Reţelele GSM pe înţelesul tuturor

Cum funcţionează o reţea GSM?

Majoritatea reţelelor GSM operează în benzile de frecvenţă de 900 MHz şi 1800 MHz. În unele ţări, cum ar fi Statele Unite şi Canada, sunt folosite şi benzile de 850 MHz şi 1900 MHz. În banda GSM-900, spre exemplu, telefonul foloseşte frecvenţele 890-915 MHz pentru a transmite către staţie şi primeşte de la ea pe frecvenţele 935-960 MHz, fiind create astfel 124 de canale radio. Folosind tehnica multiplexării în timp, fiecare canal radio permite transmiterea a opt pachete de voce la calitate standard (full rate) sau 16 pachete la calitatea înjumătăţită (half rate). Cele două codec-uri folosite iniţial, care comprimă semnalul audio, aveau rata de compresie de 13 kbps (full rate) şi respectiv 5,6 kbps (half rate). În 1997, rata de compresie full rate a fost îmbunătăţită la 12.2 kbps cu un codec nou. În final s-a făcut trecerea la codec-ul cu rată variabilă AMR-Narrowband care oferă o calitate foarte bună a sunetului şi este rezistent la interferenţe.

Tehnologia folosită de reţelele GSM pentru comunicare se numeşte TDMA (time division multiple acces) şi îşi trage numele de la tehnica multiplexării în timp de care am vorbit mai sus. Atunci când se realizează un apel, un canal cu lăţimea de 30 kHz este alocat conexiunii. Timpul de transmisie/recepţie este împărţit în diviziunii de 6,7 ms care sunt la rândul lor împărţite în trei. Datorită faptului că transmisia este digitală, fieacare conversaţie ocupă doar o treime din bandă, în comparaţie cu reţelele analogice care o ocupau în întregime. Reţelele GSM sunt de tip full-duplex deoarece este folosită o frecvenţă pentru semnalul transmis şi alta pentru semnalul primit.

Ce se întâmplă când primeşti un apel?

Atunci când telefonul mobil este pornit, el recepţionează pe un canal de control un cod SID (System Identification Code). Acesta este un număr unic de cinci cifre, specific fiecărei reţele GSM. Dacă pe canalul de control nu este recepţionat niciun semnal, atunci terminalul mobil informează utilizatorul că se află în afara ariei de acoperire. Codul SID recepţionat este comparat cu cel de pe SIM sau din telefon (dacă este blocat într-o reţea) şi atunci când ele coinicid, telefonul se conectează la reţea. Această conectare implică înregistrarea numărului de telefon într-o bază de date zonală a unei unităţi Mobile Switching Center (MSC). În acest fel, atunci când este înregistrată o cerere de apel pentru un anumit număr de telefon, reţeaua ştie către ce staţie sau celulă să direcţioneze apelul.

Atunci când este primit un apel, staţia locală setează o pereche de frecvenţe şi le comunică telefonului pe canalul de control. În momentul în care telefonul şi staţia stabilesc conexiunea pe cele două frecvenţe, apelul este activat. MSC-ul, prin intermediul canalului de control, menţine o monitorizare constantă a semnalului staţiilor în a căror arie de acoperire se află telefonul. Dacă în timpul apelului utilizatorul se apropie de limita ariei celulei GSM la care este conectat, MSC-ul va transmite unei alte celule apropiate comanda de a prelua apelul şi va transmite terminalului noile frecvenţe de operare. Tot acest canal de control este folosit în situaţiile speciale când este necesară localizarea telefonului mobil.

Atunci când telefonul iese din aria de acoperire a provider-ului de telefonie mobilă, va face shimb de SID-uri cu reţeaua pe care o detectează. Această reţea va verifica dacă reţeua din care a provenit terminalul se află între cele cu care are un contract de roaming şi va autentifica sau nu telefonul. Aceste acţiuni au loc doar în câteva secunde şi uneori apelurile sunt menţinute chiar şi atunci când se face trecerea de la o reţea la alta.