Vad är en GSM-teknik: Arkitektur och dess applikationer

Digital mobilteknik som GSM (Global System for Mobile Communication) används för att överföra mobildata såväl som rösttjänster. Detta koncept implementerades på Bell Laboratories med hjälp av ett mobilradiosystem 1970. Som namnet antyder är det standardiseringsgruppnamnet som grundades 1982 för att göra en allmän europeisk mobiltelefonstandard. Denna teknik äger över 70% av den digitala mobilabonnentens marknadsandel över hela världen. Denna teknik utvecklades med hjälp av digital teknik. För närvarande stöder GSM-teknik över 1 miljard mobilabonnenter runt om i världen i de över 210 länderna. Denna teknik tillhandahåller röst- och datatjänster från grundläggande till komplexa. Den här artikeln diskuterar en översikt över GSM-teknik.

Vad är GSM-teknik?

GSM är ett mobilkommunikationsmodem som står för globalt system för mobil kommunikation (GSM). Idén om GSM utvecklades på Bell Laboratories 1970. Det är ett allmänt använt mobilkommunikationssystem i världen. GSM är en öppen och digital cellulär teknik som används för att sända mobila röst- och datatjänster som arbetar med frekvensbanden 850MHz, 900MHz, 1800MHz och 1900MHz.

GSM-teknik utvecklades som ett digitalt system med hjälp av TDMA-tekniken (time division multiple access) för kommunikationsändamål. En GSM digitaliserar och minskar datan och skickar den sedan ner genom en kanal med två olika strömmar av klientdata, var och en i sin egen tidslucka. Det digitala systemet har kapacitet att bära 64 kbps till 120 Mbps datahastigheter.

GSM-modem

Det finns olika cellstorlekar i ett GSM-system, såsom makro-, mikro-, pico- och paraplyceller. Varje cell varierar enligt implementeringsdomänen. Det finns fem olika cellstorlekar i ett GSM-nätverksmakro-, mikro-, pico- och paraplyceller. Täckningsområdet för varje cell varierar beroende på implementeringsmiljön.

Time division multiple access (TDMA) teknik bygger på tilldelning av olika tidsluckor till varje användare på samma frekvens. Det kan enkelt anpassas till dataöverföring och röstkommunikation och kan bära 64 kbps till 120 Mbps datahastighet.

GSM-teknikarkitektur

Huvudelementen i GSM-arkitekturen inkluderar följande.

Arkitekturen för GSM-teknik

• Network and Switching Subsystem (NSS)
• Basstationsundersystem (BSS)
• Den mobila stationen (MS)
• Drift- och supportundersystem (OSS)

Network Switching Subsystem (NSS)

I GSM-systemarkitektur innehåller den olika element, som ofta kallas kärnsystemet / nätverket. Här är det i grunden ett datanätverk som innehåller en mängd olika enheter för att ge den största kontrollen samt gränssnitt mellan hela mobilnätverket. Kärnnätverket innehåller de viktigaste elementen som diskuteras nedan.

Mobile Switching Center (MSC)

Mobile Switching Center eller MSC är nyckelelementet i kärnnätområdet i GSM-nätverksarkitekturen. Detta växlingscenter för mobiltjänster fungerar som en standardomkopplingsnod i ett ISDN, annars ger det PSTN, men det ger också extra funktionalitet för att möjliggöra stöd för mobilanvändarens behov som autentisering, registrering, inter-MSC-överlämningar samtalsplats och dirigering av samtalet till en mobiltelefonabonnent.

Och det ger också en kant mot det allmänt kopplade telefonnätet så att telefonsamtal kan anslutas från mobilnätet till en telefon till en fast telefon. Gränssnitt till andra mobila växlingscenterservrar tillhandahålls för att möjliggöra mobilsamtal till mobiler över olika nätverk.

Hemplaceringsregister (HLR)

Denna HLR-databas innehåller information om det administrativa som varje abonnent med sin tidigare identifierade plats. På detta sätt kan GSM-nätverket ansluta samtalen till den relaterade basstationen för mobilomkopplaren. När en operatör slår PÅ sin telefon och sedan registrerar sig telefonen via nätverket så att det är troligt att bestämma vilken bas-sändtagarstation som kommunicerar så att inkommande samtal kan anslutas ordentligt.

Även när mobilen är påslagen, men inte aktiv, registreras den igen för att se till att HLR-nätverket är lyhört för sin senaste plats. Det finns en HLR för varje nätverk, även om den kan spridas över en mängd olika undercentra för operativa orsaker.

Besökarplatsregister (VLR)

VLR inkluderar föredragen information som tas emot från HLR-nätverket för att tillåta de föredragna tjänsterna för den separata abonnenten. Besökarplatsregistret kan köras som en separat enhet, men det realiseras vanligtvis som ett väsentligt element i MSC, före en enskild enhet. Således är åtkomst klar snabbare och bekvämare.

Utrustningsidentitetsregister (EIR)

EIR (Equipment Identity Register) är den enhet som fattar ett beslut om specificerad mobilutrustning kan tillåtas över nätverket. Varje mobilutrustning innehåller ett nummer som identifierats som IMEI eller International Mobile Equipment Identity.

Så detta IMEI-nummer är fixat i mobilutrustningen och verifieras via nätverket under registrering. Det beror främst på informationen som finns i EIR, och den mobila enheten kan tilldelas ett av tre villkor som tillåts över nätverket, spärrad åtkomst, annars övervakas om det skulle uppstå problem.

Autentiseringscenter (AuC)

AuC (autentiseringscenter) är en skyddad fil som innehåller den hemliga nyckeln i SIM-kortet för användaren. AuC används främst för verifiering och för kodning på radiokanalen.

Gateway Mobile Switching Center (GMSC)

GMSC / Gateway Mobile Switching Center är det slut som ett ME-avslutningssamtal i första hand är anslutet utan någon information om MS: s plats. GMSC hämtar mobilstationsroamingnummer (MSRN) från MSISDN baserat på HLR och ansluter samtalet till exakt besökt MSC. 'MSC' -delningen av namnet GMSC är förvirrande eftersom gateway-processen inte behöver kopplas till en MSC.

SMS Gateway (SMS-G)

SMS-gatewayen eller SMS-G används gemensamt för att förklara två SMS-Gateways i GSM-standarderna. Dessa portar styr meddelanden som riktas på olika sätt.

Short Message Service Gateway Mobile Switching Center (SMS-GMSC) används för kortmeddelanden som sänds till en ME. SMS-IWMSC (Short Message Service Inter-Working Mobile Switching Center) används för korta meddelanden som skapats via ett mobilnätverk. SMS-GMSC: s huvudroll är relaterad till GMSC, men SMS-IWMSC erbjuder ett permanent åtkomstslut till SMS-centret.

Dessa enheter var de viktigaste som används i nätverket av GSM-teknik. De samlokaliserades normalt, men ofta överfördes det övergripande mellannätet runt om i landet var nätet var beläget. I händelse av fel kommer det att ge viss flexibilitet.

Basstationsundersystem (BSS)

Det fungerar som ett gränssnitt mellan mobilstationen och nätverksundersystemet. Den består av Base Transceiver Station som innehåller radiosändtagare och hanterar protokollen för kommunikation med mobiler. Den består också av basstationsstyrenheten som styr basöverföringsstationen och fungerar som ett gränssnitt mellan mobilstationen och mobilväxlingscentret.

Nätverksundersystemet tillhandahåller den grundläggande nätverksanslutningen till mobilstationerna. Den grundläggande delen av nätverksdelsystemet är Mobile Service Switching Center som ger åtkomst till olika nätverk som ISDN, PSTN, etc. Det består också av hemplaceringsregistret och besökarplaceringsregistret som tillhandahåller GSM: s routnings- och roamingfunktioner.

Det innehåller också Utrustningsidentitetsregistret som upprätthåller ett konto för all mobilutrustning där varje mobil identifieras med sitt eget IMEI-nummer. IMEI står för International Mobile Equipment Identity.

BSS- eller basstationsundersystemssektionen i andra generationens GSM-nätverksarkitektur är i grunden ansluten till mobilerna över nätverket. Detta delsystem innehåller två element som diskuteras nedan.

Base Transceiver Station (BTS)

BTS (Base Transceiver Station) som används i ett GSM-nätverk inkluderar radion Tx, Rx och deras relaterade antenner för att sända, ta emot och direkt konversera via mobilerna. Denna station är det viktiga elementet för varje cell och det konverserar med mobilerna och gränssnittet mellan de två identifieras som Um-gränssnittet med relaterade protokoll.

Basstationskontroll (BSC)

BSC (basstationsstyrenhet) används för att bilda nästa fas omvänd till GSM-tekniken. Denna styrenhet används för att styra en samling bas-sändtagarstationer och den är ofta samlokaliserad genom en av sändtagarstationerna inom gruppen. Denna styrare hanterar radioens resurser för att styra olika objekt som överlämning i samlingen av BTS, tilldelar kanaler. Den konverserar med Base Transceiver Stations via Abis-gränssnittet.

Delsystemelementet i basstationen i GSM-nätverket använder den radiotillåtna tekniken för att tillåta ett antal operatörer rätt att använda systemet samtidigt. Varje kanal stöder upp till åtta operatörer genom att låta en basstation inkludera olika kanaler. Ett stort antal operatörer kan rymmas genom varje basstation.

Dessa placeras noggrant genom leverantören av nätverket för att möjliggöra hela områdets täckning. Detta område kan omslutas med en basstation som ofta kallas en cell. Eftersom det inte går att stoppa överlappningen av signalerna i närliggande celler och kanaler som används i encell används inte i nästa.

Mobilstation

Det är mobiltelefonen som består av sändtagaren, skärmen och processorn och styrs av ett SIM-kort som fungerar över nätverket.

MS (mobilstationer) eller ME (mobil utrustning) identifieras oftast genom mobiltelefoner, i annat fall mobiltelefoner som är den del av GSM-mobilkommunikation n / w som operatören observerar och driver. För närvarande har deras dimension minskat radikalt medan funktionsnivån har ökat mycket. Och ytterligare en fördel är att tiden mellan anklagelserna har ökat drastiskt. Det finns olika element i mobiltelefonen, även om de två väsentliga elementen är hårdvaran och SIM-kortet.

Maskinvaran innehåller de viktigaste delarna av mobiltelefonen som fodralet, displayen, batteriet och elektroniken som används för att producera signalen och bearbeta datamottagaren som ska sändas.
Den mobila stationen innehåller ett nummer som kallas IMEI. Detta kan ställas in på mobiltelefonen under tillverkning och det kan inte ändras.

Nätverket kommer åt det under registreringen för att kontrollera om utrustningen har rapporterats vara stulen.

SIM-kortet (Subscriber Identity Module) innehåller data som ger användaren identitet mot nätverket. Och också innehåller den annan information som ett nummer som heter IMSI (International Mobile Subscriber Identity). När denna IMSI används på SIM-kortet kan mobilanvändaren helt enkelt byta mobil genom att flytta SIM-kortet från en mobil till en annan.

Så det är enkelt att byta mobil utan att ändra samma mobilnummer, vilket innebär att människor ofta skulle förbättra sig och därmed göra ytterligare intäkter för leverantörerna av nätverk och för att förbättra GSM: s totala ekonomiska seger.

Drift- och supportundersystem (OSS)

OSS (Operation Support Subsystem) är en del av den kompletta GSM-nätverksarkitekturen. Detta är anslutet till NSS & BSC-komponenterna. Detta OSS används främst för att kontrollera GSM-nätverket och BSS-trafikbelastningen. Det bör noteras att när antalet BS förbättras genom att abonnentpopulationen skalas så flyttas några av konserveringsuppgifterna till bas-sändtagarstationerna så att ägarkostnaden för systemet kan reduceras.

GSM-nätverksarkitekturen för 2G följer huvudsakligen en logisk driftsteknik. Detta är väldigt enkelt jämfört med nuvarande arkitekturer för mobiltelefonnätverk som använder programvarudefinierade enheter för att möjliggöra extremt smidig drift. Men arkitekturen för 2G GSM kommer att visa de röst- och operativa grundläggande funktionerna som krävs och hur de arrangerades tillsammans. När GSM-systemet är digitalt är nätverket ett datanätverk.

Funktioner i GSM-modulen

Funktionerna i GSM-modulen inkluderar följande.

• Förbättrad spektrumeffektivitet
• Internationell roaming
• Kompatibilitet med ISDN (Integrated Services Digital Network)
• Stöd för nya tjänster.
• Hantering av SIM-telefonbok
• Fast nummer (FDN)
• Realtidsklocka med larmhantering
• Högkvalitativt tal
• Använder kryptering för att göra telefonsamtal säkrare
• SMS (SMS)

De säkerhetsstrategier som är standardiserade för GSM-systemet gör det till den säkraste telekommunikationsstandarden som för närvarande är tillgänglig. Även om sekretessen för ett samtal och sekretess för GSM-abonnenten bara säkerställs på radiokanalen, är detta ett stort steg för att uppnå säkerhet från slut till slut.

GSM-modem

Ett GSM-modem är en enhet som kan vara antingen en mobiltelefon eller en modemenhet som kan användas för att få en dator eller någon annan processor att kommunicera via ett nätverk. Ett GSM-modem kräver att ett SIM-kort drivs och fungerar över ett nätverk som prenumererar på av nätoperatören. Den kan anslutas till en dator via seriell, USB- eller Bluetooth-anslutning.

Ett GSM-modem kan också vara en vanlig GSM-mobiltelefon med lämplig kabel- och programvarudrivrutin för att ansluta till en seriell port eller USB-port på din dator. GSM-modem är vanligtvis att föredra framför en GSM-mobiltelefon. GSM-modemet har ett brett utbud av applikationer i transaktionsterminaler, hantering av försörjningskedjan, säkerhetsapplikationer, väderstationer och fjärrdataloggning i GPRS-läge.

Arbeta med GSM-modulen

Från kretsen nedan gränsade ett GSM-modem till MC via nivåförskjutaren IC Max232. SIM-kortmonterat GSM-modem vid mottagande av sifferkommando via SMS från vilken mobiltelefon som helst skickar data till MC via seriell kommunikation. Medan programmet körs får GSM-modemet kommandot ”STOP” för att utveckla en utgång vid MC, vars kontaktpunkt används för att inaktivera tändningsomkopplaren.

Kommandot som så skickats av användaren är baserat på en antydan som han mottagit via GSM-modemet 'ALERT', ett programmerat meddelande endast om ingången är låg. Hela operationen visas över en 16 × 2 LCD-skärm.

GMS-modemkrets

GSM-teknikapplikationer

Tillämpningarna av GSM-teknik inkluderar följande.

Intelligent GSM-teknik för automatisering och säkerhet

Dessa dagar har GSM-mobilterminalen blivit en av de saker som ständigt finns hos oss. Precis som vår plånbok, väska eller klocka, ger GSM-mobilterminalen oss en kommunikationskanal som gör det möjligt för oss att kommunicera med världen. Kravet att någon kan nås eller ringa någon när som helst är mycket tilltalande.

Detta projekt, som namnet säger, är baserat på GSM-nätverksteknik för överföring av SMS från avsändare till mottagare. SMS-sändning och -mottagning används för allestädes närvarande tillgång till apparater och möjliggör överträdelsekontroll hemma. Systemet föreslår två delsystem. Enhetsstyrningssystemet gör det möjligt för användaren att fjärrstyra hushållsapparater och delsystemet säkerhetsvarning ger automatisk säkerhetsövervakning.

Systemet är tillräckligt kapabelt för att instruera användare via SMS från ett specifikt cellnummer för att ändra hushållsapparatens tillstånd enligt användarens behov och krav. Den andra aspekten är säkerhetsvarningen som uppnås på ett sätt som vid detektering av intrång möjliggör automatisk generering av SMS och därmed varnar användaren mot säkerhetsrisk.

GSM-teknik tillåter kommunikation var som helst, när som helst och med vem som helst. Den funktionella arkitekturen hos GSM som använder intelligenta nätverksprinciper och dess ideologi, som ger utvecklingen av GSM, är det första steget mot ett riktigt personligt kommunikationssystem som ger tillräcklig standardisering för att säkerställa kompatibilitet.

GSM-applikationer inom medicinska tjänster

Tänk på två situationer som följande

• En person skadas kritiskt eller har blivit sjuk och måste omedelbart tas om hand. Allt han eller personen som följer med honom har är en mobiltelefon.
• En patient skrivs ut från sjukhuset och tänker vila hemma, men måste ändå gå till sjukhuset för regelbundna kontroller. Han kan ha en mobiltelefon och även vissa medicinska sensorenheter som hälsoövervakningsenheter.

I båda situationerna är det enda sättet att tillhandahålla en lösning med hjälp av mobilkommunikationssystemet. Med andra ord kan användning av kommunikationsteknik alla situationer som ovan hanteras bara genom att överföra patientuppgifterna via kommunikationsnätverket och ta emot dem och behandla dem i mottagaravsnittet - antingen på vårdcentralen eller hos läkaren.

Läkaren övervakar helt enkelt patientuppgifterna och ger tillbaka instruktionerna till personen (i 1^stfall) så att han åtminstone kan vidta vissa försiktighetsåtgärder innan han äntligen når sjukhuset och i 2^ndfallet övervakar patientens testresultat och vid eventuella avvikelser tar nästa steg för vidare behandling.

Hela situationen är telemedicinstjänsterna. Telemedicinskt system kan användas på något av de tre sätten.

• Med hjälp av videokonferenser, där patienter som sitter på ett ställe kan ha direkt interaktion med vårdgivarna och därmed fortsätta botningen.
• Genom att använda hälsoövervakningssensorer som håller på att uppdatera om patientens hälsa och därmed vägleda vårdgivarna att fortsätta behandlingen.
• Genom att överföra de förvärvade medicinska uppgifterna och överföra de förvärvade uppgifterna för konsultation och behandling.

För ovanstående tre sätt används en trådlös kommunikationsteknik. Medicinska tjänster kräver många sätt att få tillgång till lagrade resurser. Dessa kan vara medicinska databaser eller webbhotell med enheter som kan hjälpa till att återhämta sig och övervaka patientens hälsa. Olika åtkomstalternativ är bredbandsnätverk, via medium-throughput media och smalband via GSM.

Fördelarna med GSM-teknik i telemedicinskt system inkluderar följande.

• Det är mer kostnadseffektivt.
• GSM-mottagare är allmänt tillgängliga - mobiltelefoner och GSM-modem
• Den har en hög dataöverföringshastighet.

Grundläggande telemedicinskt system

Ett grundläggande telemedicinsk system består av fyra moduler:

• Patientenheten : Den samlar in information från patienten, skickar den som en analog signal eller konverterar den till den digitala signalen, kontrollerar dataflödet och överför data. Den består i grunden av olika medicinska sensorer som hjärtslagssensor, blodtrycksmätare, hudtemperaturmätare, spirometrisensor, etc som matar ut en elektrisk signal och skickar dessa signaler till processorn eller en styrenhet (en mikrokontroller eller en PC) för vidare bearbetning av signaler och överför sedan resultaten via ett trådlöst kommunikationsnätverk.
• Kommunikationsnätverk : Den används för datasäkerhet och dataöverföring. GSM-tekniken används som använder mobila stationer, basstationer och nätverkssystem. Mobilstationen består av den grundläggande mobila åtkomstpunkten eller mobiltelefonen och länkar mobiltelefonerna till GSM-nätverket för kommunikation.
• Mottagarenhet / serversida : Det är i grunden ett sjukvårdssystem där ett GSM-modem är installerat som tar emot och avkodar signalerna och skickar dem till presentationsenheten.
• Presentationsenhet : Det är i grund och botten processorn som konverterar den mottagna informationen till ett väldefinierat format och lagrar dem så att läkarna regelbundet kan övervaka den och eventuell återkoppling till klientsidan kan skickas via SMS från GSM-modemet.

Ett enkelt telemedicinskt system

Ett grundläggande telemedicinsk system kan visas på ett förenklat sätt. Den består av två enheter - sändarenheten och mottagarenheten. Sändarenheten sänder sensoringången och mottagarenheten tar emot denna ingång för att fortsätta bearbetningen.

Nedan ges ett exempel på ett enkelt telemedicinskt system för att övervaka patientens hjärtfrekvens och därmed bearbeta data.

Telemedicinsk systemsändare med GSM-teknik

Vid sändarenheten omvandlar hjärtslagsensorn (som består av en ljusavgivande källa vars utsända ljus moduleras när det passerar genom människans blod) de erhållna data från människokroppen och omvandlar dem till elektriska pulser. Mikrokontrollern tar emot dessa pulser och bearbetar dem för att beräkna hjärtrytmen och skickar dessa beräknade data till vårdenheten via ett GSM-modem. GSM-modemet är gränssnitt med Microcontroller med hjälp av en Max 232 IC.

Telemedicinsk systemmottagare med GSM-teknik

Vid mottagarenheten tar GSM-modemet in data och matar det till mikrokontrollern. Microcontroller analyserar följaktligen den mottagna informationen med data från PC: n och visar resultatet på LCD-skärmen. Patientövervakningen kan göras baserat på det resultat som visas på displayen av medicinsk personal så att den nödvändiga behandlingsproceduren kan startas.

Praktiska exempel på GSM-teknik inom medicin

I praktiken används GSM-teknik inom följande områden.

AT&T Vitality GlowCaps

Det här är pillerflaskor som helt enkelt ger en påminnelse till en patient att ta sina läkemedel. Den består av en timer som är inställd för patientens pilleredningstid och vid den tiden sätter locket på att lysa och startar summern och ringer sedan upp patientens mobiltelefon med GSM-teknik. En registrering görs för varje öppning av flaskan.

Mobisante Mobius SP1 ultraljudssystem

Den består av en mobil ultraljudssond ansluten till en smartphone och överför den handhållna ultraljudsbildningen till valfri avlägsen plats via GSM.

Dexcom Seven Plus System för kontinuerlig glukosövervakning (CGM)

Detta används för att övervaka blodsockernivån hos patienterna och överföra dem till läkaren. Den består av en sensor placerad under huden som kontinuerligt övervakar blodsockernivåerna och överför dem till mottagaren (en mobiltelefon) med jämna mellanrum.

Framtida omfattning av GSM inom medicinska tjänster

I enlighet med en nyligen genomförd undersökning av PricewaterhouseCoopers för GSM Association, ett branschorgan som representerar nästan 800 av världens mobiloperatörer i 219 länder, kommer GSM-aktiverade tjänster att bli en del av hälso- och sjukvårdssystemet 2017 och skapa en global marknad på 23 miljarder dollar.

Nu bland alla dessa, GSM teknik är det mest använda alternativet på grund av dess enorma popularitet, förbättrade spektrumeffektivitet och låga kostnad för implementering.