“GSM”
سیستم جهانی برای ارتباطات موبایل GSM (کلمه اصلی: Group Special Mobile) معروفترین استانداردها برای تلفنهای موبایل در جهان است. سرویس جی اس ام توسط بیش از2 میلیون نفردرسرتاسربیش از212 کشور و قلمرو مورد استفاده قرار می گیرد.
وجود GSM Standard در همه جا، رمینگ بین المللی بین ا÷راتورهای موبایل را خیلی عادی ساخته و مشترکین را قادر به استفاده از تلفنهایشان در اکثر نقاط دنیا ساخته است. جی اس ام بطور قابل ملاحظه ای با اسلاف خود دردو کانالهای سیگنالینگ و گفتار که دارای کیفیت تلفن دیجیتال Digital Call Quality هستند فرق می کند، بعبارت دیگرچنین بنظر میرسد که جی اس ام نسل دوم (2G) سیسم تلفن موبایل باشد. این حقیقت همچنین بدان معنی است که ارتباطات دیتا (داده) در سیستمه از نسل سوم Third Generation”” ساخته شد.
Partnership Project (3GPP)
لوگوی جی اس ام برای شناسایی سازگاری گوشی ها و تجهیزات سازگاربه کارمی رود.
از نقطه نظر مصرف کنندگان، مزیت کلیدی سیستمهای جی اس ام کیفیت بالای صدای دیجیتال و جایگیزین های با هزینه هایی پایین به تلفنهایی مثل پیامهای متنی Text Messaging بوده است. مزیت ان برای اپراتورهای نت ورک توانایی جابجایی تجهیزات از فروشندگان مختلف بوده است بخاطر اینکه اسناندارد باز (غیربسته) عملیات بینابینی را امکان پپذیرمی سازد. همچون سایراستانداردهای سلولی، جی اس ام به اپراتورهای نت ورک اجازه میدهد تا خدمات رمینگ که مشترکین با استفاده ازآن میتوانند از تلفنهای خود در تمام نقاط دنیا استفاده کنند، یشنهاد دهند.
درحالیکه جی اس ام استاندارد به توسعه خود ادامه میدهد، درعقب ماندن سازگاری با تلفنهای اصلی جی اس ام باقی مانده است. بعنوان مثال، بسته قابلیت های دیتا به نسخه استاندارد ریلیس Release 97 با ابزاری مثل GPRS اضافه شدند. همچنین انتقال داده با سرعت بالاتر باEDGE درنسخه استاندارد ریلیس Release 99 معرفی شده اند.
Radio Interface
جی اس ام یک نت ورک سلولی است، بدان معنی که تلفنهای موبایل با جستجوی سلولهای مجاور به آن وصل می شوند. نت ورک های جی اس ام در چهارتوالی بردFrequency Ranges کارمیکنند. بیشتر نت ورک های جی اس ام در باندهای 900 و 1800 مگا هرتز عمل می کنند. بعضی از کشور ها در آمریکا( از جمله ایالات متحده آمریکا و کانادا) از باندهای 850 مگاهرتز و 1900 مگاهرتز استفاده می کنند بخاطر آنکه باندهای با فرکانس 900 و 1800 قبلا” اختصاص داده شده بودند.
باندهای با فرکانس 400 و 450 به بعضی کشورها از جمله اسکاندیناوی داده شده است، جاییکه این فرکانسها قبلا” برای سیستمهای نسل اول”First Generation” استفاده می شد.
در باند 900 مگاهرتز باند فرکانس Uplink 890-915 مگاهرتزو downlink 960-935 مگاهرتزاست. این پهنای باند 25 مگاهرتز به 124 کانال حمل کننده فرکانس تقسیم شده، هرکدام دربرگیرندهفضاییباندازه 200 کیلوهرتزمی شوند. از Time division multiplexing برای امکان پذیر ساختن 8 برد کامل یا 16 برد نصفه کانالهای گفتاری در هر کانال فرکانس رادیو استفاده می شود. 8 زمانبندی وجود دارد ( 8 دوره Burst را بوجود می آورد) در یک گروه تحت نام چهارچوب TDMA ایجاد شده است. کانالهای با برد نصفه”Half Range” ازاز کانالهای جایگزین در همان زمان بندی خودشان استفاده می کنند. برد داده کانال 270.833Kbit/s است ومدت زمان فریم (چهارچوب)4.615ms (4.615 میلی ثانیه ) است.
نیروی انتقال در تلفن ( هند ست) به حد اکثر 2 وات در جی اس ام 850/900 و یک وات در جی اس ام 1800/1900 محدود می شود.
جی اس ام ازانواع کدک Codec)) صدا برای فشرده کردن اودیوی 3.1 کیلوهرتزی به بین 6 و 13 کیلو بایت درثانیه (13 kbps) استفاده کرده است. دراصلٍ، به دوکدک مورد استفاده درنامگذاری بعد ازانواع کانالهای داده ایکه ( دیتاییکه) این کدکها به آن اختصاص داده شده اند، Full-Rate( برد کامل ) = 13 کیلو بایت در ثانیه وHalf-Rate (نیم برد) = 6 کیلو بایت در ثانیه گفته می شود. اینها در سیستمی برپایه Linear Predictive Coding ( LPC) استفاده می کنند. علاوه بر کار آمد بودن با بردهای بیت “bit rates” این کدکها شناسایی بیشترقسمتهای مهم اودیو، که اجازه میدهد لایه اینترفیس هوا الویت بندی و حفاظت بهتری ازاین بخشهای سیگنال بعمل آورند را آسانتر می سازد.
جی اس ام بهبود بیشتری دراواسط دهه 1990 با کدک GSM EFR کرد، یک کدک12.2 کیلوبایتی در ثانیه که کانال فول ریتی استفاده می کند. نهایتا”، با توسعه UMTS، EFR به کدک با بردمتغیرموسوم به باند باریک “AMR Narrowband” تغییر یافت که بهنگام استفاده در کانالهای با برد کامل دارای کیفیت بالا و مقاوم در برابرپارازیت است وبهنگام استفاده در شرایط رادیویی خوب درکانالهای (نیم برد) Half –Range همچنان دارای کیفیت لیکن با مقاومت کمتراست.
چهار اندازه سلول در نت ورک جی اسم وجود دارد- سلولهای مکرو، مایکرو، پیکو و آمبرلا ( چتر). پوشش منطقه ای هر یک از سلولها بر طبق محیط اجرایی آنها متفاوت است. سلولهای مکرو میتوان در جاییکه پایه ایستگاه آنتنBase Station Antenna روی دکل یا ساختمان بیش ازسطح متوسط نوک بام قلمداد شوند. سلولهای مایکرو سلولهایی هستند که ارتفاع آنتن آنها زیر سطح متوسط نوک بام باشد، این سلولها نوعا” در مناطق شهری مورد استفاده قرار می گیرند. سلولهای پیکو سلولهای کوچک هستند که قطرشان چند 12 متراست وازآنها عمدتا” در مکانهای سرپوشیده استفاده می شود. از طرف دیگر سلولهای چتری برای پوشش مناطق کور سلولهای کوچکتر و پر کردن نقاط خالی بین آین سلولها مورد استفاده قرارمی گیرند.
شعاع سلولها بسته به ارتفاع آنتن، آنتن دهی و شرایط پخش از 200 متر تا چند صد کیلومتر است. طولانی ترین فاصله ایکه جی اس ام در استفاده عملی پشتیبانی می کند 35 کیلومتر یا 22 مایل است. همچنین چندین طرح اجرایی مبنی برگسترش سلول وجود دارد، که درآن شعاع سلول به دو برابر یا بیشتر، بسته به سیستم آنتن، نوع دیرک و زمان پیشرفت طرح افزایش یابد.
پوشش زیر سقف نیز توسط جی اس ام پشتیبانی می شود و میتوان آنرا با استفاده از ایستگاه پایه پیکو سل (سلول پیکو) یا یک تکرار کننده مسقف با آنتن های تغذیه مسقف توزیع شده ازطریق نیروی شکاف انداز، برای تحویل سیگنالهای رادیو از آنتنهای خارج( بدون سقف) به سیستم جداگانه آنتن توزیع شده داخلی ( مسقف) بدست آورد. اینها نوعا” جابجا میشوند هنگامیکه مقدار زیادی ظرفیت تلفن در مکانهای سرپوشیده مورد نیاز است، برای مثال درفروشگاهها و فرودگاهها. با این وجود« این یک پیش نیازنیست برای اینکه پوشش مکانهای مسقف با تجهیز ساختمان به سیگنالهای رادیو از سلولهای مجاورفراهم می آید.
مدولاسیون مورد استفاده در جی اس ام Gaussian minimum shift keying(GMSK)
است، یک نوع فاز مداوم Frequency shift keying. در جی ام اس کی سیگنالی که باید روی موج حاملی مدوله شو، قبل ازآنکه روی مدولاتورفرکانس که به مقدارزیادی از پارازیت به کانالهای مجاور(Adjacent channel interference)می کاهد تغذیه شود، ابتدا بوسیله Gaussian Low-Pass Filter صاف می شود.
یک گوشی/دهنی یا تلفن دم دست معمولا” منبع سیگنال“dit dit dit, dit dit dit, dit dit dit” است که هرازگاهی در سیستمهای استریوی خانگی، تلویزیونها کامپیوترها و دستگاههای موزیک شخصی شنیده می شود. هنگامیکه ای دستگاههای اودیو در نزدیک میدان گوشی جی اس ام هستند، سیگنال رادیو آنقدر کافی است که آمپلیفایرهای یکپارچه در زنجیره اودیو بعنوان یک اهدا کننده عمل می کنند. این یک شکل RFIاست، و بااستفاده از حفاظ بیشتر و یا خازنهای بای پس ( از راه فرعی) در این دستگاههای ادیو، می تون آنها را سبک یا حذف نمود. با وجو این، افزایش هزینه انجام چنین کاری برای طراح مشکل است که آنرا توجیه نماید.
ساختار شبکه Network Structure
ساختمان یک شبکه جی اس ام ( اجزای کلیدی)
نت ورک درپشت سیستم جی اس ام که توسط مشتری دیده می شود بمنظور فراهم آوردن تمام خدمات مورد نیاز، بزرگ و پیچیده است. آین سیستم به چندین قسمت تقسیم شده و هرکدام گفتاری را پوشش می دهد.
· پایه ایستگاه زیر سیستم (پایه ایستگاهها و کنترل کننده آنها)the Base Station Subsystem (the Base Stations and Their Controllers)
· نت ورک و سوئیچینگ زیر سیستم ( قسمتی از نت ورک که بیشترین شباهت رابه یک نت ورک ثابت دارد) همچنین به این سیستم هسته نت ورک گفته می شود.the Network Switching Subsystem (the part of the Net Work most similar to a fixed network. This is also called the core network.
· هسته نت ورک جی پی آر اس ( بخش اختیاری که اتصالات اینتر نت بر پایه بسته را امکان پذیر می سازد. the GPRS Core Network ( the optional part which allows packet based internet connections).
· کلیه اجزاء در سیستم برای تولید بسیاری از خدمات جی اس ام مثل تلفنها واس ام اس، با هم ترکیب می شوند.
یکی از ویپه گیهای مهم جی اس ام حدود شناسائی مشترک است (SMS) معروف به سیم کارت است. سیم کارت« یک کارت هوشمند جدا شدنی است که حاوی اطلاعات اشتراک و کتابچه تلفن کاربر است. این امربه کابراجازه میدهد که پس ازسوئیچین کردن تلفن اطلاعاتش را نگهداری کند. متناوبا”، کاربر همچنین می تواند در حالیکه اطلاعتش در گوشی را حفظ می کند، براحتی اپراتورها را با تعویض سیم کارت تغییر دهد. بعضی از اپراتورها با اجازه دادن اینکه موبایل ازیک سیم کارت یا تنها از سیم کارتی توسط آنها صادر شده استفاده کنند از انجام این کار ( تغییر اپراتور) ممانعت می کنند. این روش معروف است به مسدود کردن سیم کارت SIM Blocking و دربعضی ازکشورها غیر قانونی است.
در ایالات متحده« اروپا و استرالیا « اکثر اپراتورها تلفنهای موبایلی که می فروشند قفل می کنند. این کار بخاطر آنست که به سه برابر قیمت تلفن از محل در آمد اشتراکها سوبسید تعلق می گیرد و اپراتورها می خواهند سعی کنند ازدادن کمک هزینه به مبایلهای رقبا جلوگیری کنند. مشترک معمولا” می تواند برای برداشتن قفل بصورت مجانی، استفاده خدمات شخصی یا به کارگیری نرم افزار و سخت افزارهای با فراهم کننده (provider) تماس بگیرد، یا با بکارگیری ازنرم افزار و وب سایت های وسیع در دسترس بر روی اینتر نت خودشان قفلهای گوشی ها را باز کنند. در حالیکه اکثر وب سایتها در مقابل پول قفلها را باز می کنند، وب سایتهائی هم هستند که این کار را مجانی انجام می دهند. قفلی که در یک گوشی بکار برده می شود که بوسیله شماره (IMEI) International Mobile Equipment Identity خود شناسائی شده به حساب نمی آیند ( که توسط سیم کارت شناسائی می شوند). همواره ای امکان وجود دارد به یک گوشی غیر قفل (Non-Lock) دیگر سوئیچ کنید چنانچه چنین گوشی در دسترس نباشد.
برخی از پرووایدرها تلفنهای موبایل را مجانی باز می کنند بشرط آنکه مشتری حسابی نزد آنها برای یک دوره معین داشته باشند. طرف سوم باز کردن قفل هم وجود دارد که اغلب سریعتر و هزینه پائن تر از اپراتوراست. در اکثر کشورها برداشتن قفل قانونی است. کمپانی Cingular خدمات مجانی باز کزدن قفل را برای مشتریانش پس از سه ماه اشتراک فراهم می آورد.
در کشورهائی مثل هندوستان، بلژیک و غیرو، کلیه تلفنها بدون قفل به فروش می رسند. با این وجود، در بلژیک، دادن کمک مالی (سوبسید) به قیمت تلفنهای موبایل خلاف قانون است. این مورد همچنین در کشور فنلاند تا اول آوریل سال 2006 رایج بود تا اینکه فروش سوبسیدی ترکیب هائی از گوشی ها و حسابها قانونی شد، گرچه اپراتور ها بایستی مبایلها را بعد از یک زمان معینی ( حد اکثر 24 ماه) باز کنند.
امنیت جی اس ام GSM Security
جی اس ام با سطح متعارفی از امنیت طراحی شده است. سیستم برای اعتبار دادن به مشترک با استفاده از سهم گرفتن از رمز نویسی (shared-secret cryptography) طراحی شده است. ارتباطات بین مشترک و ایستگاه پایه می تواند پنهان شود.
توسعه UMTS یک USIM اختیاری را معرفی می کند که کلید اعتبار طولانی تر برای دادن امنیت وسیع تر و همچنین تصدیق کردن دو طرف نتورک و کاربر ،در حالیکه GSM تنها کاربر را به نتوزک تصدیق می کند و نه باعکس. بنابراین نوع امنیت ، محرمانه بودن و تصدیق نمودن را ارائه میدهد.
جی اس ام از چندین الگاریتم رمز نویسی برای امنیت استفاده می کند. رشته رمزهایA5/1 و A5/2 برای اطمینان از صدای رادیو و تلویزیون ها ( در هوا) مورد استفاده قرار می گیرند . ابتدا A5/1توسعه یافت که الگاریتم قویتری است که در داخل اروپا و آمریکا مورد استفاده قرار می گیرد. A5/2 ضعیفتر است و دردیگر کشورها مورد استفاده قرار می گیرد. مزیت بزرگ امنیت جی اس ام روی سیستمهای قدیمی تر Ki است، رمز متغیر که درسیم کارت ذخیره می شود و کلید هر الگاریتم رمز نوشته است ،و امکان شکستن A5/2 در زمان واقعی در ” حمله فقط به رمز” (Cipher text-only attack) مجود دارد. سیستم از الگاریتم های چند تایی پشتیبانی میکند، بنابراین اپراتورها می توانند که آن رمز را با رمز قوی تر جابجا کنند.
پسورد: 
