GSM-tjänster

GSM-tjänster är en standardsamling av applikationer och funktioner som är tillgängliga via Global System for Mobile Communications (GSM) för mobiltelefonabonnenter över hela världen. GSM-standarderna definieras av 3GPP -samarbetet och implementeras i hårdvara och mjukvara av utrustningstillverkare och mobiltelefonoperatörer . Den gemensamma standarden gör det möjligt att använda samma telefoner med olika företags tjänster, eller till och med roama in i olika länder. GSM är världens mest dominerande mobiltelefonstandard.

Utformningen av tjänsten är måttligt komplex eftersom den måste kunna lokalisera en rörlig telefon var som helst i världen, och rymma den relativt lilla batterikapaciteten, begränsade in-/utgångsmöjligheter och svaga radiosändare på mobila enheter.

Åtkomst till ett GSM-nätverk

För att få tillgång till GSM-tjänster behöver en användare tre saker:

En faktureringsrelation med en mobiltelefonoperatör . Det är vanligtvis antingen tjänster betalas i förväg innan de konsumeras ( prepaid ), eller där räkningar utfärdas och regleras efter att tjänsten har förbrukats ( postpaid ).
En mobiltelefon som är GSM- kompatibel och fungerar på samma frekvens som operatören. De flesta telefonbolag säljer telefoner från tredjepartstillverkare.
En abonnentidentitetsmodul (SIM-kort), som aktiveras av operatören när faktureringsförhållandet är etablerat. Efter aktivering programmeras kortet sedan med abonnentens Mobile Subscriber Integrated Services Digital Network Number (MSISDN) (telefonnumret). Personlig information som kontaktnummer till vänner och familj kan också lagras på SIM-kortet av abonnenten.

Efter att abonnenter har registrerat sig lagras information om deras identitet (telefonnummer) och vilka tjänster de har tillgång till i en "SIM-post" i Hemortsregistret ( HLR ).

När SIM-kortet är laddat i telefonen och telefonen är påslagen, kommer den att söka efter närmaste mobiltelefonmast (även kallad en Base Transceiver Station/BTS ) med den starkaste signalen i operatörens frekvensband . Om en mast framgångsrikt kan kontaktas, sägs det finnas täckning i området. Telefonen identifierar sig sedan för nätverket via kontrollkanalen. När detta är klart sägs telefonen vara ansluten till nätverket.

En mobiltelefons nyckelfunktion är möjligheten att ta emot och ringa samtal i alla områden där täckning är tillgänglig. Detta kallas generellt för roaming ur ett kundperspektiv, men kallas också för att besöka när man beskriver den underliggande tekniska processen. Varje geografiskt område har en databas som kallas Visitor Location Register (VLR), som innehåller information om alla mobiler som för närvarande finns i det området. Närhelst en telefon ansluter eller besöker ett nytt område besöksregistret kontakta hemregistret för att få information om den telefonen. Telefonens nuvarande cellulära plats (dvs vilken BTS den är på) läggs in i VLR-posten och kommer att användas under en process som kallas personsökning när GSM-nätverket vill lokalisera mobiltelefonen .

Varje SIM-kort innehåller en hemlig nyckel, kallad Ki, som används för att tillhandahålla autentiserings- och krypteringstjänster. Detta är användbart för att förhindra stöld av tjänster, och även för att förhindra "over the air" snokning av en användares aktivitet. Nätverket gör detta genom att använda autentiseringscentret och görs utan att sända nyckeln direkt.

Varje GSM-telefon innehåller en unik identifierare (som skiljer sig från telefonnumret), som kallas International Mobile Equipment Identity (IMEI). Detta kan hittas genom att slå *#06#. När en telefon kontaktar nätverket kan dess IMEI kontrolleras mot Equipment Identity Register för att lokalisera stulna telefoner och underlätta övervakning.

Rösta alla samtal

Alla utgående

När en mobiltelefon väl har anslutit till ett GSM-nätverk enligt beskrivningen ovan, kan samtal göras från telefonen till vilken annan telefon som helst på det globala offentliga telefonnätet .

Användaren slår telefonnumret , trycker på sänd- eller samtalsknappen , och mobiltelefonen skickar ett meddelande om samtalsuppkoppling till mobiltelefonnätverket via närmaste mobiltelefonbassändtagare (BTS).

Begäran om samtalsuppkoppling hanteras därefter av mobilväxelcentralen, som kontrollerar abonnentens register i besöksregistret för att se om det utgående samtalet är tillåtet. Om så är fallet dirigerar MSC samtalet på samma sätt som en telefonväxel gör i ett fast nät.

Om abonnenten har en förbetald taxa (ibland känd som Pay As You Go (PAYG) eller Pay & Go ), görs en extra kontroll för att se om abonnenten har tillräckligt med kredit för att fortsätta. Om inte, avvisas samtalet. Om samtalet tillåts fortsätta, övervakas det kontinuerligt och det lämpliga beloppet minskas från abonnentens konto. När krediten når noll bryts samtalet av nätet. De system som övervakar och tillhandahåller de förbetalda tjänsterna är inte en del av GSM- standardtjänsterna, utan istället ett exempel på intelligenta nättjänster som en mobiltelefonoperatör kan besluta att implementera utöver de vanliga GSM-tjänsterna.

Inkommande samtal

Gateway MSC-kontakt

När någon ringer ett samtal till en mobiltelefon slår de telefonnumret (även kallat MSISDN ) som är kopplat till telefonanvändaren och samtalet dirigeras till mobiltelefonoperatörens Gateway Mobile Switching Centre. Gateway MSC , som namnet antyder, fungerar som "ingången" från yttre delar av det allmänna telefonnätet till leverantörens nätverk.

Som nämnts ovan är telefonen fri att roama var som helst i operatörens nätverk eller på roamingpartners nätverk, inklusive i andra länder. Så det första jobbet för Gateway MSC är att bestämma den aktuella platsen för mobiltelefonen för att koppla upp samtalet. Den gör detta genom att konsultera Home Location Register (HLR), som, som beskrivits ovan, vet vilket Visitor Location Register (VLR) telefonen är associerad med, om någon.

Dirigera samtalet

När HLR tar emot detta frågemeddelande bestämmer den om samtalet ska dirigeras till ett annat nummer (kallas en vidarekoppling), eller om det ska dirigeras direkt till mobilen.

Om ägaren av telefonen tidigare har begärt att alla inkommande samtal ska vidarekopplas till ett annat nummer, känt som Call Forward Unconditional (CFU)-nummer, lagras detta nummer i hemregistret. Om så är fallet, returneras CFU-numret till Gateway MSC för omedelbar routing till den destinationen.
Om mobiltelefonen för närvarande inte är associerad med ett besökt platsregister (eftersom telefonen har stängts av) returnerar hemregistret ett nummer som kallas Call Forward Not Reachable (CFNRc)-nummer till Gateway MSC, och samtalet är vidarebefordras dit. Många operatörer kan ställa in detta värde automatiskt till telefonens röstbrevlåda , så att uppringare kan lämna ett meddelande. Mobiltelefonen kan ibland åsidosätta standardinställningen.
Slutligen, om Home Location Register vet att telefonen roamar i ett visst VLR-område, kommer den att begära ett temporärt nummer (kallat MSRN ) från det VLR (med IMSI som referensnummer). Detta nummer vidarebefordras tillbaka till Gateway MSC och används sedan för att dirigera samtalet till MSC där den uppringda telefonen roaming.

Lokalisera och ringa telefonen

När samtalet anländer till besökt MSC, används MSRN för att bestämma vilken av telefonerna i detta område som rings upp, det vill säga MSRN mappar tillbaka till IMSI för det ursprungliga telefonnumret som slagits. MSC söker alla mobiltelefonmaster i området där IMSI är registrerat för att informera telefonen om att det finns ett inkommande samtal för den. Om abonnenten svarar skapas en talväg genom Visiting MSC och Gateway MSC tillbaka till nätverket för den person som ringer, och ett vanligt telefonsamtal följer.

Det är också möjligt att telefonsamtalet inte besvaras. Om abonnenten är upptagen på ett annat samtal (och samtal väntar inte används) dirigerar besökt MSC samtalet till ett förutbestämt nummer för vidarekoppling upptaget (CFB). På liknande sätt, om abonnenten inte svarar på samtalet efter en tidsperiod (vanligtvis 30 sekunder) så dirigerar besökt MSC samtalet till ett förutbestämt nummer för vidarekoppling utan svar (CFNRy). Återigen kan operatören besluta att ställa in detta värde som standard till mobilens röstbrevlåda så att uppringare kan lämna ett meddelande.

Om abonnenten inte svarar på personsökningsbegäran, antingen på grund av att han är utanför täckning, eller om deras batteri har blivit urladdat/borttaget, så dirigerar den Besökta MSC samtalet till ett förutbestämt nummer för vidarekoppling som inte kan nås (CFNRc). Återigen kan operatören besluta att ställa in detta värde som standard till mobilens röstbrevlåda så att uppringare kan lämna ett meddelande.

En roaminganvändare kanske vill undvika dessa vidarekopplingstjänster i det besökta nätverket eftersom roamingavgifter tillkommer.

Röstavgifter

I USA och Kanada betalar uppringare kostnaden för att ansluta till Gateway MSC för abonnentens telefonbolag, oavsett var telefonen befinner sig. Eftersom mobilnummer tilldelas geografiska standardnummer enligt den nordamerikanska nummerplanen betalar uppringare samma sak för att nå fasta telefoner och mobiltelefoner i ett givet geografiskt område. Mobilabonnenter betalar för anslutningstiden (vanligtvis med in-plan eller förbetalda minuter) för både inkommande och utgående samtal. För utgående samtal faktureras alla långdistansavgifter som om de kommer från GMSC, även om det är den besökande MSC som slutför anslutningen till PSTN. Planer som inkluderar rikstäckande långdistans- och/eller rikstäckande roaming utan extra kostnad över "lokala" utgående samtal är populära.

Mobilnät i Europa, Asien (förutom Hong Kong, Macau (Macao) och Singapore), Australien och Argentina debiterar endast sina abonnenter för utgående samtal. Inkommande samtal är gratis för mobilabonnenten med undantag för att ta emot ett samtal medan abonnenten roamar enligt beskrivning nedan. Men uppringare betalar vanligtvis en högre avgift när de ringer till mobiltelefoner. Särskilda prefix används för att ange mobilnummer så att uppringare är medvetna om att de ringer en mobiltelefon och därför kommer att debiteras en högre avgift.

Ur uppringarens synvinkel spelar det ingen roll var mobilabonnenten befinner sig, eftersom den tekniska processen för att koppla samtalet är densamma. Om en abonnent roamar på ett annat företags nät kan abonnenten, istället för den som ringer, betala en avgift för anslutningstiden. Internationella roamingsamtal är ofta ganska dyra, och som ett resultat kräver vissa företag att abonnenter ger uttryckligt tillstånd att ta emot samtal medan de roaming till vissa länder.

Talkodning

Under ett GSM-samtal omvandlas tal från analoga ljudvågor till digitala data av telefonen själv och överförs via mobiltelefonnätet digitalt. (Även om äldre delar av det fasta allmänna telefonnätet kan använda analog överföring.)

Den digitala algoritmen som används för att koda talsignaler kallas en codec . Talkodekarna som används i GSM kallas Half-Rate (HR) , Full-Rate (FR) , Enhanced Full-Rate (EFR) , Adaptive Multirate (AMR) och Wideband AMR även känd som HD-röst. Alla codecs utom AMR arbetar med en fast datahastighet och felkorrigeringsnivå.

Dataöverföring

GSM-standarden tillhandahåller även separata möjligheter för överföring av digital data. Detta gör att en mobiltelefon kan agera som vilken annan dator som helst på Internet och skicka och ta emot data via Internetprotokollet .

Mobiltelefonen kan också anslutas till en stationär dator, bärbar dator eller handdator för användning som ett nätverksgränssnitt (precis som ett modem eller Ethernet- kort, men med ett av GSM-dataprotokollen som beskrivs nedan istället för en PSTN-kompatibel ljudkanal eller en Ethernet-länk för att överföra data). Vissa GSM-telefoner kan också styras av ett standardiserat Hayes AT-kommando via en seriell kabel eller en trådlös länk (med IRDA eller Bluetooth ). AT-kommandona kan styra allt från ringsignaler till datakomprimeringsalgoritmer.

Utöver allmän tillgång till Internet kan andra specialtjänster tillhandahållas av mobiltelefonoperatören , såsom SMS .

Kretskopplade dataprotokoll

En kretskopplad dataförbindelse reserverar en viss mängd bandbredd mellan två punkter under en anslutnings livstid, precis som ett traditionellt telefonsamtal allokerar en ljudkanal av en viss kvalitet mellan två telefoner under samtalets varaktighet.

Två kretskopplade dataprotokoll är definierade i GSM-standarden: Circuit Switched Data (CSD) och High-Speed Circuit-Switched Data (HSCSD). Dessa typer av anslutningar debiteras vanligtvis per sekund, oavsett mängden data som skickas via länken. Detta beror på att en viss mängd bandbredd är dedikerad till anslutningen oavsett om den behövs eller inte.

Kretskopplade anslutningar har fördelen av att tillhandahålla en konstant, garanterad servicekvalitet , vilket är användbart för realtidsapplikationer som videokonferenser.

General Packet Radio Service (GPRS)

General Packet Radio Service (GPRS) är ett paketkopplat dataöverföringsprotokoll, som införlivades i GSM-standarden 1997. Det är bakåtkompatibelt med system som använder versioner av standarden före 1997. GPRS gör detta genom att skicka paket till den lokala mobiltelefonmasten ( BTS ) på kanaler som inte används av kretskopplade röstsamtal eller dataanslutningar. Flera GPRS-användare kan dela en enda oanvänd kanal eftersom var och en av dem bara använder den för enstaka korta skurar.

Fördelen med paketkopplade anslutningar är att bandbredden bara används när det faktiskt finns data att överföra. Den här typen av anslutning faktureras därför i allmänhet med kilobyte istället för sekund, och är vanligtvis ett billigare alternativ för applikationer som bara behöver skicka och ta emot data sporadiskt, som snabbmeddelanden .

GPRS brukar beskrivas som en 2,5G -teknik; se huvudartikeln för mer information.

Short Message Service (SMS)

Short Message Service (mer allmänt känd som textmeddelanden ) har blivit den mest använda dataapplikationen på mobiltelefoner, med 74 % av alla mobiltelefonanvändare över hela världen redan som aktiva användare av SMS, eller 2,4 miljarder människor i slutet av 2007.

SMS-textmeddelanden kan skickas av mobiltelefonanvändare till andra mobilanvändare eller externa tjänster som accepterar SMS. Meddelanden skickas vanligtvis från mobila enheter via Short Message Service Center med hjälp av MAP- protokollet.

SMSC är en central routinghubbar för korta meddelanden. Många mobiloperatörer använder sina SMSC:er som gateways till externa system, inklusive Internet , inkommande SMS-nyhetsflöden och andra mobiloperatörer (ofta använder de facto SMPP -standarden för SMS-utbyte).

SMS - standarden används även utanför GSM -systemet; se huvudartikeln för detaljer.

Tilläggstjänster

Se även GSM-koder för tilläggstjänster .

Vidarekoppling av samtal .
Spärr av utgående samtal .
Spärra inkommande samtal .
Avgiftsråd (AoC) . Denna GSM-tjänst uppskattar samtalskostnaden för visning på användarens mobiltelefon. Detta hjälper användarna genom att förhindra fakturachock och minskar belastningen på mobiloperatörens kundtjänstavdelning. I praktiken används dock denna GSM-tjänst sällan eftersom beräkningen är mer komplex än vad standarden tillåter. Istället förser vissa operatörer abonnenter med aviseringar om saldo och/eller samtalskostnad som skickas vid förutbestämda tidpunkter, såsom i början eller slutet av varje samtal. Dessa meddelanden kan läsas upp högt med hjälp av ett talsyntessystem, eller kan sändas i textform.
Samtal Parkera .
Samtal väntar .
Flerpartstjänst .
Calling Line Identification Presentation (CLIP)/Restriction (CLIR) .
Sluten användargrupp (CUG) .
Explicit samtalsöverföring (ECT) . Den här tjänsten tillåter en användare som har två samtal att koppla samman dessa två samtal och släppa sina anslutningar till båda andra parter.

Se även

GSM USSD-koder - Ostrukturerad tilläggstjänstdata: lista över standard GSM-koder för nätverks- och SIM-relaterade funktioner

externa länkar

GSM-samtalsflöden och sekvensdiagram Detaljerade samtalsflödesdiagram som beskriver GSM-samtalsuppkoppling, platsuppdatering och överlämning.
GSM-samtalsflöden och handledning Detaljerade samtalsflödesdiagram