Što je GSM tehnologija: Arhitektura i njezine primjene

Digitalna stanična tehnologija poput GSM-a (Global System for Mobile Communication) koristi se za prijenos mobilnih podataka kao i govornih usluga. Ovaj je koncept implementiran u Bell Laboratories korištenjem mobilnog radio sustava 1970. godine. Kao što i samo ime govori, naziv grupe za standardizaciju uspostavljen je 1982. godine kako bi se stvorio opći europski standard mobilnih telefona. Ova tehnologija posjeduje više od 70% tržišnog udjela pretplatnika digitalne mobilne telefonije širom svijeta. Ova je tehnologija razvijena korištenjem digitalne tehnologije. Trenutno GSM tehnologija podržava preko milijardu mobilnih pretplatnika širom svijeta u gore navedenih 210 zemalja. Ova tehnologija pruža glasovne i podatkovne usluge od temeljnih do složenih. Ovaj članak govori o pregledu GSM tehnologije.

Što je GSM tehnologija?

GSM je modem za mobilnu komunikaciju koji predstavlja globalni sustav za mobilnu komunikaciju (GSM). Ideja GSM-a razvijena je u laboratorijima Bell 1970. godine. To je široko korišten sustav mobilne komunikacije u svijetu. GSM je otvorena i digitalna stanična tehnologija koja se koristi za prijenos mobilnih glasovnih i podatkovnih usluga i radi na frekvencijskim opsezima 850MHz, 900MHz, 1800MHz i 1900MHz.

GSM tehnologija razvijena je kao digitalni sustav korištenjem tehnike višestrukog pristupa s vremenskom podjelom (TDMA) u svrhu komunikacije. GSM digitalizira i smanjuje podatke, a zatim ih šalje niz kanal s dva različita toka podataka klijenta, svaki u svom određenom vremenskom intervalu. Digitalni sustav može prenositi brzine prijenosa podataka od 64 kbps do 120 Mbps.

GSM modem

Postoje različite veličine stanica u GSM sustavu kao što su makro, mikro, piko i kišobranske stanice. Svaka ćelija varira prema domeni implementacije. Postoji pet različitih veličina stanica u ćelijama makro, mikro, pika i kišobrana GSM mreže. Područje pokrivanja svake stanice razlikuje se ovisno o provedbenom okruženju.

Tehnika višestrukog pristupa s vremenskom podjelom (TDMA) oslanja se na dodjeljivanje različitih vremenskih intervala svakom korisniku na istoj frekvenciji. Lako se može prilagoditi prijenosu podataka i glasovnoj komunikaciji te može prenijeti brzinu od 64 kbps do 120 Mbps.

Arhitektura GSM tehnologije

Glavni elementi u GSM arhitekturi uključuju sljedeće.

Arhitektura GSM tehnologije

• Mrežni i komutacijski podsustav (NSS)
• Podsistem bazne stanice (BSS)
• Mobilna stanica (MS)
• Podsustav za rad i podršku (OSS)

Mrežni komutacijski podsustav (NSS)

U arhitekturi GSM sustava uključuje različite elemente koji su često poznati kao jezgreni sustav / mreža. Ovdje se u osnovi radi o podatkovnoj mreži koja uključuje razne jedinice za pružanje glavne kontrole kao i povezivanje cijelog sustava mobilne mreže. Jezgra mreže uključuje glavne elemente o kojima se govori u nastavku.

Mobilni komutacijski centar (MSC)

Mobilni komutacijski centar ili MSC ključni je element u središnjoj mrežnoj regiji arhitekture GSM mreže. Ovaj komutacijski centar mobilnih usluga djeluje poput standardnog čvornog čvora u ISDN-u, inače PSTN-u, međutim, također pruža dodatnu funkcionalnost koja omogućava podršku potrebama mobilnih korisnika poput provjere autentičnosti, registracije, lokacije poziva za primopredaju između MSC-a i usmjeravanja poziva na pretplatnik mobitela.

Također, pruža prednost prema javnoj komutiranoj telefonskoj mreži, tako da se telefonski pozivi mogu povezati s mreže mobilnog telefona na telefon sa fiksnom mrežom. Osigurana su sučelja s drugim poslužiteljem centra za komutaciju mobilnih uređaja koji omogućuju upućivanje mobilnih poziva na mobitele putem različitih mreža.

Registrirajte se kod kuće (HLR)

Ova HLR baza podataka uključuje informacije u vezi s administrativnim podacima kao i svaki pretplatnik s njihovim prethodno identificiranim mjestom. Kao i ova, GSM mreža je sposobna povezati pozive s povezanom baznom stanicom za mobilni prekidač. Jednom kada operater UKLJUČI svoj telefon, a zatim se telefon registrira putem mreže tako da je vjerojatno da će odlučiti koja bazna postaja primopredajnika komunicira kako bi se dolazni pozivi mogli pravilno povezati.

Čak i kad je mobitel uključen, ali nije aktivan, ponovno se registrira kako bi bio siguran da HLR mreža reagira na svoje najnovije mjesto. Postoji po jedan HLR za svaku mrežu, iako se on iz operativnih razloga može raspršiti po raznim podcentrima.

Registar posjetitelja (VLR)

VLR uključuje preferirane informacije koje se primaju od HLR mreže kako bi se omogućile željene usluge za zasebnog pretplatnika. Registar mjesta posjetitelja može se izvršiti kao zasebna jedinica, međutim, obično se ostvaruje kao bitni element MSC-a, prije pojedinačne jedinice. Dakle, pristup je gotov brže i praktičnije.

Registar identiteta opreme (EIR)

EIR (Registar identiteta opreme) jedinica je koja donosi odluku može li se određena mobilna oprema dopustiti preko mreže. Svaka mobilna oprema uključuje identificirani broj poput IMEI ili International Identity Identity.

Dakle, ovaj je IMEI broj fiksiran u mobilnoj opremi i verificiran je putem mreže tijekom registracije. Uglavnom ovisi o informacijama koje se čuvaju unutar EIR-a, a mobilnom uređaju može se dodijeliti jedan od 3 uvjeta koji dopuštaju preko mreže, zabranjeni pristup, inače se gleda u slučaju njegovih problema.

Autentifikacijski centar (AuC)

AuC (autentifikacijski centar) zaštićena je datoteka koja uključuje tajni ključ na SIM kartici korisnika. AuC se uglavnom koristi za provjeru i za kodiranje na radio kanalu.

Gateway Mobile Switching Center (GMSC)

GMSC / Gateway Mobile Switching Center kraj je na koji je primarno povezan završni poziv ME bez ikakvih informacija o mjestu MS-a. GMSC dobiva broj roaminga mobilne stanice (MSRN) od MSISDN-a na temelju HLR-a i povezujući poziv prema točno posjećenom MSC-u. Podjela 'MSC' imena GMSC zbunjuje jer postupak gateway-a ne treba povezivanje s MSC-om.

SMS pristupnik (SMS-G)

SMS pristupnik ili SMS-G zajednički se koriste za objašnjenje dva SMS-ulaza u GSM standardima. Ti pristupnici kontroliraju poruke koje su usmjerene na različite načine.

Mobilni komutacijski centar usluge kratkih poruka (SMS-GMSC) koristi se za kratke poruke koje se prenose ME. Inter-Working Mobile Switching Center usluge kratkih poruka (SMS-IWMSC) koristi se za kratke poruke kreirane putem mobilne mreže. Glavna uloga SMS-GMSC-a povezana je s GMSC-om, ali SMS-IWMSC nudi trajni pristup SMS centru.

Te su jedinice bile glavne koje se koriste u mreži GSM tehnologije. Obično su bili smješteni u zajednici, međutim često se cjelokupna srednja mreža prenosila širom zemlje gdje god se mreža nalazila. U slučaju kvara, dat će određenu fleksibilnost.

Podsustav bazne stanice (BSS)

Djeluje kao sučelje između mobilne stanice i mrežnog podsustava. Sastoji se od osnovne primopredajne stanice koja sadrži radio-primopredajnike i rukuje protokolima za komunikaciju s mobitelima. Sastoji se i od kontrolera bazne stanice koji upravlja baznom primopredajničkom stanicom i djeluje kao sučelje između mobilne stanice i mobilnog komutacijskog centra.

Mrežni podsustav pruža osnovnu mrežnu vezu s mobilnim stanicama. Osnovni dio mrežnog podsustava je Centar za komutaciju mobilnih usluga koji pruža pristup različitim mrežama poput ISDN-a, PSTN-a itd. Također se sastoji od Registra lokacije doma i Registra lokacije posjetitelja koji pruža mogućnosti usmjeravanja poziva i mogućnosti roaminga GSM-a.

Sadrži i Registar identiteta opreme koji održava račun sve mobilne opreme u kojoj je svaki mobitel identificiran vlastitim IMEI brojem. IMEI je skraćenica od International Identity Identity.

Odjeljak BSS ili podsustav bazne stanice druge generacije mrežne arhitekture GSM-a u osnovi je povezan s mobitelima preko mreže. Ovaj podsustav uključuje dva elementa o kojima se govori u nastavku.

Baza primopredajnika (BTS)

BTS (osnovna primopredajna stanica) koja se koristi unutar GSM mreže uključuje radio Tx, Rx i njihove povezane antene za prijenos, primanje i izravnu konverzaciju putem mobitela. Ova je postaja važan element svake stanice i ona konvertira s mobitelima, a sučelje između njih dvoje je identificirano poput Um sučelja s povezanim protokolima.

Kontroler bazne stanice (BSC)

BSC (kontroler bazne stanice) koristi se za oblikovanje sljedeće faze preokrenute u GSM tehnologiju. Ovaj kontroler koristi se za upravljanje zbirkom baznih primopredajničkih stanica i često je smješten na jednoj od primopredajničkih postaja unutar grupe. Ovaj kontroler upravlja resursima radija za kontrolu različitih predmeta poput primopredaje u zbirci BTS-a, dodjeljuje kanale. Konvergira s osnovnim primopredajničkim stanicama preko sučelja Abis.

Element podsustava u baznoj stanici GSM mreže koristi radio dopuštenu tehnologiju kako bi omogućio brojnim operatorima da istodobno koriste sustav. Svaki kanal podržava do 8 operatera dopuštajući baznoj stanici da uključuje različite kanale, a ogroman broj operatera mogao bi se smjestiti kroz svaku baznu stanicu.

Nalaze se pažljivo preko davatelja usluga mreže kako bi se omogućilo pokrivanje cijelog područja. Ovo područje može biti zatvoreno baznom stanicom koja se često naziva ćelijom. Budući da nije moguće zaustaviti preklapanje signala u obližnjim stanicama, a kanali koji se koriste u jednoćeliji ne koriste se u sljedećim.

Mobilna stanica

Mobitel se sastoji od primopredajnika, zaslona i procesora, a njime upravlja SIM kartica koja djeluje preko mreže.

MS (mobilne stanice) ili ME (mobilna oprema) najčešće se identificiraju putem mobitela, inače mobilnih telefona koji su dio GSM mobilne komunikacije n / w koji operater promatra i njime upravlja. Trenutno se njihova dimenzija radikalno smanjila, dok se razina funkcionalnosti jako povećala. A još je jedna prednost što se vrijeme među optužbama drastično povećalo. Mobitel ima različite elemente, iako su dva bitna elementa hardver i SIM.

Hardver uključuje glavne elemente mobilnog telefona poput kućišta, zaslona, ​​baterije i elektronike koja se koristi za proizvodnju signala i obradu prijamnika podataka koji će se emitirati.
Mobilna stanica uključuje broj koji se naziva IMEI. To se može postaviti na mobilni telefon tijekom proizvodnje i ne može se mijenjati.

Mreža mu pristupa tijekom registracije kako bi provjerila je li oprema prijavljena kao ukradena.

SIM (Subscriber Identity Module) kartica uključuje podatke koji daju identitet korisnika prema mreži. Također, uključuje različite informacije poput broja koji se naziva IMSI (International Mobile Subscriber Identity). Kada se ovaj IMSI koristi na SIM kartici, mobilni korisnik mogao je jednostavno mijenjati mobitele premještanjem SIM-a s jednog mobitela na drugi.

Dakle, promjena na mobilnom uređaju je jednostavna bez promjene istog broja mobitela znači da bi se ljudi često poboljšavali, što stvara dodatni prihod za davatelje usluga mreže i usluga kako bi se poboljšala ukupna financijska pobjeda GSM-a.

Podsustav za rad i podršku (OSS)

Podsistem operativne potpore (OSS) dio je cjelovite arhitekture GSM mreže. To je povezano sa NSS i BSC komponentama. Ovaj se OSS uglavnom koristi za kontrolu GSM mreže i BSS prometnog opterećenja. Treba napomenuti da kada se broj BS poveća kroz skaliranje populacije pretplatnika, tada se neki od zadataka očuvanja premještaju na osnovne primopredajničke stanice tako da se mogu smanjiti troškovi vlasništva nad sustavom.

Arhitektura GSM mreže 2G uglavnom slijedi logičnu tehniku ​​rada. Ovo je vrlo jednostavno u usporedbi s današnjim arhitekturama mreže mobilnih telefona koje koriste softverski definirane jedinice kako bi omogućile izuzetno fleksibilan rad. No, arhitektura 2G GSM pokazat će glasovne i operativne osnovne funkcije koje su potrebne i kako su zajedno raspoređeni. Kada je GSM sustav digitalni, tada je mreža podatkovna mreža.

Značajke GSM modula

Značajke GSM modula uključuju sljedeće.

• Poboljšana učinkovitost spektra
• Međunarodni roaming
• Kompatibilnost s digitalnom mrežom integriranih usluga (ISDN)
• Podrška za nove usluge.
• Upravljanje SIM imenikom
• Broj fiksnog biranja (FDN)
• Sat u stvarnom vremenu s upravljanjem alarmom
• Govor visoke kvalitete
• Koristi šifriranje kako bi telefonski pozivi bili sigurniji
• Usluga kratkih poruka (SMS)

Sigurnosne strategije standardizirane za GSM sustav čine ga trenutno najsigurnijim telekomunikacijskim standardom koji je trenutno dostupan. Iako je povjerljivost poziva i tajnost GSM pretplatnika upravo osigurana na radijskom kanalu, ovo je glavni korak u postizanju potpune sigurnosti.

GSM modem

GSM modem je uređaj koji može biti mobilni telefon ili modemski uređaj koji se može koristiti za komunikaciju računala ili bilo kojeg drugog procesora putem mreže. GSM modem zahtijeva da SIM kartica radi i radi u mrežnom rasponu koji je pretplaćen od mrežnog operatora. Može se povezati s računalom putem serijske, USB ili Bluetooth veze.

GSM modem može biti i standardni GSM mobitel s odgovarajućim kabelom i upravljačkim programom za povezivanje na serijski priključak ili USB priključak na računalu. GSM modem obično je bolji od GSM mobilnog telefona. GSM modem ima širok raspon aplikacija u transakcijskim terminalima, upravljanju opskrbnim lancem, sigurnosnim aplikacijama, meteorološkim postajama i daljinskom evidentiranju podataka u GPRS načinu.

Rad GSM modula

Iz donjeg kruga, GSM modem je pravilno povezan s MC-om preko razvodnika IC Max232. GSM modem na SIM kartici nakon primanja naredbe znamenki SMS-om s bilo kojeg mobitela šalje te podatke MC-u serijskom komunikacijom. Dok se program izvršava, GSM modem prima naredbu ‘STOP’ za razvoj izlaza na MC-u, čija se kontaktna točka koristi za onemogućavanje prekidača paljenja.

Naredba koju je korisnik poslao temelji se na nagovještaju koji je primio putem GSM modema 'OBAVIJEST' programiranu poruku samo ako je ulaz nizak. Kompletna operacija prikazana je na LCD zaslonu 16 × 2.

GMS modemski krug

Primjene GSM tehnologije

Primjene GSM tehnologije uključuju sljedeće.

Inteligentna GSM tehnologija za automatizaciju i sigurnost

Ovih je dana GSM mobilni terminal postao jedna od stavki koja je stalno s nama. Baš kao i naš novčanik / torbica, ključevi ili sat, i GSM mobilni terminal pruža nam komunikacijski kanal koji nam omogućuje komunikaciju sa svijetom. Zahtjev da osoba bude dostupna ili da bilo koga pozove bilo kada je vrlo je privlačan.

Ovaj se projekt, kao što i samo ime kaže, temelji na tehnologiji GSM mreže za prijenos SMS-a od pošiljatelja do primatelja. Slanje i primanje SMS-a koristi se za sveprisutan pristup uređajima i omogućavanje kontrole kršenja kod kuće. Sustav predlaže dva podsustava. Podsustav kontrole uređaja omogućuje korisniku daljinsko upravljanje kućanskim aparatima, a podsustav sigurnosnog upozorenja daje automatski nadzor sigurnosti.

Sustav je dovoljno sposoban da putem SMS-a s određenog broja stanice uputi korisnike da promijene stanje kućanskog uređaja prema potrebama i zahtjevima korisnika. Drugi aspekt je sigurnosna uzbuna koja se postiže na način da prilikom otkrivanja upada sustav omogućuje automatsko generiranje SMS-a, upozoravajući tako korisnika na sigurnosni rizik.

GSM tehnologija omogućit će komunikaciju bilo gdje, bilo kad i sa bilo kime. Funkcionalna arhitektura GSM-a koja koristi principe inteligentnog umrežavanja i njegova ideologija, koja omogućuje razvoj GSM-a, prvi je korak ka istinskom osobnom komunikacijskom sustavu koji ima dovoljno standardizacije da osigura kompatibilnost.

GSM aplikacije u medicinskim uslugama

Razmotrite dvije situacije poput sljedeće

• Osoba je teško ozlijeđena ili je oboljela i mora se odmah zbrinuti. Sve što on ili osoba koja ga prati ima samo mobilni telefon.
• Pacijent je otpušten iz bolnice i misli se odmoriti kod kuće, ali svejedno mora ići u bolnicu na redovite preglede. Možda ima mobilni telefon, a također i neke medicinske senzorske uređaje poput uređaja za nadzor zdravlja.

U obje situacije jedini način koji može pružiti rješenje je korištenje sustava mobilne komunikacije. Drugim riječima, korištenjem komunikacijskih tehnologija u bilo kojoj situaciji kao što je gore navedeno može se riješiti samo prijenosom podataka o pacijentu putem komunikacijske mreže te njihovim primanjem i obradom u odjeljku za prijam - bilo u zdravstvenom centru ili u domu liječnika.

Liječnik jednostavno nadgleda pojedinosti o pacijentu i vraća upute osobi (u 1. poglavlju^svslučaj) kako bi mogao barem poduzeti neke mjere predostrožnosti prije konačnog dolaska u bolnicu i u 2^ndcase nadgleda rezultate ispitivanja pacijenta i u slučaju bilo kakvih abnormalnosti poduzima sljedeći korak za daljnje liječenje.

Cijela ova situacija su telemedicinske usluge. Telemedicinski sustav može se koristiti na bilo koji od tri načina.

• Korištenjem video konferencija, gdje pacijenti koji sjede na jednom mjestu mogu izravno komunicirati s pružateljima zdravstvenih usluga i u skladu s tim nastaviti s postupkom izlječenja.
• Korištenjem senzora za nadzor zdravlja koji se ažuriraju o zdravlju pacijenta i u skladu s tim usmjeravaju pružatelje zdravstvenih usluga da nastave s liječenjem.
• Prijenosom stečenih medicinskih podataka i prenošenjem stečenih podataka na konzultacije i obradu.

Za gore navedena tri načina koristi se tehnika bežične komunikacije. Medicinske usluge zahtijevaju mnogo načina za pristup pohranjenim resursima. To mogu biti medicinske baze podataka ili mrežni domaćini s uređajima koji mogu pomoći u oporavku i praćenju zdravlja pacijenta. Različite mogućnosti pristupa su širokopojasna mreža, putem srednje propusnih medija i uskopojasna mreža putem GSM-a.

Prednosti GSM tehnologije u telemedicinskom sustavu uključuju sljedeće.

• Isplativije je.
• GSM prijemnici su široko dostupni - mobilni telefoni i GSM modemi
• Ima veliku brzinu prijenosa podataka.

Osnovni sustav telemedicine

Osnovni sustav telemedicine sastoji se od 4 modula:

• Jedinica za pacijenta : Prikuplja informacije od pacijenta, šalje ih kao analogni signal ili ih pretvara u digitalni signal, kontrolira protok podataka i prenosi podatke. U osnovi se sastoji od različitih medicinskih senzora poput senzora otkucaja srca, mjerača krvnog tlaka, monitora temperature kože, senzora spirometrije itd. Koji emitira električni signal i šalje te signale procesoru ili kontroleru (mikrokontroleru ili računalu) za daljnju obradu signala, a zatim rezultate prenosi putem bežične komunikacijske mreže.
• Komunikacijska mreža : Koristi se za sigurnost podataka i prijenos podataka. Koristi se GSM tehnologija koja koristi mobilne stanice, bazne podstanice i mrežne sustave. Mobilna stanica sastoji se od osnovne mobilne pristupne točke ili mobilnog telefona i povezuje mobilne telefone s GSM mrežom za komunikaciju.
• Prijemnik / strana poslužitelja : To je u osnovi zdravstveni sustav u kojem je instaliran GSM modem koji prima i dekodira signale i šalje ih u prezentacijsku jedinicu.
• Prezentacijska jedinica : U osnovi je procesor taj koji pretvara primljene podatke u točno definirani format i pohranjuje ih tako da ih liječnici mogu redovito nadzirati, a sve povratne informacije klijentskoj strani mogu se slati SMS-om s GSM modema.

Jednostavan sustav telemedicine

Osnovni sustav telemedicine može se prikazati na pojednostavljeni način. Sastoji se od dvije jedinice - jedinice odašiljača i jedinice prijemnika. Predajnička jedinica prenosi ulaz senzora, a prijemnička jedinica prima taj ulaz za daljnju obradu.

Dolje je dat primjer jednostavnog telemedicinskog sustava za praćenje otkucaja srca pacijenta i u skladu s tim obradu podataka.

Odašiljač sustava za telemedicinu koji koristi GSM tehnologiju

Na odašiljačkoj jedinici senzor otkucaja srca (koji se sastoji od izvora koji emitira svjetlost čija se emitirana svjetlost modulira dok prolazi kroz ljudsku krv) pretvara dobivene podatke iz ljudskog tijela i pretvara ih u električne impulse. Mikrokontroler prima te impulse i obrađuje ih kako bi izračunao brzinu otkucaja srca i šalje te izračunate podatke zdravstvenoj jedinici putem GSM modema. GSM modem povezan je s mikrokontrolerom pomoću Max 232 IC.

Prijemnik sustava za telemedicinu pomoću GSM tehnologije

Na prijemnoj jedinici GSM modem prima podatke i šalje ih mikrokontroleru. Mikrokontroler u skladu s tim analizira primljene podatke s podacima s računala i prikazuje rezultat na LCD-u. Praćenje pacijenta može se izvršiti na temelju rezultata prikazanog na zaslonu od strane medicinskog osoblja kako bi se započeo potreban postupak liječenja.

Praktični primjeri GSM tehnologije u medicini

U praksi se GSM tehnologija koristi u sljedećim poljima.

AT&T Vitality GlowCaps

To su bočice s tabletama koje pacijenta jednostavno podsjećaju da uzima lijekove. Sastoji se od brojača vremena koji je podešen za vrijeme uzimanja tablete od pacijenta i u to vrijeme postavlja poklopac da svijetli i pokreće zujalicu, a zatim poziva mobilni telefon pacijenta pomoću GSM tehnologije. O svakom otvaranju boce pravi se zapis.

Mobisante Mobius SP1 ultrazvučni sustav

Sastoji se od mobilne ultrazvučne sonde koja je priključena na pametni telefon i prenosi ručni ultrazvučni prikaz na bilo koje udaljeno mjesto putem GSM-a.

Sustav kontinuiranog praćenja glukoze (CGM) Dexcom Seven Plus

To se koristi za praćenje razine glukoze u krvi pacijenata i njihovo prenošenje liječniku. Sastoji se od senzora smještenog ispod kože koji kontinuirano nadzire razinu glukoze u krvi i u čestim intervalima ih prenosi na prijamnik (mobitel).

Budući opseg GSM-a u medicinskim uslugama

U skladu s nedavnim istraživanjem PricewaterhouseCoopers-a za udruženje GSM, industrijsko tijelo koje predstavlja gotovo 800 svjetskih mobilnih operatera u 219 zemalja, usluge s omogućenim GSM-om postat će dijelom zdravstvenog sustava do 2017., stvarajući globalno tržište od 23 milijardu dolara.

Sada među svim tim, GSM tehnologija je najčešće korištena opcija zbog svoje ogromne popularnosti, poboljšane učinkovitosti spektra i niske cijene implementacije.