GSM مخفف عبارت Global System for Mobile و به معنی سیستم جهانی ارتباطات سیار است. این سیستم که نحوه‌ی عملکرد شبکه‌های تلفن همراه نسل دوم (2G) را مشخص می‌کند به‌طور گسترده در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تا قبل از GSM انتقال ارتباطات تنها به‌صورت آنالوگ امکان پذیر بود اما دیری نپایید که با ظهور نسل دوم شبکه‌های تلفن همراه، انتقال ارتباطات از طریق دیجیتال نیز ممکن شد.
درحال حاضر جی اس ام به دلیل سادگی، دسترس‌پذیری و مقرون به‌صرفه بودن یکی از پرکاربردترین فناوری‌های شبکه موجود در اینترنت اشیا است، اما این را هم بگوییم که با توجه به پیشرفت روزافزون تکنولوژی، هیچ تضمینی وجود ندارد که GSM همچنان جزو فناوری‌های پرکاربرد اینترنت اشیا محسوب شود.
امروزه، تقریبا همه‌ی ما می‌دانیم که شبکه‌های 2G به مراتب کندتر از سایر شبکه‌های تلفن همراه هستند و حتی در چندین کشور نیز به‌کلی از رده خارج شده‌اند.
با این حال، آیا هنوز هم می‌توانیم بگوییم که جی اس ام یکی از مهره‌های کلیدی ارتباطات تلفن همراه و اینترنت اشیا محسوب می‌شود؟
بیایید قبل از اینکه پاسخ این سوال را بدهیم، شبکه GSM را بیشتر بشناسیم.
GSM از چه زمانی به وجود آمد؟
خدمات پیشرفته تلفن همراه (AMPS) و سیستم ارتباط دسترسی کامل (TACS) اجداد بزرگوار GSM بودند که با فناوری آنالوگ کار می‌کردند.
از آن‌جایی که روز به روز بر تعداد کاربران این سیستم‌های مخابراتی افزوده می‌شد، آن‌ها دیگر جوابگوی این حجم از تقاضا نبودند و کمبودهای این سیستم‌ها منجر به ظهور فناوری کارآمدتری به‌نام GSM شد.
این عبارت نخستین بار در سال 1982، توسط سازمان استانداردسازی اروپا به کار گرفته شد. از جمله فعالیت‌های این سازمان، ارائه استانداردی جدید برای ارتباطات سیار در باند 900 مگاهرتز بود. گستردگی این استاندارد به ترویج رومینگ بین‌المللی میان اپراتورهای شبکه بی‌سیم کمک شایانی کرد.
- در سال 1984، فرانسه و آلمان توافقنامه توسعه مشترک را امضا کردند و در سال 1986، ایتالیا و بریتانیا، به آن ملحق شدند.
- در سال 1986، کمیسیون اروپا رزرو باند 900 مگاهرتز را برای GSM پیشنهاد کرد.
- در سال 1987، پارامترهای اساسی استاندارد GSM به ثبت رسید و 15 نماینده از 13 کشور اروپایی، تفاهم‌نامه‌ای را در کپنهاگ دانمارک امضا کردند.
- در سال 1989 کمیته ویژه مخابرات سیار از کنفرانس اروپایی مدیریت مخابرات و پست، به نهاد استانداردهای مخابراتی اروپا منتقل شد.
- نخستین تماس با استاندارد GSM در تاریخ یک ژوئیه 1991، توسط نخست وزیر فنلاند به شهردار شهر تامپره برقرار شد.
- در سال 1992، نخستین پیام کوتاه فرستاده شد و بریتانیا و فنلاند، توافقنامه رومینگ بین‌المللی را امضا کردند.
- در سال 1993، بریتانیا برای گسترش استاندارد GSM به باند 1800 مگاهرتز، سامانه مخابرات خود را تغییر داد.
- نخستین استاندارد GSM با باند 1900 مگاهرتز در ایالات متحده، برقرار شد.
- در سال 1998، در سراسر جهان، صد میلیون ایستگاه سیار مشترک GSM وجود داشت.
GSM چگونه کار می‌کند؟
GSM اطلاعات دیجیتال را از یک ماشین دیجیتال دریافت و به موج فرکانسی تبدیل می‌کند و از طریق یک بستر (MEDIA)، این اطلاعات را انتقال می‌دهد و سپس همان اطلاعات را بصورت فرکانس از همان بستر دریافت و به صورت اطلاعات دیجیتالی قابل فهم برای ماشین تبدیل می کند.
شبکه GSM این کا را با استفاده از دو روش TDMA و FDMA انجام می‌دهد.
FDMA به معنی دسترسی چندگانه تقسیم فرکانس است و همان‌طور که از نامش پیداست باندهای مختلف فرکانس را تقسیم می‌کند و TDMA نیز اجازه‌ی دسترسی به کانال‌های مشابه در یک فرکانس خاص را به کاربران می‌دهد.
شبکه GSM از چه بخش‌هایی تشکیل می‌شود؟
شبکه جی اس ام از چهار مولفه‌ی اصلی تشکیل می‌شود که در ادامه به بررسی هر کدام از آن‌ها می‌پردازیم:
ایستگاه سیار
ایستگاه سیار (Mobile Station) نقطه دسترسی کسی است که می‌خواهد به شبکه متصل شود. این دستگاه مجهز به یک پردازنده، گیرنده و واحد نمایش است.
هر ایستگاه سیار با استفاده از یک ماژول شناسه مشترک (سیم کارت) اطلاعات شناسایی کاربر تلفن همراه را در اختیار شبکه قرار می‌دهد و به دستگاه اجازه می‌دهد تا به نزدیک‌ترین زیر سیستم ایستگاه پایه متصل شود.
زیر سیستم ایستگاه پایه (BSS)
زیر سیستم ایستگاه پایه ترافیک داده را بین تلفن همراه و NSS کنترل می‌کند و وظیفه ترسیم اتصال بین شبکه و ایستگاه تلفن همراه را با استفاده از رابط OTA (از طریق هوا) بر عهده دارد.
BSS شامل ایستگاه‌های گیرنده پایه (BTS) و یک کنترل‌کننده ایستگاه پایه (BSC) است. ایستگاه‌های گیرنده پایه شامل اجزایی مانند گیرنده‌ها و آنتن هستند که به دستگاه‌های متصل به شبکه امکان ارسال و دریافت سیگنال را می‌دهند.
کنترل کننده ایستگاه پایه نیز به ایستگاه های گیرنده پایه اجازه می‌دهد تا سیگنال‌ها را از طریق شبکه و زیر سیستم پخش و کنترل کنند.
زیر سیستم تعویض شبکه (NSS)
NSS که شبکه‌ی اصلی نیز نامیده می‌شود، این امکان را برای کاربران فراهم می‌کند تا بتوانند از طریق تلفن ثابت یا همراه خود با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
زیر سیستم تعویض شبکه به‌طور کلی، کلیه توابع مربوط به پایگاه داده از احراز هویت گرفته تا رمزگذاری و سرویس‌های رومینگ را کنترل و به اتصال بهتر بین دو ایستگاه تلفن همراه کمک شایانی می‌کند.
شرکت‌های مخابرات تلفن همراه، مالک NSS هستند. NSS دارای قسمت‌های مختلفی از جمله مرکز سوئیچینگ موبایل (MSC) و ثبت مکان در خانه (HLR) است.
هر کدام از این مولفه‌ها عملکردهای مختلفی مانند ارائه سرویس پیام کوتاه (SMS)، احراز هویت و ذخیره اطلاعات حساب فرد تماس‌گیرنده را انجام می‌دهند.
از آن‌جایی که بسیاری از اپراتورهای شبکه GSM توافق رومینگ با اپراتورهای خارجی را دارند، این امکان را به کاربران می‌دهند تا هنگام سفر به کشورهای دیگر همچنان از تلفن‌های همراه خود استفاده کنند.
زیر سیستم عملکرد و پشتیبانی (OSS)
زیر سیستم عملکرد و پشتیبانی مجموعه‌ای از فرآیندها، داده‌ها و برنامه‌هایی است که به ارائه‌دهندگان امکان مدیریت شبکه‌ی خود را می‌دهد.
شبكه GSM از چه سیستم‌هایی تشکیل می‌شود؟
ما در اینجا به معرفی برخی از اجزای تشکیل‌دهنده شبکه جی اس ام می‌پردازیم:
SIM
سيم‌كارت مانند يك كارت اعتباري است كه به محض قرار دادن آن روی گوشی، به‌طور مستقيم با سيستم VLR و غيرمستقيم با سيستم HLR ارتباط برقرار كرده و با ارائه‌ي شماره و مشخصات مشترك هويت خود را به شبكه اعلام مي‌كند.
BTS
ارتباط راديويي بين شبكه‌ي GSM و گوشي‌هاي موبايل از طريق Air interface و توسط تعداد كثيري از ايستگاه‌هاي فرستنده BTS برقرار مي‌شود.
BSC
كليه‌ي BTSهاي يك ناحيه از طريق Abis _ interface به سيستمي به‌نام Bsc متصل و از این طریق کنترل مي‌شوند. علاوه بر این‌ها، BSC نیز وظیفه‌ی دسته‌بندی و ارسال اطلاعات به سيستم MSC را نیز به عهده دارد.
TRAU
اين قسمت وظيفه‌ی ترجمه و فشرده‌سازی اطلاعات وارد شده از طريق BSC به سمت MSC و بالعكس را به عهده دارد.
MSC
تعداد زيادي از BSCها از طريقA_ interface به يك MSC متصل مي‌شوند؛ MSC شبيه به يك مركز تلفن ديجيتالی عمل مي‌كند و این یعنی چند شبکه‌ی خارجی می‌توانند به‌طور همزمان به آن دسترسي داشته باشند.
به‌طور کلی وظيفه‌ی اصلي يك MSC مسيردهي مكالمات ورودی و خروجی و واگذاري كانال روی A_interface به هر کاربر است.
HLR
HLR كار ذخيره‌سازی اطلاعات مربوط به کاربران را به عهده دارد.
VLR
این قسمت نیز شبيه HLR است با این تفاوت که تنها در زمانی كه کاربر در حال حركت در يك ناحيه است اطلاعات مكاني آن را ذخیره می‌کند.
EIR
برای جلوگیری از سرقت، هر شبکه‌ی GSM دارای یک سیستم تشخیص هویت به‌نام EIR است. درصورتی که داخل گوشی دزدیده شده سیم کارت جدیدی قرار بگیرد، گوشی دزدیده شده با استفاده از EIR به‌راحتی شناسایی می‌شود.
آیا هنوز هم از تکنولوژی GSM استفاده می‌شود؟
هم اکنون، بیش از سه دهه از عمر شبکه‌های GSM می‌گذرد و با وجود اینکه طی این سال‌ها شبکه‌های مبتنی بر جی اس ام مدام خود را بروز کردند، ما شاهد ظهور نسلهای جدیدتری از شبکه تلفن‌های همراه هستیم که سرعت انتقال داده بسیار بالاتر، اتصالات ایمن‌تر و قابلیت‌های پیشرفته‌تری دارند.
البته، از آن‌جایی که تلفن‌های همراه معمولا از چند فناوری پشتیبانی می‌کنند، این مورد تاثیر زیادی بر روی آنان نخواهد گذاشت و همچنان GSM یکی از محبوب‌ترین گزینه‌های به‌کار رفته در اینترنت اشیا محسوب می‌شود.
با این حال متخصصان و تولیدکنندگان اینترنت اشیا باید بررسی کنند و ببینند آیا هنوز هم می‌خواهند تا از این تکنولوژی استفاده کنند یا نه؟
اگرچه بسیاری از مناطق جهان هنوز هم از شبکه‌های 2G استفاده می‌کنند اما بسیاری از شرکت‌های مخابراتی از رده خارج شدن این تکنولوژی را اعلام کرده‌اند.
با این حال، ماژول جی اس ام نقش اساسی در ارتباطات سلولی مدرن داشته و با وجود اینکه برخی از اپراتورها درحال انتقال به شبکه‌های جدیدتری هستند هنوز هم به دلیل دسترسی تمام جهان به آن و هزینه‌ی پایین اتصال بسیار محبوب است.
تفاوت GSM با CDMA چیست؟
بزرگ‌ترین تفاوت ارتباط بی‌سیم GSM با CDMA در فناوری به‌کار رفته در آن‌هاست.
GSM قدمت بیشتری نسبت به CDMA دارد. این تکنولوژی به‌عنوان استانداردی برای ارتباطات سیار در اروپا پذیرفته شده که از فناوری‌های به‌کار رفته در آن برای رمزگذاری و رمزگشایی داده‌ها استفاده می‌کردند.
از آن‌جایی که پروتکل TDMA از نظر ارائه خدمات تلفن همراه نتوانست پاسخ‌گوی نیازهای کاربران باشد و به‌اندازه‌ی کافی رشد کند درنتیجه خیلی کارآمد واقع نشد و همین امر منجر به ظهور پروتکل CDMA شد.
در سال 1993، ITU IS-95 که به آن cdmaOne نیز می‌گویند به استاندارد سلولی دیجیتال CDMA تبدیل شد و در کشورهایی که از سیستم‌های قدیمی آنالوگ AMPS استفاده می‌کردند، محبوبیت فراوانی کسب کرد.
cdmOne نیازمند پردازنده‌های بسیار قدرتمندی است چرا که کدگذاری و رمزگشایی CDMA به میزان قابل توجهی بیشتر از رمزگشایی و کدگذاری TDMA به قدرت محاسباتی نیاز دارد؛ برای همین هم قیمت تلفن‌های CDMA نسبت به مدل‌های GSM گران‌تر است.
بین GSM و CDMA فناوری‌های مبتنی بر جی اس ام محبوبیت بیشتری دارند و تقریبا در همه‌ی کشورهای جهان به‌کار گرفته می‌شوند و این درحالی است که CDMA در حال حاضر در کمتر از 10 کشور جهان یافت می‌شود و گفته می‌شود که این تکنولوژی تا پنج سال آینده دیگر کاربردی ندارد و بسیاری از شرکت‌های مخابراتی آن را از رده خارج می‌کنند.
GSM چه محدودیت‌هایی دارد؟
گرچه GSM تکنولوژی بسیار مناسبی برای اکوسیستم‌های ارتباط از راه دور است اما در کنار مزایایی که دارد با یک سری کمبودهایی هم مواجه است که ما در اینجا برخی از آن‌ها را آورده‌ایم:
تداخل الکترونیکی
وجود اختلالات الکترونیکی در شبکه‌های GSM یکی از دلایلی است که منجر می‌شود کاربران، تلفن‌های همراه خودشان را در مکان‌هایی چون پمپ‌بنزین‌ها، هواپیماها و بیمارستان‌ها و… خاموش کنند.
تاخیر پهنای باند
هنگامی که چندین کاربر به پهنای باند یکسانی دسترسی پیدا می‌کنند ممکن است تاخیر قابل ملاحظه‌ای را در شبکه ایجاد کنند.
نرخ محدود انتقال اطلاعات
نرخ انتقال داده در GSM محدودیت‌هایی دارد و کاربرانی که می‌خواهند به نرخ داده بالاتری دست پیدا کنند باید به دستگاه‌ها و اشکال پیشرفته‌تری از جی اس ام دست پیدا کنند.
وابستگی به تکرارکننده‌ها
برای اینکه شرکت‌های مخابراتی بتوانند مناطق بیشتری را تحت پوشش خود قرار دهند نیاز به نصب تکرارکننده‌ها دارند که همین امر زمان و هزینه‌ی زیادی می‌برد.
مودم GSM چیست؟
مودم GSM، مودم بی‌سیمی است که با استفاده از سیم کارت به شبکه‌ی مخابراتی GSM متصل می‌شود.
عملکرد این نوع مودم‌‌ها مشابه مودم‌های معمولی بوده با این تفاوت که در مودم‌های معمولی ارسال و دریافت داده‌ها از طریق خطوط تلفن صورت می‌گیرد درحالی که در دستگاه جی اس ام ارسال و دریافت داده از طریق امواج رادیویی صورت می‌گیرد.
GSM در سیستم‌های ردیابی آنلاین چه نقشی دارد؟
شاید باورتان نشود اما GPS تنها فناوری به‌کار رفته در سیستم‌های ردیابی آنلاین نیست! فناوری دیگری که در این سیستم کاربرد بسیار مهمی دارد GSM است.
در فرآیند ردیابی، جی پی اس تنها قادر است اطلاعات مکانی را از ماهواره‌ها دریافت کند اما نمی‌تواند با آن‌ها ارتباط برقرار کند و اینجاست که تکنولوژی GSM وارد میدان می‌شود. جی اس ام می‌تواند با داده‌ها ارتباط برقرار کرده و اطلاعات دقیق مکان را برای کاربر ارسال کند.
پس نتیجه می‌گیریم که خروجی یک سیستم ردیابی به این صورت است که مقیاس طول و عرض جغرافیایی توسط GPS محاسبه می‌شود و ارسال اطلاعات توسط GSM صورت می‌گیرد.
و اما سخن آخر...
ما در این مقاله GSM را بررسی کردیم و گفتیم که این تکنولوژی چیست، از چه اجزایی تشکیل شده‌است؟ چه کاربردهایی دارد؟ و…
بعد از آن به بررسی این موضوع پرداختیم که آیا با ظهور نسلهای جدید ارتباطات تلفن همراه و پیشرفت تکنولوژی باز هم باید از جی اس ام استفاده کنیم؟
به‌طور کلی، ما در این مقاله سعی کردیم پاسخ خیلی از سوالات و ابهاماتی که راجع به GSM وجود دارد را بدهیم و شما را از خواندن مطالب ناقص و پراکنده، بی‌نیاز کنیم.
امیدواریم که این مقاله به‌اندازه‌ی کافی نظر شما را به خودش جلب کرده باشد، اگر سوالی به ذهنتان می‌رسد که هنوز پاسخی برایش پیدا نکرده‌اید لطفا در زیر همین مقاله برایمان بنویسید تا ما در اسرع وقت به آن پاسخ دهیم.
سوالات متداول💡
مهدی
جناب مهدس عالی و بسیار روان شرح مسئله کردید.✌متشکرم
محبوبه حیدری
سلام مهدی عزیز؛
از حسن نظر شما ممنونیم. از اینکه در کنار ما هستید، بسیار خوشحالیم ??