2G GSM (Global System for Mobile Communications) – это стандарт цифровой связи, который был разработан Европейским институтом телекоммуникаций в начале 1990-х годов. Он является одним из самых распространенных стандартов в мире, используется более чем в 80% всех мобильных телефонов, которые продаются в настоящее время. GSM был первым стандартом цифровой связи, который позволил общаться не только голосом, но и передавать данные через SMS (Short Message Service).
Основное преимущество 2G GSM – это его надежность и стабильность. Стандарт использует Time Division Multiple Access (TDMA) технологию, которая позволяет разделить доступ к одной и той же частоте на несколько пользователей. Это означает, что одна частота может поддерживать множество звонков и передач данных одновременно, что делает его чрезвычайно эффективным в использовании.
GSM также имеет свою собственную сеть передачи данных, которая позволяет интегрировать услуги, такие как SMS, MMS (Multimedia Messaging Service), GPRS (General Packet Radio Service) и EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution). Эти технологии обеспечивают высокоскоростную передачу данных и позволяют получать доступ к Интернету на мобильных устройствах.
Стандарт связи 2G GSM
2G (второе поколение) — это стандарт цифровой сотовой связи, основанный на технологии кодового расширения спектра (CDMA). Одним из наиболее популярных стандартов 2G является GSM (Global System for Mobile Communications).
GSM был разработан в Европе в 1982 году и стал первым стандартом, который привел к масштабному использованию мобильных телефонов. GSM принципиально отличается от аналоговых стандартов связи, которые были популярны в 80-х годах. В GSM используется цифровая модуляция, что позволяет значительно увеличить количество информации, передаваемой в единицу времени, и существенно повысить качество связи.
- GSM работает в диапазоне частот 900 МГц или 1800 МГц.
- Стандарт GSM использует SIM-карты для идентификации пользователя и хранения его контактов.
- В GSM используется цифровое шифрование голоса, чтобы защитить информацию от несанкционированного доступа.
- Стандарт GSM позволяет отправлять SMS-сообщения и использовать мобильный интернет.
Несмотря на то, что GSM был запущен более 30 лет назад, он до сих пор используется многими операторами связи во всем мире. Однако с появлением более новых стандартов, таких как 3G и 4G LTE, GSM постепенно уступает место более быстрым и совершенным технологиям.
Архитектура сети GSM
Стандарт связи 2G GSM имеет сложную архитектуру, которая состоит из трех главных компонентов: пользовательской оборудования, базовых станций и коммутационного центра.
Пользовательское оборудование представляет из себя мобильный телефон, который используется для передачи голосовой информации и данных. Мобильный телефон может быть использован как для входящих, так и для исходящих вызовов. На нем устанавливаются специальные SIM-карты, которые позволяют идентифицировать пользователя.
Базовые станции обеспечивают связь между пользовательским оборудованием и коммутационным центром. Они располагаются на опорных сооружениях и представляют из себя антенны, которые передают сигналы от мобильного телефона к коммутационному центру.
Коммутационный центр является центральным элементом архитектуры GSM. Он работает как коммутатор, который обеспечивает связь между базовыми станциями и другими коммутационными центрами. Коммутационный центр также обеспечивает функции идентификации пользователей, управления звонками и передачи данных.
В целом, архитектура сети GSM достаточно сложна, но она обеспечивает качественную связь между пользователями и позволяет передавать голосовую информацию и данные на большие расстояния.
Частотный диапазон в сети GSM
Стандарт связи 2G GSM работает в ряде частотных диапазонов, которые задаются для каждого региона или страны отдельно. Частотный диапазон определяет диапазон частот, который используется для передачи сигналов между абонентским устройством и базовой станцией.
В Европе, Азии, Африке и Австралии используется частотный диапазон от 900 до 1800 МГц, который называется «диапазоном 900/1800». В Северной и Южной Америке, а также во многих других регионах мира, используется частотный диапазон от 850 до 1900 МГц, который называется «диапазоном 850/1900».
Каждый частотный диапазон делится на каналы, которые используются для передачи голосовой и данных информации. В диапазоне 900 МГц каждый канал занимает 200 кГц, а в диапазоне 1800 МГц каждый канал занимает 400 кГц. В диапазоне 850 МГц каждый канал занимает 30 кГц, а в диапазоне 1900 МГц каждый канал занимает 60 кГц.
Частотный диапазон и количество каналов, используемых в сети GSM, влияют на ее пропускную способность и возможность передачи данных. Например, частотный диапазон 900/1800 МГц обеспечивает лучшее покрытие и большую пропускную способность, чем диапазон 850/1900 МГц.
В целом, частотный диапазон в сети GSM имеет большое значение для ее стабильности и эффективности. Он определяет, как много пользователей может использовать сеть, как далеко может распространяться сигнал и как много информации можно передать в единицу времени.
Модуляция данных в стандарте GSM
Среди различных методов передачи данных в сети GSM используется метод модуляции. Передаче информации служит в качестве сигнала, который передают каким-то образом, чтобы его можно было принимать. Для этого используется так называемый модулятор, устройство, которое позволяет изменять параметры электрического сигнала.
Одним из типов модуляции, который используется в сети GSM, является метод GMSK. Это аббревиатура, обозначающая гауссовую минимальную изменение частоты ключа. Он используется для передачи данных в сети GSM. Этот метод модуляции характеризуется тем, что изменения частоты происходят при определенном уровне амплитуды.
В сети GSM используется также метод модуляции FSK (частотный сдвиг), который позволяет передавать различные звуковые сигналы. Этот метод модуляции характеризуется тем, что значение модуляционного индекса является постоянным, а значит, остается неизменным в течение всей передачи данных.
Разница между методом GMSK и FSK заключается в том, что GMSK обладает более высокой эффективностью передачи данных, но при этом требует больших затрат на обработку сигнала. FSK же имеет возможность передавать данные, несмотря на сильные помехи в сети, и при этом не требует больших затрат на обработку сигнала.
Протоколы передачи данных в GSM
В стандарте 2G GSM используются несколько протоколов передачи данных для обеспечения связи между мобильными устройствами и базовыми станциями:
- GPRS (General Packet Radio Service) – это протокол, позволяющий передавать данные в формате пакетов. Он является основой для более быстрой передачи данных, такой как EDGE и 3G. GPRS обеспечивает скорость передачи данных до 114 кбит/сек.
- EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) – этот протокол позволяет передавать данные со скоростью до 384 кбит/сек. Он является улучшенной версией GPRS.
- CSD (Circuit Switched Data) – протокол, используемый для передачи данных через установленный голосовой канал. Он позволяет передавать данные со скоростью до 14,4 кбит/сек.
Кроме того, в GSM есть протоколы, позволяющие обеспечить безопасность передаваемых данных:
- Сryptographic Аlgorithm (А5) – это алгоритм шифрования, используемый для защиты голосовой связи от прослушивания. Он также может быть применен для защиты передаваемых данных.
- Global System for Mobile Communications Security (GSM Security) – это комплекс мер, направленных на защиту передаваемых данных и аутентификацию абонента.
Успешность передачи данных в GSM зависит от качества соединения между мобильным устройством и базовой станцией, а также от выбранного протокола передачи данных.
Способы шифрования в GSM
В GSM используется алгоритм шифрования A5, который представлен в нескольких версиях. Наиболее распространенные из них — A5/1 и A5/2. Цель использования алгоритма шифрования в GSM — защита информации при передаче по радиоканалу между телефоном и базовой станцией.
Алгоритм A5/1 шифрует сообщение с помощью 64-битного ключа. При этом каждый кадр данных шифруется отдельно. В качестве ключа используется 128-битная последовательность, которая генерируется на основе уникального идентификатора телефона и текущего времени.
Алгоритм A5/2 также шифрует каждый кадр данных отдельно, но использует менее надежный 40-битный ключ. В отличие от A5/1, который обеспечивает высокую степень защиты данных, A5/2 не является надежным средством защиты информации и был отказано в его использовании.
Особенностью алгоритмов A5 является их открытость. Это значит, что доступ к коду алгоритмов имеется у широкого круга специалистов и злоумышленников, что увеличивает риск нарушения безопасности информации при передаче по радиоканалу.
В последние годы были предложены новые алгоритмы шифрования, такие как A5/3 и SNOW 3G, которые используются в более современных стандартах связи GSM (3G, 4G), но в 2G GSM по-прежнему используются алгоритмы A5/1 и A5/2.
Вопрос-ответ
Что такое стандарт связи 2G GSM?
Стандарт связи 2G GSM — это система сотовой связи второго поколения, которая использует цифровые сигналы для передачи голосовой и данных на мобильные устройства. Он был разработан группой специалистов Европейского института стандартов связи (ETSI) в 1982 году и затем стал наиболее популярным стандартом сотовой связи в мире. 2G GSM использует коммутацию каналов для передачи голоса и данных и имеет общую скорость передачи данных до 9,6 кбит/с.
Как работает 2G GSM?
2G GSM использует временное разделение каналов (TDMA) — технологию, которая делит каждый радиочастотный канал на несколько временных слотов, каждый длительностью 577 микросекунд. Пользователи могут передавать свои данные в своих временных слотах, которые затем собираются на базовой станции и передаются на абонентскую линию или оборудование переключения пакетов. Этот процесс повторяется для каждого абонента, который использует сеть 2G GSM. 2G GSM использует сотовые башни и базовые станции для передачи сигналов между мобильными устройствами и другими устройствами в сети.
Какова скорость передачи данных в 2G GSM?
Общая скорость передачи данных в сети 2G GSM составляет до 9,6 кбит/с. Это может показаться очень медленной скоростью по сравнению с более новыми стандартами, такими как 4G и 5G, которые могут достигать скоростей до нескольких гигабит в секунду. Но для передачи голосовых сообщений и текстовых сообщений, таких как SMS, 2G GSM — это все еще очень эффективный стандарт связи.