GSM-クイックガイド

ヨーロッパまたはアジアにいて携帯電話を使用している場合は、おそらく携帯電話でGSMテクノロジーを使用しています。これは、世界中で広く使用されているモバイルテクノロジーです。

GSMとは何ですか？

GSMはの略です Gローブ Sのシステム M従順なコミュニケーション。これは、モバイル音声およびデータサービスの送信に使用されるデジタルセルラーテクノロジーです。GSMに関する重要な事実を以下に示します-

GSMの概念は、1970年代初頭にベル研究所のセルベースの移動無線システムから生まれました。
GSMは、ヨーロッパの一般的な携帯電話規格を作成するために1982年に設立された標準化グループの名前です。
GSMは、電気通信で最も広く受け入れられている規格であり、グローバルに実装されています。
GSMは、各200kHzチャネルを8つの25kHzタイムスロットに分割する回線交換システムです。GSMは、世界のほとんどの地域で900MHzおよび1800MHzのモバイル通信帯域で動作します。米国では、GSMは850MHzと1900MHzの帯域で動作します。
GSMは、世界のデジタル携帯電話加入者の70％以上の市場シェアを所有しています。
GSMは、信号の送信に狭帯域時分割多元接続（TDMA）技術を利用します。
GSMはデジタル技術を使用して開発されました。64 kbps〜120Mbpsのデータレートを伝送する機能があります。
現在、GSMは、世界210か国以上で10億を超えるモバイル加入者をサポートしています。
GSMは、ローミングサービスを含む、基本から高度な音声およびデータサービスを提供します。ローミングは、別のGSMネットワークでGSM電話番号を使用する機能です。

GSMはデータをデジタル化して圧縮し、チャネルを介して、それぞれ独自のタイムスロットにある他の2つのユーザーデータストリームとともに送信します。

なぜGSM？

以下にリストされているのは、その人気と広く受け入れられていることを説明するGSMの機能です。

改善されたスペクトル効率
国際ローミング
低コストのモバイルセットと基地局（BS）
高品質のスピーチ
統合サービスデジタルネットワーク（ISDN）およびその他の電話会社サービスとの互換性
新しいサービスのサポート

GSMの歴史

次の表は、GSMシステムの展開における重要なイベントのいくつかを示しています。

年	イベント
1982年	European Posts and Telegraph（CEPT）の会議は、汎ヨーロッパのセルラーモバイルシステムの標準を拡大するためのGSMグループを設立します。
1985年	グループによって生成される推奨事項のリストが受け入れられます。
1986	フィールドテストを実行して、エアインターフェイスに推奨されるさまざまな無線技術を確認しました。
1987年	アクセス方法として時分割多元接続（TDMA）が選択されています（周波数分割多元接続[FDMA]を使用）。最初の覚書（MoU）は、12か国を代表する通信事業者によって署名されています。
1988年	GSMシステムが検証されます。
1989年	欧州電気通信標準化機構（ETSI）には、GSM仕様の責任が与えられました。
1990年	GSM仕様のフェーズ1が提供されます。
1991	GSMサービスの商用開始が発生します。DCS1800の仕様が確定しました。
1992年	GSM覚書に署名した国の追加が行われます。カバレッジは大都市や空港に広がります。
1993年	主要道路のカバレッジGSMサービスはヨーロッパ以外で始まります。
1994年	データ転送機能が開始されました。ネットワークの数は、1994年末までに43か国で69に増加します。
1995年	GSM仕様のフェーズ2が発生します。対象範囲は地方にまで拡大されています。
1996年	6月-81か国で133のネットワークが運用されています。
1997年	7月-109か国で200のネットワークが運用され、世界中で約4,400万人の加入者がいます。
1999年	ワイヤレスアプリケーションプロトコル（WAP）が誕生し、130か国で2億6000万人の加入者が利用できるようになりました。
2000年	General Packet Radio Service（GPRS）が誕生しました。
2001年	2001年5月の時点で、5億5000万人以上が移動体通信の加入者でした。

GSMネットワークは多くの機能ユニットで構成されています。この章では、これらの機能とインターフェースについて説明します。GSMネットワークは大きく分けることができます-

移動局（MS）
基地局サブシステム（BSS）
ネットワークスイッチングサブシステム（NSS）
運用支援サブシステム（OSS）

GSM-移動局

MSは、無線トランシーバー、ディスプレイおよびデジタルシグナルプロセッサーなどの物理機器、およびSIMカードで構成されます。これは、GSMネットワークのユーザーにエアインターフェイスを提供します。そのため、他のサービスも提供されます。

音声テレサービス
データベアラサービス
機能の補足サービス

MSはSMSメッセージの受信機も提供し、ユーザーが音声とデータの使用を切り替えることができるようにします。さらに、モバイルはボイスメッセージングシステムへのアクセスを容易にします。MSは、GSMネットワークで利用可能なさまざまなデータサービスへのアクセスも提供します。これらのデータサービスには以下が含まれます-

X.25パケット交換は、PADへの同期または非同期のダイヤルアップ接続を介して、通常9.6Kbpsの速度で行われます。
X.25またはIPベースのデータ転送方法を最大115Kbpsの速度で使用する汎用パケット無線サービス（GPRS）。
最大64Kbpsの速度で高速の回路スイッチデータ。

GMSサービスについて詳しくは、 GSM - User Services。

SIMとは何ですか？

SIMはパーソナルモビリティを提供するため、ユーザーは、端末の場所と特定の端末の使用の両方に関係なく、サブスクライブされたすべてのサービスにアクセスできます。その電話で電話を受けたり、その電話から電話をかけたり、他の加入サービスを受けたりするには、SIMカードを別のGSM携帯電話に挿入する必要があります。

GSM-基地局サブシステム（BSS）

BSSは2つの部分で構成されています-

基地局（BTS）
基地局コントローラー（BSC）

BTSとBSCは、指定されたAbisインターフェースを介して通信し、異なるサプライヤーによって製造されたコンポーネント間の操作を可能にします。BSSの無線コンポーネントは、4〜7個または9個のセルで構成されます。BSSには1つ以上の基地局があります。BSSは、BTSとBSCの間でAbisインターフェイスを使用します。次に、別の高速回線（T1またはE1）がBSSからモバイルMSCに接続されます。

基地局（BTS）

BTSは、セルを定義し、MSとの無線リンクプロトコルを処理する無線トランシーバーを収容します。大都市圏では、多数のBTSが展開される可能性があります。

BTSは、ネットワークの各セルで使用されるトランシーバーとアンテナに対応します。BTSは通常、セルの中央に配置されます。その送信電力は、セルのサイズを定義します。各BTSには、セル内のユーザーの密度に応じて、1〜16個のトランシーバーがあります。各BTSは単一のセルとして機能します。以下の機能も含まれています-

RF信号のエンコード、暗号化、多重化、変調、およびアンテナへの供給
トランスコーディングとレート適応
時間と周波数の同期
フルレートまたはハーフレートのサービスによる音声
受信信号のデコード、復号化、およびイコライズ
ランダムアクセス検出
タイミングが進む
アップリンクチャネル測定

基地局コントローラー（BSC）

BSCは、1つ以上のBTSの無線リソースを管理します。無線チャネルのセットアップ、周波数ホッピング、およびハンドオーバーを処理します。BSCは、モバイルとMSCの間の接続です。BSCは、無線リンクで使用される13 Kbpsの音声チャネルを、公衆交換電話網（PSDN）またはISDNで使用される標準の64Kbpsチャネルに変換します。

MSの周波数とタイムスロットを割り当てて解放します。BSCはセル間ハンドオーバーも処理します。それはその地域のBSSとMSの送電を制御します。BSCの機能は、BTSとMSCの間に必要なタイムスロットを割り当てることです。無線リソースを処理するスイッチングデバイスです。

追加機能には以下が含まれます-

周波数ホッピングの制御
MSCからの回線数を減らすためにトラフィック集中を実行する
BSSの運用および保守センターへのインターフェイスを提供する
BTS間の周波数の再割り当て
時間と周波数の同期
パワー管理
MSから受信した信号の時間遅延測定

GSM-ネットワークスイッチングサブシステム（NSS）

主要部分がモバイルスイッチングセンター（MSC）であるネットワークスイッチングシステム（NSS）は、モバイルと他の固定またはモバイルネットワークユーザーとの間の通話の切り替え、および認証などのモバイルサービスの管理を実行します。

スイッチングシステムには、次の機能要素が含まれています。

ホームロケーションレジスタ（HLR）

HLRは、サブスクリプションの保存と管理に使用されるデータベースです。HLRは、加入者のサービスプロファイル、位置情報、アクティビティステータスなど、加入者に関する永続的なデータを格納するため、最も重要なデータベースと見なされます。個人がSIMの形式でサブスクリプションを購入すると、このサブスクリプションに関するすべての情報がそのオペレーターのHLRに登録されます。

モバイルサービススイッチングセンター（MSC）

ネットワークサブシステムの中心的なコンポーネントはMSCです。MSCは、モバイルユーザーと他の固定またはモバイルネットワークユーザーとの間の通話の切り替え、および登録、認証、位置の更新、ハンドオーバー、ローミング加入者への通話ルーティングなどのモバイルサービスの管理を実行します。また、料金発券、ネットワークインターフェイス、共通チャネルシグナリングなどの機能も実行します。すべてのMSCは一意のIDで識別されます。

ビジターロケーションレジスター（VLR）

VLRは、訪問している加入者にサービスを提供するためにMSCが必要とする加入者に関する一時的な情報を含むデータベースです。VLRは常にMSCと統合されています。移動局が新しいMSCエリアにローミングすると、そのMSCに接続されているVLRは、HLRに移動局に関するデータを要求します。後で、移動局が電話をかけると、VLRは、毎回HLRに問い合わせることなく、通話のセットアップに必要な情報を取得します。

認証センター（AUC）

認証センターは、各加入者のSIMカードに保存されている秘密鍵のコピーを格納する保護されたデータベースであり、無線チャネルの認証と暗号化に使用されます。AUCは、今日の携帯電話の世界で見られるさまざまな種類の詐欺からネットワーク事業者を保護します。

機器IDレジスタ（EIR）

Equipment Identity Register（EIR）は、ネットワーク上のすべての有効なモバイル機器のリストを含むデータベースであり、そのInternational Mobile Equipment Identity（IMEI）が各MSを識別します。IMEIは、盗難が報告された場合、またはタイプが承認されていない場合、無効としてマークされます。

GSM-運用支援サブシステム（OSS）

運用保守センター（OMC）は、スイッチングシステム内のすべての機器とBSCに接続されています。OMCの実装は、運用支援システム（OSS）と呼ばれます。

ここにいくつかのOMC機能があります-

管理および商用運用（サブスクリプション、エンドターミナル、課金、および統計）。
セキュリティ管理。
ネットワーク構成、運用、およびパフォーマンス管理。
メンテナンスタスク。

運用および保守機能は、ITU-TシリーズM.30で標準化されているTelecommunication Management Network（TMN）の概念に基づいています。

次の図は、OMCシステムがすべてのGSM要素をどのようにカバーするかを示しています。

OSSは、ネットワークオペレータがシステムを監視および制御するための機能エンティティです。OSSの目的は、GSMネットワークに必要な集中型、地域型、およびローカルの運用および保守活動に対して、費用効果の高いサポートを顧客に提供することです。OSSの重要な機能は、ネットワークの概要を提供し、さまざまな運用および保守組織の保守活動をサポートすることです。

GSMアーキテクチャの簡単な図解を以下に示します-

GSMアーキテクチャの追加コンポーネントは、データベースとメッセージングシステム機能で構成されています-

ホームロケーションレジスタ（HLR）
ビジターロケーションレジスター（VLR）
機器IDレジスタ（EIR）
認証センター（AuC）
SMSサービングセンター（SMS SC）
ゲートウェイMSC（GMSC）
チャージバックセンター（CBC）
トランスコーダーおよび適応ユニット（TRAU）

次の図は、GSMネットワークと追加された要素を示しています-

MSとBSSは、Umインターフェイスを介して通信します。エアインターフェイスまたは無線リンクとも呼ばれます。BSSは、Aインターフェイスを介してネットワークサービススイッチング（NSS）センターと通信します。

GSMネットワークエリア

GSMネットワークでは、次の領域が定義されています-

Cell−セルは基本的なサービスエリアです。1つのBTSが1つのセルをカバーします。各セルには、セルを一意に識別する番号であるセルグローバルアイデンティティ（CGI）が与えられます。
Location Area−セルのグループがロケーションエリア（LA）を形成します。これは、加入者が着信コールを受信したときにページングされる領域です。各LAには、ロケーションエリアID（LAI）が割り当てられます。各LAは、1つ以上のBSCによって提供されます。
MSC/VLR Service Area − 1つのMSCがカバーするエリアは、MSC / VLRサービスエリアと呼ばれます。
PLMN− 1人のネットワーク事業者がカバーするエリアは、Public Land Mobile Network（PLMN）と呼ばれます。PLMNには、1つ以上のMSCを含めることができます。

さまざまなPersonalCommunication Services（PCS）システムの要件は、PCSネットワークごとに異なります。GSM仕様の重要な特性を以下に示します-

変調

変調は、入力データを伝送媒体に適した形式に変換するプロセスです。送信されたデータは、受信側で元の形式に復調されます。GSMは、ガウス最小偏移変調（GMSK）変調方式を使用します。

アクセス方法

無線スペクトルは、消費されてすべてのユーザー間で分割される限られたリソースであるため、GSMは、ユーザー間で帯域幅を分割する方法としてTDMA / FDMAの組み合わせを考案しました。このプロセスでは、FDMA部分は、合計25MHz帯域幅の周波数を200kHz帯域幅の124のキャリア周波数に分割します。

各BSには1つまたは複数の周波数が割り当てられ、この周波数のそれぞれはTDMAスキームを使用して8つのタイムスロットに分割されます。これらの各スロットは、データの送信と受信の両方に使用されます。これらのスロットは時間で区切られているため、モバイルユニットはデータの送受信を同時に行うことはありません。

伝送速度

GMSKのシンボルあたり1ビットでのGSMの合計シンボルレートは、270.833Kシンボル/秒を生成します。タイムスロットの総伝送速度は22.8Kbpsです。

GSMは、無線ビットレートが270kbpsのデジタルシステムです。

周波数帯域

ザ・ uplink frequency rangeGSMに指定されているのは933〜960 MHzです（基本的な900 MHz帯域のみ）。ザ・downlink frequency band 890〜915 MHz（基本的な900 MHz帯域のみ）。

チャネル間隔

チャネル間隔は、隣接するキャリア周波数間の間隔を示します。GSMの場合は200kHzです。

音声コーディング

音声コーディングまたは処理には、GSMは線形予測符号化（LPC）を使用します。このツールはビットレートを圧縮し、音声パラメータの推定値を提供します。オーディオ信号がフィルターを通過するとき、それは声道を模倣します。ここでは、音声は13kbpsでエンコードされています。

デュプレックス距離

デュプレックス距離は、アップリンク周波数とダウンリンク周波数の間のスペースです。GSMの二重距離は80MHzであり、各チャネルには80MHz離れた2つの周波数があります。

その他

Frame duration − 4.615 mS
Duplex Technique −以前はWCDMAと呼ばれていた周波数分割複信（FDD）アクセスモード。
Speech channels per RF channel −8。

GSMは、ユーザーと機器をさまざまな方法で扱います。電話番号、加入者、および機器識別子は、既知のものの一部です。加入者のモビリティ管理および残りのネットワーク要素のアドレス指定に必要な、明確に定義された他の多くの識別子があります。GSMで使用される重要なアドレスと識別子を以下に示します。

International Mobile Station Equipment Identity（IMEI）

International Mobile Station Equipment Identity（IMEI）は、国際的に移動局を明確に識別するシリアル番号のように見えます。これは、機器の製造元によって割り当てられ、ネットワークオペレータによって登録されます。ネットワークオペレータは、機器IDレジスタ（EIR）に保存します。IMEIを使用すると、古くなった、盗まれた、または機能していない機器を認識できます。

以下はIMEIの一部です-

Type Approval Code (TAC) −小数点以下6桁、中央に割り当てられます。
Final Assembly Code (FAC) −製造元によって割り当てられた小数点以下6桁。
Serial Number (SNR) −製造元によって割り当てられた小数点以下6桁。
Spare (SP) −小数点以下1桁。

したがって、IMEI = TAC + FAC + SNR + SPです。それは移動局を独自に特徴づけ、製造業者と製造日についての手がかりを与えます。

International Mobile Subscriber Identity（IMSI）

登録されたすべてのユーザーは、サブスクライバーIDモジュール（SIM）に保存された有効なIMEIを持つ元のInternational Mobile Subscriber Identity（IMSI）を持っています。

IMSIは次の部分で構成されています-

Mobile Country Code (MCC) −国際的に標準化された小数点以下3桁。
Mobile Network Code (MNC) −国内のモバイルネットワークを一意に識別するための小数点以下2桁。
Mobile Subscriber Identification Number (MSIN) −小数点以下10桁まで、ホームモバイルネットワークの加入者の識別番号。

モバイル加入者ISDN番号（MSISDN）

移動局の本物の電話番号は、モバイル加入者ISDN番号（MSISDN）です。SIMに基づいて、各加入者にはそれぞれ個別のMSISDNが割り当てられるため、移動局は多くのMSISDNを持つことができます。

以下にリストされているのは、国際ISDN番号プランに基づいて定義されているMSISDNカテゴリが続く構造です。

Country Code (CC) −小数点以下3桁まで。
National Destination Code (NDC) −通常、小数点以下2〜3桁。
Subscriber Number (SN) −小数点以下10桁まで。

移動局ローミング番号（MSRN）

移動局ローミング番号（MSRN）は、地域に責任のある訪問者位置登録（VLA）によって移動局に割り当てられる暫定的な位置依存ISDN番号です。MSRNを使用して、着信コールはMSに転送されます。

MSRNの構造はMSISDNと同じです。

Country Code (CC) −訪問したネットワークの。
National Destination Code (NDC) −訪問したネットワークの。
Subscriber Number (SN) −現在のモバイルネットワーク。

ロケーションエリアアイデンティティ（LAI）

PLMN内で、ロケーションエリアはそれ自体の本物のロケーションエリアID（LAI）を識別します。LAI階層は国際標準に基づいており、以下に説明するように独自の形式で構造化されています。

Country Code (CC) −小数点以下3桁。
Mobile Network Code (MNC) −小数点以下2桁。
Location Area Code (LAC) −小数点以下5桁まで、または16進数でコード化された8ビットの最大2倍（LAC <FFFF）。

一時的なモバイル加入者識別（TMSI）

一時的なモバイル加入者識別（TMSI）は、加入者の現在の場所を担当するVLRによって割り当てることができます。TMSIは、VLRによって処理される領域でローカルな重要性のみを持つ必要があります。これはネットワーク側でVLRにのみ保存され、ホームロケーションレジスタ（HLR）には渡されません。

TMSIは、現在のロケーションエリアとともに、加入者を一意に識別します。最大4×8ビットを含めることができます。

ローカルモバイル加入者識別（LMSI）

各移動局には、VLRによって、元のキーであるローカルモバイル加入者識別番号（LMSI）を割り当てることができます。このキーは、その地域内の各移動局の補助検索キーとして使用できます。また、データベースアクセスを高速化するのにも役立ちます。移動局がVLRに登録され、HLRに送信されると、LMSIが割り当てられます。LMSIは、4つのオクテット（4x8ビット）で構成されます。

セル識別子（CI）

セル識別子（CI）（最大2×8）ビットを使用して、LA内にある個々のセルを認識できます。グローバルセルID（LAI + CI）呼び出しを組み合わせると、一意に定義されます。

移動局が通話を開始すると、一連のイベントが発生します。これらのイベントを分析することで、GSMシステムの動作に関する洞察を得ることができます。

携帯電話から公衆交換電話網（PSTN）へ

モバイル加入者がPSTN電話加入者に電話をかけると、次の一連のイベントが発生します。

MSC / VLRは、コール要求のメッセージを受信します。
MSC / VLRは、移動局がネットワークへのアクセスを許可されているかどうかを確認します。その場合、移動局がアクティブになります。移動局が許可されていない場合、サービスは拒否されます。
MSC / VLRは番号を分析し、PSTNを使用してコールセットアップを開始します。
MSC / VLRは、対応するBSCにトラフィックチャネル（無線チャネルとタイムスロット）を割り当てるように要求します。
BSCはトラフィックチャネルを割り当て、情報を移動局に渡します。
着信側が通話に応答し、会話が行われます。
移動局は、現在のセルと隣接するセルの無線チャネルの測定を継続し、その情報をBSCに渡します。BSCは、ハンドオーバーが必要かどうかを決定します。その場合、新しいトラフィックチャネルが移動局に割り当てられ、ハンドオーバーが行われます。ハンドオーバーが必要ない場合、移動局は同じ周波数で送信を続けます。

PSTNから携帯電話へ

PSTN加入者が移動局に電話をかけると、次の一連のイベントが発生します。

ゲートウェイMSCはコールを受信し、サービスを提供するMSC / VLRにコールをルーティングするために必要な情報をHLRに照会します。
GMSCは、コールをMSC / VLRにルーティングします。
MSCは、VLRでMSのロケーションエリアを確認します。
MSCは、ブロードキャストメッセージ、つまりページング要求を介してBSCを介してMSに接続します。
MSはページ要求に応答します。
BSCはトラフィックチャネルを割り当て、チャネルにチューニングするためにMSにメッセージを送信します。MSはリンギング信号を生成し、加入者が応答した後、音声接続が確立されます。
前のケースで説明したように、必要に応じてハンドオーバーが行われます。

規定の時間内に無線チャネルを介して音声を送信するために、MSは13Kbpsのレートで音声をコーディングします。BSCは音声を64Kbpsにトランスコードし、陸上リンクまたは無線リンクを介してMSCに送信します。次に、MSCは音声データをPSTNに転送します。逆方向では、音声はBSCで64 Kbpsで受信され、BSCは無線送信のために13Kbpsにトランスコードします。

GSMは、1つのTDMAタイムスロットでチャネル化できる9.6Kbpsデータをサポートします。より高いデータレートを提供するために、GSM標準（GSMフェーズ2およびGSMフェーズ2+）に対して多くの機能強化が行われました。

GSMアーキテクチャは、2つの異なるシステム間の通信を可能にするように設計された階層化モデルです。下位層は、上位層プロトコルのサービスを保証します。各レイヤーは適切な通知を渡して、送信されたデータが正確にフォーマット、送信、および受信されたことを確認します。

GMSプロトコルスタックの図を以下に示します-

MSプロトコル

インターフェイスに基づいて、GSMシグナリングプロトコルは3つの一般的な層に組み立てられます-

Layer 1−物理層。エアインターフェース上のチャネル構造を使用します。
Layer 2−データリンク層。Umインターフェイス全体で、データリンク層はISDNで使用されるDチャネル用のリンクアクセスプロトコル（LAP-D）プロトコルの修正バージョンであり、Dmチャネル上のリンクアクセスプロトコル（LAP-Dm）と呼ばれます。Aインターフェイス全体で、SS7のメッセージ転送パート（MTP）、レイヤー2が使用されます。
Layer 3 − GSMシグナリングプロトコルの第3層は、3つのサブ層に分割されています−
- 無線リソース管理（RR）、
- モビリティ管理（MM）、および
- 接続管理（CM）。

MSからBTSへのプロトコル

RR層は、MSとMSCの間の無線と固定の両方のリンクを管理する下位層です。このフォーメーションに関係する主なコンポーネントは、MS、BSS、およびMSCです。RR層の責任は、RRセッション、モバイルが専用モードになっている時間、および専用チャネルの割り当てを含む無線チャネルを管理することです。

MMレイヤーはRRレイヤーの上にスタックされます。加入者のモビリティから生じる機能、および認証とセキュリティの側面を処理します。ロケーション管理は、システムが電源がオンになっているMSの現在のロケーションを認識できるようにする手順に関係しているため、着信コールのルーティングを完了できます。

CM層は、GSMプロトコルスタックの最上位層です。この層は、呼制御、補足サービス管理、およびショートメッセージサービス管理を担当します。これらの各サービスは、CMレイヤー内の個別のレイヤーとして扱われます。CCサブレイヤーの他の機能には、コールの確立、サービスのタイプの選択（コール中のサービスの切り替えを含む）、およびコールの解放が含まれます。

BSCプロトコル

BSCは、BTSからデータを受信した後、異なるプロトコルのセットを使用します。AbisインターフェイスはBTSとBSCの間で使用されます。このレベルでは、レイヤ3の下部にある無線リソースがRRからベーストランシーバステーション管理（BTSM）に変更されます。BTS管理層は、BTSからBSCへのリレー機能です。

RRプロトコルは、MSとBTS間のトラフィックチャネルの割り当てと再割り当てを担当します。これらのサービスには、システムへの初期アクセスの制御、MTコールのページング、セルサイト間のコールのハンドオーバー、電力制御、およびコール終了が含まれます。BSCには、周波数調整、周波数割り当て、およびレイヤ2インターフェイスのネットワーク層全体の管理のための無線リソース管理がまだあります。

BSCからMSCに移行するには、BSSモバイルアプリケーション部分または直接アプリケーション部分が使用され、SS7プロトコルがリレーによって適用されるため、MTP1〜3を主要なアーキテクチャとして使用できます。

MSCプロトコル

MSCでは、BSCから開始して、情報がAインターフェイスを介してMTPレイヤー1〜3にマッピングされます。ここで、基地局システム管理アプリケーションパーツ（BSS MAP）は、同等の無線リソースのセットであると言われます。リレープロセスは、BSS MAP / DTAP、MM、およびCMであるレイヤー3プロトコルの上にスタックされたレイヤーによって終了します。これでリレープロセスは完了です。ネットワーク全体でユーザーを見つけて接続するために、MSCは制御信号ネットワークを使用して対話します。ロケーションレジスタはMSCデータベースに含まれており、ローミングユーザーへの接続方法と接続を決定する役割を支援します。

各GSMMSユーザーには、ユーザーの場所とサブスクライブされたサービスで構成されるHLRが与えられます。VLRは、ユーザーの場所を追跡するために使用される別個のレジスタです。ユーザーがHLRのカバーエリアから移動すると、MSからVLRに通知され、ユーザーの場所が検出されます。次に、VLRは、制御ネットワークの助けを借りて、MSの新しい場所のHLRに信号を送ります。ユーザーのHLRに含まれている位置情報を利用して、MTコールをユーザーにルーティングできます。

GSM offers much more than just voice telephony. Contact your local GSM network operator to the specific services that you can avail.

GSM offers three basic types of services −

Telephony services or teleservices
Data services or bearer services
Supplementary services

Teleservices

The abilities of a Bearer Service are used by a Teleservice to transport data. These services are further transited in the following ways −

Voice Calls

The most basic Teleservice supported by GSM is telephony. This includes full-rate speech at 13 kbps and emergency calls, where the nearest emergency-service provider is notified by dialing three digits.

Videotext and Facsmile

Another group of teleservices includes Videotext access, Teletex transmission, Facsmile alternate speech and Facsmile Group 3, Automatic Facsmile Group, 3 etc.

Short Text Messages

Short Messaging Service (SMS) service is a text messaging service that allows sending and receiving text messages on your GSM mobile phone. In addition to simple text messages, other text data including news, sports, financial, language, and location-based data can also be transmitted.

Bearer Services

Data services or Bearer Services are used through a GSM phone. to receive and send data is the essential building block leading to widespread mobile Internet access and mobile data transfer. GSM currently has a data transfer rate of 9.6k. New developments that will push up data transfer rates for GSM users are HSCSD (high speed circuit switched data) and GPRS (general packet radio service) are now available.

Supplementary Services

Supplementary services are additional services that are provided in addition to teleservices and bearer services. These services include caller identification, call forwarding, call waiting, multi-party conversations, and barring of outgoing (international) calls, among others. A brief description of supplementary services is given here −

Conferencing − It allows a mobile subscriber to establish a multiparty conversation, i.e., a simultaneous conversation between three or more subscribers to setup a conference call. This service is only applicable to normal telephony.
Call Waiting − This service notifies a mobile subscriber of an incoming call during a conversation. The subscriber can answer, reject, or ignore the incoming call.
Call Hold − This service allows a subscriber to put an incoming call on hold and resume after a while. The call hold service is applicable to normal telephony.
Call Forwarding − Call Forwarding is used to divert calls from the original recipient to another number. It is normally set up by the subscriber himself. It can be used by the subscriber to divert calls from the Mobile Station when the subscriber is not available, and so to ensure that calls are not lost.
Call Barring − Call Barring is useful to restrict certain types of outgoing calls such as ISD or stop incoming calls from undesired numbers. Call barring is a flexible service that enables the subscriber to conditionally bar calls.
Number Identification − There are following supplementary services related to number identification −
- Calling Line Identification Presentation − This service displays the telephone number of the calling party on your screen.
- Calling Line Identification Restriction − A person not wishing their number to be presented to others subscribes to this service.
- Connected Line Identification Presentation − This service is provided to give the calling party the telephone number of the person to whom they are connected. This service is useful in situations such as forwarding's where the number connected is not the number dialed.
- Connected Line Identification Restriction − There are times when the person called does not wish to have their number presented and so they would subscribe to this person. Normally, this overrides the presentation service.
- Malicious Call Identification − The malicious call identification service was provided to combat the spread of obscene or annoying calls. The victim should subscribe to this service, and then they could cause known malicious calls to be identified in the GSM network, using a simple command.
Advice of Charge (AoC) − This service was designed to give the subscriber an indication of the cost of the services as they are used. Furthermore, those service providers who wish to offer rental services to subscribers without their own SIM can also utilize this service in a slightly different form. AoC for data calls is provided on the basis of time measurements.
Closed User Groups (CUGs) − This service is meant for groups of subscribers who wish to call only each other and no one else.
Unstructured supplementary services data (USSD) − This allows operator-defined individual services.

GSM is the most secured cellular telecommunications system available today. GSM has its security methods standardized. GSM maintains end-to-end security by retaining the confidentiality of calls and anonymity of the GSM subscriber.

Temporary identification numbers are assigned to the subscriber’s number to maintain the privacy of the user. The privacy of the communication is maintained by applying encryption algorithms and frequency hopping that can be enabled using digital systems and signalling.

This chapter gives an outline of the security measures implemented for GSM subscribers.

Mobile Station Authentication

The GSM network authenticates the identity of the subscriber through the use of a challenge-response mechanism. A 128-bit Random Number (RAND) is sent to the MS. The MS computes the 32-bit Signed Response (SRES) based on the encryption of the RAND with the authentication algorithm (A3) using the individual subscriber authentication key (Ki). Upon receiving the SRES from the subscriber, the GSM network repeats the calculation to verify the identity of the subscriber.

The individual subscriber authentication key (Ki) is never transmitted over the radio channel, as it is present in the subscriber's SIM, as well as the AUC, HLR, and VLR databases. If the received SRES agrees with the calculated value, the MS has been successfully authenticated and may continue. If the values do not match, the connection is terminated and an authentication failure is indicated to the MS.

The calculation of the signed response is processed within the SIM. It provides enhanced security, as confidential subscriber information such as the IMSI or the individual subscriber authentication key (Ki) is never released from the SIM during the authentication process.

Signalling and Data Confidentiality

The SIM contains the ciphering key generating algorithm (A8) that is used to produce the 64-bit ciphering key (Kc). This key is computed by applying the same random number (RAND) used in the authentication process to ciphering key generating algorithm (A8) with the individual subscriber authentication key (Ki).

GSM provides an additional level of security by having a way to change the ciphering key, making the system more resistant to eavesdropping. The ciphering key may be changed at regular intervals as required. As in case of the authentication process, the computation of the ciphering key (Kc) takes place internally within the SIM. Therefore, sensitive information such as the individual subscriber authentication key (Ki) is never revealed by the SIM.

Encrypted voice and data communications between the MS and the network is accomplished by using the ciphering algorithm A5. Encrypted communication is initiated by a ciphering mode request command from the GSM network. Upon receipt of this command, the mobile station begins encryption and decryption of data using the ciphering algorithm (A5) and the ciphering key (Kc).

Subscriber Identity Confidentiality

To ensure subscriber identity confidentiality, the Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI) is used. Once the authentication and encryption procedures are done, the TMSI is sent to the mobile station. After the receipt, the mobile station responds. The TMSI is valid in the location area in which it was issued. For communications outside the location area, the Location Area Identification (LAI) is necessary in addition to the TMSI.

GSM service providers are doing billing based on the services they are providing to their customers. All the parameters are simple enough to charge a customer for the provided services.

This chapter provides an overview of the frequently used billing techniques and parameters applied to charge a GSM subscriber.

Telephony Service

These services can be charged on per call basis. The call initiator has to pay the charges, and the incoming calls are nowadays free. A customer can be charged based on different parameters such as −

International call or long distance call.
Local call.
Call made during peak hours.
Call made during night time.
Discounted call during weekends.
Call per minute or per second.
Many more other criteria can be designed by a service provider to charge their customers.

SMS Service

Most of the service providers charge their customer's SMS services based on the number of text messages sent. There are other prime SMS services available where service providers charge more than normal SMS charge. These services are being availed in collaboration of Television Networks or Radio Networks to demand SMS from the audiences.

Most of the time, the charges are paid by the SMS sender but for some services like stocks and share prices, mobile banking facilities, and leisure booking services, etc. the recipient of the SMS has to pay for the service.

GPRS Services

Using GPRS service, you can browse, play games on the Internet, and download movies. So a service provider will charge you based on the data uploaded as well as data downloaded on your mobile phone. These charges will be based on per Kilo Byte data downloaded/uploaded.

Additional parameter could be a QoS provided to you. If you want to watch a movie, then a low QoS may work because some data loss may be acceptable, but if you are downloading a zip file, then a single byte loss will corrupt your complete downloaded file.

Another parameter could be peak and off peak time to download a data file or to browse the Internet.

Supplementary Services

Most of the supplementary services are being provided based on monthly rental or absolutely free. For example, call waiting, call forwarding, calling number identification, and call on hold are available at zero cost.

Call barring is a service, which service providers use just to recover their dues, etc., otherwise this service is not being used by any subscriber.
Call conferencing service is a form of simple telephone call where the customers are charged for multiple calls made at a time. No service provider charges extra charge for this service.
Closed User Group (CUG) is very popular and is mainly being used to give special discounts to the users if they are making calls to a particular defined group of subscribers.
Advice of Charge (AoC) can be charged based on number of queries made by a subscriber.

GSM Arena is the biggest source of information about the latest GSM mobile phones. This page is being displayed here as a courtesy of GSM Arena. If you are planning to buy a GSM mobile phone, then we suggest you go through all the review comments and then decide which phone is suitable for you.

1	Alcatel phones	27	Amoi phones
2	Apple phones	28	Asus phones
3	Benefon phones	29	BenQ phones
4	BenQ-Siemens phones	30	Bird phones
5	BlackBerry phones	31	Bosch phones
6	Chea phones	32	Ericsson phones
7	Eten phones	33	Fujitsu Siemens phones
8	Gigabyte phones	34	Haier phones
9	HP phones	35	HTC phones
10	i-mate phones	36	Innostream phones
11	Kyocera phones	37	LG phones
12	Maxon phones	38	Mitac phones
13	Mitsubishi phones	39	Motorola phones
14	NEC phones	40	Neonode phones
15	Nokia phones	41	O2 phones
16	Palm phones	42	Panasonic phones
17	Pantech phones	43	Philips phones
18	Qtek phones	44	Sagem phones
19	Samsung phones	45	Sendo phones
20	Sewon phones	46	Sharp phones
21	Siemens phones	47	Sony phones
22	Sony Ericsson phones	48	Tel.Me. phones
23	Telit phones	49	Thuraya phones
24	Toshiba phones	50	Vertu phones
25	VK Mobile phones	51	WND phones
26	XCute phones