GSM (communicatie)
GSM is een aanduiding voor een standaard voor digitale mobiele telefonie. Momenteel staat de afkorting voor "Global System for Mobile Communications", daarvoor was het "Groupe Spéciale Mobile". GSM wordt beschouwd als de 2de generatie mobiele telefonie (2G).
GSM is de meest gebruikte standaard voor mobiele telefonie in de wereld. GSM-diensten worden gebruikt door meer dan 1,8 miljard mensen in meer dan 210 landen. De grootste concurrent is cdmaOne (Noord- en Zuid-Amerika). De twee belangrijkste verbeteringen bij gsm ten opzichte van daarvoor gebruikte analoge mobiele netten (1G, 1ste generatie, genoemd) waren:
- het digitaliseren van de spraak en het dus niet langer analoog verzenden van de spraaksignalen, maar digitaal
- de gebruikte frequentiebanden en het daarbij behorende honingraatpatroon voor de dekkingsgebieden, waardoor een hoge geluidskwaliteit en een constante bereikbaarheid mogelijk werd.
Inhoud |
[bewerk] Geschiedenis
| Mobiele telefonie Generaties |
0G
|
0.5G
|
1G
|
2G
|
| 2.5G |
2.75G
|
3G
|
| 3.5G |
3.75G
|
| 4G |
| GSM frequenties |
Doorheen de geschiedenis van de mobiele telefonie werden verschillende systemen ontwikkeld zonder dat er een echte standaard was. Hierdoor waren er problemen van compatibiliteit. In 1982 werd daarom de "Groupe Spécial Mobile" opgericht, die uiteindelijk de initialen leverde voor het systeem, hoewel de betekenis daarna veranderd werd. De groep werd oorspronkelijk ondergebracht onder de CEPT.
Van 1982 tot 1985 werd gediscussieerd over het oprichten van een analoog of een digitaal systeem. Na verschillende praktijktesten werd gekozen voor een digitaal systeem. De volgende vraag was de keuze tussen smalband of breedband. In mei 1987 werd gekozen voor smalband met TMDA.
De technische kenmerken voor het GSM-systeem werden vastgelegd in 1987. In 1989 werd de verantwoordelijkheid overgenomen door ETSI en in 1990 was de eerste GSM-specificatie een feit, met meer dan 6000 pagina's tekst. De commerciële uitbating begon in 1991 met Radiolinja in Finland.
In 1998 werd het 3rd Generation Partnership Project (3GPP) opgericht, met de bedoeling specificaties voor een derde generatie van mobiele netwerken vast te leggen. 3GPP nam uiteindelijk ook het onderhoud en de ontwikkeling van de GSM-specificatie over. ETSI is een partner van 3GPP.
GSM geeft aanbevelingen, geen verplichtingen. De GSM-specificaties bepalen de functies en interfacevereisten, maar zeggen niets over de hardware.
[bewerk] GSM-standaard
Er bestaan toegevoegde uitbreidingen van de standaard zoals HSCSD en GPRS voor een snellere dataoverdracht. Gsm was de eerste wereldwijd genormeerde standaard voor digitale telefonie, waardoor het mogelijk is om dezelfde telefoon en simkaart over de hele wereld te gebruiken. Alle mobiele telefonienetwerken in Nederland en België zijn momenteel gebaseerd op gsm of de combinatie van gsm en UMTS.
[bewerk] Spraakcodering en dataoverdracht
Voor spraak maakt gsm gebruik van een efficiënte digitale codering, hierdoor wordt er tussen de 11.400 bit en 22.800 bit per seconde gebruikt voor de spraak (in het geval van 22.800 bit/s zijn deze verdeeld in 13.000 bit/s voor het spraaksignaal, en 9800 bit/s voor bescherming tegen bitfouten op het radiokanaal), dit in tegenstelling tot ISDN waar 64.000 bit per seconde wordt gebruikt om menselijke spraak digitaal over te sturen.
De besparing ten opzichte van ISDN wordt bereikt door klanken te coderen. Dat zorgt voor een verstaanbaar signaal maar er is ten opzichte van ISDN sprake van kwaliteitsvermindering op het punt van de natuurgetrouwheid en de herkenbaarheid.
Het is mogelijk om mobiele fax- of data-gesprekken op te zetten. In dat geval wordt de data overgestuurd met een maximale snelheid van 9600 bit per seconde. Daarnaast is het mogelijk in een gsm-netwerk om korte berichten te versturen via sms. De opvolger van sms is MMS. MMS maakt het mogelijk om afbeeldingen, geluiden of videobeelden aan het bericht toe te voegen.
Andere, in Nederland en België maar weinig gebruikte, mogelijkheden van gsm zijn de mogelijkheden om korte berichten naar alle gebruikers binnen een gebied te versturen (z.g. 'cell broadcast'), om direct data naar gebruikers te sturen (USSD) en de mogelijkheid om speciaal gecodeerde webpagina's op te halen, WAP.
De optie van Cell Broadcast wordt in de Nederlandse gemeente Zoetermeer als proef gebruikt om burgers te alarmeren bij noodgevallen.
[bewerk] Technisch functioneren
Een gsm-verbinding loopt van het toestel naar de gsm-mast (BTS - Base Transceiver Station) met het sterkste signaal (in de meeste gevallen de dichtstbijzijnde). Aan deze mast hangen meestal drie antennes die samen een gebied van 360 graden bestrijken (zgn. cellen), herkenbaar aan hun smalle, rechthoekige vormen, boven in de mast. GSM-900-antennes zijn daarbij over het algemeen een stuk groter dan GSM-1800-antennes. In de kast van de BTS wordt het gesprek ontdaan van de foutcorrecties die nodig waren voor de radiotransmissie van toestel naar mast. Vanaf deze mast gaat het gesprek naar een centraal punt waaraan meerdere masten in hetzelfde gebied zijn aangesloten (BSC, of Base Station Controller). Vanaf de BSC wordt het verkeer gesplitst:
- circuitgeschakelde verbindingen (meestal gecodeerde spraak) gaan naar een MSC of Mobile Switching Centre (de "centrale"). Van daaruit wordt een verbinding gemaakt naar de centrale van de andere partij.
- pakketgeschakelde verbindingen (meestal data) gaan naar de SGSN, de Serving GPRS] Support Node. Van daaruit wordt een verbinding gemaakt met het pakketgeschakelde bestemmingsnetwerk.
Sms-verkeer gaat als signaleringsverkeer van handset via BTS naar BSC en MSC naar de SMSc (sms-centrale), de SMSc slaat het bericht op in zijn buffer en zal vervolgens trachten de locatie van de ontvanger te bepalen (via het signaleringsnetwerk zal de MSC waar de ontvanger op is "ingelogd" worden opgevraagd in de HLR van het netwerk van de ontvanger). De SMSc zal het sms'je vervolgens afleveren aan die MSC, die op zijn beurt probeert het SMS'je af te leveren op het toestel van de ontvanger. Als dit is gelukt dan stuurt het ontvangende toestel een bevestiging terug aan de SMSc die - indien de verzender daarom heeft gevraagd bij verzending - een afleverbevestiging zal sturen aan het toestel van de afzender. Dit toestel zal dat onmiddellijk in het display weergeven. Indien aflevering is mislukt dan zal de SMSc op een vooraf ingesteld ritme (retry-schedule) opnieuw proberen het sms'je af te leveren. Dit ritme is in het begin met korte tussenpozen en zal na verloop van de tijd een steeds grotere tussenpoos hebben. Als na enige dagen (vaak 72 uur) het bericht nog niet is afgeleverd zal het bericht uit de buffer van de SMSc worden gewist. De zender kan dit korter instellen maar nooit langer dan het staat ingesteld in de SMSc.
De verbinding tussen de verschillende netwerkelementen kan ondergronds via (glasvezel-)kabel verlopen, of radiotechnisch via een straalverbinding. Straalverbindingen zijn te herkennen als kleine ronde witte elementen die in dezelfde mast hangen.
[bewerk] Plaatsbepaling
Bij een mobiel netwerk zoals een gsm-netwerk is het van belang om te weten waar een mobiele telefoon zich bevindt.
Dat wordt bereikt door het HLR (Home Location register) en het VLR (het Visitor Location Register). Beide registers zijn eigenlijk een databank. De VLR bevinden zich in de of vlak bij de Mobiele Diensten Centrale ( MSC)
In het HLR staan alle klanten die van het netwerk gebruik mogen maken geregisteerd.
In het VLR staat de locatie van alle mobiele telefoons die bij een gedeelte netwerk zijn aangemeld. Dat kunnen ook klanten van een andere operator zijn die via een roamingovereenkomst van het gastnetwerk gebruik mogen maken.
Zodra een mobiele telefoon wordt aangezet gaat deze op zoek naar de signalen van beschikbare basisstations (BTS). Uit deze signalen maakt de mobiele telefoon een keuze op basis van signaalsterkte en contractgegevens. Met welke operator is het toegestaan om te bellen? Of anders gezegd: in welke HLR staat men geregisteerd of kan men zich als gast aanmelden? De aanmelding bij het HLR vindt plaats op basis van gegevens die zich op de SIM-kaart van het mobiel toestel bevinden.
Indien de aanmelding in het HLR positief is afgesloten zullen de gegevens van de mobile telefoon met de gegevens van het basisstation dat wordt aangestraald worden opgeslagen in het VLR.
Bij gastgebruik in het buitenland worden gegevens tussen het "eigen netwerk" en het "gastnetwerk" uitgewisseld waardoor duidelijk is waar de mobiele telefoon te bereiken is. In het VLR van het "eigen netwerk" staat dan geregisteerd dat de mobiel bij het "gastnetwerk" is aangemeld.
De uitwisseling van deze gegevens verloopt via het signalingssysteem 7 (SS7), in Nederland om begrijpelijke redenen C7 genoemd. C7 bevat een set afspraken voor signaleringcommunicatie tussen mobiele netwerken, het zogenaamde Mobile Aplication Part.(MAP)
Oproepen voor de mobiele telefoon worden naar het "gastnetwerk" door geschakeld. Oproepen vanuit het "gastnetwerk" kunnen in principe lokaal worden afgewerkt.
Uit commerciële reden worden hiervoor echter vaak internationale tarieven in rekening gebracht. Dit is een reden voor de Europese commissie om deze tarieven eens tegen het licht te houden.
[bewerk] Noodnummer
In alle Europese lidstaten kan het internationaal noodnummer 112 gebeld worden, zelfs wanneer zich geen simkaart in de gsm bevindt of wanneer de toetsenblokkering aan staat. Ook in eigen land kan in het geval dat het eigen netwerk géén dekking biedt via andere (concurrerende) netwerken het alarmnummer gebeld worden. Men wordt dan doorverbonden met de lokale hulpdienst/politie. In Nederland gaan alle noodoproepen rechtstreeks naar de nationale meldkamer in Driebergen. Deze schakelt de beller door naar de lokale instanties. De bedoeling is dat op termijn het nummer 112 in heel Europa de lokale noodnummers vervangt. Gsm-netwerken houden altijd capaciteit vrij voor noodoproepen.
[bewerk] Varianten van gsm
Er bestaan verschillende varianten van gsm. Het onderscheid is de frequentieband die gebruikt wordt:
| Band | Naam | Kanalen | Uplink(MHz) | Downlink(MHz) | Commentaar |
| GSM 400 | GSM 400 | 259 - 293 | 450,4 - 457,6 | 460,4 - 467,6 | |
| GSM 480 | 306 - 340 | 478,8 - 486,0 | 488,8 - 496,0 | ||
| GSM 700 | GSM 750 | 438 - 511 | 777,0 - 792,0 | 747,0 - 762,0 | |
| GSM 850 | GSM 850 | 128 - 251 | 824,0 - 849,0 | 869,0 - 894,0 | GSM-850 wordt gebruikt in Noord- en Zuid-Amerika en Azië. |
| GSM 900 | P-GSM 900 | 1-124 | 890,0 - 915,0 | 935,0 - 960,0 | Primary GSM |
| E-GSM 900 | 975 - 1023 | 880,0 - 890,0 | 925,0 - 935,0 | Extended GSM, uitbreiding op GSM 900 | |
| R-GSM 900 | n/a | 876,0 - 880,0 | 921,0 - 925,0 | Railways GSM, ook wel GSMR genoemd wordt gebruikt door de Europese spoorwegmaatschappijen voor communicatie en beveiliging. |
|
| GSM1800 | GSM 1800 | 512 - 885 | 1710,0 - 1785,0 | 1805,0 - 1880,0 | |
| GSM1900 | GSM 1900 | 512 - 810 | 1850,0 - 1910,0 | 1930,0 - 1990,0 | GSM-1900 is een variant van gsm die gebruikt wordt in Noord-Amerika in de 1,9 GHz band. GSM1900 kan nooit samen met GSM1800 gebruikt worden aangezien de frequentiebanden ervan elkaar overlappen. |
[bewerk] Nederland
In Nederland werd het eerste gsm-netwerk in juli 1994 geopend door het toenmalige PTT Telecom; in de jaren daarna volgden er nog 4 mobiele netwerken van andere gsm-aanbieders.
[bewerk] Frequentieverdeling
In Nederland zijn 5 partijen in het bezit van een of meerdere licenties voor het gebruik van gsm-frequenties. GSM 900 is verdeeld tussen KPN Mobile en Vodafone. Deze partijen maken gebruik van deze frequenties zonder dat daar licentiekosten tegenover hebben gestaan. De GSM1800-frequenties zijn in maart 1998 geveild door het Ministerie van Verkeer en Waterstaat. Bij deze licentie zijn twee landelijke frequentiepakketten (ongeveer 15 MHz in de GSM1800-band en 5 MHz in de EGSM-band) en enkele losse pakketten geveild. De landelijke pakketten waren voorbehouden aan nieuwe partijen, KPN Mobile en Vodafone (toen nog Libertel) mochten daar niet op bieden. Op de frequenties die KPN Mobile en Vodafone zouden binnenhalen zat een beperking. Deze frequenties mochten pas vanaf maart 2000 gebruikt worden om de andere nieuwe partijen de kans te geven een fatsoenlijk dekkend netwerk op te bouwen.
Bij deze veilingen zijn de twee landelijke pakketten gegaan naar Dutchtone (Consortium France Télécom en ABN AMRO) en Telfort (Oorspronkelijk een joint Venture British Telecom(BT) en Nederlandse Spoorwegen(NS) maar, na eerst voor 25 miljoen Euro overgenomen te zijn door investeringsmaatschappij Greenfields, in 2005 overgenomen door KPN voor 980 miljoen euro). Orange en BruCop (Joint Venture Belgacom en Tele Danmark, het latere Ben, nog later overgenomen door T-Mobile) verkregen ieder een regionaal pakket. Later heeft Orange zijn regionale pakket verkocht aan BruCop. Orange deed later toch zijn intrede op de Nederlandse gsm-markt doordat France Telecom Orange heeft overgenomen en Dutchtone zijn naam veranderde in Orange.
Verdeling per 1 juli 2005:
| ProRail | KPN Mobile | Vodafone | ||||||
| 20 Kanalen GSM-R | 62 kanalen GSM900 en 88 kanalen GSM1800 | 57 Kanalen GSM900 en 26 Kanalen GSM1800 | ||||||
| Kanalen | Uplink× | Downlink× | Kanalen | Uplink× | Downlink× | Kanalen | Uplink× | Downlink× |
| n/a(20) | 876,2-880,0 | 921,2-925,0 | 1-20(20) | 890,2-894,0 | 935,2-939,0 | 21-65(45) | 894,2-903,0 | 939,2-948,0 |
| 66-106(42) | 881,0-882,2 | 926,0-925,2 | 975-978(4) | 880,2-880,8 | 925,2-925,8 | |||
| 108-119(12) | 911,6-913,8 | 956,6-958,8 | 537-549(13) | 1715,2-1717,6 | 1810,2-1812,6 | |||
| 525 -536(12) | 1712,8-1715,0 | 1807,2-1810,0 | 512-524(13) | 1710,2-1805,2 | 1805,2-1807,6 | |||
| 562-574(13) | 1720,2-1722,6 | 1818,2-1817,2 | 837-849(13) | 1775,2-1777,6 | 1870,2-1872,6 | |||
| 587-611(25) | 1725,4-1730,0 | 1820,4-1825,0 | 637-649(13) | 1735,2-1830,6 | 1830,2-1832,6 | |||
| 812-836(25) | 1770,2-1775,0 | 1865,2-1870,0 | ||||||
| Telfort | Orange | T-Mobile | ||||||
| 25 Kanalen E-GSM en 87 Kanalen GSM1800 | 25 Kanalen E-GSM en 75 Kanalen GSM1800 | 84 Kanalen GSM1800 | ||||||
| Kanalen | Uplink× | Downlink× | Kanalen | Uplink× | Downlink× | Kanalen | Uplink× | Downlink× |
| 979-985(7) | 881,0-882,2 | 926,0-925,2 | 975-978(4) | 880,2-880,8 | 925,2-925,8 | 537-549(13) | 1715,2-1717,6 | 1810,2-1812,6 |
| 1007-1024(18) | 886,6-890,0 | 931,6-935,0 | 986-1006(21) | 882,4-886,4 | 927,4-931,4 | 575-586(12) | 1722,8-1725,0 | 1817,8-1820,0 |
| 550-561(12) | 1717,8-1720,0 | 1812,8-1815,0 | 662-736(75) | 1740,2-1755,0 | 1835,2-1850,0 | 612-636(25) | 1730,2-1735,0 | 1825,2-1830,0 |
| 737-811(75) | 1755,2-1770,0 | 1850,2-1865,0 | 650-661(12) | 1737,8-1740,0 | 1832,8-1835,0 | |||
| 850-871(22) | 1777,8-1782,0 | 1872,8-1877,0 | ||||||
× alle frequenties in MHz
[bewerk] België
In België werd het eerste gsm-netwerk in 1994 opgericht, waarna er nog 2 andere gsm-operatoren bijkwamen. Dit is in België de derde generatie mobiele telefonie en ze werd in haar begindagen dan ook soms aangeduid met de aanduiding MOB3 naar analogie met haar 2 voorlopers MOB1 en MOB2.
[bewerk] Frequentieverdeling
In België zijn 3 gsm-operators in actie, te weten Proximus, Mobistar en BASE. Tevens heeft de nationale spoorwegmaatschappij NMBS GSM-R in ontwikkeling.
| Operator | Band | Breedte(MHz) | Kanalen | Commentaar |
| Proximus | P-GSM | 2 x 12 | 60 | - |
| E-GSM | - | - | - | |
| DCS-1800 | 2 x 15 | 75 | - | |
| Mobistar | P-GSM | 2 x 12 | 60 | - |
| E-GSM | - | - | - | |
| DCS-1800 | 2 x 15 | 75 | - | |
| Base | P-GSM | - | - | - |
| E-GSM | 2 x 5 | 25 | - | |
| DCS-1800 | 2 x 22 | 110 | - | |
| NMBS | GSM-R | 2 x 4 | 20 | Niet bekend wie de vergunninghouder is |
