken er lett og terrenget er flatt.
Men denne teknologien har ikke vært kommersielt vellykket; i 2012 ble dette frekvensbåndet ikke brukt noe sted for GSM-nettverk, og ingen GSM-450-kompatibel telefon ble solgt.
Frekvenser i 900 MHz-båndet kan brukes til GSM og siden 2008 for UMTS .
Den GSM-R -nettverket er et privat nettverk dedikert til Sol-Tog skinne kommunikasjon. Den er inkompatibel med "allmennheten" GSM- eller UMTS-terminaler og er derfor utilgjengelig for konvensjonelle GSM-abonnenter. I Frankrike er frekvensbåndet dedikert til GSM-R (876 - 880 MHz og 921 - 925 MHz ) tildelt flere jernbanevirksomheter, spesielt SNCF Réseau og Eurotunnel, som hver har sitt eget GSM-R-nettverk.
Den fordeling av GSM -frekvenser og dens utvikling, er beskrevet i de følgende avsnittene.
Før midten av 2011På hele hovedstadsområdet og i visse svært tette områder frem til slutten av 2012:
Siden 12. juli 2011 (ankomst av gratis mobil )Operatører kan dele dette frekvensbåndet mellom GSM og UMTS . Ved blandet bruk tildeler operatører med 10 MHz båndbredde 5 MHz til UMTS og 5 MHz til GSM.
I det meste av hovedstadsområdet :
Rundt 13 militærleirer :
På hele hovedstadsområdet unntatt i svært tette områder:
I veldig tette områder:
Mellom 1 st oktober 2013 og 24 mai 2016Bouygues Telecom kan dele frekvensbåndet redusert til 2 x 21,6 MHz mellom GSM og LTE på det franske fastlandet:
Siden 25. mai 2016I henhold til avgjørelsene fra Arcep of juli 2015, Bouygues Telecom, Orange og SFR har kunnet bruke dette frekvensbåndet for GSM og LTE siden mai 2016 .
Free har 15 MHz dupleks i dette frekvensbåndet som kan brukes til LTE . Frekvensbåndene til de tre andre operatørene er forskjøvet og redusert til 20 MHz dupleks i storby-Frankrike:
De mobiltelefoner inneholder et SIM-kort kan tas av for å identifisere brukeren (abonnenten) og eventuelt for å lagre et antall telefonnumre . I noen nylige terminaler kan SIM-kortet byttes ut med et ikke-flyttbart virtuelt SIM-kort, eSIM .
Hver enhet ( brukerutstyr ) er også identifisert, uavhengig av dens lag, et antall IMEI oppnås ved å legge på tastaturet, sekvensen USSD : *#06#. Denne IMEI-identifikatoren kan noteres og rapporteres til operatøren i tilfelle tyveri for å blokkere den. Denne identifikatoren skal ikke forveksles med IMSI på SIM-kortet.
Den PIN-kode er passordet for SIM-kortet ; PUK-koden brukes til å oppheve blokkeringen av et SIM-kort, sperret etter å ha tastet inn tre feil PIN-koder. PIN2-koden, hvis den eksisterer, er et passord for et bestemt delsett av SIM-kortets funksjoner; PUK2-koden er tilknyttet den, på samme måte.
I et mobilnett identifiseres en enhet med en TMSI-kode ( Temporary Mobile Station Identifier ) avledet fra IMSI-koden. Takket være dette IMSI / TMSI-systemet har ikke mobiltelefonen sitt anropsnummer avslørt i radionettverket , noe som garanterer konfidensialiteten til anrop: ettersom TMSI-ene ofte endres og vekselvis tildeles til flere terminaler, har en person som avlytter trafikk veldig lite sjanse for å knytte et telefonnummer til en TMSI.
Det spesifikke nettverket for GSM kalles PLMN ( Public Land Mobile Network ), hver operatør har sitt eget. Den er koblet til Public Switched Telephone Network (PSTN), men også direkte til andre mobiltelefonnett ( UMTS , LTE ) og til andre operatørers.
TDMA ( tidsdelingsmultipel tilgang eller engelsk for TDMA tidsdelingsmultipel tilgang ) og FDMA ( delingsmultipel tilgangsfrekvens eller engelsk for FDMA Frequency Division multipel tilgang ) brukes til å tillate at flere brukere blir koblet til basestasjoner uten å mette nettverket.
GSM bruker to frekvensbånd, det ene for uplink (TX), det andre for downlink (RX) som signalkanaler er integrert til; signalets kraft er modulert i henhold til avstanden mellom antennen og GSM som er vurdert, noe som gjør det mulig å ha et estimat på avstanden mellom en bruker og antennen.
880-915 MHz- båndet brukes i Europa for uplink , mens 925-960 MHz- båndet brukes til nedlink. Hvert av disse båndene består av 175 bærere ( kanaler ) med en avstand på 200 kHz fra hverandre ; i Frankrike er de fordelt på 4 operatører (se GSM-frekvenser i Frankrike ). Modulasjonen som brukes på disse transportørene er GMSK , noe som gjør det mulig å unngå transportøroverlappinger.
Hver operatør har åtte tidsluker (TS). De varer omtrent 577 μs. De fysiske kanalene som brukes til å overføre tale (eller signalering) er disse sporene.
Hver bærer har en råhastighet på 271 kbit / s , mens de fysiske kanalene har en råhastighet på 33,8 kbit / s . Den nyttige hastigheten er 24,7 kbit / s i GSM. Denne hastigheten er høyere med standardene, optimalisert for overføring av GPRS- og EDGE- data som kommer fra GSM og bruker de samme frekvensbåndene og de samme reléantennene.
Den GSM-frekvensplan er ganske komplisert, fordi det er nødvendig å fordele de bølgelengder som benyttes mellom antennene , slik at man unngår en resonanseffekt som ville jam kommunikasjon. Så rekkevidden til antennene så vel som fordelingen av bølgelengdene er en ganske delikat jobb, slik at cellene ikke krypter med hverandre (en celle = den strålende overflaten til en antenne).
I praksis, hvis den er plassert ved kanten av en radiocelle, kan en GSM se opptil 7 antenner, den den for øyeblikket er festet til, og 6 i reserve som den kan bytte på i tilfelle forskyvning, så snart kraftutslipp som kreves for å kommunisere med en av reserveantennene, vil bli svakere enn det som er nødvendig for å nå den nåværende antennen; en regel er å hele tiden bruke minimum energi til å kommunisere.
GSM-nettverket tillater flere tjenester:
GSM-nettverk ligger over en stor del av jordoverflaten; en nødvendig forutsetning for tilkobling til et nettverk er tilgjengeligheten av basestasjoner (“radioceller”) nær mobiltelefonens plassering (batteriladingen til telefonen påvirker også mottaksområdet). Dermed er tynt befolket område (høye fjell, vidstrakt landskap, ørkener), høye høyder (med fly for eksempel), bakkenes hulrom (huler, tunneler) og havet (over og under overflaten) ofte uten GSM-nettverkstilgang.
GSM-nettverk ( Global System for Mobile Communications ) dekket 219 land eller territorier i 2014.
I 2016 utgjorde GSMA- foreningen GSM og avledede mobilnettverk ( UMTS og LTE ) 4,8 milliarder unike brukere og 7,9 milliarder tilkoblingsbare SIM-kort over hele verden.
I Tyskland eksisterte fire operatører sammen:
E-Plus og O 2 nettverkfusjonert i 2014 under merkevaren O 2 ; Tyskland går deretter over til 3 operatører etter oppkjøpet av E-Plus av Telefònica.
I Belgia er det tre operatører: Base , Orange , Proximus . GSM eller mer i det vanlige G er også uttrykket som ofte brukes for å betegne en mobiltelefon i Belgia, både fransktalende og nederlandsspråklig .
I Spania er det fire operatører:
I Frankrike er det fire operatører :
De tre første nettverkene gir tilgang til mobile tjenester i GSM- og GPRS / EDGE- modus på 900 MHz og 1 800 MHz frekvensbånd , og i UMTS- modus , nå supplert med den nyere 4G LTE- teknologien for Orange, SFR, Bouygues Telecom og Free mobil. Det gratis mobilnettverket bruker 3G UMTS-standarden på frekvensbåndene 900 MHz og 2100 MHz , og LTE-standarden på frekvensbåndene 700 MHz , 1800 MHz og 2600 MHz ; den er ikke GSM-kompatibel. Gratis mobilabonnenter har imidlertid tilgang til Oranges GSM / EDGE- og UMTS-nettverk takket være en roamingavtale mellom de to operatørene.
I Storbritannia er det fire operatører etter fusjonen av Orange og T-Mobile .
I Italia er det fire operatører:
Sveits har tre mobiloperatører:
Portugal har tre mobiltelefonoperatører :
I Den demokratiske republikken Kongo er det fem teleoperatører:
I Marokko er det tre operatører:
I Algerie er det tre operatører:
I Tunisia er det tre operatører:
I Togo er det to operatører:
I Senegal er det tre operatører:
I Kongo er det fire operatører:
I Mauritania er det tre operatører:
I Niger er det fire operatører:
Burkina Faso har tre operatører:
I Mali er det to operatører:
Elfenbenskysten har 3 operatører:
I Kamerun er det tre hovedoperatører:
USA, som av historiske grunner brukte en annen standard: CDMA , har siden 2004, via de nasjonale nettverkene av operatørene AT&T og T-Mobile, GSM / UMTS dekning av nesten hele territoriet.
Det er også virtuelle operatører som ikke har en GSM-radioinfrastruktur eller et tildelt frekvensbånd, men som leier ut nettene til andre operatører : MVNO- ene .
GSM-nettverket har det spesielle at kun autentisere brukeren ved hjelp av SIM-kortet . Telefonen autentiserer ikke nettverket. Det er da mulig å utføre IMSI-catcher eller man-in-the-middle- angrep for å fange opp kommunikasjon.
De 28. desember 2009, programvareingeniør og krypteringsekspert Karsten Nohl avslørte på Chaos Communication Congress at han og en gruppe hadde "ødelagt" GSM-krypteringskoden, A5 / 1 . Angrepet deres demonstrerte muligheten for å dekryptere kommunikasjon i nærmest sanntid. Til tross for dette har GSM-utviklingsansvarlige antydet at selv om algoritmen nå er tilgjengelig for alle, er det fortsatt komplisert å avlytte en samtale.
Mange mobiltelefonileverandører tilbyr en side på nettstedet som lar deg kjenne mottaksområdene for hver type overføring (2G, 3G). Disse er i mange tilfeller overvurdert. Av denne grunn er det flere prosjekter som tar sikte på å lage denne typen kart ut fra informasjonen som mottas av selve mottakelsen av telefoner og smarttelefoner med GPS ; vi kan for eksempel finne: