História do GSM

Na década de 80, sistemas de telefones celulares analógicos, foram desenvolvidos na Europa, especialmente na Escandinávia, Reino Unido, França e Alemanha.

Foram desenvolvidos diversos sistemas, o que levou a incompatibilidades entre eles, devido a forma de envio de dados, protocolos e frequência de comunicação. Em 1982 foi realizada a "Conference of European Posts and Telegraphs (CEPT)" onde se formou um grupo denominado "Group Special Mobile (GSM)", com o objetivo de estudar e desenvolver um sistema móvel que obedecesse alguns padrões :

Em 1989 a responsabilidade passou para o "European Telecomunication Standards Institute(ETSI)" onde em 1990 foram publicadas as especificações do GSM. Tal padrão generalizou-se então pelo resto do mundo.

Descrição do sistema

Uma rede GSM é composta por várias entidades com funções e interfaces específicas. A rede GSM pode ser dividida em três partes: a estação móvel, a estação de subsistema base, e o subsistema da demonstrado na figura seguinte.

A Estação Móvel

Equipamento móvel (terminal) e um cartão inteligente designado de SIM. O cartão providencia mobilidade pessoal, de tal forma que o assinante consegue ter acesso aos serviços subscritos independentemente do terminal utilizado, isto é, ao inserir o cartão SIM num terminal diferente, o assinante pode usufruir dos serviços a partir desse terminal. O cartão SIM tem uma identificação única mundial (IMSI ), assim como o terminal (IMEI ). Estes códigos são independentes permitindo uma maior mobilidade e uma segurança pessoal contra o uso não autorizado.

Subsistema Rádio Base

Este subsistema encarrega-se do controle de ligação rádio com a estação móvel. É dividido em duas partes: a estação rádio base de transmissão (BTS) e a estação rádio base de controle (BSC). A comunicação entre estas duas estações é realizada através da interface standard Abis, permitindo (como no resto do sistema) a operação entre componentes realizada por diferentes fornecedores. A BTS aloja os receptores-transmissores rádio que definem a célula e suportam os protocolos de ligação rádio com a estação móvel. Numa grande área urbana a quantidade de BTSs  deverá existir em  maior número. A BSC gerência os recursos para uma ou mais BTS's, tais como, configuração dos canais rádio, saltos de frequência e transição entre células (hand-off). A BSC realiza a conexão entre as estações móveis (celulares) e o centro de comutação móvel (MSC).

O Subsistema Rede

O seu principal componente é o MSC, que se encarrega de fazer a comutação de chamadas entre estações  móveis ou  entre uma estação móvel e um terminal fixo. Comporta-se como um nó de comutação de PSTN ou ISDN, e adicionalmente providencia toda a funcionalidade necessária para o tratamento de um assinante móvel, realizando o registro, autenticação, atualização da localização, transição entre células (Hand-off) e gerenciando um assinante em roaming. Estes serviços são providenciados em conjunto com várias entidades funcionais que juntas formam o subsistema rede: MSC, HLR, VLR, EIR, AuC. O HLR, o VLR e o MSC, em conjunto providenciam as capacidades de roaming do GSM.

 O HLR (Home Location Registrer) contém toda a informação administrativa de todo o assinante registrado na correspondente rede de GSM, juntamente com a localização da estação móvel. A localização da estação móvel está geralmente na forma do endereçamento do VLR (Visitior Locantion Registrer). As informações fornecidas pelo VLR, são necessárias para controlar a chamada e providenciar os serviços de cada assinante, situada dentro de uma determinada área de controle. Outros dois registos são usados para segurança e autenticação. O EIR é uma base de dados que contém listagens de todos os equipamentos móveis válidos na rede, onde todas as estações móveis são identificadas pelo IMEI. Um IMEI é considerado como inválido se declarado como roubado ouincompatível com a rede. O AuC é uma base de dados protegida que guarda uma cópia do código de cada SIM, que é usado para autenticar e encriptar através do canal de rádio.

Codificação de canal e voz

A voz em GSM é codificada digitalmente a uma taxa de 13 Kbps (260 bits cada 20 ms). Com a adição posterior de código para a correção de erros, passamos a ter uma taxa de 22.8 Kbps (456 bits cada 20 ms). Estes 456 bits são divididos em 8 blocos de 57 bits, e o resultado é envio de 8 slots de tempo sucessivos, para proteção contra erros de transmissão. Cada envio tem 156.25 bits e contém 2 blocos de 57 bits, e uma sequência de treinamento de 26 bits usada para equalização. Cada envio é transmitida em 0.577 ms para uma taxa total de 270.8 Kbps, e é modulada usando GMSK numa portadora de 200 kHz. O controle de erro e equalização contribuem para a robustez do sinal rádio contra interferência e atenuação na transmissão. A natureza digital do sinal TDMA permite a utilização de vários processos para melhorar a qualidade de transmissão, o tempo de vida útil da bateria, e a eficiência espectral.

Outra característica do GSM é o controle de potência ,que minimiza a potência de transmissão das estações móveis e da BTS, e assim minimiza a interferência gerada nos canais e o consumo.

O sistema GSM e os sistemas nele baseados, DCS1800 (operando a 1.8 GHz) e PCS1900 (operando a 1.9 GHz), são uma primeira aproximação para um sistema de comunicação verdadeiramente pessoal. O cartão SIM trouxe mobilidade pessoal e mobilidade para o terminal. Junto com o roaming internacional e o suporte a uma grande variedade de serviços tais como voz, transferência de dados, fax, SMS , e outros, o GSM chega próximo de uma satisfação total das necessidades de comunicação pessoal. Assim sendo esta virá a ser usada como base para o projeto UMTS. Outra característica a salientar no GSM será a compatibilidade com o ISDN