Gsm модуль что это такое в телефоне
Перейти к содержимому

Gsm модуль что это такое в телефоне

  • автор:

Что такое GSM модуль в телефоне

Что такое GSM модуль в телефоне

Расшифровка

Что такое gsm?

GSM (Global System Of Mobile Communications) — глобальный стандарт цифровой сотовой связи, обладающий сегодня наибольшим покрытием. Впервые этот режим сети появился в конце 80-х годов благодаря разработкам Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI).

Сеть GSM, как правило, относится ко второму поколению сотовых сетей интернета (2G) и поддерживает 4 вида частот на 850, 900, 1800 и 1900 МГц. В зависимости от количества доступных диапазонов есть разные классы смартфонов, например, двухдиапазонные или трехдиапазонные.

Технология GSM предоставляет услуги передачи голосовой информации, SMS и факсимильных сообщений. Также перечень основных возможностей стандарта включает определение входящих номеров, удержание вызова и конференц-связь одновременно с несколькими абонентами.

Дальность действия GSM-сети ограничивается 120 км, что на сегодняшний день не является проблемой ввиду большого распространения вышек сотовой связи. Тем не менее, достаточно низкая по современным стандартам скорость передачи данных (около 171,2 кбит/c) является главным недостатком GSM.

Эволюция gsm или что такое 2.5g и 2.75g

GPRS (General Packet Radio Service) или 2.5G – надстройка над стандартом GSM. Информация в ней передается в виде пакетов – сообщений, содержащих информацию об отправителе, получателе и передаваемые данные. Фрагмент фотографии, например.

EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution ) или 2,75G – улучшенный вариант GPRS, использующий модуляцию 8PSK. Технология повышает скорость передачи до 270 кбит/сек.

Gsm история возникновения стандарта

Название GSM первоначально было аббревиатурой группы, которая вела разработку этого стандарта. Позже ее значение было интерпретировано в нужном ключе и стало обозначать Глобальную систему для мобильной связи. В 1982 году стартовало создание GSM. Оно велось коалицией из 26 Европейских компаний, предоставлявших услуги связи.

Цель состояла в том, чтобы объединить все европейские страны с единым стандартом связи, который будет работать на 900 мегагерц. Спустя 7 лет ETSI продолжил работу над развитием GSM. Стандарт начал полноценно работать только в середине 1991 года. При этом он наголову обходил ближайших конкурентов, таких как североамериканский PCS. После этого усовершенствование стандарта проводилось в 1993 году. После производились лишь улучшения текущей версии.

Архитектура сети gsm

Разберем пример идеальной модели сети. На рисунке изображенном ниже представлена модель, у каждой БС есть по 6 соседей. К примеру, эти станции расположены на гладкой поверхности, без холмов, деревьев, зданий и неровностей.

Базовая станция (БС) — это приемо-передающая станция, которая взаимодействует с вашим мобильным телефоном по радиоканалу. Зона охвата БС при таких условиях представляет окружность, которые будут пересекаться между собой. Если соединим точки пересечения окружностей, то получим шестиугольники – пчелиные соты.

Сеть подразделяется на 2-е основные системы BSS (Base Station System) – подсистема базовой станции и SSS – система коммутации. Эта система включает:

BSC – контроллер базовой станции.

К его обязанностям относится:

  • Распределение радиоканалов между базовой станцией и мобильной станцией;
  • Контролирует соединение с мобильной станцией (МС);
  • Уведомление МС о поступившем вызове;
  • Контроль уровня выходной излучаемой мощности между мобильной и базовой станцией в течение разговоров абонентов.

Промежуточное звено между БС и системой коммутации является транскодер (TCE) — это оборудование, которое преобразует входные сигналы канала передачи голоса и данных из коммутационного центра в форму, соответствующую рекомендации GSM по радиоинтерфейсу.

Проще говоря, по проводным линиям, голос в цифровом виде отправляется со V=64 Кбит/с. Сигнал с одинаковой скоростью передаётся с выхода коммутационного центра. А уже между мобильной станции и БС речь передается со V=13 Кбит/с. Транскодер превращает 64 Кбит/с в 13.

Mobile Switching Center (MSC) переводится с английского как мобильный коммутационный центр. Коммутатор обслуживает ограниченную по территории группу сот, например в конкретном городе, и выполняет все виды соединений, нужных для работы МС.

Функции коммутатора:

Home Location Register (HLR) – «домашний» регистр местоположения. Это устройство содержит информацию о местонахождении любой из мобильных станций, что позволяет коммутационному центру отправлять вызов на эту станцию.

HLR это справочная база данных (БД) о регулярно регистрируемых абонентов в сети:

  • Параметры достоверности пользователей;
  • Определенные номера;
  • Перечень оказываемых клиенту услуг связи;
  • Спец. информация о маршрутизации;
  • Оформление данных о роуминге.

Visitor Location Register (VLR) – Регистр местоположения посетителя.

Это временная база данных абонентов, которые находятся в зоне действия конкретного коммутационного центра. Основная роль VLR заключается в минимизации количества запросов, которые MSC должны выполнять к регистру домашнего местоположения (HLR), который содержит постоянные данные, относящиеся к абонентам сотовой сети.

В идеале, должен быть только один регистр местоположения посетителя на MSC, но также возможно, чтобы один VLR обслуживал несколько MSC.

Преимущество системы — она уменьшает нагрузку на основную базу данных в «домашнем» регистре местоположений. В ней хранятся такая же информация, что и в домашнем регистре, пока абонент находится в зоне покрытия конкретного коммутационного центра.

Authentication Center (AUC) – центр аутентификации. Это функция в сети GSM, используемая для аутентификации мобильного абонента, который хочет подключиться к сети. Аутентификация осуществляется путем идентификации и проверки действительности SIM-карты.

Как только подписчик аутентифицирован, AUC отвечает за генерацию параметров, используемых для конфиденциальности, и шифрование радиолинии. Чтобы обеспечить конфиденциальность мобильного абонента, временная идентификация мобильного абонента (TMSI) назначается на время, в течение которого абонент контролируется конкретным центром коммутации мобильной связи (MSC), связанным с AUC.

Equipment Identity Register (EIR) – регистр идентификации оборудования.

В регистре имеются специальные номера IMEI (международный идентификационный номер оборудования мобильной станции) практически на всех мобильных станциях, которые имеют доступ к конкретной сети связи.

База данных разделяется:

  • Белый список – для авторизованной МС;
  • Чёрный список попадают номера, которые были украдены, или лишенные доступа по любой другой причине;
  • Серый для МС с проблемами данных программного обеспечения.

Управляющее звено сети, которая не включена в систему коммутации, является Operation and Maintenance Center (центром эксплуатации и технического обслуживания), сокращенно ЦЭиТО.

Operation and Maintenance Center проверяет и распоряжается остальными компонентами сети. В появления чрезвычайной ситуации ЦЭиТО уведомит персонал, и зарегистрирует сведения об аварийной ситуации. В зависимости от степени повреждения ОМС позволяет устранить ситуацию автоматически или с вмешательством персонала.

Для создания разумного иерархического управления сетью GSM, подходит Network Management Center (NMC) – сетевой операционный центр, который:

Ответственный за использование и тех. обслуживание на всём уровне сети, при поддержке региональных центров
При ЧС, к примеру, поломка механизма или перегрузка узлов, NMC обеспечит управление трафиком в сети и диспетчерское управление сетью
Контролирует техническое состояние узлов управления, применяемых в оборудовании сети, и отображает состояние сети на мониторах для операторов центра управления сетью. Что позволяет работникам отслеживать процесс и помогать центрам эксплуатации
Персонал отвечает за мониторинг одной или нескольких сетей на предмет определенных условий, которые могут потребовать особого внимания во избежание ухудшения качества обслуживания
Организации могут управлять более чем одним NMC, либо для управления различными сетями, либо для обеспечения географической избыточности в случае недоступности одного сайта

Возможности gsm связи

Стандарт и надстройки поддерживают следующие функции:

  • звонки;
  • прием / отправка СМС сообщений;
  • прием / отправка MMS, содержащих фото, видео или аудио;
  • доступ в Интернет: WAP, World Wide Web;
  • определение номера звонящего и скрытие собственного;
  • конференц-связь;
  • переадресация вызова на другой номер;
  • голосовая почта;
  • удержание вызова.

Второе поколение мобильной связи (2g)

Введение новых стандартов, которые сформировали второе поколение мобильной связи, было обусловлено невозможностью усовершенствования аналоговых стандартов в цифровой. Фактически 2G начал свою работу в Европе в 1991 году, а к 1993 году в 22 странах были уже созданы 36 сетей GSM.

Японский эквивалент базовых стандартов был введен в 1994 году. При этом производилось постоянное внутреннее улучшение технологий для избавления от недочетов появившихся стандартов. Внедрение 2G способствовало существенному ускорению передачи данных и возможность общаться посредством кратких текстовых сообщений.

Зачем нужен gsm в телефоне?

В данное время на смену связи и интернета GSM постепенно приходят более совершенные технологии, такие как WCDMA и LTE (4G). Благодаря повышенной пропускной способности доступная скорость отправки и получения информации возросла до 3,6 Мбит/с (3G). За счет этого пользователи получают возможность не только оперативно загружать большие файлы, но и просматривать видео в высоком разрешении.

Именно по этой причине в настройках смартфона можно настроить наиболее удобный режим сети. Как правило, по умолчанию там установлено значение «Автоматически», что позволяет устройству подстраиваться под доступный в текущем месте стандарт связи.

Если есть потребность в экономии заряда батареи, можно переключить смартфон в режим GSM. Это позволит не только продлить время работы, но и улучшит качество связи, если в текущей локации слабый сигнал сетей 3G/4G.

История стандарта

Некоторые идеи, высказанные ниже, являются чистой воды спекуляцией на тему истории технологии. При написании данной статьи использовались различные источники, часть из которых указана в разделе «Ссылки». Автор с удовольствием примет указания на неточности и ошибки.

В начале 80-х годов в Европе существовало несколько конкурирующих стандартов аналоговой сотовой связи. Я неоднократно встречал утверждения, что к 1982 году (год создания Groupe Speciale Mobile, см. ниже) стали очевидны недостатки аналоговой связи, в том числе недостаточная ёмкость, высокая стоимость, незащищённость информации (собственно звонков) и возможность клонирования аппаратов, т.е. создания их нелегальных двойников.

Некоторые авторы пишут также, что важную роль сыграл тот факт, что государственные и частные компании понимали, как сложно окупить исследования и разработку без международного распространения созданного стандарта. Частично такая точка зрения подтверждается распространенностью аналоговых систем мобильной связи первого поколения.

Аналоговые стандартны (системы первого поколения)
Название Системы Дата Страна
AMPS 1983 США, другие страны
C-Netz 1981, 1988 Германия, Австрия, Португалия
Comvik 1981 Швеция
ETACS 1987 Великобритания, другие страны
NMT450 (Nordic Mobile Telephone) 1981 Швеция, Норвегия, Дания, Финляндия
NMT900 1986 Швеция, Норвегия, Дания, Финляндия
RadioCom 1985 Франция
RTMS (Radio Telephone Mobile System) 1985 Италия
TACS (Total Acess Communications System) 1985 Великобритания, Италия, Испания, Австрия, Ирландия

Как можно было увидеть эти недостатки столь рано, до введения в эксплуатацию доброй половины сетей первого поколения и до приобретения хоть какого-то опыта, я не совсем понимаю. Вероятно, сведения о прозорливости тогдашних правительств и лидеров промышленности несколько преувеличены, а вот году эдак к 1986 эти недостатки стали проявляться. Именно в это время и была создана Ассоциация MoU GSM, да и вообще 1986-1987 гг. очень богаты на события, породившие современный стандарт GSM.

Трудно себе представить, что созданная в 1982 году группа была изначально направлена на создание некоего специфического стандарта сотовой мобильной связи. Вероятно, некая идея общеевропейского цифрового стандарта витала в воздухе, и Groupe Speciale Mobile была призвана исследовать эту проблему.

Зачастую среди изначальных спецификаций GSM называют совместимость с ISDN, хотя первые рекомендации по ISDN появились в 1984 году (CCITT Recommendation I.120). Понятно, что к 1982 году дебаты по поводу ISDN уже шли, и мне представляется, что второй отправной точкой могла быть идея создания беспроводного аналога ISDN. Может быть, свою роль сыграла и идея объединённой Европы. Не будучи очевидцем, трудно представить, какие политические интриги и страсти кипели вокруг новой системы сотовой связи. Современные дебаты о третьем поколении – это даже не тень, а тень тени разгоревшейся в середине восьмидесятых битвы.

Вернёмся ещё раз в 1982-ой год. Не будем забывать, что ни о каком GSM в современном понимании речь пока не идёт, существует просто идея всеевропейской системы сотовой связи, и проталкивают её государственные монополии при полной поддержке соответствующих правительств.

В Европе к тому времени уже двадцать лет как существовал вполне подходящий инструмент для решения подобных вопросов – CEPT. Конференция CEPT (Conference Europeenne des Administration des postes et des telecommunications, The European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) была основана в 1959. Её деятельность в основном сводилась к урегулированию международных коммерческих и операционных вопросов и стандартизации в области связи.

В 1982 этом году CEPT создала Groupe Speciale Mobile для изучения будущей европейской системы сотовой связи. Встречаются упоминания о том, что эта группа была создана по предложению Nordic Telecom и Netherlands PTT.

В 1985 году Франция и Германия подписывают в Ницце соглашение о поддержке GSM, т.е. общеевропейского цифрового стандарта.

В 1986 году к ним присоединяются Великобритания и Италия, в Париже создаётся постоянная группа экспертов, ответственная за разработку стандарта — GSM Permanent Nucleus. На совещании глав государств в декабре 1986 был поднят вопрос о стандартизации и обязательствах со стороны операторов мобильной связи. Совет министров Европы издал директиву с указанием странам-участникам отвести полосу частот в диапазоне 900 МГц под новую систему связи.

Система должна была отвечать следующим критериям:

  • Хорошее субъективное качество речи
  • Низкая стоимость оборудования и абонентной подписки
  • Поддержка международного роуминга
  • Возможность создания портативных терминалов
  • Поддержка ряда новых возможностей и услуг
  • Спектральная эффективность
  • Совместимость с ISDN

Я отнёс чёткую формулировку этих критериев к 1986 году исключительно потому, что мне это кажется более логичным, чем общепринятая датировка 1982 годом.

В 1987 году были проведены полевые испытания нескольких систем на соответствие некоторым из этих условий, так, они включили в себя проверки спектральной эффективности, качества речи и радиоинтерфейса (т.е. модуляции радиосигнала и системы множественного доступа). В том же году на совещании в Мадейре было подписано соглашение о том, что новая система будет узкополосной цифровой с временным разделением каналов. На встрече министров в мае, все страны-участницы согласились со стандартом и датой введения новых сетей в эксплуатацию – июль 1991 года. Операторам связи было указано на необходимость подписания протокола о намерениях (Memorandum of Understanding, MoU). Этот протокол был разработан чиновником британского департамента торговли и промышленности. Седьмого сентября в Копенгагене этот документ был подписан.

Аббревиатура GSM стала читаться как Global System for Mobile Communications. Здесь можно заподозрить происки англосаксов и тевтонов, так как произнести Groupe Speciale Mobile с правильным французским прононсом может не каждый, а конфузиться никому не хотелось. Таким образом, организация, объединяющая операторов и производителей оборудования, называется GSM MoU Association, но обычно её называют просто Ассоциация GSM.

К 1988 году было доказано, что система будет работать, и в 1989 году работало несколько тестовых сетей.

В 1989 году обязанности по развитию стандарта перешли от GSM Permanent Nucleus к недавно созданному ETSI (European Telecommunications Standards Institute), который и оформил GSM в качестве международного стандарта. В 1990 году спецификации GSM Phase 1 были закреплены, то есть стали неизменяемыми, что позволило начать разработку и производство сетевого, пользовательского и тестового оборудования.

Конечно же, к июлю 1991 запустить сервис не успели по причине отсутствия собственно мобильных телефонов. Огромной проблемой было отсутствие процесса подтверждения соответствия стандарту или сертификации (validation – type approval). Так как стандарт достаточно сложен, то процесс сертификации телефона, т.е. проверки на соответствие стандарту занимает довольно много времени, положительных результатов очень редко удаётся достичь с первого раза. Сейчас (в 2002 году) это уже хорошо отлаженный процесс, но в начале девяностых пришлось вводить временную меру — Interim Type Approval , т.е. ограниченной сертификации.

После закрепления стандарта Фазы 1 прошло около двух лет до запуска в Финляндии первой сети GSM. И если в январе 1992-го года она была одна, то к концу 1992 существовало уже около четырнадцати сетей. Надо сказать, что международные бюрократы от технологии не теряли времени даром, и между 1990 и 1992 годами были созданы системы сертификации, а многозначительные взгляды сфокусировались на диапазоне 1800 МГц.

Не обошлось без съездов – Pan European Digital Cellular Conference состоялась в 1987 году в Лондоне. В 1995 в Мадриде это событие стало называться Всемирный Конгресс GSM. До 1996 года конференции и конгрессы проводились в европейских столицах, пока здравый смысл не победил, и постоянным местом для конференций стали Канны.

Из примечательных событий стоит отметить появление роуминга и присоединение первой неевропейской компании к Ассоциации в 1993 году, закрепление спецификации GSM Фазы 2, включающей диапазон 1900 МГц в 1995, удачную попытку взлома SIM-карты в 1998 и появления GPRS в 1999 году. 26 октября 1999 года Ассоциация GSM и ETSI заново подписали соглашение о сотрудничестве. С июня 2002-го года ответственность за поддержку стандарта взяла на себя 3GPP (3rd Generation Partnership Project).

GSM — торговая марка Ассоциации GSM
3GPP — торговая марка зарегистрированная ETSI для Партнёров 3GPP

[1] J. Scourias, «Overview of the Global System for Mobile Communications»

[2] Самуйлов К.Е. и Никитина М.В., «Сети сотовой подвижной связи в стандарте GSM». Примечание: данный труд является неплохим переводом работы Джона Скуриаса [1] почему-то опубликованным под другими именами.

[3] Громаков Ю.А., «Стандарты и системы подвижной связи»

[4] N.Gandal, D.Salant, L.Waverman, Standardization versus Coverage in Wireless Telephone Networks

[5]A.Selian, 3G Mobile Licensing Policy: From GSM to IMT-2000 – A Comparative Analysis

[6] GSM MoU Association, GSM – Historical Background

[7] P. L. Reilly, GSM Network Architecture Issues: Synergy With IMT2000

[8] TelecomWriting.com: Digital Wireless Basics: Mobile Phone History Page Nine

[9] C.Gibbons, C.Kelly, C.Field, S.O’Conchuir, History of the G.S.M. System

[10] GSM MoU Assosiation, History and Timeline of GSM

Сергей Сенин ( sergei.senin@ubinetics.com )
специально для rasshifrui.ru
Опубликовано — 16 января 2003 г.

Есть, что добавить?! Пишите… eldar@rasshifrui.ru

Как включить gsm?

Чтобы внести изменения в работу сотовой связи на смартфоне (Android), нужно перейти в «Настройки», выбрать пункт «Мобильные сети» и нажать на «Режим сети». Тут можно свободно переключиться на GSM, WCDMA и LTE. Название пунктов могут отличаться — это зависит от версии ОС и фирменной оболочки.

Как это работает

В передаче сигнала между абонентами участвуют 2 элемента:

  1. GSM модуль в телефоне – передает / принимает радиосигнал от базовой станции оператора;
  2. базовая станция – соединяет с другими абонентами, проверяет подлинность SIM карты, защищает радиоэфир от прослушивания.

Работает GSM связь следующим образом:

  1. Радиомодуль в телефоне сканирует радиоэфир.
  2. Базовая станция отправляет модулю случайное число, сгенерированное алгоритмом.
  3. Телефон генерирует ответ и отправляет обратно. Если ответный код верен, то он подключается к мобильной сети. При соответствующих настройках, базовая станция проверяет IMEI устройства и может отказать в доступе, если оно есть в списке запрещенных или отслеживаемых. Этот и 3 предыдущих этапа проходят при включении устройства, перед получением отправлением СМС, звонками, переподключении к другой базовой станции.
  4. Между элементами устанавливается шифрованное соединение.
  5. Телефон и базовая станция обмениваются информацией.

По окончании обмена соединение разрывается, а устройство продолжает прослушивать радиоэфир.

Немного истории

История GSM берет свое начало в 1 982 году, когда Европейский институт стандартизации электросвязи создал Group Special Mobile, которую потом переименовали в Global System for Mobile Communications. Развиваться технология и активно распространятся начала лишь в 90-ых годах.

Целью создания было обеспечение мобильного роуминга между странами, которые состояли в общеевропейском сотрудничестве. Сотовую связь устанавливать предполагалось на частоте в 900МГц.

По состоянию на 2 003 год цифровые беспроводные услуги GSM предлагались в той или иной форме в 193 странах.

Особенности gsm

  • СИМ карта используется для доступа к каналу и службам связи
  • Беспроводная сеть передачи данных
  • Шифрование телефонных звонков
  • Защита пользователя от возможного взлома и мошеннических действий
  • Анти-определитель номера
  • Возможность общаться в роуминге
  • Переадресация
  • Передача факсимильных сообщений
  • Ожидание вызова
  • СМС
  • Голосовая почта
  • Конференции

Первое поколение мобильной связи (1g)

Данное поколение использовало в своей работе аналоговые стандарты, которые внедрялись в течение 1980-х годов. Впоследствии они были заменены цифровой технологией 2G, по всем параметрам превосходившей первое поколение. Принципиальное отличие между ними – возможность пользоваться СМС и шифровать звонки: только цифровой стандарт может позволить сделать это.

Всего 1G поддерживал более 10 стандартов. Самые известные из них: NMT, AMPS, TACS, C-450, RtMI. Все они использовались отдельно, в зависимости от региона применения. Скорость загрузки при использовании 1G не превышала 5,6 килобайт в секунду, что является просто смешным по сегодняшним меркам.

Переходный период (2,5g)

С течением времени развивались технологии, вместе с этим стала необходимой передача данных между пользователями сотовых телефонов с значительно большей скоростью. Впоследствии был создан GPRS – пакетный радиоприемник общего использования. GPRS является своего рода дополнением к стандарту GSM, которая позволяет использовать пакетную передачу данных в сети этого стандарта.

Плата за пользование GPRS взимается за распакованный объем трафика, а не за время использования. Следующей ступенью развития GPRS стал EDGE. Аббревиатура буквально обозначает расширение возможностей для произведения эволюции GSM. Данная технология позволила существенно ускорить передачу информации.

Иногда EDGE также называют стандартом поколения 2.75. К тому же, вводилась технология XRTT, которая в теории может передавать информацию со скоростью 144 килобит в секунду, но на деле этот показатель редко превышал 60. Тем не менее, данная технология все еще широко применяется, как и любая другая, использующая в своей работе зарегистрированную радиолинию.

Преимущества и недостатки gsm

Согласно Википедии, стандарт обладает следующими достоинствами:

  1. В сравнении с стандартом AMPS-800 (1G), телефоны с поддержкой GSM компактнее и расходуют меньше энергии, так как базовая станция отслеживает уровень сигнала от устройства абонента. Если он выше определенного уровня, то станция приказывает снизить его.
  2. Защита от случайного перехвата сообщений с помощью шифрования.
  3. Роуминг;
  4. Улучшенное качество и кодирование голосовой связи;
  5. Низкий уровень помех;
  6. Хорошее качество связи.

К недостаткам относятся:

  • искажение речи из-за оцифровки и сжатия;
  • низкий уровень сигала, если между абонентом и антенной связи больше 15 километров.

Подводя итог, можно сказать о GSM связи, то что этот стандарт позволил уменьшить телефоны, увеличить время автономной работы, улучшить качество связи и защищенность передаваемой информации.

Характеристики аналоговых стандартов сотовой связи

Основные аналоговые сети использовали в своей работе частоты 450, 800 и 900 мегагерц. Radiocom 2000, стандарт, использовавшийся во Франции, выделяется из этого ряда: он применял диапазоны 170, 200 и 400 МГц.

Все аналоговые стандарты использовали частотную модуляцию для передачи исходных данных. Подвижная станция для работы по этим стандартам должна была иметь относительно высокую мощность — от трех до пяти ватт. Главный недостаток данных стандартов кроется в их низкой ёмкости, появляющейся из-за неполной экономичности использования выделенной полосы, работающей на частоте 12,5-30 килогерц. Это влекло за собой высокие потери эффективности и завышенное энергопотребление.

Цифровые стандарты сотовой связи 2-го поколения

При переходе на 2G существовало два основных стандарта для систем сотовой связи – уже упоминавшийся GSM, применявшийся на территории Европы и D-AMPS, получивший большое распространение в Северной Америке. Они разрабатывались независимо друг от друга.

Историю формирования GSM вы уже знаете, остановимся на D-AMPS. Работа над его созданием началась, когда стал очевидным тот факт, что существующий аналоговый стандарт AMPS невозможно полностью заменить цифровым из-за широты его применения. Но вскоре, нашли способ создания аналого-цифровой системы, которая способна обеспечить работу обеих систем в одном и том же диапазоне частот.

Итоги

Несмотря на распространение 3G и 4G, GSM-интернет по-прежнему остается актуальным. Переключившись на этот стандарт связи в подходящий момент, можно заметно снизить нагрузку на аккумулятор телефона (при условии, что не нужна высокая скорость интернета).

Заключение

Как можно заметить, весь процесс перехода от аналоговой связи до цифровой занял чуть больше пяти лет, после чего вновь появившиеся стандарты постепенно совершенствовались, ускоряя передачу сигнала и увеличивая его качество. На сегодняшний день развитие мобильной связи идет с гораздо большей скоростью, так как технологии создаются намного быстрее, чем 30 лет назад: тогда никто и подумать не мог о скорости передачи данных через телефон в разы выше компьютерной.

На текущий момент активно ведется разработка стандартов пятого поколения, которые позволят передавать информацию с немыслимой скоростью, приближающейся к показателям в гигабайты/секунду. Но те эпохальные события, когда только началось зарождение новых поколений сотовой связи стали самым настоящим толчком к совершенствованию, импульс от которого сохраняется до сих пор.

В заключение

Это были основные моменты, которые нужно знать об этом стандарте связи. Сейчас ему на смену пришли уже более новые и современные виды, обеспечивающие куда лучшее качество с быстрой передачей информации.

Gsm модуль что это такое в телефоне

Еще каких-то лет 20 назад наличие дома персонального компьютера с выходом в интернет было редкостным явлением. А про домашние устройства, которые могут подключаться к интернету говорили как о научной фантастике. Сегодня такие устройства — уже даже не ниша, а целый рынок интернета вещей (Internet-of-Things, IoT).

По прогнозам Gartner, в этом году количество устройств IoT должно вырасти на 21% по сравнению с 2019 годом и достигнуть 5,8 миллиардов. При прочих равных растут и все связанные с этим отрасли.

Интернет вещей получил популярность среди бытовых потребителей благодаря возможностям объединения домашних приборов ежедневного использования, программного обеспечения и специализированных (часто облачных) сервисов. IoT-устройства сильно зависят от стандартов взаимодействия устройств, протоколов связи и сетевых технологий. Для эффективного и надежного функционирования каждого отдельного продукта важна бесперебойная и коллективная работа сегментов аппаратного и программного обеспечения, а также сегмента сервисов… Поставщики решений для умного дома должны учитывать риски несовместимости устройств в рамках этих трёх сегментов и обеспечить их бесперебойную работу.

В этой статье поговорим о специализированных устройствах для умного дома — GSM-модулях, принципах их работы, преимуществах и недостатках при совместном использования различных IoT-устройств в домашнем (и не только) хозяйстве. Подробности под катом.

Принципы работы GSM-модулей

GSM-модуль — это устройство, работающее в качестве мобильного телефона или модема, которое используется для связи любого устройства по сети. GSM-модулю для работы требуется SIM-карта и он работает в диапазоне сети, которую поддерживает он сам и мобильный оператор.

В зависимости от производителя и назначения, передача команд управления на GSM-модуль может выполняться следующими способами:

  • Телефонный вызов (дозвон)
    Приняв звонок и получив номер абонента, система сопоставляет его с номерами из внутреннего списка. При совпадении с одним из номеров она передает сигнал на блок управления приводом. Звонок при этом сбрасывается. У недостаткам этого способа управления можно отнести то, что в память устройства можно записать ограниченное количество номеров пользователей, как правило несколько сотен, что для многих целей может быть недостаточно.
    Также недостатком будет то что телефонный вызов может быть ассоциирован только с одной командой, например открыть шлагбаум.
  • Мобильное приложение
    Один из самых удобных способов управления с помощью мобильного приложения.
    Удобный графический интерфейс позволяет управлять устройством с планшета или смартфона с доступом в интернет из любой точки мира.

Администрирование и настройка устройств

Существует масса устройств и все они отличаются друг от друга, но большинство возможностей для администрирования устройств можно свести к трем:

При помощи компьютера
Для подключения устройств к компьютеру как правило используется USB соединение, как например в Лидер GSM или ethernet как например в ЭРА-2000 GSM. На компьютер устанавливается программное обеспечение и уже с помощью него, можно задавать рабочие режиму, добавлять или удалять пользователей, скачивать журнал доступа и много чего еще.
Из плюсов этого способа можно отметить, графический интерфейс, и практически неограниченные возможности, и естественно это единственный способ с помощью которого можно проводить манипуляции с устройством при отсутствии мобильной связь.
Недостаток тоже есть, он в том что требуется физическое подключение с помощью кабеля, а значит придется побегать.

При помощи SMS
Блок управления GSM-модулем также можно настроить с помощью команд переданных посредством SMS. Главный минус этого способа администрирования заключается в том все команды придется набивать вручную, и то что обратно от устройства получит данные будет практически невозможно.

Облако или мобильное приложение
При наличии таких возможностей, вся настройка происходит через через личный кабинет предоставляемый производителем, для входа используется обычный браузер. Либо через приложение установленное на мобильном телефоне.

Настройка и управление прибором возможно с любого компьютера, планшета или телефона с доступом в интернет из любой точки мира, например у устройств PAL ES даже никаких конфигурационных ПО и предварительных настроек не требуется делать.

Приборы добавляются в личный кабинет или мобильное приложение, как правило по серийному номеру. А далее в зависимости от вендора, вам доступно множество возможностей. Добавление и удаление пользователей, просмотр журналов событий, настройки логики срабатывания тревожных оповещений и многое другое.

Типовая конструкция GSM-модуля
GSM-модуль состоит из радиоблока, процессора, памяти и интерфейсов для интеграции с периферийным оборудованием. В зависимости от модели, GSM-модули, помимо голосовой связи и SMS, могут поддерживать GPRS-передачу данных.

Дополнительно, некоторые GSM-модули оснащаются GPS-передатчиком для передачи координат места, где они находятся.
Самые продвинутые модели поддерживают взаимодействие с мобильными приложениями и облачными сервисами производителя соответствующего оборудования.

Преимущества GSM-модулей

Ниже несколько основных преимуществ использования сети мобильных операторов для управления удаленными устройствами в сравнении с другими каналами: Wi-Fi, Bluetooth или Ethernet.

Возможность управления имея под рукой самый простой телефон (если устройство управляется звонком или через SMS). Телефон может не иметь возможности установки мобильного приложения, подключения по Bluetooth или Wi-Fi, но даже с самого простого кнопочного аппарата (например, с легендарного Nokia 3310) можно позвонить или отправить SMS.

Нет единой точки отказа. При использовании сети Wi-Fi и нескольких IoT-устройств возникает единая точка отказа — Wi-Fi-роутер. Отключение электричества или неполадки у оператора связи за один раз сделают недоступными сразу все устройства. При отдельном беспроводном подключении каждого устройства к сети мобильного оператора такого эффекта не возникнет. Дополнительного резервирования можно добиться дублированием важных устройств и их подключения к сетям различных операторов.

Управление устройствами на любом расстоянии. Находясь на любом расстоянии есть возможность наблюдать за происходящим и управлять устройствами. Например, покормить рыбок.

Недостатки GSM-модулей

Недостатки у GSM-модулей тоже есть. Разберём основные.

Плата за сим-карту и необходимость контроля за балансом. Каждое устройство — отдельная статья расходов. Операторы часто требуют регулярно совершать платные действия, чтобы сим-карта не блокировалась. Кроме этого, баланс на каждой сим-карте должен быть под контролем, чтобы оператор не ограничивал возможности коммуникации и было возможно обратиться к устройству через мобильный интернет, SMS или по звонку.

Нестабильная связь при неблагоприятной погоде. Электромагнитное излучении грозового фронта может влиять на качество сигнала, а молния потенциально может вывести из строя оборудования оператора связи. Событие маловероятное, но возможное.

Невозможность использования в отдаленных местностях и изолированных помещениях. Отдаленные местности — места с отсутствием стабильного покрытия мобильными операторами. Изолированные помещения — подвалы, экранированные металлоконструкциями помещения и другие места, где нет возможности приёма радиосигнала с базовой станции.

Киберугрозы. Если устройство управляется по звонку или через SMS, злоумышленник может подменить номер и получить доступ к управлению периферийным оборудованием. Поиск выдаёт множество подобных сервисов. При использовании более продвинутого оборудования с поддержкой управления через мобильное приложение облачного сервиса такие риски снимаются сами собой.

Глушение сигнала сотовой сети. Специальное оборудования для глушения сигнала от GSM-модуля к базовой станции позволит предотвратить оповещение о проникновении. Такое оборудование также широко представлено в продаже.

Обзор GSM-модулей

Различные GSM-устройства достаточно давно вошли в нашу жизнь, в этом разделе мы расскажем о GSM-устройствах различного назначения и приведем примеры конкретных моделей. Ниже о:

GSM-сигнализации

В базовый комплект GSM-сигнализации обязательно входит контроллер и, в зависимости от комплектации, могут входить видеокамеры, датчики движения, датчики открытия двери или окна, датчики дыма или воды. Если нет нужды в дополнительных датчиках, можно приобрести базовый комплект сигнализации и в дальнейшем дооснастить его дополнительными датчиками. Оснащение комплектов сигнализаций дополнительными датчиками — дань курсу придания универсальности устройствам. В некоторых моделях сигнализаций контроллеры, в целях резервирования канала, могут оснащаться 2 или 3 слотами для сим-карт.

В отличие от сигнализаций, подключенных к пульту охранной компании, GSM-сигнализации имеют лишь один канал оповещения — мобильная связь. То есть при недоступности этого канала, злоумышленник окажется в помещении незамеченным. Сигнализации, подключенные к пульту охраны имеют дополнительные каналы подключения: Wi-Fi, Ethernet, проводная телефонная линия, а GSM используют в качестве резервного канала. Однако, нужно учитывать, что пультовая охрана — это обязательная абонентская плата и плата за каждый вызов. Если сравнивать GSM-сигнализации с обычными тревожными аналогами (без GSM и подключения к пульту охраны), последние могут быть рассчитаны разве что на неопытных злоумышленников, следовательно, такой вариант желательно не рассматривать вовсе.

Ниже приведены 3 популярных модели по данным Яндекс.Маркет.

  • Carcam GSM alarm kit — цена 3990 рублей
    В комплект входят модуль GSM, модуль Wi-Fi и 2 беспроводных датчика: инфракрасный датчик движения и магнитоконтактный датчик открытия двери или окна. Датчики подключаются к главной панели управления на частоте 433 МГц. Поддерживается управление через мобильное приложение.
  • Sapsan GSM 4G CAM — цена 25 749 рублей
    GSM сигнализация с датчиками и 2-мя уличными видеокамерами. В комплект входит контрольная панель, уличная Wi-Fi-камера, датчик движения, датчик открытия окна, пульт постановки / снятия с охраны и комплект антенн. Особенностью устройства является возможность работы в качестве Wi-Fi маршрутизатора. Доступно управление через мобильное приложение.
  • Ajax Hub Kit Black — цена 14 990 рублей
    В комплект входит центральная панель, датчик движения и датчик открытия. Дополнительно можно подключиться до 100 устройств. Между собой датчики общаются по защищенному беспроводному каналу.
GSM-модули для управления доступом

Это универсальные устройства, к которым подключается любые преграждающие устройства: автоматические ворота, шлагбаумы, турникеты, картоприемники, электромеханические или электромагнитные замки, почтовые ящики и лифты. Управление аналогичными устройства без поддержки GSM требует нахождения в непосредственной близости с ними. Например, если вы уехали в отпуск или находитесь на самоизоляции, а кому-то нужно попасть на территорию с ограниченным доступом, удалённо открыть шлагбаум, турникет или помещение не составит труда.

Большую популярность GSM-модули получили в системах управления въездом в поселки и жилые комплексы, объекты коммерческого назначения со значительным количеством абонентов. Они могут управлять любыми автоматическими преграждающими устройствами — шлагбаумами, боллардами, автоматикой для ворот.

Ниже приведем три популярных устройства по версии наших покупателей.

  • Eldes Esim 320 2G/3G — цена 15 900 рублей
    Это автономный GSM-контроллер для управления шлагбаумом (воротами) с телефона. Устройством можно управлять с телефона, через WEB-интерфейс или мобильные приложения.
  • DoorHan GSM 3.0 — цена 10 250 рублей
    Модуль предназначен для управления шлагбаумами, приводами, системами освещения и другими типами электрооборудования. Поддерживает передачу дистанционных команд через контакты типа NO, NC.

Pal SG314-GI-WR позволяют открывать исполнительное устройство не только при помощи телефонного вызова (звонка), но и при помощи мобильного приложения PalGate (доступно для iOS и для Android), проксимити карты и некопируемого пульта дистанционного управления с шифрованием на базе криптопротокола AES 128.

Из-за простоты подмена телефонного номера, производитель не рекомендует использовать телефонный вызов как способ доступа, по умолчанию эта опция отключена и для использования ее нужно активировать, но делать это конечно не стоит так как это сильно упростит задачу потенциальным злоумышленникам.
Приборы PAL ES настраиваются только через облачный личный кабинет. Настройка и управление прибором возможно с любого компьютера, планшета или телефона с доступом в интернет из любой точки мира, никаких конфигурационных ПО и предварительных настроек не требуется.

GSM-управление для котла отопления

Системы для управления отоплением в доме предназначены для поддержания комфортной среды в помещениях и оповещении о любых нештатных ситуациях. Состоит из контроллера, датчиков температуры, напряжения и оснащено возможностью подключения дополнительных датчиков.

Несмотря на автоматическую работу современного отопительного оборудования и его способность поддерживать требуемую температуру без вмешательства человека, иногда возникают нестандартные ситуации, требующие корректировки работы устройства. Например, изменилась погода, возникли перебои с подачей газа, отключилось электричество, отопительное оборудование перегрелось и так далее.

Благодаря GSM модулю у вас есть не только своевременные оповещения, но и возможность максимально быстро реагировать на ситуацию, чтобы например, избежать заморозки контура отопления.

Модули управления котлами без GSM-модуля требуют присутствия на месте его нахождения, что может быть затруднительно в условиях, например, загородного дома и самоизоляции или отъезда в отпуск.
В этом разделе разберем три популярные модели по версии Яндекс.Маркет.

  • КотелОК — цена 3 990 рублей
    Устройство для контроля температуры в помещении. Дополнительно устройство контролирует наличие напряжения в сети. Подходит для управления электрическим котлом.
  • ZONT Smart — 9 020 рублей
    Система подходит для управления газовыми и электрическими котлами. Поддерживает работу до 120 радиодатчиков, включение отопления по расписание, в зависимости от уличной температуры. Для коммуникаций с внешним миром есть Wi-Fi, GSM и GPRS.
  • Кситал GSM 12Т — 9 090 рублей
    Устройство поддерживает работу с 12 зонами контроля и подключение датчиков температуры, движения, открытия дверей или окон, пожарной сигнализации. В случае возникновения нештатной ситуации система рассылает уведомления по SMS (можно ввести до 10 номеров).
GSM-модули для автомобиля

Это устройства охранной сигнализации для автомобиля. При наличии GSM-модуля такие устройства могут передавать владельцу телематические данные о состоянии машины и оповещать о нештатных ситуациях.

Автомобильные сигнализации без GSM-модуля имеют известный недостаток — радиус их действия ограничен дальностью работы брелка. Сигнализация с GSM оповестит хозяина о происходящем вне зависимости от дальности его нахождения. Некоторые GSM-сигнализации поддерживают управление и мониторинг через мобильные приложения. Это значительно расширяет возможности: отслеживание положения авто, немедленный запуск двигателя, запуск двигателя по температуре или по расписанию, открывание авто, поиск на парковке и прослушивание того, что происходит в авто. Кроме этого, смартфон можно полноценно использовать вместо брелка.
Ниже расскажем о 3 популярных моделях моделях по версии Яндекс.Маркет.

  • Starline x96 v2 sl — цена от 39 000 рублей
    Устройство поддерживает подключение к шинам CAN и LIN, отправляет владельцу оповещения о любых нештатных ситуациях с автомобилем и может дооснащаться модулем GPS-ГЛОНАСС для определения местоположения автомобиля при помощи бесплатного сервиса производителя сигнализации.
  • Pandora NAV-09 — цена от 10 450 рублей
    Модуль совместим с сигнализациями Pandora. Доступно управление посредством SMS и через мобильное приложение. В модуле также есть GPS для определения координат автомобиля, а в комплекте поставляется nano-SIM карта с предоплаченным балансом для начала работы.
  • Alligator online — цена 6 990 рублей
    Модуль дистанционного управления и мониторинга автомобиля. Работает с CAN-шиной автомобиля, для управления можно использовать мобильное приложение, голосовые команды или SMS. Может выполнять функции маршрутного компьютера: фиксировать время поездок и остановок, среднюю и максимальную скорости и пробег.
GSM-выключатели

Распространенные типы GSM-выключателей — устройства, предназначенные для крепления на DIN-рейку (в щиток). Их принцип работы аналогичен работе розеток — замыкание и размыкание реле.

GSM-выключатель может быть особенно полезен тем, кто постоянно беспокоится о невыключенном утюге или обогревателе. Даже если вы оставите его включенным, удаленное отключение электропитания принесёт спокойствие за сохранность помещения. В выключателе может быть одно или более реле. Для эффективного использования GSM-выключателей (например, чтобы вместе с утюгом не выключить холодильник), каждое встроенное реле должно быть подключено к различным сегментам электропроводки. В некоторых выключателях есть специальные управляемы выходы, к которым можно подключить периферийное оборудование, например, сирену.

Ниже расскажем о трёх популярных моделях по данным Яндекс.Маркет.

  • Мастер Кит MP0212 — цена 6 420 рублей
    GSМ выключатель на DIN рейку, устройство управляется при помощи отправки SMS. Отслеживать статус работы устройства можно по индикации светодиодов.
  • А-KIT-BOX с 4 автоматами на DIN рейке — цена 21 000 рублей
    В комплект поставки входят 4 автомата, каждым из которых можно управлять через SMS. Доступно получение состояния каналов, временное включение/выключение определенного канала или всех каналов на заданное время, установка единого пароля на все каналы, возможность установить отдельные пароли на каждый канал, уведомление о перезагрузке устройства, в случае пропадания-появления питания.
  • SimPal-D210 — цена от 3 490 рублей
    Устройство позволяет включать и отключать питание по звонку или с помощью SMS-команд. Этот контроллер имеет в комплекте термодатчик и два выхода для подключения проводных датчиков.При пропадании или восстановлении питания или ручном управлении включением, устройство будет отправлять оповещения по SMS. В отличие от GSM-розетки, этим выключателем можно управлять сразу группой обычных розеток, подключенных к одному контуру электропитания.
GSM-розетки

Розетки с GSM-модулем могут использоваться для удаленного включения и выключения электроприборов. Самый распространённый кейс — это управление обогревателем, часто выключатель имеет встроенный датчик температуры.

При помощи розеток с GSM можно быть спокойным за отключение электроприборов в случае, если вдруг что-то забыли выключить при уходе. А еще можно подготовить помещение к собственному приходу и, например, включить обогреватель.
На рынке также представлены устройства с управлением через Wi-Fi, они более популярны, т.к. для их работы достаточно одного интернет подключения. Но, в отличие от GSM-розеток имеют единую точку отказа — в случае выхода из строя Wi-Fi-маршрутизатора, все розетки станут неуправляемы. Обычные розетки без GSM или Wi-Fi управляются централизованно из щитка и преимуществ умных розеток не имеют (если только в щитке нет выключателя, управляемого через GSM или Wi-Fi).
Ниже приведем обзор трех попурных GSM-розеток из Яндекс.Маркета.

Сети GSM. Взгляд изнутри.

На заре развития мобильной связи (а было это не так давно — в начале восьмидесятых) Европа покрывалась аналоговыми сетями самых разных стандартов — Скандинавия развивала свои системы, Великобритания свои… Сейчас уже сложно сказать, кто был инициатором последовавшей очень скоро революции — "верхи" в виде производителей оборудования, вынужденные разрабатывать для каждой сети собственные устройства, или "низы" в качестве пользователей, недовольные ограниченной зоной действия своего телефона. Так или иначе, в 1982 году Европейской Комиссией по Телекоммуникациям (CEPT) была создана специальная группа для разработки принципиально новой, общеевропейской системы мобильной связи. Основными требованиями, предъявляемыми к новому стандарту, были: эффективное использование частотного спектра, возможность автоматического роуминга, повышенное качество речи и защиты от несанкционированного доступа по сравнению с предшествующими технологиями, а также, очевидно, совместимость с другими существующими системами связи (в том числе проводными) и тому подобное.

Плодом упорного труда многих людей из разных стран (честно говоря, мне даже страшно представить себе объем проделанной ими работы!) стала представленная в 1990 году спецификация общеевропейской сети мобильной связи, названная Global System for Mobile Communications или просто GSM. А дальше все замелькало, как в калейдоскопе — первый оператор GSM принял абонентов в 1991 году, к началу 1994 года сети, основанные на рассматриваемом стандарте, имели уже 1.3 миллиона подписчиков, а к концу 1995 их число увеличилось до 10 миллионов! Воистину, "GSM шагает по планете" — в настоящее время телефоны этого стандарта имеют около 200 миллионов человек, а GSM-сети можно найти по всему миру.

Давайте же попробуем разобраться, как организованы и на каких принципах функционируют сети GSM. Сразу скажу, что задача предстоит не из легких, однако, поверьте — в результате мы получим истинное наслаждение от красоты технических решений, используемых в этой системе связи.

За рамками рассмотрения останутся два очень важных вопроса: во-первых, частотно-временное разделение каналов (с этим можно ознакомиться здесь ) и, во-вторых, системы шифрования и защиты передаваемой речи (это настолько специфичная и обширная тема, что, возможно, в будущем ей будет посвящен отдельный материал).

Основные части системы GSM, их назначение и взаимодействие друг с другом.

Начнем с самого сложного и, пожалуй, скучного — рассмотрения скелета (или, как принято говорить на военной кафедре моего Alma Mater, блок-схемы) сети. При описании я буду придерживаться принятых во всем мире англоязычных сокращений, конечно, давая при этом их русскую трактовку.

Взгляните на рис. 1:

Рис.1 Упрощенная архитектура сети GSM.

Самая простая часть структурной схемы — переносной телефон, состоит из двух частей: собственно "трубки" — МЕ (Mobile Equipment — мобильное устройство) и смарт-карты SIM (Subscriber Identity Module — модуль идентификации абонента), получаемой при заключении контракта с оператором. Как любой автомобиль снабжен уникальным номером кузова, так и сотовый телефон имеет собственный номер — IMEI (International Mobile Equipment Identity — международный идентификатор мобильного устройства), который может передаваться сети по ее запросу (более подробно про IMEI можно узнать здесь ). SIM, в свою очередь, содержит так называемый IMSI (International Mobile Subscriber Identity — международный идентификационный номер подписчика). Думаю, разница между IMEI и IMSI ясна — IMEI соответствует конкретному телефону, а IMSI — определенному абоненту.

"Центральной нервной системой" сети является NSS (Network and Switching Subsystem — подсистема сети и коммутации), а компонент, выполняющей функции "мозга" называется MSC (Mobile services Switching Center — центр коммутации). Именно последний всуе называют (иногда с придыханием) "коммутатор", а также, при проблемах со связью, винят во всех смертных грехах. MSC в сети может быть и не один (в данном случае очень уместна аналогия с многопроцессорными компьютерными системами) — например, на момент написания статьи московский оператор Билайн внедрял второй коммутатор (производства Alcatel). MSC занимается маршрутизацией вызовов, формированием данных для биллинговой системы, управляет многими процедурами — проще сказать, что НЕ входит в обязанности коммутатора, чем перечислять все его функции.

Следующими по важности компонентами сети, также входящими в NSS, я бы назвал HLR (Home Location Register — реестр собственных абонентов) и VLR (Visitor Location Register — реестр перемещений). Обратите внимание на эти части, в дальнейшем мы будем часто упоминать их. HLR, грубо говоря, представляет собой базу данных обо всех абонентах, заключивших с рассматриваемой сетью контракт. В ней хранится информация о номерах пользователей (под номерами подразумеваются, во-первых, упоминавшийся выше IMSI, а во-вторых, так называемый MSISDN-Mobile Subscriber ISDN, т.е. телефонный номер в его обычном понимании), перечень доступных услуг и многое другое — далее по тексту часто будут описываться параметры, находящиеся в HLR.

В отличие от HLR, который в системе один, VLR`ов может быть и несколько — каждый из них контролирует свою часть сети. В VLR содержатся данные об абонентах, которые находятся на его (и только его!) территории (причем обслуживаются не только свои подписчики, но и зарегистрированные в сети роумеры). Как только пользователь покидает зону действия какого-то VLR, информация о нем копируется в новый VLR, а из старого удаляется. Фактически, между тем, что есть об абоненте в VLR и в HLR, очень много общего — посмотрите таблицы, где приведен перечень долгосрочных (табл.1) и временных (табл.2 и 3) данных об абонентах, хранящихся в этих реестрах. Еще раз обращаю внимание читателя на принципиальное отличие HLR от VLR: в первом расположена информация обо всех подписчиках сети, независимо от их местоположения, а во втором — данные только о тех, кто находится на подведомственной этому VLR территории. В HLR для каждого абонента постоянно присутствует ссылка на тот VLR, который с ним (абонентом) сейчас работает (при этом сам VLR может принадлежать чужой сети, расположенной, например, на другом конце Земли).

1. Международный идентификационный номер подписчика (IMSI)
2. Телефонный номер абонента в обычном смысле (MSISDN)
3. Категория подвижной станции
4. Ключ идентификации абонента (Ki)
5. Виды обеспечения дополнительными услугами
6. Индекс закрытой группы пользователей
7. Код блокировки закрытой группы пользователей
8. Состав основных вызовов, которые могут быть переданы
9. Оповещение вызывающего абонента
10. Идентификация номера вызываемого абонента
11. График работы
12. Оповещение вызываемого абонента
13. Контроль сигнализации при соединении абонентов
14. Характеристики закрытой группы пользователей
15. Льготы закрытой группы пользователей
16. Запрещенные исходящие вызовы в закрытой группе пользователей
17. Максимальное количество абонентов
18. Используемые пароли
19. Класс приоритетного доступа
Таблица 1. Полный состав долгосрочных данных, хранимых в HLR и VLR.
1. Параметры идентификации и шифрования
2. Временный номер мобильного абонента (TMSI)
3. Адрес реестра перемещения, в котором находится абонент (VLR)
4. Зоны перемещения подвижной станции
5. Номер соты при эстафетной передаче
6. Регистрационный статус
7. Таймер отсутствия ответа
8. Состав используемых в данный момент паролей
9. Активность связи
Таблица 2. Полный состав временных данных, хранимых в HLR.
1. Временный номер мобильного абонента (TMSI)
2. Идентификаторы области расположения абонента (LAI)
3. Указания по использованию основных служб
4. Номер соты при эстафетной передаче
5. Параметры идентификации и шифрования
Таблица 3. Полный состав временных данных, хранимых в VLR.

NSS содержит еще два компонента — AuC (Authentication Center — центр авторизации) и EIR (Equipment Identity Register — реестр идентификации оборудования). Первый блок используется для процедур установления подлинности абонента, а второй, как следует из названия, отвечает за допуск к эксплуатации в сети только разрешенных сотовых телефонов. Подробно работа этих систем будет рассмотрена в следующем разделе, посвященном регистрации абонента в сети.

Исполнительной, если так можно выразиться, частью сотовой сети, является BSS (Base Station Subsystem — подсистема базовых станций). Если продолжать аналогию с человеческим организмом, то эту подсистему можно назвать конечностями тела. BSS состоит из нескольких "рук" и "ног" — BSC (Base Station Controller — контроллер базовых станций), а также множества "пальцев" — BTS (Base Transceiver Station — базовая станция). Базовые станции можно наблюдать повсюду — в городах, полях (чуть не сказал "и реках") — фактически это просто приемно-передающие устройства, содержащие от одного до шестнадцати излучателей. Каждый BSC контролирует целую группу BTS и отвечает за управление и распределение каналов, уровень мощности базовых станций и тому подобное. Обычно BSC в сети не один, а целое множество (базовых станций же вообще сотни).

Управляется и координируется работа сети с помощью OSS (Operating and Support Subsystem — подсистема управления и поддержки). OSS состоит из всякого рода служб и систем, контролирующих работу и трафик — дабы не перегружать читателя информацией, работа OSS ниже рассматриваться не будет.

Регистрация в сети.

При каждом включении телефона после выбора сети начинается процедура регистрации. Рассмотрим наиболее общий случай — регистрацию не в домашней, а в чужой, так называемой гостевой, сети (будем предполагать, что услуга роуминга абоненту разрешена).

Пусть сеть найдена. По запросу сети телефон передает IMSI абонента. IMSI начинается с кода страны "приписки" его владельца, далее следуют цифры, определяющие домашнюю сеть, а уже потом — уникальный номер конкретного подписчика. Например, начало IMSI 25099… соответствует российскому оператору Билайн. (250-Россия, 99 — Билайн). По номеру IMSI VLR гостевой сети определяет домашнюю сеть и связывается с ее HLR. Последний передает всю необходимую информацию об абоненте в VLR, который сделал запрос, а у себя размещает ссылку на этот VLR, чтобы в случае необходимости знать, "где искать" абонента.

Очень интересен процесс определения подлинности абонента. При регистрации AuC домашней сети генерирует 128-битовое случайное число — RAND, пересылаемое телефону. Внутри SIM с помощью ключа Ki (ключ идентификации — так же как и IMSI, он содержится в SIM) и алгоритма идентификации А3 вычисляется 32-битовый ответ — SRES (Signed RESult) по формуле SRES = Ki * RAND. Точно такие же вычисления проделываются одновременно и в AuC (по выбранному из HLR Ki пользователя). Если SRES, вычисленный в телефоне, совпадет со SRES, рассчитанным AuC, то процесс авторизации считается успешным и абоненту присваивается TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity-временный номер мобильного абонента). TMSI служит исключительно для повышения безопасности взаимодействия подписчика с сетью и может периодически меняться (в том числе при смене VLR).

Теоретически, при регистрации должен передаваться и номер IMEI, но у меня есть большие сомнения насчет того, что московские операторы отслеживают IMEI используемых абонентами телефонов. Давайте будем рассматривать некую "идеальную" сеть, функционирующую так, как было задумано создателями GSM. Так вот, при получении IMEI сетью, он направляется в EIR, где сравнивается с так называемыми "списками" номеров. Белый список содержит номера санкционированных к использованию телефонов, черный список состоит из IMEI, украденных или по какой-либо иной причине не допущенных к эксплуатации телефонов, и, наконец, серый список — "трубки" с проблемами, работа которых разрешается системой, но за которыми ведется постоянное наблюдение.

После процедуры идентификации и взаимодействия гостевого VLR с домашним HLR запускается счетчик времени, задающий момент перерегистрации в случае отсутствия каких-либо сеансов связи. Обычно период обязательной регистрации составляет несколько часов. Перерегистрация необходима для того, чтобы сеть получила подтверждение, что телефон по-прежнему находится в зоне ее действия. Дело в том, что в режиме ожидания "трубка" только отслеживает сигналы, передаваемые сетью, но сама ничего не излучает — процесс передачи начинается только в случае установления соединения, а также при значительных перемещениях относительно сети (ниже это будет рассмотрено подробно) — в таких случаях таймер, отсчитывающий время до следующей перерегистрации, запускается заново. Поэтому при "выпадении" телефона из сети (например, был отсоединен аккумулятор, или владелец аппарата зашел в метро, не выключив телефон) система об этом не узнает.

Все пользователи случайным образом разбиваются на 10 равноправных классов доступа (с номерами от 0 до 9). Кроме того, существует несколько специальных классов с номерами с 11 по 15 (разного рода аварийные и экстренные службы, служебный персонал сети). Информация о классе доступа хранится в SIM. Особый, 10 класс доступа, позволяет совершать экстренные звонки (по номеру 112), если пользователь не принадлежит к какому-либо разрешенному классу, или вообще не имеет IMSI (SIM). В случае чрезвычайных ситуаций или перегрузки сети некоторым классам может быть на время закрыт доступ в сеть.

Территориальное деление сети и handover.

Как уже было сказано, сеть состоит из множества BTS — базовых станций (одна BTS — одна "сота", ячейка). Для упрощения функционирования системы и снижения служебного трафика, BTS объединяют в группы — домены, получившие название LA (Location Area — области расположения). Каждой LA соответствует свой код LAI(Location Area Identity). Один VLR может контролировать несколько LA. И именно LAIпомещается в VLR для задания местоположения мобильного абонента. В случае необходимости именно в соответствующей LA (а не в отдельной соте, заметьте) будет произведен поиск абонента. При перемещении абонента из одной соты в другую в пределах одной LA перерегистрация и изменение записей в VLR/HLR не производится, но стоит ему (абоненту) попасть на территорию другой LA, как начнется взаимодействие телефона с сетью. Каждому пользователю, наверное, не раз приходилось слышать периодические помехи (типа хрюк-хрюк—хрюк-хрюк—хрюк-хрюк �� ) в музыкальной системе своего автомобиля от находящегося в режиме ожидания телефона — зачастую это является следствием проводимой перерегистрации при пересечении границ LA. При смене LA код старой области стирается из VLR и заменяется новым LAI, если же следующий LA контролируется другим VLR, то произойдет смена VLR и обновление записи в HLR.

Вообще говоря, разбиение сети на LA довольно непростая инженерная задача, решаемая при построении каждой сети индивидуально. Слишком мелкие LA приведут к частым перерегистрациям телефонов и, как следствие, к возрастанию трафика разного рода сервисных сигналов и более быстрой разрядке батарей мобильных телефонов. Если же сделать LA большими, то, в случае необходимости соединения с абонентом, сигнал вызова придется подавать всем сотам, входящим в LA, что также ведет к неоправданному росту передачи служебной информации и перегрузке внутренних каналов сети.

Теперь рассмотрим очень красивый алгоритм так называемого handover`ра (такое название получила смена используемого канала в процессе соединения). Во время разговора по мобильному телефону вследствие ряда причин (удаление "трубки" от базовой станции, многолучевая интерференция, перемещение абонента в зону так называемой тени и т.п.) мощность (и качество) сигнала может ухудшиться. В этом случае произойдет переключение на канал (может быть, другой BTS) с лучшим качеством сигнала без прерывания текущего соединения (добавлю — ни сам абонент, ни его собеседник, как правило, не замечают произошедшего handover`а). Handover`ы принято разделять на четыре типа:

  • смена каналов в пределах одной базовой станции
  • смена канала одной базовой станции на канал другой станции, но находящейся под патронажем того же BSC.
  • переключение каналов между базовыми станциями, контролируемыми разными BSC, но одним MSC
  • переключение каналов между базовыми станциями, за которые отвечают не только разные BSC, но и MSC.

В общем случае, проведение handover`а — задача MSC. Но в двух первых случаях, называемых внутренними handover`ами, чтобы снизить нагрузку на коммутатор и служебные линии связи, процесс смены каналов управляется BSC, а MSC лишь информируется о происшедшем.

Во время разговора мобильный телефон постоянно контролирует уровень сигнала от соседних BTS (список каналов (до 16), за которыми необходимо вести наблюдение, задается базовой станцией). На основании этих измерений выбираются шесть лучших кандидатов, данные о которых постоянно (не реже раза в секунду) передаются BSC и MSC для организации возможного переключения. Существуют две основные схемы handover`а:

  • "Режим наименьших переключений" (Minimum acceptable performance). В этом случае, при ухудшении качества связи мобильный телефон повышает мощность своего передатчика до тех пор, пока это возможно. Если же, несмотря на повышение уровня сигнала, связь не улучшается (или мощность достигла максимума), то происходит handover.
  • "Энергосберегающий режим" (Power budget). При этом мощность передатчика мобильного телефона остается неизменной, а в случае ухудшения качества меняется канал связи (handover).

Интересно, что инициировать смену каналов может не только мобильный телефон, но и MSC, например, для лучшего распределения трафика.

Маршрутизация вызовов.

Поговорим теперь, каким образом происходит маршрутизация входящих вызовов мобильного телефона. Как и раньше, будем рассматривать наиболее общий случай, когда абонент находится в зоне действия гостевой сети, регистрация прошла успешно, а телефон находится в режиме ожидания.

При поступлении запроса (рис.2) на соединение от проводной телефонной (или другой сотовой) системы на MSC домашней сети (вызов "находит" нужный коммутатор по набранному номеру мобильного абонента MSISDN, который содержит код страны и сети).

Рис.2 Взаимодействие основных блоков сети при поступлении входящего вызова.

MSC пересылает в HLR номер (MSISDN) абонента. HLR, в свою очередь, обращается с запросом к VLR гостевой сети, в которой находится абонент. VLR выделяет один из имеющихся в ее распоряжении MSRN (Mobile Station Roaming Number — номер "блуждающей" мобильной станции). Идеология назначения MSRN очень напоминает динамическое присвоение адресов IP при коммутируемом доступе в Интернет через модем. HLR домашней сети получает от VLR присвоенный абоненту MSRN и, сопроводив его IMSI пользователя, передает коммутатору домашней сети. Заключительной стадией установления соединения является направление вызова, сопровождаемого IMSI и MSRN, коммутатору гостевой сети, который формирует специальный сигнал, передаваемый по PAGCH (PAGer CHannel — канал вызова) по всей LA, где находится абонент.

Маршрутизация исходящих вызовов не представляет с идеологической точки зрения ничего нового и интересного. Приведу лишь некоторые из диагностических сигналов (таблица 4), свидетельствующие о невозможности установить соединение и которые пользователь может получить в ответ на попытку установления соединения.

Тип ошибки Частота Тип сигнала
Номер абонента занят 425±15 Гц 500мс гудок, 500 мс пауза
Перегрузка сети 425±15 Гц 200мс гудок, 200 мс пауза
Общая ошибка 950±50Гц 1400±50Гц 1800±50Гц Тройной гудок (длительность каждой части 330 мс), 1 с пауза
Таблица 4. Основные диагностические сигналы об ошибке при установлении соединения.
Заключение

Конечно, в мире нет ничего идеального. Рассмотренные выше сотовые системы GSM не исключение. Ограниченное число каналов создает проблемы в деловых центрах мегаполисов (а в последнее время, ознаменованное бурным ростом абонентской базы, и на их окраинах) — чтобы позвонить, часто приходится ждать уменьшения нагрузки системы. Малая, по современным меркам, скорость передачи данных (9600 бит/с) не позволяет пересылать объемные файлы, не говоря о видеоматериалах. Да и роуминговые возможности не так уж безграничны — Америка и Япония развивают свои, несовместимые с GSM, цифровые системы беспроводной связи.

Конечно, рано говорить, что дни GSM сочтены, но нельзя и не замечать появления на горизонте так называемых 3G-систем, олицетворяющих начало новой эры в развитии сотовой телефонии и лишенных перечисленных недостатков. Как хочется заглянуть на несколько лет вперед и посмотреть, какие возможности получим все мы от новых технологий! Впрочем, ждать осталось не так долго — начало коммерческой эксплуатации первой сети третьего поколения намечается на начало 2001 года… А вот какая судьба уготована новым системам — взрывообразный рост, как GSM, или разорение и уничтожение, как Iridium, покажет время…

Автор благодарит компанию Адмирал+ за помощь в подготовке материала.

GSM — что это такое в телефоне и как работает

Устройство представляет собой приемник радиоволн, в который установлена сим-карта любого оператора сотовой связи. Получаемую информацию ДЖСМ-модуль обрабатывает с помощью специального контроллера. Кроме этого, в девайсе есть база телефонных номеров пользователей, имеющих право входить на закрытую территорию. В момент звонка контроллер сравнивает входящий номер с записанной информацией, и если абонент находится в списке, отдает команду на приведение в действие привода.

В противном случае GSM-модуль сбросит звонок, не выполняя при этом никаких действий. Некоторые модели позволяют отключить процесс идентификации пользователя, и контроллер активирует исполнительный механизм при любом звонке. В зависимости от девайса блок управления может быть настроен с помощью веб-интерфейса, ПК, подключенного через интерфейс USB, смс-команд и т.д.

Преимущества и недостатки

Главным минусом систем, основанных на GSM-module, является то, что исполнительный привод не будет активирован при разряженном аккумуляторе телефона. Впрочем, аналогичный недостаток присущ всем системам дистанционного управления. Преимуществ у GSM-систем значительно больше:

  1. Не нужно приобретать специальные пульты ДУ.
  2. Модуль можно активировать с любого места, где есть сотовая связь.
  3. Есть возможность тонкой настройки системы управления.
  4. Сравнительно невысокая стоимость.
  5. Модуль можно установить на автоматические системы любого производителя.
  6. Простота в использовании и обслуживании.
  7. Беспроводные системы управления позволяют не менять дизайн помещения во время установки.
  8. Монтаж устройства может выполнить любой человек, внимательно изучивший инструкцию.

Особенности выбора и область применения

Беспроводные технологии постоянно совершенствуются и становятся все более доступными для широкого круга потребителей. Чтобы устройство нормально функционировало, необходимо продумать место его установки. Выбор конкретной модели будет сложно сделать, если не разбираться в особенностях работы системы.

Одним из важнейших моментов является тип объекта. Именно от этого зависят технические характеристики, по которым и предстоит выбирать девайс. Если это квартира, то устройство должно обеспечить надежную защиту от проникновения посторонних лиц. В такой ситуации стоит отдать предпочтение GSM-системе с датчиком движения.

Не менее важным параметром является и диапазон рабочих температур. Не все импортные модели смогут нормально функционировать в условиях зимней погоды. Современные отечественные модули практически не уступают западным аналогам и становятся все более популярными среди пользователей.

Сначала эти устройства активно применялись в системах сигнализации и видеокамерах. Однако сегодня сфера их использования значительно расширилась. Модули GSM можно устанавливать на различное оборудование, оснащенное электрическим приводом. В качестве примера можно привести:

  1. Сигнализации автомобилей.
  2. Отопительные электрокотлы.
  3. Всевозможные охранные системы.
  4. Двери офисных помещений с электрическими замками.
  5. Автоматические системы управления воротами и шлагбаумами.

Довольно часто они используются на въездах в крупные жилые комплексы или коттеджные поселки. Если сравнивать модули GSM с другими типами охранных сигнализаций, то можно легко заметить существенную экономию, так как достаточно приобрести только автоматический шлагбаум и GMS-систему, управление которой будет осуществляться с телефона.

Что такое GSM

GSM (Global System for Mobile Communications) — это международный стандарт связи второго поколения 2G, цифровая сеть, которая используется мобильными операторами для передачи в ней данных. Используется по всему миру и поддерживается практически всеми мобильными телефонами. Данные передаются в беспроводном формате, поэтому провода не нужны.

Переводится, как глобальная система мобильной связи. Основана на разделение каналов по времени TDMA и частоте FDMA. Является сетью второго поколения, означает цифровую связь.

GSM-сетями на данный момент пользуется около 80% телефонов по всему миру, как основными, чтобы осуществлять беспроводные звонки. Всего есть три основных и используемых сети: GSM, TDMA и CDMA. Именно первая является наиболее используемой и популярной.

GSM в отличие от того же CDMA предлагает более широкие возможности для международного роуминга. Так, как на его долю приходится 80% всего рынка. Также, технология позволяет одновременно передавать данные и совершать звонки.

Работает на частоте: 800/900/1800/1900 МГц. Практически все современные телефоны поддерживают эти частоты без проблем. Сигнал распространяется на расстояние в 35 км от базовой станции/вышки. А средняя скорость передачи данных — до 20 кбит/сек.

Включает в себя надстройки: GPRS и EDGE. Они позволяют передавать данные в пакетном формате и увеличивают скорость передачи. Также их называют 2.5G и 2.75G. Именно с их помощью с телефона можно выходить и во всемирную паутину.

Интересно! Данные передаются в сжатом виде, это связано с низкой пропускной способностью канала, поэтому качество звука не очень хорошее.

Наряду с другими технологиями, является частью эволюции беспроводной мобильной связи, которая включает высокоскоростную передачу данных с коммутацией каналов (HSCSD), общую систему пакетной радиосвязи (GPRS), улучшенную среду GSM данных (EDGE) и универсальную службу мобильной связи. (UMTS).

Немного истории

История GSM берет свое начало в 1 982 году, когда Европейский институт стандартизации электросвязи создал Group Special Mobile, которую потом переименовали в Global System for Mobile Communications. Развиваться технология и активно распространятся начала лишь в 90-ых годах.

Целью создания было обеспечение мобильного роуминга между странами, которые состояли в общеевропейском сотрудничестве. Сотовую связь устанавливать предполагалось на частоте в 900МГц.

По состоянию на 2020 год цифровые беспроводные услуги GSM предлагались в той или иной форме в 193 странах.

ТЕХНОЛОГИЯ

Технически, термин GSM относится к голосовым сетям второго поколения (2G), которые работают на основе комбинации множественного доступа с временным разделением (TDMA) и множественного доступа с частотным разделением (FDMA). TDMA берет Частотный канал, который использует телефон, и делит его на отдельные биты времени, которые назначены каждому пользователю. FDMA делит частотную полосу на секции и назначает по одному на каждую вышку сотового телефона. Башни, как правило, распределены достаточно далеко друг от друга, так что те, кто использует ту же частоту, не перекрывают свои области покрытия.

Термин “GSM” используется также для обозначения третьего поколения (сети 3G) технологии поставят на место той же компании и с использованием одной и той же базовой сети. Фактически это можно назвать универсальной мобильной телекоммуникационной системы (УМТС), и использует широкополосной CDMA (Ш-МДКР) воздушный интерфейс стандарта в большинстве мест. Хотя они и являются распространенными технологиями спектра, W-CDMA и стандарт, используемый конкурирующими телефонами CDMA (обычно CDMA2000), не совместимы.

SIM-карта

Телефоны GSM использовать сим-карта, которая представляет собой небольшую карту со встроенной интегральной схемой, которая хранит персональные данные пользователя номер телефона, учетную информацию, и контакты. Когда пользователь переключает телефоны, обмен SIM-карты с одного телефона на другой передает сотовый сервис и номер телефона, и активирует новый телефон. Список контактов, календарь и другие личные данные обычно легко перемещаются между телефонами.

Частоты

Частотный диапазон, используемый этими аппаратами, зависит от нескольких факторов, включая местоположение и технологические изменения. Например, в Европе, 2Г Сеть GSM работает в диапазонах 900 МГц и 1800 МГц и 3G сетей использование 2,100 МГц. Соединенные Штаты работают на частотах в диапазоне 850 МГц и 1900 МГц. Многие другие страны, включая Австралию и некоторые страны Южной Америки, используют диапазон 850 МГц. Большинство телефонов предназначены для стран, где они используются чаще всего, но четырехдиапазонный телефон будет обрабатывать 850, 900, 1,800 и 1,900 МГц, и, как правило, работают в большинстве областей.

Охват

По состоянию на последние года, большинство стран от Арктического региона до Антарктиды используют протокол GSM. Это особенно распространено в Европе, где оно возникло, и в большинстве стран восточного полушария, включая многие развивающиеся страны. В Западном полушарии протокол CDMA более распространен в Соединенных Штатах и некоторых других странах. Однако многие страны, включая Канаду и Бразилию, используют GSM.

Эволюция GSM или что такое 2.5G и 2.75G

GPRS (General Packet Radio Service) или 2.5G – надстройка над стандартом GSM. Информация в ней передается в виде пакетов – сообщений, содержащих информацию об отправителе, получателе и передаваемые данные. Фрагмент фотографии, например.

EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution ) или 2,75G – улучшенный вариант GPRS, использующий модуляцию 8PSK. Технология повышает скорость передачи до 270 кбит/сек.

Возможности GSM связи

Стандарт и надстройки поддерживают следующие функции:

  • звонки;
  • прием / отправка СМС сообщений;
  • прием / отправка MMS, содержащих фото, видео или аудио;
  • доступ в Интернет: WAP, World Wide Web;
  • определение номера звонящего и скрытие собственного;
  • конференц-связь;
  • переадресация вызова на другой номер;
  • голосовая почта;
  • удержание вызова.

Зачем нужен GSM в телефоне?

В данное время на смену связи и интернета GSM постепенно приходят более совершенные технологии, такие как WCDMA и LTE (4G). Благодаря повышенной пропускной способности доступная скорость отправки и получения информации возросла до 3,6 Мбит/с (3G). За счет этого пользователи получают возможность не только оперативно загружать большие файлы, но и просматривать видео в высоком разрешении. Однако это удовольствие нельзя назвать дешевым, в особенности по сравнению с 2G-сетями. Причем здесь дело касается не только стоимости связи, но и дополнительного расхода АКБ.

Именно по этой причине в настройках смартфона можно настроить наиболее удобный режим сети. Как правило, по умолчанию там установлено значение «Автоматически», что позволяет устройству подстраиваться под доступный в текущем месте стандарт связи.

Если есть потребность в экономии заряда батареи, можно переключить смартфон в режим GSM. Это позволит не только продлить время работы, но и улучшит качество связи, если в текущей локации слабый сигнал сетей 3G/4G.

Как включить GSM?

Чтобы внести изменения в работу сотовой связи на смартфоне (Android), нужно перейти в «Настройки», выбрать пункт «Мобильные сети» и нажать на «Режим сети». Тут можно свободно переключиться на GSM, WCDMA и LTE. Название пунктов могут отличаться — это зависит от версии ОС и фирменной оболочки.

WCDMA или GSM: в чем разница

Обе технологии имеют множественный доступ, это значит, что одна вышка может принять несколько вызовов. Но главное отличие между ними исходит из того, как именно данные преобразуются в радиоволны, которые устройство получает и транслирует.

Основной проблемой для телекоммуникационных компаний стала разница в частотных диапазонах. Из-за нее телефоны с поддержкой GSM не могли связаться с сетями WCDMA, и наоборот. Чтобы устранить этот недостаток, большинству производителей приходилось использовать разные частотные диапазоны для сетей 2G и 3G. Это дало возможность использовать сотовые практически в любой сети и в любом месте в мире.

До момента появления технологии 4G LTE основное различие между устройствами со стандартами GSM и WCDMA было связано с SIM-картой. Телефоны с поддержкой GSM изготавливались с разъемом для «симки», а устройства с CDMA – нет.

Другими словами, WCDMA – это технология, основанная на использовании телефона с абонентским номером, который связан с конкретным устройством с поддержкой 3G. Если вы хотите сменить телефон, вам необходимо связаться с провайдером, деактивировать старое устройство и подключить новое.

В девайсах с GSM номер связан с SIM-картой, поэтому, чтобы переключиться на другой, все, что вы должны будете сделать, это установить SIM-карту в новый гаджет.

Какой режим выбрать

WCDMA – это режим мобильной связи нового поколения (3G). Через него можно передавать голос и данные, и происходит это значительно быстрее. Качество связи практически не отличается в этих режимах. Но покрытие WCDMA чаще всего не ловит за городом.

Следовательно, если вы часто выезжаете за городские пределы и для вас важна связь, выбирайте GSM. А если вы чаще всего бываете именно в городе и хотите пользоваться скоростным интернетом, вам больше подойдет WCDMA. Плюсом этого режима сети является то, что он экономит энергопотребление аккумулятора, и связь не будет глючить во время перемещения по городу.

Можно также выбрать и автоматический режим (переключение между сетями в зависимости от качества покрытия). Он обеспечит интернет и голосовую связь в любой точке досягаемости радиоволн. Но его недостатком является повышенная энергозатратность, потому что одновременно работают два радиомодуля.

А поскольку радиомодуль использует больше энергии там, где сигнал слабо досягаем, то за городом батарея будет разряжаться очень быстро. Следовательно, выезжая, переключайтесь на GSM.

Чтобы включить в смартфонах с поддержкой ОС Android (Meizu, Xiaomi, Lenovo, Prestigio, и др.) необходимый режим сети, зайдите в Настройки > Мобильные сети > Режим сети > включить WCDMA / GSM / UMTS / HSDPA+.

Перед приобретением GSM контроллера изучите все особенности этого устройства, которые отличают его от других моделей:

  • Нет необходимости в приобретении специальных пультов управления для каждого абонента, а также различных брелков или карт.
  • Некоторые системы, оснащенные GSM модулями, имеют ограничения по числу пользователей.
  • Подать команду на какое-либо действие системы можно, находясь в любом месте, где имеется сеть вашего мобильного оператора. Поэтому можно, например, открыть ворота вашему знакомому на территорию, находясь при этом совершенно в другом месте, главное, чтобы там действовала сеть вашего оператора. Также это упрощает работу работникам охранной службы.
  • Имеется возможность произвести настройку системы по компьютеру: удалить или добавить номера абонентов в базу, изменить предоставление доступа по дням недели, времени дня, вести журнал заезда и выезда, запретить въезд при наличии долга по оплате услуг и т.д.
  • GSM модули можно монтировать на автоматические системы любых производителей.
  • Низкая стоимость оборудования. GSM модули по цене примерно равны цене трех пультов управления. Если число пользователей значительное, то экономия средств будет больше. Нет абонентской платы.
  • Такая система имеет простую установку и работу. Установить ее сможет любой человек, имеющий элементарные знания электротехники, по прилагаемой инструкции.
  • По сравнению с оборудованием, управление которого осуществляется по проводам, здесь есть возможность оставить без изменений интерьер помещения при монтаже, не повреждая ничего. Не требуются провода, так как сигнал передается по радиочастоте. В качестве вспомогательных устройств в ее комплекте могут быть проводные датчики.

Серьезным недостатком таких систем является тот факт, что механизмы привода не будут работать, если батарея аккумулятора смартфона разряжена, либо у вас нет денег на этом номере. Однако, подобный недостаток есть и в системах с пультами управления.

Также, к недостатку можно отнести тот факт, что сигнал GSM можно заглушить. В этом случае такая сигнализация уступает обычным вариантам.

GSM модули используются в различных типах оборудования, имеющих электрические приводы:

  • Автомобильные сигнализации.
  • Двери офисов с электрозамком.
  • Электрокотлы отопления.
  • Автоматика шлагбаумов и ворот.
  • Различные сигнализации и охранные системы.

Первые места применения GSM модулей были в видеокамерах, сигнализациях, отправляющих СМС при активировании датчика движения. В настоящее время область применения таких контроллеров стала намного шире.

Большую популярность модули получили в системах управления въездом в поселки коттеджей, жилые комплексы, объекты коммерческого назначения со значительным количеством абонентов.

При выборе GSM модуля и сигнализации для дачи нельзя забывать о диапазоне рабочих температур. Многие загородные дома и дачи зимой не отапливаются, и в комнатах будет низкая температура.

Для охраны офисов подходит сигнализация GSM в комплекте с камерой. Это дает возможность узнать о проникновении, а также проверять соблюдение рабочего времени сотрудниками, вовремя ли они уходят и приходят на рабочее место.

Влажность также имеет важное значение для таких устройств. Импортные образцы многих GSM модулей не предназначены для суровых условий российского климата. Поэтому, при выборе устройств предпочтительно воспользоваться отечественными образцами.

Много положительных качеств GSM модулей доказывает ее значимость при применении в системах охраны разных объектов. Также к ней можно подключать большое число дополнительных датчиков и устройств, которые значительно расширят функциональность системы охраны.

При правильном выборе любая система с GSM модулем станет лучшей охраной для имущества, будет служить хорошим помощником и сообщать вам о несанкционированных проникновениях и происшествиях.

Общие сведения

GSM относится к сетям второго поколения (2 Generation), хотя условно находится в фазе 2,75G благодаря многочисленным расширениям (1G — аналоговая сотовая связь, 2G — цифровая сотовая связь, 3G — широкополосная цифровая сотовая связь, коммутируемая многоцелевыми компьютерными сетями , в том числе Интернет ).

Сотовые телефоны выпускаются для 4 диапазонов частот: 850 МГц, 900 МГц , 1800 МГц , 1900 МГц.

В зависимости от количества диапазонов, телефоны подразделяются на классы и вариацию частот в зависимости от региона использования.

  • Однодиапазонные — телефон может работать на одной из частот. В настоящее время не выпускаются, но существует возможность ручного выбора определённой частоты в некоторых моделях телефонов, например Motorola C115, или с помощью инженерного меню телефона.
  • Двухдиапазонные (Dual Band) — для Европы, Азии, Африки, Австралии 900/1800 и 850/1900 для Америки и Канады.
  • Трёхдиапазонные (Tri Band) — для Европы, Азии, Африки, Австралии 900/1800/1900 и 850/1800/1900 для Америки и Канады.
  • Четырехдиапазонные (Quad Band) — поддерживают все диапазоны 850/900/1800/1900.

В стандарте GSM применяется GMSK модуляция с величиной нормированной полосы ВТ — 0,3, где В — ширина полосы фильтра по уровню минус 3 дБ, Т — длительность одного бита цифрового сообщения.

GSM на сегодняшний день является наиболее распространённым стандартом связи. По данным ассоциации GSM (GSMA) на данный стандарт приходится 82 % мирового рынка мобильной связи, 29 % населения земного шара использует глобальные технологии GSM. В GSMA в настоящее время входят операторы более чем 210 стран и территорий.

GSM Phase 1

1982 (Groupe Special Mobile) — 1990 г. Global System for Mobile Communications. Первая коммерческая сеть в январе 1992 г. Цифровой стандарт, поддерживает скорость передачи данных до 9.6 кбит/с. Полностью устарел, производство оборудования под него прекращено.

В 1991 году были введены услуги стандарта GSM «ФАЗА 1».

  • Переадресация вызова (Call forwarding).
  • Возможность перевода входящих звонков на другой телефонный номер в тех случаях, когда номер занят или абонент не отвечает; когда телефон выключен или находится вне зоны действия сети и т. п. Кроме того, возможна переадресация факсов и данных.
  • Запрет вызова (Call barring). Запрет на все входящие/исходящие звонки; запрет на исходящие международные звонки; запрет на входящие звонки, за исключением внутрисетевых.
  • Ожидание вызова (Call waiting). Эта услуга позволяет принять входящий вызов во время уже продолжающегося разговора. При этом первый абонент или по-прежнему будет находиться на связи, или разговор с ним может быть завершён.
  • Удержание вызова (Call Holding). Эта услуга позволяет, не разрывая связь с одним абонентом, позвонить (или ответить на входящий звонок) другому абоненту.
  • Глобальный роуминг (Global roaming). При посещении любой из стран, с которой ваш оператор подписал соответствующее соглашение, вы можете пользоваться своим сотовым телефоном GSM без изменения номера.

GSM Phase 2+

Следующий этап развития сетей стандарта GSM «ФАЗА 2+» не связан с конкретным годом внедрения. Новые услуги и функции стандартизируются и внедряются после подготовки и утверждения их технических описаний. Все работы по этапу «Фаза 2+» проводились Европейским институтом стандартизации электросвязи ( ETSI ). Количество уже внедрённых и находящихся в стадии утверждения услуг превышает 50. Среди них можно выделить следующие:

  • улучшенное программное обеспечение SIM-карты;
  • улучшенное полноскоростное кодирование речи EFR (Enhanced Full Rate);
  • возможность взаимодействия между системами GSM и DECT HSCSD (High Speed Circuit Switched Data).

900/1800 МГц (используется в Европе, Азии)

Характеристики GSM-900 GSM-1800
Частоты передачи MS и приёма BTS, МГц 890 — 915 1710 — 1785
Частоты приёма MS и передачи BTS, МГц 935 — 960 1805 — 1880
Дуплексный разнос частот приёма и передачи, МГц 45 95
Количество частотных каналов связи с шириной 1 канала связи в 200 кГц 124 374
Ширина полосы канала связи, кГц 200 200

850/1900 МГц (используется в США, Канаде, отдельных странах Латинской Америки и Африки)

Характеристики GSM-850 GSM-1900
Частоты передачи MS и приёма BTS, МГц 824 — 849 1850 — 1910
Частоты приёма MS и передачи BTS, МГц 869 — 894 1930 — 1990
Дуплексный разнос частот приёма и передачи, Мгц 45 80

Центр коммутации (MSC — Mobile Switching Centre)

MSC контролирует определённую географическую зону с расположенными на ней BTS и BSC. Осуществляет установку соединения к абоненту и от него внутри сети GSM, обеспечивает интерфейс между GSM и ТфОП , другими сетями радиосвязи, сетями передачи данных. Также выполняет функции маршрутизации вызовов, управление вызовами, эстафетной передачи обслуживания при перемещении MS из одной ячейки в другую. После завершения вызова MSC обрабатывает данные по нему и передаёт их в центр расчётов для формирования счета за предоставленные услуги, собирает статистические данные. MSC также постоянно следит за положением MS, используя данные из HLR и VLR, что необходимо для быстрого нахождения и установления соединения с MS в случае её вызова.

Гостевой реестр местоположения (VLR — Visitor Location Registry)

VLR обеспечивает мониторинг передвижения MS из одной зоны в другую и содержит базу данных о перемещающихся абонентах, находящихся в данный момент в этой зоне, в том числе абонентах других систем GSM — так называемых роумерах. Данные об абоненте удаляются из VLR в том случае, если абонент переместился в другую зону. Такая схема позволяет сократить количество запросов на HLR данного абонента и, следовательно, время обслуживания вызова.

Стандарты GSM

Мобильные телефоны выпускают с поддержкой 4 частот: 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц и 1900 МГц.

Телефоны подразделяют на классы в зависимости от количества диапазонов, которые поддерживают устройства. Например, телефон, работающий в одной частоте, называют однодиапазонный, а работающий в трех частотах — трехдиапазонный. В некоторых моделях можно выбирать какую-то определенную частоту.

GSM под увеличительным стеклом

Как часто в последние годы мы слышим слово «коммуникации». Жизнь буквально пропитана информацией, и мы привыкли получать и делиться ей в самые сжатые сроки. Но как мало и поверхностно знаем мы о тех вещах, которые используем ежедневно, и сотовая связь не стала исключением. Цель нашего материала – приподнять занавес таинственности над сотовой телефонией. Мы поговорим с вами о самой популярной в мире и нашей стране GSM-связи.

Как часто в последние годы мы слышим слово «коммуникации». Современный мир напоминает муравейник, где базовыми элементами конструкции становятся не ёлочные иголки и органические волокна, а биты полезной и пустой информации. Человечество сделало шаг в сторону цифровых технологий, и шаг этот подобен прыжку в бездну. Мы слишком сильно зависим от современных электронных устройств. Жизнь буквально пропитана информацией, и мы привыкли получать и делиться ей в самые сжатые сроки. Коммуникации становятся краеугольным камнем цивилизации.

Но как мало и поверхностно знаем мы о тех вещах, которые используем ежедневно, и сотовая связь не стала исключением. На сегодняшний день мобильная сфера нашей жизни является одной из самых развивающихся. Цель нашего материала – приподнять занавес таинственности над сотовой телефонией. Мы поговорим с вами о самой популярной в мире и нашей стране GSM-связи. Этот обзор должен вывести мобильный аппарат с позиции чёрного ящика для связи до понятного устройства.

История GSM

История сотовой связи напоминает победное шествие Наполеона. Буквально за несколько лет мобильные аппараты превратились из киношной роскоши в повседневные устройства. Как же проходило становление GSM? История этой связи самая показательная. Сейчас GSM используют около 68 процентов от общего числа абонентов в мире. Аналитики предсказывают, что в ближайшие годы, несмотря на быстрое развитие 3G-сетей, эта цифра не изменится.

В самом начале 80-х годов сотовая связь начала входить в дома европейских и американских богачей. Операторы в среднем получали около 10–50 тысяч долларов с одного абонента в месяц. Связь строилась исключительно на базе аналоговой передачи данных, а о цифровых технологиях, в силу их дороговизны, даже не говорили. Только некоторые операторы могли похвастаться настоящей сотовой, а не простой радиосвязью. О роуминге, разумеется, даже говорить не приходилось. Операторы работали не только на разных частотах, которые предоставляло им местное правительство, но и по-разному модулировали сигнал. Зачастую мобильный телефон выпускался строго под опредёленную сеть.

Откуда возникла идея развивать цифровой стандарт, который стал бы единым для многих государств? Прежде всего, причина в том, что на заре сотовой связи ни одно государство не хотело в полной мере инвестировать миллионы в не совсем понятное начинание. Первые международные договоренности и исследования прошли под управлением Европейской конференции административных работников почты и телекоммуникаций СЕРТ (Conference des administrations Europcennes des Postes et Telecommunications). Реальное участие в проекте принимали немцы и французы. Учёные ограничились частотными исследованиями. Уже через пару лет, в 1982 году, к проекту примкнули 26 европейских стран. Нужно отдать должное, что союз немцев и французов смог переубедить всю Европу и стать родоначальником сотовой связи стандарта GSM. Эта победа не имеет аналогов в истории (например, создание европейской системы спутниковой навигации несёт для общества не меньше пользы, но не имеет должного продолжения). Страны, входящие в проект, поставили интересы создания единого стандарта связи выше своих национальных интересов.

В далёком 1982 году Европейской конференцией была инициирована "Специальная группа по разработке мобильной связи". Позднее Global System for Mobile communications стали сокращать до аббревиатуры GSM. Так началась история современной связи. Большинство постулатов GSM зародилось двадцать лет назад и практически не претерпело никаких изменений, как сама фундаментальная физика. Это говорит о том, что учёные, работавшие над проектом, не просто создали великолепный стандарт, но и заложили в него принципы масштабирования (например, передачи данных).

В 1984 году GSM была признана Францией, Италией и Германией, а через пару лет к договору присоединилась Великобритания. Эта четвёрка и стала родоначальником 900 МГц цифровой связи. Страны, входящие в договор, принялись степенно расчищать требуемый диапазон частот. Ключевым событием развития сети стало декабрьское выступление Франции на международной конференции 1986 года, где была провозглашена дата коммерческого запуска сети. Он намечался на 1991 год. Так общественность услышала о дате запуска первой массовой единой сотовой сети.

Франция проявила себя лидером международного проекта. Именно её инженеры провели исследования в области передачи данных. Они решили остановить свой выбор на методе многостанционного доступа с временным разделением каналов TDMA (Time Division Multiple Access). Иногда этот способ передачи данных радиосигналом называют с временным уплотнением (мультиплексирования). В GSM часто одни и те же вещи носят разные названия. Впрочем, радиофизика полна таких примеров. Нельзя не назвать институт, где зародилась радиосоставляющая GSM связи – CNET, впоследствии преобразованный во France Telecom.

Английские инженеры проснулись лишь в 1990 году, но буквально за год создали и расписали работу GSM в частотном диапазоне 1800 МГц. На первых порах было много противников отхода от GSM 900, но им удалось придать мировую значимость своей работе. В 1991 году в Женеве на выставке TELECOM 91 работа 1800 МГц GSM была представлена как необходимая составляющая сети. Другие подобные проекты по изменению частотного диапазона поддержки в то время не нашли.

Первый запуск сети состоялся в апреле 1992 года. Впрочем, днём рождения сети правильнее считать июнь 1992 года. Именно тогда было подписано первое соглашение по роумингу, а значит, были реализованы все планы по созданию международной сотовой связи. Первый миллион пользователей сеть разменяла к концу 1993 года.

Сегодня GSM-сети охватывают практически все густонаселённые районы земного шара. Стандарт успешно развивается, однако можно смело говорить о том, что эволюционный процесс в сети ещё не закончен. Разработчики заложили слишком много лазеек для роста GSM при его развитии. На данный момент сеть имеет определённый потенциал развития по абонентской базе, конкурентоспособности и предоставлению новых услуг.

История других популярных сейчас стандартов связи не так интересна, так как находится в стадии собственного бурного формирования. При должном желании вы можете сами отследить её. Мы же переходим к обсуждению аппаратной части GSM.

Пора под увеличительное стекло?

Современная сотовая связь внесла настоящий сумбур в умы пользователей. Абоненты путаются, теряются и просто проходят мимо таких понятий, как GPRS, eGSM, EDGE, CDMA и так далее. Удивительно, но полная безграмотность в области сотовой связи не мешает большинству абонентов с удовольствием пользоваться мобильными телефонами. Впрочем, мы с вами прекрасно знаем, что перед посвящёнными открываются куда большие возможности. Итак, давайте познакомимся с азами GSM-связи и покончим с неразберихой, которая мешает нам дышать полной грудью и использовать телефон согласно уму.

Прежде всего, надо определиться с базовыми составляющими современной сотовой связи стандарта GSM. Сеть обязательно должна включать в себя: мобильные телефоны, базовые станции, цифровые коммутаторы, центр управления и обслуживания, а также дополнительное оборудование и программное обеспечение.

Сеть GSM обеспечивает шифрование данных и закрытый от прослушивания радиоинтерфейс. Оборудование обязано однозначно идентифицировать абонента и предоставлять ему набор сервисов (например, передачу данных или роуминг в национальном и международном масштабах).

На время пользования системой абонент получает стандартный модуль подлинности абонента – SIM-карту. Это сравнительно простой чип, который имеет некоторый объём памяти, занятый служебной информацией, часть её отводится для нужд пользователя, сюда же можно записать телефоны или другую информацию. На SIM-карте находятся три важных параметра, которые напрямую связаны с работой сети: международный идентификационный номер подвижного абонента IMSI, свой индивидуальный ключ аутентификации Ki и алгоритм аутентификации A3. Центр управления постоянно отслеживает работающие сотовые телефоны. Информация о них хранится в регистрах положения (HLR) и перемещения (VLR). Если два сотовых оператора подписывают соглашение о роуминге, то это значит, что они ведут фактически общий реестр работающих в их зоне действия трубок. Информация из него необходима для билинга, который снимает с абонента плату за пользование услугами, и для центра коммуникации (последний занимается адресацией и маршрутизацией вызовов).

Сейчас разработчики SIM-карт ведут работы по расширению встроенной памяти. Ожидается, что в скором будущем объём SIM-карт увеличат до 2 Мбайт. Операторы уже готовятся к их закупкам, а абоненты при их использовании смогут разместить в них гораздо больше информации, чем сейчас. При покупке новой трубки пользователь сможет перекидывать объёмные записные книжки и контенты без третьего промежуточного устройства.

Какие проблемы могут подстерегать пользователя при работе с SIM-картой? Стоит иметь ввиду, что старые чипы имели питание около 5 Вольт, а новые работают при напряжении 2,7-3 Вольта (существуют SIM-карты с напряжением питания 1,8 Вольт). Соответственно, некоторые сотовые телефоны отказываются понимать старые SIM-карты. Обычно проблема решается обращением к оператору и заменой SIM-карты. Кроме этого, чип остаётся всего лишь электронным устройством, которое может дать сбой. При правильной аргументации абонента операторы бесплатно меняют такие SIM-карты.

Стоит отметить, что в сетях GSM имеются две важные базы данных. Прежде всего, Authentication Centre (AUC) – хранит IMSI абонентов, ключи идентификации подписчиков, алгоритмы кодирования. Очень важна другая база, Equipment Identify Register (EIR), которая содержит список типов допустимых мобильных аппаратов и список украденных аппаратов. Об этой опции мы поговорим в главе «Секретность переговоров».

GSM-1800, GSM-1900 и GSM-900, или кто крайний

Настал момент рассмотреть работу мобильного сотового телефона в сети. Для современных сотовых телефонов характерны аббревиатуры GSM-1800, GSM-1900 и GSM-900 (встречаются и другие диапазоны, но суть не меняется, вы поймете это позже). Что они обозначают? Как правильно купить сотовый телефон? Для начала предлагаю познакомиться с азами GSM-связи, которые снимут все часто задаваемые вопросы по связи между сотовым телефоном и базовой станцией (связь между базовыми станциями строится несколько иначе, но эта тема выходит за рамки нашего обзора).

Любой разговор о радиоустройствах начинается с упоминания частотного диапазона. С одной стороны, в GSM нет строгих аппаратных особенностей, которые обязали бы оператора использовать опережённый частотный диапазон. С другой стороны, тесные межгосударственные отношения, лицензии чиновников и договорённости с производителями трубок не позволяют отойти от вполне конкретных чисел в эфире. Замечу, что ряд экспериментов со стороны небольших операторов сотовой связи сместить частотный диапазон в другие возможные области провалился практически повсеместно. Без поддержки со стороны производителей сотовых телефонов и оборудования для сети существовать в этом бизнесе просто невозможно. Однако мы несколько отошли от темы. Итак, сейчас частотный диапазон принято разделять так:

Стандарт Частоты передачи Кто и кому передает информацию
Стандартный или главный GSM 900 диапазон, P-GSM От 890 МГц до 915 МГц телефон передает, базовая станция принимает
От 935 МГц до 960 МГц базовая станция передает, телефон принимает
Расширенный GSM 900 диапазон, E-GSM (включает Стандартный GSM 900 диапазон) От 880 МГц до 915 МГц телефон передает, базовая станция принимает
От 925 МГц до 960 МГц базовая станция передает, телефон принимает
"Железнодорожный" GSM 900 диапазон, R-GSM (включает стандартны и расширенный GSM 900 диапазон) От 876 МГц до 915 МГц телефон передает, базовая станция принимает
От 921 МГц до 960 МГц базовая станция передает, телефон принимает

Аналогично с GSM 900 работает сеть GSM 1800. Диапазон частот для последней составляет 1710–1880 МГц. Абсолютно аналогичная картина наблюдается в широко распространённых в Америке сетях GSM 1900. В целях экономии времени мы не будем разжёвывать работу GSM 1800 и GSM 1900, так как она практически полностью аналогична GSM 900.

Итак, в стандарте GSM используется передача данных пакетами в сложной структуре временных (ТDMA) кадров. Доступ абонентских сотовых телефонов к каналу связи без SIM-карт и полномочий, предоставляемых сетью, исключается. Полная гарантия безопасности связи обеспечивается в стандарте GSM шифрованием передаваемых сообщений по методу с "открытым ключом".

Когда абонент начинает вести разговор, его аппарат вещает в полосе частот 890–915 МГц и получает отзыв от базовой станции в полосе частот 935–960 МГц. При переключении каналов во время сеанса связи разность между этими частотами постоянна и равна 45 МГц. Разнос частот между соседними каналами связи составляет 200 кГц. Таким образом, в отведённой для приёма/передачи полосе частот шириной 25 МГц размещается 124 канала связи. (Именно эти каналы стали предметом торга между операторами. Вспоминается выход Мегафона на московский рынок связи, когда недостающие каналы приходилось брать у конкурентов или у спецслужб.). В стандарте GSM используется многостанционный доступ с временным разделением (уплотнением каналов – TDMA), что позволяет на одной несущей частоте разместить 8 речевых каналов (можно говорить 8 тайм-слотов) одновременно. В качестве речепреобразующего устройства используется речевой кодек RPE — LTP с регулярным импульсным возбуждением и скоростью преобразования речи 13 Кбит/с. Несложно подсчитать, сколько пользователей одновременно может находиться в эфире в пределах одной базовой станции. Именно с этим и связаны перегрузки сети в некоторых местах, где пользователи единовременно пытаются поговорить между собой, например, на концертах или праздничных городских мероприятиях. Пути решения проблемы очевидны – установить больше базовых станций.

Идеальных радиоканалов не существует – помехи являются неотделимым спутником связи, даже цифровой. Для защиты от ошибок, возникающих в радиоканалах, применяются блочное и свёрточное кодирование с перемежением. Повышение эффективности последнего при малой скорости перемещения подвижных станций достигается медленным переключением рабочих частот в процессе сеанса связи (со скоростью 217 скачков в секунду). Интерфейс связи построен так, что если кодек не может правильно развернуть информацию с голосом абонента, то появляются пропадания звука (говорят о потере пакетов данных).

Ключевым параметром связи всегда оставалась её дальность. Ответим сразу: GSM 900 сотовый телефон может общаться с базовой станцией на расстоянии до 35 км. Это связано с работой технологии TDMA – каждой мобильной станции выделяется тайм-слот в 0.577 миллисекунд (точнее говоря, работает отношение 15/26), за это время мобильная станция должна успеть ответить. Так как скорость распространения радиоволн конечна (300 тысяч км/сек), то максимальное расстояние вычисляется очень просто и составляет эти самые 35 км. Впрочем, если теоретическое вычисленное значение выглядит очень красиво, то в реальности всё обстоит несколько хуже. Для GSM-900 существует 5 классов мощности сотовых аппаратов: 1-й – 20 Вт, 2-й – 8Вт, 3-й – 5 Вт, 4-й – 2 Вт и 5-й – 0.8 Вт. Реально мы не встречали ни одной носимой трубки с мощностью больше 2 Вт. Пробить расстояние в 35 км при таких характеристиках невозможно. Если увеличить мощность базовой станции достаточно просто – надо установить трансформатор побольше и договориться с органами надзора, то дать каждому пользователю генератор или кислотный пятидесятикилограммовый аккумулятор за спину не представляется возможным. Против абонента сотовой сети играет буквально всё: погода, рельеф, инфраструктура и многое другое. Так что реальное расстояние, на котором связь возможна в каждом конкретном случае, достигается простым экспериментом с сотовым телефоном. Наш очень субъективный опыт работы с мобильными телефонами говорит в пользу немецкого производителя Siemens. Инженеры этой компании делают очень хорошие передатчики. Подчеркиваю, что это лишь субъективное мнение. Чувствительность трубок зачастую сильно отличается даже в пределах одной партии.

Чем же отличаются GSM-1800, GSM-1900 и GSM-900? С точки зрения передачи данных, только рабочими частотами. Разумеется, есть нюансы. В диапазонах 1800 и 1900 частотное планирование выполняется более гибко. Для 1800 диапазона максимальная дальность связи (расстояние между сотовым телефоном и базовой станцией) может достигать только 10 км. Проникающая способность радиоволн более высокого частотного диапазона существенно отличается от GSM 900. Принято считать, что в городских джунглях GSM 1800 работает лучше. Единовременная ёмкость базовой станции более высокого диапазона выше. Впрочем, однозначного ответа на вопрос «Что лучше?» нет и быть не может. Частотный диапазон живёт своими абонентами и поддержкой производителей сотовых телефонов. Хорошо, что у операторов есть возможность лавировать между диапазонами. В некоторых регионах возможности по канальному развитию в GSM 900 просто нет. Приходится как-то решать свои проблемы – либо частоты перекупаются у конкурентов, либо их приходится получать от спецслужб (которые давно и серьёзно облюбовали эти частотные диапазоны), предоставляя им взамен что-то другое.

Передача данных

Сети стандарта GSM умеют передавать данные. Изначально эта возможность закладывалась в них разработчиками в далеких 80-х годах прошлого века. Тогда никто и подумать не мог о развитии коммуникаций в ближайшие десятки лет. Сейчас GSM может предоставить вполне конкурентоспособные сервисы, которые выведут абонентов во Всемирную Паутину и позволят переслать факсимильное или е-mail сообщение. Сеть GSM даёт пользователю возможность вывести свой компьютер в Интернет, используя сотовый телефон как устройство передачи данных. Кроме этого, современный мобильный телефон сам является web-браузером, ICQ-клиентом и даже файл-сервером. Однако обо всём по порядку.

Изначально сеть могла передавать данные на скорости 9,6 Кбит/c. Если подойти к вопросу исключительно формально и просчитать максимальную скорость канала, то она составит 33,8 Кбит/c. Почему же данные передавались на скорости только 9,6 Кбит/c? Ответ очевиден. Служебная информация, криптозащита и алгоритмы исключения ошибок съедали всё до потока в 13 Кбит/c. Однако и на этом не заканчивались беды пользователя. Данные посылали через речевой кодек. В результате и получались эти злосчастные 9,6 Кбит/c. Разумеется, в наши дни на такой скорости работать в Интернете практически невозможно. Операторы прибегали к всевозможным ухищрениям по увеличению прокачиваемого потока данных.

Как следствие инженерной мысли в области увеличения скорости пересылки данных на свет родилась технология HSCSD (High Speed Circuit Switched Data, высокоскоростная передача по коммутируемым каналам). Её появление диктовалось самой логикой. Предлагалось объединить несколько канальных интервалов. Решение о количестве таких интервалов принималось оператором в зависимости от загрузки сети. Какие скорости сулили пользователям? Теоретический предел составлял до 57,6 Кбит/с. Увеличить скорость до 76,8 Кбит/с (9,6х8) не представлялось возможным, так как сетевой канал между коммутатором и базовой станцией составлял 64 Кбит/с. Для включения технологии HSCSD требовалось приобрести сотовый аппарат с её поддержкой со стороны пользователя и программной поддержкой протокола (аппаратная часть не трогалась) со стороны оператора. HSCSD требует установить непрерывное соединение для обмена данными между вызывающей и вызываемой сторонами. Протокол напоминает обыкновенную голосовую связь и тарифицируется на поминутной основе. Оператор теряет голосовые каналы, а пользователь не получает возможность платить только за переданные данные. Одним словом, HSCSD стала своего рода заплаткой на старых штанах перед покупкой обновки. Впрочем, свою роль она сыграла лучшим образом, хотя пробыла на сцене сотовой связи не боле двух лет.

Рождение GPRS (General Packet Radio Service) стало новым витком в развитии GSM-сетей. Эта новая технология пакетной передачи данных несколько лет назад ворвалась на рынок и удерживает на нём серьёзные позиции. Вместо передачи непрерывного потока данных через постоянное соединение (например, HSCSD), при пакетной коммутации сеть используется только в случае наличия данных для передачи. Такой подход абсолютно обоснован и созвучен самой идее Интернета, где данные возникают в импульсном режиме. В GPRS максимально возможная скорость передачи данных составляет 171,2 Кбит/с (теоретически возможная скорость составляет 270,4 Кбит/с=33,8х8). Стоит отметить, что мобильный аппарат может одновременно устанавливать голосовое соединение и обмениваться данными. GPRS позволяет тарифицировать данные по их количеству, а не по времени нахождения в сети, что и реализовано в данный момент операторами сотовой связи. Чтобы запустить GPRS, инженеры должны дополнить существующую сеть оборудованием пакетной передачи данных.

Сегодняшний день принес нам технологию EDGE (Enhanced Data for Global Evolution). Базисом новинки стала идея изменения метода модуляции несущей и адаптивная схема кодирования. Для тех, кто не любит технических тонкостей, просто сообщим, что скорость поднялась до 384 Кбит/с. Если вы не привыкли скакать по верхушкам и интересуетесь сутью дела, то с удовольствием сообщаем подробности. В протоколах передачи информации GSM используется модуляция GMSK с одним битом на символ. В EDGE заработает модуляция 8PSK с тремя битами на символ, которая увеличивает скорость в три раза. Кроме этого, в EDGE реализованы два режима работы: первый – с коммутацией пакетов (EGPRS или Enhanced GPRS), второй – с коммутацией каналов (ECSD, Enhanced Circuit Switched Data), подобно технологии HSCSD. В режиме пакетной передачи данных может изменяться скорость работы в зависимости от состояния эфира. Иными словами, если количество ошибок возрастает, то следующий пакет отсылается на меньшей скорости. Это придает протоколу гибкость.

Сейчас можно безапелляционно заявить, что EDGE стал будущим для сотовой связи в России. Для его реализации необходимы вложения. Нужно аппаратно модифицировать сеть. Например, стоимость работ по апгрейту сети GSM для Санкт-Петербурга составляет 40 миллионов долларов. Разумеется, сумма эта зависит от существующей аппаратной и программной платформ. После введения EDGE в строй оператор может предлагать пользователю услуги качественно нового уровня, например, видеотрансляцию, действительно быстрый Интернет и т.д. Скорость 384 Кбит/с позволяет EDGE-сетям конкурировать с сетями третьего поколения, которые пока только ходят по Европе и стучатся в двери. Развёртывание последних стоит существенно дороже, чем обновление существующих до EDGE. Поэтому на ближайшие несколько лет мы делаем ставку только на EDGE.

Производители сотовых телефонов начали поставлять трубки с EDGE на мировой рынок только с этого года (несколько аппаратов прошлого года не в счёт). Наибольший интерес к технологии проявляет финская компания Nokia – практически все её новинки имеют поддержку EDGE. Ожидается, что к концу года доля трубок с EDGE составит не менее 30 процентов на рынке.

Gsm модуль что это такое в телефоне

GSM — что это такое в телефоне и как работает

GSM является активным стандартом мобильной сотовой связи в России и многих других странах. Именно на основе этой технологии и работают наши телефоны.

Каждый из нас слышал про этот термин, но не все до конца знают и понимают, что это такое, как работает и зачем вообще нужны все эти стандарты.

GSM - что это такое в телефоне и как работает

Прошлый материал был посвящен тому, что это такое ростест и зачем и какую роль он играет при выборе смартфона с этим знаком. Сейчас вы узнаете про GSM, его определение и роль в развитии мобильных технологий.

Что такое GSM

GSM (Global System for Mobile Communications) — это международный стандарт связи второго поколения 2G, цифровая сеть, которая используется мобильными операторами для передачи в ней данных. Используется по всему миру и поддерживается практически всеми мобильными телефонами. Данные передаются в беспроводном формате, поэтому провода не нужны.

Переводится, как глобальная система мобильной связи. Основана на разделение каналов по времени TDMA и частоте FDMA. Является сетью второго поколения, означает цифровую связь.

GSM-сетями на данный момент пользуется около 80% телефонов по всему миру, как основными, чтобы осуществлять беспроводные звонки. Всего есть три основных и используемых сети: GSM, TDMA и CDMA. Именно первая является наиболее используемой и популярной.

GSM в отличие от того же CDMA предлагает более широкие возможности для международного роуминга. Так, как на его долю приходится 80% всего рынка. Также, технология позволяет одновременно передавать данные и совершать звонки.

Работает на частоте: 800/900/1800/1900 МГц. Практически все современные телефоны поддерживают эти частоты без проблем. Сигнал распространяется на расстояние в 35 км от базовой станции/вышки. А средняя скорость передачи данных — до 20 кбит/сек.

Включает в себя надстройки: GPRS и EDGE. Они позволяют передавать данные в пакетном формате и увеличивают скорость передачи. Также их называют 2.5G и 2.75G. Именно с их помощью с телефона можно выходить и во всемирную паутину.

Интересно! Данные передаются в сжатом виде, это связано с низкой пропускной способностью канала, поэтому качество звука не очень хорошее.

Наряду с другими технологиями, является частью эволюции беспроводной мобильной связи, которая включает высокоскоростную передачу данных с коммутацией каналов (HSCSD), общую систему пакетной радиосвязи (GPRS), улучшенную среду GSM данных (EDGE) и универсальную службу мобильной связи. (UMTS).

Как это работает

Ключевым элементом работы GSM на мобильном телефоне или планшете является SIM карта, которая привязана к вашему оператору сотовой связи. Пользователь СИМ карты не привязывается к определенному телефону и может пользоваться услугами связи, на которые подписан с любого устройства куда он ее вставит.

Мобильные телефоны идентифицируются при помощи IMEI. Сим карта идентифицируется, как IMSI. Все эти коды являются уникальными во всем мире. IMEI и IMSI независимы друг от друга, это обеспечивает личную мобильность. СИМ карта, как и телефон могут быть защищены паролем, чтобы ими никто не мог пользоваться кроме владельца.

Сигнал передается через вышки, которые устанавливают сотовые операторы, их довольно много, сигнал в среднем распространяется на 35 километров. Как только мобильный телефон находит такую вышку — происходит соединение и можно совершать звонки.

Выглядит работа в целом так:

1. GSM модуль, установленный в телефоне, связывается с ближайшей вышкой сотовой связи. Происходит обмен данными.

2. Вышка проверяет данные с сим карты, идентифицирует абонента и позволяет совершать звонки и другие действия. Все при этом шифруется.

Интересно! Кроме сим карты — ее идентификатора IMSI, станция также проверяет и IMEI самого смартфона и, если он будет в черном списке — может заблокировать любые вызовы.

Немного истории

История GSM берет свое начало в 1 982 году, когда Европейский институт стандартизации электросвязи создал Group Special Mobile, которую потом переименовали в Global System for Mobile Communications. Развиваться технология и активно распространятся начала лишь в 90-ых годах.

Целью создания было обеспечение мобильного роуминга между странами, которые состояли в общеевропейском сотрудничестве. Сотовую связь устанавливать предполагалось на частоте в 900МГц.

По состоянию на 2 003 год цифровые беспроводные услуги GSM предлагались в той или иной форме в 193 странах.

Особенности GSM
  • СИМ карта используется для доступа к каналу и службам связи
  • Беспроводная сеть передачи данных
  • Шифрование телефонных звонков
  • Защита пользователя от возможного взлома и мошеннических действий
  • Анти-определитель номера
  • Возможность общаться в роуминге
  • Переадресация
  • Передача факсимильных сообщений
  • Ожидание вызова
  • СМС
  • Голосовая почта
  • Конференции
В заключение

Это были основные моменты, которые нужно знать об этом стандарте связи. Сейчас ему на смену пришли уже более новые и современные виды, обеспечивающие куда лучшее качество с быстрой передачей информации.

GSM модули для умного дома

Еще каких-то лет 20 назад наличие дома персонального компьютера с выходом в интернет было редкостным явлением. А про домашние устройства, которые могут подключаться к интернету говорили как о научной фантастике. Сегодня такие устройства — уже даже не ниша, а целый рынок интернета вещей (Internet-of-Things, IoT).

По прогнозам Gartner, в этом году количество устройств IoT должно вырасти на 21% по сравнению с 2019 годом и достигнуть 5,8 миллиардов. При прочих равных растут и все связанные с этим отрасли.

Интернет вещей получил популярность среди бытовых потребителей благодаря возможностям объединения домашних приборов ежедневного использования, программного обеспечения и специализированных (часто облачных) сервисов. IoT-устройства сильно зависят от стандартов взаимодействия устройств, протоколов связи и сетевых технологий. Для эффективного и надежного функционирования каждого отдельного продукта важна бесперебойная и коллективная работа сегментов аппаратного и программного обеспечения, а также сегмента сервисов… Поставщики решений для умного дома должны учитывать риски несовместимости устройств в рамках этих трёх сегментов и обеспечить их бесперебойную работу.

В этой статье поговорим о специализированных устройствах для умного дома — GSM-модулях, принципах их работы, преимуществах и недостатках при совместном использования различных IoT-устройств в домашнем (и не только) хозяйстве. Подробности под катом.

Принципы работы GSM-модулей

GSM-модуль — это устройство, работающее в качестве мобильного телефона или модема, которое используется для связи любого устройства по сети. GSM-модулю для работы требуется SIM-карта и он работает в диапазоне сети, которую поддерживает он сам и мобильный оператор.

В зависимости от производителя и назначения, передача команд управления на GSM-модуль может выполняться следующими способами:

  • Телефонный вызов (дозвон)
    Приняв звонок и получив номер абонента, система сопоставляет его с номерами из внутреннего списка. При совпадении с одним из номеров она передает сигнал на блок управления приводом. Звонок при этом сбрасывается. У недостаткам этого способа управления можно отнести то, что в память устройства можно записать ограниченное количество номеров пользователей, как правило несколько сотен, что для многих целей может быть недостаточно.
    Также недостатком будет то что телефонный вызов может быть ассоциирован только с одной командой, например открыть шлагбаум.
  • Мобильное приложение
    Один из самых удобных способов управления с помощью мобильного приложения.
    Удобный графический интерфейс позволяет управлять устройством с планшета или смартфона с доступом в интернет из любой точки мира.

Администрирование и настройка устройств

Существует масса устройств и все они отличаются друг от друга, но большинство возможностей для администрирования устройств можно свести к трем:

При помощи компьютера
Для подключения устройств к компьютеру как правило используется USB соединение, как например в Лидер GSM или ethernet как например в ЭРА-2000 GSM. На компьютер устанавливается программное обеспечение и уже с помощью него, можно задавать рабочие режиму, добавлять или удалять пользователей, скачивать журнал доступа и много чего еще.
Из плюсов этого способа можно отметить, графический интерфейс, и практически неограниченные возможности, и естественно это единственный способ с помощью которого можно проводить манипуляции с устройством при отсутствии мобильной связь.
Недостаток тоже есть, он в том что требуется физическое подключение с помощью кабеля, а значит придется побегать.

При помощи SMS
Блок управления GSM-модулем также можно настроить с помощью команд переданных посредством SMS. Главный минус этого способа администрирования заключается в том все команды придется набивать вручную, и то что обратно от устройства получит данные будет практически невозможно.

Облако или мобильное приложение
При наличии таких возможностей, вся настройка происходит через через личный кабинет предоставляемый производителем, для входа используется обычный браузер. Либо через приложение установленное на мобильном телефоне.

Настройка и управление прибором возможно с любого компьютера, планшета или телефона с доступом в интернет из любой точки мира, например у устройств PAL ES даже никаких конфигурационных ПО и предварительных настроек не требуется делать.

Приборы добавляются в личный кабинет или мобильное приложение, как правило по серийному номеру. А далее в зависимости от вендора, вам доступно множество возможностей. Добавление и удаление пользователей, просмотр журналов событий, настройки логики срабатывания тревожных оповещений и многое другое.

Типовая конструкция GSM-модуля
GSM-модуль состоит из радиоблока, процессора, памяти и интерфейсов для интеграции с периферийным оборудованием. В зависимости от модели, GSM-модули, помимо голосовой связи и SMS, могут поддерживать GPRS-передачу данных.

Дополнительно, некоторые GSM-модули оснащаются GPS-передатчиком для передачи координат места, где они находятся.
Самые продвинутые модели поддерживают взаимодействие с мобильными приложениями и облачными сервисами производителя соответствующего оборудования.

Преимущества GSM-модулей

Ниже несколько основных преимуществ использования сети мобильных операторов для управления удаленными устройствами в сравнении с другими каналами: Wi-Fi, Bluetooth или Ethernet.

Возможность управления имея под рукой самый простой телефон (если устройство управляется звонком или через SMS). Телефон может не иметь возможности установки мобильного приложения, подключения по Bluetooth или Wi-Fi, но даже с самого простого кнопочного аппарата (например, с легендарного Nokia 3310) можно позвонить или отправить SMS.

Нет единой точки отказа. При использовании сети Wi-Fi и нескольких IoT-устройств возникает единая точка отказа — Wi-Fi-роутер. Отключение электричества или неполадки у оператора связи за один раз сделают недоступными сразу все устройства. При отдельном беспроводном подключении каждого устройства к сети мобильного оператора такого эффекта не возникнет. Дополнительного резервирования можно добиться дублированием важных устройств и их подключения к сетям различных операторов.

Управление устройствами на любом расстоянии. Находясь на любом расстоянии есть возможность наблюдать за происходящим и управлять устройствами. Например, покормить рыбок.

Недостатки GSM-модулей

Недостатки у GSM-модулей тоже есть. Разберём основные.

Плата за сим-карту и необходимость контроля за балансом. Каждое устройство — отдельная статья расходов. Операторы часто требуют регулярно совершать платные действия, чтобы сим-карта не блокировалась. Кроме этого, баланс на каждой сим-карте должен быть под контролем, чтобы оператор не ограничивал возможности коммуникации и было возможно обратиться к устройству через мобильный интернет, SMS или по звонку.

Нестабильная связь при неблагоприятной погоде. Электромагнитное излучении грозового фронта может влиять на качество сигнала, а молния потенциально может вывести из строя оборудования оператора связи. Событие маловероятное, но возможное.

Невозможность использования в отдаленных местностях и изолированных помещениях. Отдаленные местности — места с отсутствием стабильного покрытия мобильными операторами. Изолированные помещения — подвалы, экранированные металлоконструкциями помещения и другие места, где нет возможности приёма радиосигнала с базовой станции.

Киберугрозы. Если устройство управляется по звонку или через SMS, злоумышленник может подменить номер и получить доступ к управлению периферийным оборудованием. Поиск выдаёт множество подобных сервисов. При использовании более продвинутого оборудования с поддержкой управления через мобильное приложение облачного сервиса такие риски снимаются сами собой.

Глушение сигнала сотовой сети. Специальное оборудования для глушения сигнала от GSM-модуля к базовой станции позволит предотвратить оповещение о проникновении. Такое оборудование также широко представлено в продаже.

Обзор GSM-модулей

Различные GSM-устройства достаточно давно вошли в нашу жизнь, в этом разделе мы расскажем о GSM-устройствах различного назначения и приведем примеры конкретных моделей. Ниже о:

GSM-сигнализации

В базовый комплект GSM-сигнализации обязательно входит контроллер и, в зависимости от комплектации, могут входить видеокамеры, датчики движения, датчики открытия двери или окна, датчики дыма или воды. Если нет нужды в дополнительных датчиках, можно приобрести базовый комплект сигнализации и в дальнейшем дооснастить его дополнительными датчиками. Оснащение комплектов сигнализаций дополнительными датчиками — дань курсу придания универсальности устройствам. В некоторых моделях сигнализаций контроллеры, в целях резервирования канала, могут оснащаться 2 или 3 слотами для сим-карт.

В отличие от сигнализаций, подключенных к пульту охранной компании, GSM-сигнализации имеют лишь один канал оповещения — мобильная связь. То есть при недоступности этого канала, злоумышленник окажется в помещении незамеченным. Сигнализации, подключенные к пульту охраны имеют дополнительные каналы подключения: Wi-Fi, Ethernet, проводная телефонная линия, а GSM используют в качестве резервного канала. Однако, нужно учитывать, что пультовая охрана — это обязательная абонентская плата и плата за каждый вызов. Если сравнивать GSM-сигнализации с обычными тревожными аналогами (без GSM и подключения к пульту охраны), последние могут быть рассчитаны разве что на неопытных злоумышленников, следовательно, такой вариант желательно не рассматривать вовсе.

Ниже приведены 3 популярных модели по данным Яндекс.Маркет.

  • Carcam GSM alarm kit — цена 3990 рублей
    В комплект входят модуль GSM, модуль Wi-Fi и 2 беспроводных датчика: инфракрасный датчик движения и магнитоконтактный датчик открытия двери или окна. Датчики подключаются к главной панели управления на частоте 433 МГц. Поддерживается управление через мобильное приложение.
  • Sapsan GSM 4G CAM — цена 25 749 рублей
    GSM сигнализация с датчиками и 2-мя уличными видеокамерами. В комплект входит контрольная панель, уличная Wi-Fi-камера, датчик движения, датчик открытия окна, пульт постановки / снятия с охраны и комплект антенн. Особенностью устройства является возможность работы в качестве Wi-Fi маршрутизатора. Доступно управление через мобильное приложение.
  • Ajax Hub Kit Black — цена 14 990 рублей
    В комплект входит центральная панель, датчик движения и датчик открытия. Дополнительно можно подключиться до 100 устройств. Между собой датчики общаются по защищенному беспроводному каналу.
GSM-модули для управления доступом

Это универсальные устройства, к которым подключается любые преграждающие устройства: автоматические ворота, шлагбаумы, турникеты, картоприемники, электромеханические или электромагнитные замки, почтовые ящики и лифты. Управление аналогичными устройства без поддержки GSM требует нахождения в непосредственной близости с ними. Например, если вы уехали в отпуск или находитесь на самоизоляции, а кому-то нужно попасть на территорию с ограниченным доступом, удалённо открыть шлагбаум, турникет или помещение не составит труда.

Большую популярность GSM-модули получили в системах управления въездом в поселки и жилые комплексы, объекты коммерческого назначения со значительным количеством абонентов. Они могут управлять любыми автоматическими преграждающими устройствами — шлагбаумами, боллардами, автоматикой для ворот.

Ниже приведем три популярных устройства по версии наших покупателей.

  • Eldes Esim 320 2G/3G — цена 15 900 рублей
    Это автономный GSM-контроллер для управления шлагбаумом (воротами) с телефона. Устройством можно управлять с телефона, через WEB-интерфейс или мобильные приложения.
  • DoorHan GSM 3.0 — цена 10 250 рублей
    Модуль предназначен для управления шлагбаумами, приводами, системами освещения и другими типами электрооборудования. Поддерживает передачу дистанционных команд через контакты типа NO, NC.

Pal SG314-GI-WR позволяют открывать исполнительное устройство не только при помощи телефонного вызова (звонка), но и при помощи мобильного приложения PalGate (доступно для iOS и для Android), проксимити карты и некопируемого пульта дистанционного управления с шифрованием на базе криптопротокола AES 128.

Из-за простоты подмена телефонного номера, производитель не рекомендует использовать телефонный вызов как способ доступа, по умолчанию эта опция отключена и для использования ее нужно активировать, но делать это конечно не стоит так как это сильно упростит задачу потенциальным злоумышленникам.
Приборы PAL ES настраиваются только через облачный личный кабинет. Настройка и управление прибором возможно с любого компьютера, планшета или телефона с доступом в интернет из любой точки мира, никаких конфигурационных ПО и предварительных настроек не требуется.

GSM-управление для котла отопления

Системы для управления отоплением в доме предназначены для поддержания комфортной среды в помещениях и оповещении о любых нештатных ситуациях. Состоит из контроллера, датчиков температуры, напряжения и оснащено возможностью подключения дополнительных датчиков.

Несмотря на автоматическую работу современного отопительного оборудования и его способность поддерживать требуемую температуру без вмешательства человека, иногда возникают нестандартные ситуации, требующие корректировки работы устройства. Например, изменилась погода, возникли перебои с подачей газа, отключилось электричество, отопительное оборудование перегрелось и так далее.

Благодаря GSM модулю у вас есть не только своевременные оповещения, но и возможность максимально быстро реагировать на ситуацию, чтобы например, избежать заморозки контура отопления.

Модули управления котлами без GSM-модуля требуют присутствия на месте его нахождения, что может быть затруднительно в условиях, например, загородного дома и самоизоляции или отъезда в отпуск.
В этом разделе разберем три популярные модели по версии Яндекс.Маркет.

  • КотелОК — цена 3 990 рублей
    Устройство для контроля температуры в помещении. Дополнительно устройство контролирует наличие напряжения в сети. Подходит для управления электрическим котлом.
  • ZONT Smart — 9 020 рублей
    Система подходит для управления газовыми и электрическими котлами. Поддерживает работу до 120 радиодатчиков, включение отопления по расписание, в зависимости от уличной температуры. Для коммуникаций с внешним миром есть Wi-Fi, GSM и GPRS.
  • Кситал GSM 12Т — 9 090 рублей
    Устройство поддерживает работу с 12 зонами контроля и подключение датчиков температуры, движения, открытия дверей или окон, пожарной сигнализации. В случае возникновения нештатной ситуации система рассылает уведомления по SMS (можно ввести до 10 номеров).
GSM-модули для автомобиля

Это устройства охранной сигнализации для автомобиля. При наличии GSM-модуля такие устройства могут передавать владельцу телематические данные о состоянии машины и оповещать о нештатных ситуациях.

Автомобильные сигнализации без GSM-модуля имеют известный недостаток — радиус их действия ограничен дальностью работы брелка. Сигнализация с GSM оповестит хозяина о происходящем вне зависимости от дальности его нахождения. Некоторые GSM-сигнализации поддерживают управление и мониторинг через мобильные приложения. Это значительно расширяет возможности: отслеживание положения авто, немедленный запуск двигателя, запуск двигателя по температуре или по расписанию, открывание авто, поиск на парковке и прослушивание того, что происходит в авто. Кроме этого, смартфон можно полноценно использовать вместо брелка.
Ниже расскажем о 3 популярных моделях моделях по версии Яндекс.Маркет.

  • Starline x96 v2 sl — цена от 39 000 рублей
    Устройство поддерживает подключение к шинам CAN и LIN, отправляет владельцу оповещения о любых нештатных ситуациях с автомобилем и может дооснащаться модулем GPS-ГЛОНАСС для определения местоположения автомобиля при помощи бесплатного сервиса производителя сигнализации.
  • Pandora NAV-09 — цена от 10 450 рублей
    Модуль совместим с сигнализациями Pandora. Доступно управление посредством SMS и через мобильное приложение. В модуле также есть GPS для определения координат автомобиля, а в комплекте поставляется nano-SIM карта с предоплаченным балансом для начала работы.
  • Alligator online — цена 6 990 рублей
    Модуль дистанционного управления и мониторинга автомобиля. Работает с CAN-шиной автомобиля, для управления можно использовать мобильное приложение, голосовые команды или SMS. Может выполнять функции маршрутного компьютера: фиксировать время поездок и остановок, среднюю и максимальную скорости и пробег.
GSM-выключатели

Распространенные типы GSM-выключателей — устройства, предназначенные для крепления на DIN-рейку (в щиток). Их принцип работы аналогичен работе розеток — замыкание и размыкание реле.

GSM-выключатель может быть особенно полезен тем, кто постоянно беспокоится о невыключенном утюге или обогревателе. Даже если вы оставите его включенным, удаленное отключение электропитания принесёт спокойствие за сохранность помещения. В выключателе может быть одно или более реле. Для эффективного использования GSM-выключателей (например, чтобы вместе с утюгом не выключить холодильник), каждое встроенное реле должно быть подключено к различным сегментам электропроводки. В некоторых выключателях есть специальные управляемы выходы, к которым можно подключить периферийное оборудование, например, сирену.

Ниже расскажем о трёх популярных моделях по данным Яндекс.Маркет.

  • Мастер Кит MP0212 — цена 6 420 рублей
    GSМ выключатель на DIN рейку, устройство управляется при помощи отправки SMS. Отслеживать статус работы устройства можно по индикации светодиодов.
  • А-KIT-BOX с 4 автоматами на DIN рейке — цена 21 000 рублей
    В комплект поставки входят 4 автомата, каждым из которых можно управлять через SMS. Доступно получение состояния каналов, временное включение/выключение определенного канала или всех каналов на заданное время, установка единого пароля на все каналы, возможность установить отдельные пароли на каждый канал, уведомление о перезагрузке устройства, в случае пропадания-появления питания.
  • SimPal-D210 — цена от 3 490 рублей
    Устройство позволяет включать и отключать питание по звонку или с помощью SMS-команд. Этот контроллер имеет в комплекте термодатчик и два выхода для подключения проводных датчиков.При пропадании или восстановлении питания или ручном управлении включением, устройство будет отправлять оповещения по SMS. В отличие от GSM-розетки, этим выключателем можно управлять сразу группой обычных розеток, подключенных к одному контуру электропитания.
GSM-розетки

Розетки с GSM-модулем могут использоваться для удаленного включения и выключения электроприборов. Самый распространённый кейс — это управление обогревателем, часто выключатель имеет встроенный датчик температуры.

При помощи розеток с GSM можно быть спокойным за отключение электроприборов в случае, если вдруг что-то забыли выключить при уходе. А еще можно подготовить помещение к собственному приходу и, например, включить обогреватель.
На рынке также представлены устройства с управлением через Wi-Fi, они более популярны, т.к. для их работы достаточно одного интернет подключения. Но, в отличие от GSM-розеток имеют единую точку отказа — в случае выхода из строя Wi-Fi-маршрутизатора, все розетки станут неуправляемы. Обычные розетки без GSM или Wi-Fi управляются централизованно из щитка и преимуществ умных розеток не имеют (если только в щитке нет выключателя, управляемого через GSM или Wi-Fi).
Ниже приведем обзор трех попурных GSM-розеток из Яндекс.Маркета.

Сети GSM. Взгляд изнутри.

На заре развития мобильной связи (а было это не так давно — в начале восьмидесятых) Европа покрывалась аналоговыми сетями самых разных стандартов — Скандинавия развивала свои системы, Великобритания свои… Сейчас уже сложно сказать, кто был инициатором последовавшей очень скоро революции — "верхи" в виде производителей оборудования, вынужденные разрабатывать для каждой сети собственные устройства, или "низы" в качестве пользователей, недовольные ограниченной зоной действия своего телефона. Так или иначе, в 1982 году Европейской Комиссией по Телекоммуникациям (CEPT) была создана специальная группа для разработки принципиально новой, общеевропейской системы мобильной связи. Основными требованиями, предъявляемыми к новому стандарту, были: эффективное использование частотного спектра, возможность автоматического роуминга, повышенное качество речи и защиты от несанкционированного доступа по сравнению с предшествующими технологиями, а также, очевидно, совместимость с другими существующими системами связи (в том числе проводными) и тому подобное.

Плодом упорного труда многих людей из разных стран (честно говоря, мне даже страшно представить себе объем проделанной ими работы!) стала представленная в 1990 году спецификация общеевропейской сети мобильной связи, названная Global System for Mobile Communications или просто GSM. А дальше все замелькало, как в калейдоскопе — первый оператор GSM принял абонентов в 1991 году, к началу 1994 года сети, основанные на рассматриваемом стандарте, имели уже 1.3 миллиона подписчиков, а к концу 1995 их число увеличилось до 10 миллионов! Воистину, "GSM шагает по планете" — в настоящее время телефоны этого стандарта имеют около 200 миллионов человек, а GSM-сети можно найти по всему миру.

Давайте же попробуем разобраться, как организованы и на каких принципах функционируют сети GSM. Сразу скажу, что задача предстоит не из легких, однако, поверьте — в результате мы получим истинное наслаждение от красоты технических решений, используемых в этой системе связи.

За рамками рассмотрения останутся два очень важных вопроса: во-первых, частотно-временное разделение каналов (с этим можно ознакомиться здесь ) и, во-вторых, системы шифрования и защиты передаваемой речи (это настолько специфичная и обширная тема, что, возможно, в будущем ей будет посвящен отдельный материал).

Основные части системы GSM, их назначение и взаимодействие друг с другом.

Начнем с самого сложного и, пожалуй, скучного — рассмотрения скелета (или, как принято говорить на военной кафедре моего Alma Mater, блок-схемы) сети. При описании я буду придерживаться принятых во всем мире англоязычных сокращений, конечно, давая при этом их русскую трактовку.

Взгляните на рис. 1:

Рис.1 Упрощенная архитектура сети GSM.

Самая простая часть структурной схемы — переносной телефон, состоит из двух частей: собственно "трубки" — МЕ (Mobile Equipment — мобильное устройство) и смарт-карты SIM (Subscriber Identity Module — модуль идентификации абонента), получаемой при заключении контракта с оператором. Как любой автомобиль снабжен уникальным номером кузова, так и сотовый телефон имеет собственный номер — IMEI (International Mobile Equipment Identity — международный идентификатор мобильного устройства), который может передаваться сети по ее запросу (более подробно про IMEI можно узнать здесь ). SIM, в свою очередь, содержит так называемый IMSI (International Mobile Subscriber Identity — международный идентификационный номер подписчика). Думаю, разница между IMEI и IMSI ясна — IMEI соответствует конкретному телефону, а IMSI — определенному абоненту.

"Центральной нервной системой" сети является NSS (Network and Switching Subsystem — подсистема сети и коммутации), а компонент, выполняющей функции "мозга" называется MSC (Mobile services Switching Center — центр коммутации). Именно последний всуе называют (иногда с придыханием) "коммутатор", а также, при проблемах со связью, винят во всех смертных грехах. MSC в сети может быть и не один (в данном случае очень уместна аналогия с многопроцессорными компьютерными системами) — например, на момент написания статьи московский оператор Билайн внедрял второй коммутатор (производства Alcatel). MSC занимается маршрутизацией вызовов, формированием данных для биллинговой системы, управляет многими процедурами — проще сказать, что НЕ входит в обязанности коммутатора, чем перечислять все его функции.

Следующими по важности компонентами сети, также входящими в NSS, я бы назвал HLR (Home Location Register — реестр собственных абонентов) и VLR (Visitor Location Register — реестр перемещений). Обратите внимание на эти части, в дальнейшем мы будем часто упоминать их. HLR, грубо говоря, представляет собой базу данных обо всех абонентах, заключивших с рассматриваемой сетью контракт. В ней хранится информация о номерах пользователей (под номерами подразумеваются, во-первых, упоминавшийся выше IMSI, а во-вторых, так называемый MSISDN-Mobile Subscriber ISDN, т.е. телефонный номер в его обычном понимании), перечень доступных услуг и многое другое — далее по тексту часто будут описываться параметры, находящиеся в HLR.

В отличие от HLR, который в системе один, VLR`ов может быть и несколько — каждый из них контролирует свою часть сети. В VLR содержатся данные об абонентах, которые находятся на его (и только его!) территории (причем обслуживаются не только свои подписчики, но и зарегистрированные в сети роумеры). Как только пользователь покидает зону действия какого-то VLR, информация о нем копируется в новый VLR, а из старого удаляется. Фактически, между тем, что есть об абоненте в VLR и в HLR, очень много общего — посмотрите таблицы, где приведен перечень долгосрочных (табл.1) и временных (табл.2 и 3) данных об абонентах, хранящихся в этих реестрах. Еще раз обращаю внимание читателя на принципиальное отличие HLR от VLR: в первом расположена информация обо всех подписчиках сети, независимо от их местоположения, а во втором — данные только о тех, кто находится на подведомственной этому VLR территории. В HLR для каждого абонента постоянно присутствует ссылка на тот VLR, который с ним (абонентом) сейчас работает (при этом сам VLR может принадлежать чужой сети, расположенной, например, на другом конце Земли).

1. Международный идентификационный номер подписчика (IMSI)
2. Телефонный номер абонента в обычном смысле (MSISDN)
3. Категория подвижной станции
4. Ключ идентификации абонента (Ki)
5. Виды обеспечения дополнительными услугами
6. Индекс закрытой группы пользователей
7. Код блокировки закрытой группы пользователей
8. Состав основных вызовов, которые могут быть переданы
9. Оповещение вызывающего абонента
10. Идентификация номера вызываемого абонента
11. График работы
12. Оповещение вызываемого абонента
13. Контроль сигнализации при соединении абонентов
14. Характеристики закрытой группы пользователей
15. Льготы закрытой группы пользователей
16. Запрещенные исходящие вызовы в закрытой группе пользователей
17. Максимальное количество абонентов
18. Используемые пароли
19. Класс приоритетного доступа
Таблица 1. Полный состав долгосрочных данных, хранимых в HLR и VLR.
1. Параметры идентификации и шифрования
2. Временный номер мобильного абонента (TMSI)
3. Адрес реестра перемещения, в котором находится абонент (VLR)
4. Зоны перемещения подвижной станции
5. Номер соты при эстафетной передаче
6. Регистрационный статус
7. Таймер отсутствия ответа
8. Состав используемых в данный момент паролей
9. Активность связи
Таблица 2. Полный состав временных данных, хранимых в HLR.
1. Временный номер мобильного абонента (TMSI)
2. Идентификаторы области расположения абонента (LAI)
3. Указания по использованию основных служб
4. Номер соты при эстафетной передаче
5. Параметры идентификации и шифрования
Таблица 3. Полный состав временных данных, хранимых в VLR.

NSS содержит еще два компонента — AuC (Authentication Center — центр авторизации) и EIR (Equipment Identity Register — реестр идентификации оборудования). Первый блок используется для процедур установления подлинности абонента, а второй, как следует из названия, отвечает за допуск к эксплуатации в сети только разрешенных сотовых телефонов. Подробно работа этих систем будет рассмотрена в следующем разделе, посвященном регистрации абонента в сети.

Исполнительной, если так можно выразиться, частью сотовой сети, является BSS (Base Station Subsystem — подсистема базовых станций). Если продолжать аналогию с человеческим организмом, то эту подсистему можно назвать конечностями тела. BSS состоит из нескольких "рук" и "ног" — BSC (Base Station Controller — контроллер базовых станций), а также множества "пальцев" — BTS (Base Transceiver Station — базовая станция). Базовые станции можно наблюдать повсюду — в городах, полях (чуть не сказал "и реках") — фактически это просто приемно-передающие устройства, содержащие от одного до шестнадцати излучателей. Каждый BSC контролирует целую группу BTS и отвечает за управление и распределение каналов, уровень мощности базовых станций и тому подобное. Обычно BSC в сети не один, а целое множество (базовых станций же вообще сотни).

Управляется и координируется работа сети с помощью OSS (Operating and Support Subsystem — подсистема управления и поддержки). OSS состоит из всякого рода служб и систем, контролирующих работу и трафик — дабы не перегружать читателя информацией, работа OSS ниже рассматриваться не будет.

Регистрация в сети.

При каждом включении телефона после выбора сети начинается процедура регистрации. Рассмотрим наиболее общий случай — регистрацию не в домашней, а в чужой, так называемой гостевой, сети (будем предполагать, что услуга роуминга абоненту разрешена).

Пусть сеть найдена. По запросу сети телефон передает IMSI абонента. IMSI начинается с кода страны "приписки" его владельца, далее следуют цифры, определяющие домашнюю сеть, а уже потом — уникальный номер конкретного подписчика. Например, начало IMSI 25099… соответствует российскому оператору Билайн. (250-Россия, 99 — Билайн). По номеру IMSI VLR гостевой сети определяет домашнюю сеть и связывается с ее HLR. Последний передает всю необходимую информацию об абоненте в VLR, который сделал запрос, а у себя размещает ссылку на этот VLR, чтобы в случае необходимости знать, "где искать" абонента.

Очень интересен процесс определения подлинности абонента. При регистрации AuC домашней сети генерирует 128-битовое случайное число — RAND, пересылаемое телефону. Внутри SIM с помощью ключа Ki (ключ идентификации — так же как и IMSI, он содержится в SIM) и алгоритма идентификации А3 вычисляется 32-битовый ответ — SRES (Signed RESult) по формуле SRES = Ki * RAND. Точно такие же вычисления проделываются одновременно и в AuC (по выбранному из HLR Ki пользователя). Если SRES, вычисленный в телефоне, совпадет со SRES, рассчитанным AuC, то процесс авторизации считается успешным и абоненту присваивается TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity-временный номер мобильного абонента). TMSI служит исключительно для повышения безопасности взаимодействия подписчика с сетью и может периодически меняться (в том числе при смене VLR).

Теоретически, при регистрации должен передаваться и номер IMEI, но у меня есть большие сомнения насчет того, что московские операторы отслеживают IMEI используемых абонентами телефонов. Давайте будем рассматривать некую "идеальную" сеть, функционирующую так, как было задумано создателями GSM. Так вот, при получении IMEI сетью, он направляется в EIR, где сравнивается с так называемыми "списками" номеров. Белый список содержит номера санкционированных к использованию телефонов, черный список состоит из IMEI, украденных или по какой-либо иной причине не допущенных к эксплуатации телефонов, и, наконец, серый список — "трубки" с проблемами, работа которых разрешается системой, но за которыми ведется постоянное наблюдение.

После процедуры идентификации и взаимодействия гостевого VLR с домашним HLR запускается счетчик времени, задающий момент перерегистрации в случае отсутствия каких-либо сеансов связи. Обычно период обязательной регистрации составляет несколько часов. Перерегистрация необходима для того, чтобы сеть получила подтверждение, что телефон по-прежнему находится в зоне ее действия. Дело в том, что в режиме ожидания "трубка" только отслеживает сигналы, передаваемые сетью, но сама ничего не излучает — процесс передачи начинается только в случае установления соединения, а также при значительных перемещениях относительно сети (ниже это будет рассмотрено подробно) — в таких случаях таймер, отсчитывающий время до следующей перерегистрации, запускается заново. Поэтому при "выпадении" телефона из сети (например, был отсоединен аккумулятор, или владелец аппарата зашел в метро, не выключив телефон) система об этом не узнает.

Все пользователи случайным образом разбиваются на 10 равноправных классов доступа (с номерами от 0 до 9). Кроме того, существует несколько специальных классов с номерами с 11 по 15 (разного рода аварийные и экстренные службы, служебный персонал сети). Информация о классе доступа хранится в SIM. Особый, 10 класс доступа, позволяет совершать экстренные звонки (по номеру 112), если пользователь не принадлежит к какому-либо разрешенному классу, или вообще не имеет IMSI (SIM). В случае чрезвычайных ситуаций или перегрузки сети некоторым классам может быть на время закрыт доступ в сеть.

Территориальное деление сети и handover.

Как уже было сказано, сеть состоит из множества BTS — базовых станций (одна BTS — одна "сота", ячейка). Для упрощения функционирования системы и снижения служебного трафика, BTS объединяют в группы — домены, получившие название LA (Location Area — области расположения). Каждой LA соответствует свой код LAI(Location Area Identity). Один VLR может контролировать несколько LA. И именно LAIпомещается в VLR для задания местоположения мобильного абонента. В случае необходимости именно в соответствующей LA (а не в отдельной соте, заметьте) будет произведен поиск абонента. При перемещении абонента из одной соты в другую в пределах одной LA перерегистрация и изменение записей в VLR/HLR не производится, но стоит ему (абоненту) попасть на территорию другой LA, как начнется взаимодействие телефона с сетью. Каждому пользователю, наверное, не раз приходилось слышать периодические помехи (типа хрюк-хрюк—хрюк-хрюк—хрюк-хрюк �� ) в музыкальной системе своего автомобиля от находящегося в режиме ожидания телефона — зачастую это является следствием проводимой перерегистрации при пересечении границ LA. При смене LA код старой области стирается из VLR и заменяется новым LAI, если же следующий LA контролируется другим VLR, то произойдет смена VLR и обновление записи в HLR.

Вообще говоря, разбиение сети на LA довольно непростая инженерная задача, решаемая при построении каждой сети индивидуально. Слишком мелкие LA приведут к частым перерегистрациям телефонов и, как следствие, к возрастанию трафика разного рода сервисных сигналов и более быстрой разрядке батарей мобильных телефонов. Если же сделать LA большими, то, в случае необходимости соединения с абонентом, сигнал вызова придется подавать всем сотам, входящим в LA, что также ведет к неоправданному росту передачи служебной информации и перегрузке внутренних каналов сети.

Теперь рассмотрим очень красивый алгоритм так называемого handover`ра (такое название получила смена используемого канала в процессе соединения). Во время разговора по мобильному телефону вследствие ряда причин (удаление "трубки" от базовой станции, многолучевая интерференция, перемещение абонента в зону так называемой тени и т.п.) мощность (и качество) сигнала может ухудшиться. В этом случае произойдет переключение на канал (может быть, другой BTS) с лучшим качеством сигнала без прерывания текущего соединения (добавлю — ни сам абонент, ни его собеседник, как правило, не замечают произошедшего handover`а). Handover`ы принято разделять на четыре типа:

  • смена каналов в пределах одной базовой станции
  • смена канала одной базовой станции на канал другой станции, но находящейся под патронажем того же BSC.
  • переключение каналов между базовыми станциями, контролируемыми разными BSC, но одним MSC
  • переключение каналов между базовыми станциями, за которые отвечают не только разные BSC, но и MSC.

В общем случае, проведение handover`а — задача MSC. Но в двух первых случаях, называемых внутренними handover`ами, чтобы снизить нагрузку на коммутатор и служебные линии связи, процесс смены каналов управляется BSC, а MSC лишь информируется о происшедшем.

Во время разговора мобильный телефон постоянно контролирует уровень сигнала от соседних BTS (список каналов (до 16), за которыми необходимо вести наблюдение, задается базовой станцией). На основании этих измерений выбираются шесть лучших кандидатов, данные о которых постоянно (не реже раза в секунду) передаются BSC и MSC для организации возможного переключения. Существуют две основные схемы handover`а:

  • "Режим наименьших переключений" (Minimum acceptable performance). В этом случае, при ухудшении качества связи мобильный телефон повышает мощность своего передатчика до тех пор, пока это возможно. Если же, несмотря на повышение уровня сигнала, связь не улучшается (или мощность достигла максимума), то происходит handover.
  • "Энергосберегающий режим" (Power budget). При этом мощность передатчика мобильного телефона остается неизменной, а в случае ухудшения качества меняется канал связи (handover).

Интересно, что инициировать смену каналов может не только мобильный телефон, но и MSC, например, для лучшего распределения трафика.

Маршрутизация вызовов.

Поговорим теперь, каким образом происходит маршрутизация входящих вызовов мобильного телефона. Как и раньше, будем рассматривать наиболее общий случай, когда абонент находится в зоне действия гостевой сети, регистрация прошла успешно, а телефон находится в режиме ожидания.

При поступлении запроса (рис.2) на соединение от проводной телефонной (или другой сотовой) системы на MSC домашней сети (вызов "находит" нужный коммутатор по набранному номеру мобильного абонента MSISDN, который содержит код страны и сети).

Рис.2 Взаимодействие основных блоков сети при поступлении входящего вызова.

MSC пересылает в HLR номер (MSISDN) абонента. HLR, в свою очередь, обращается с запросом к VLR гостевой сети, в которой находится абонент. VLR выделяет один из имеющихся в ее распоряжении MSRN (Mobile Station Roaming Number — номер "блуждающей" мобильной станции). Идеология назначения MSRN очень напоминает динамическое присвоение адресов IP при коммутируемом доступе в Интернет через модем. HLR домашней сети получает от VLR присвоенный абоненту MSRN и, сопроводив его IMSI пользователя, передает коммутатору домашней сети. Заключительной стадией установления соединения является направление вызова, сопровождаемого IMSI и MSRN, коммутатору гостевой сети, который формирует специальный сигнал, передаваемый по PAGCH (PAGer CHannel — канал вызова) по всей LA, где находится абонент.

Маршрутизация исходящих вызовов не представляет с идеологической точки зрения ничего нового и интересного. Приведу лишь некоторые из диагностических сигналов (таблица 4), свидетельствующие о невозможности установить соединение и которые пользователь может получить в ответ на попытку установления соединения.

Тип ошибки Частота Тип сигнала
Номер абонента занят 425±15 Гц 500мс гудок, 500 мс пауза
Перегрузка сети 425±15 Гц 200мс гудок, 200 мс пауза
Общая ошибка 950±50Гц 1400±50Гц 1800±50Гц Тройной гудок (длительность каждой части 330 мс), 1 с пауза
Таблица 4. Основные диагностические сигналы об ошибке при установлении соединения.
Заключение

Конечно, в мире нет ничего идеального. Рассмотренные выше сотовые системы GSM не исключение. Ограниченное число каналов создает проблемы в деловых центрах мегаполисов (а в последнее время, ознаменованное бурным ростом абонентской базы, и на их окраинах) — чтобы позвонить, часто приходится ждать уменьшения нагрузки системы. Малая, по современным меркам, скорость передачи данных (9600 бит/с) не позволяет пересылать объемные файлы, не говоря о видеоматериалах. Да и роуминговые возможности не так уж безграничны — Америка и Япония развивают свои, несовместимые с GSM, цифровые системы беспроводной связи.

Конечно, рано говорить, что дни GSM сочтены, но нельзя и не замечать появления на горизонте так называемых 3G-систем, олицетворяющих начало новой эры в развитии сотовой телефонии и лишенных перечисленных недостатков. Как хочется заглянуть на несколько лет вперед и посмотреть, какие возможности получим все мы от новых технологий! Впрочем, ждать осталось не так долго — начало коммерческой эксплуатации первой сети третьего поколения намечается на начало 2001 года… А вот какая судьба уготована новым системам — взрывообразный рост, как GSM, или разорение и уничтожение, как Iridium, покажет время…

Автор благодарит компанию Адмирал+ за помощь в подготовке материала.

Что такое GSM модуль

Модуль GSM-управления

Простыми словами устройство сравнимо с радиоприёмником, в который встроена сим-карта, способная принимать и отправлять сигналы.

GSM модуль Телекома

GSM модули отличаются низкой стоимостью, встраиваются в контрольные и охранные системы, управляются на расстоянии с простого смартфона. Чаще всего, располагаются на вертикальной поверхности.

Владелец GSM системы удалённо регулирует охранные, климатические осветительные, поливочные системы. Может перезагружать модемы/роутеры/серверы.

На рынке представлены сотни видом модулей, которые различаются по типу решаемых задач.

Принцип работы любого модуля

DIY SIM800C GPRS GSM модуль в разобранном виде

  • оповещают о форс-мажорной ситуации;
  • приводят в действие подключённые устройства;
  • передают информацию синхронно/асинхронно и в пакетной форме по SMS, в графическом формате и речевым способом.

В результате, оборудование работает в заданных пользователем условиях, автоматизирует процессы, экономит владельцам время и деньги.

Типы GSM-модулей на основе их применения

Блок контроля отопительного котла

  1. Климатические — замеряют датчиками температуру воздуха помещений, пола, улиц, включая подвалы и цоколи Подключаются к котлам, работающим на любом типе топлива.
  2. Контрольно-пропускные — имеют базу данных для номеров мобильных устройств от нескольких десятков до 10 тыс+. Реагируют на звонок, пропускают пользователя с правом доступа на территорию.
  3. Охранные — посредством подключённых датчиков отслеживают периметр, срабатывают на нарушение границ, попытку взлома, задымление.
  4. Многофункциональные выстраиваются на базе кросс платформ, из которых самая доступная для непрофессионалов — Arduino.

Кроме перечисленных типов, GSM-модули применяются для автоматизации более узких задач — работы бензогенераторов, фотоловушек, медицинского мониторинга пациентов и в других областях.

GSM-модули управления климатом

Климатические GSM-модули автоматически поддерживают температуру в доме, гараже, теплице, сауне, взаимодействуя с отопительным котлом — повышают или понижают температуру.

Модуль GSM Климат-контроль

  • через интернет-сеть;
  • с телефона;
  • с помощью приложений.
  1. Оповещают об аварийных ситуациях.
  2. Формируют и предоставляют владельцу отчёты — в плановом режиме или по запросу.
  3. Помогают экономить затраты на топливо — до 30-35%.

Гарантийный срок зависит от производителя, составляет 12-24 месяца. За содержание устройств не нужно платить — затраты владельца автоматического оборудования ограничиваются платой за сотовую связь.

Подробнее на проблематике управления газовым котлом с телефона мы писали ранее .

Рейтинг GSM-модулей управления климатом

На рынке множество устройств, которые управляют климатом посредством GSM-сигнала. Мы проанализировали отзывы от таких устройствах и составили рейтинг из трех самых популярных моделей.

3 место: КСИТАЛ GSM-4T

GSM-4T производится фирмой Кситал. К устройству на 4 входа подключаются термопередатчики в количестве 5 проводных и 25 радио.

КСИТАЛ GSM-4T Климат-контроль

  • габариты устройства, см — 15х11х4;
  • вес, кг — 0,85;
  • температурные условия от -25 до +50 о С;
  • передаёт данные через каналы GSM/GPRS;
  • оборудован термодатчиками — 1 встроенным и двумя выносными;
  • настраивает режимы ночь/день;
  • обслуживается двумя SIM-картами;
  • отсылает СМС и тревожные сообщения на 10 номеров;
  • подключается к ПК по USB Mini-B;
  • ПО адаптировано для обновления прошивки.

Кроме контроля и регуляции климатических процессов, модуль регистрирует неисправности и оповещает владельца через СМС. Дистанционно мониторит подключение системы к сети с помощью опции антиглушителя.

Может управляться через мобильное приложение iKsytal. Легко программируется с телефона. Комплектуется набором ключей Touch Memory

2 место: ZONT H1 GSM-Climate

Модель ZONT H1 GSM-Climate от российской компании Микро Лайн работает с одной сим-картой, передаёт данные по GPRS-каналу. Шлейф для подключения — 100 метров. Число проводных и беспроводных передатчиков — 10 штук.


ZONT H1 GSM Климат-контроль

  • габариты, см — 7,7х8,6х3,3;
  • масса, кг — 0,2;
  • температурный режим от -30 до +55 о С
  • питается от 10-28 В;
  • вход/выход — 1/1.

Кроме ввода индивидуальных настроек, владелец модуля может использовать готовые режимы Комфорт/Эконом/Антизаморозка, подключать радио-датчики, контролирующие утечку газа, потерю воды, задымление

1 место: Телеметрика Т3

Гарантия на Телеметрику Т3 производства КНР 24 месяца. Устройство соответствует стандартам Евразийской декларации и требованиям таможенного союза на предмет электромагнитной совместимости с бытовыми отопительными приборами. Имеет 8 проводных и беспроводных датчиков и блок бесперебойного питания на 12 часов.

Телеметрика Т3 Климат-контроль

В устройство встроена мини сим-карта, подача данных осуществляется на 5 номеров. Канал обмена информацией — GSM.

  • размеры, см — 16,8х12х36;
  • вес 1 кг;
  • рабочая температура от -10 до +55 о С;
  • питание12В, 1А — от внешнего БП;
  • диапазон замеряемой температуры от -55 до +125 о С.

Устройство адаптировано к некоторым моделям котлов фирмы OpenTherm. Обновления прошивки скачиваются и устанавливаются онлайн. Управлять Телеметрикой можно через приложения IOS и Android.

GSM-модули управления Контролем доступа

Задача GSM модуля для управления контроля — дистанционно регулировать вход/выход людей и транспортных средств на территорию.

  1. Идентифицирует объекты.
  2. Соотносит доступ по времени.
  3. Ведёт БД посетителей.
  1. Видеонаблюдения.
  2. Охранной сигнализацией.
  3. Пожарной сигнализацией.

Датчики устанавливаются на двери, окна, ворота, шлагбаумы.

ТОП-3 лучших GSM-модулей управления контроля доступа
3 место: ELANG PowerControl v2.0S

Модель GSM предназначена для управления доступом ограниченного числа пользователей. Объем БД зависит от ёмкости SIM-карты, максимальное количество номеров 250.

ELANG PowerControl v2.0S Контроль доступа

  • диапазон рабочей температуры от -30 до +50 о С;
  • масса, кг — 0,2;
  • габариты, см — 9,5 x 8,0 x 8,0;
  • питание — 190-250 В;
  • антенна — SMA-разъём.

Устройство настраивается на промежуток срабатывания от 1 до 120 сек.

2 место: GSM/GPRS(WEB) модуль управления шлагбаумом и воротами RTU5025

GSM RTU5025 работает на мини-симкарте. Настраивается через приложения для Android и iOS, звонок и СМС.

GSM/GPRS(WEB) модуль управления шлагбаумом и воротами RTU5025

  • вес устройства, кг — 0,260;
  • температурный режим от -20 до +60 о С;
  • размеры, см — 13,0х7,4х2,7;
  • опция тревожного срабатывания.

Функционирует до 20 часов на БП. Обслуживает базу из 999 номеров.

1 место: DoorHan GSM-3.0 GSM модуль

Модуль DoorHan GSM-3.0 принимает мобильные сигналы, преобразуя в команду для шлагбаума/ворот. Работает с картой nano-SIM.

DoorHan GSM-3.0 GSM Управление воротами

  • габариты, см — 6,3х9,0х2,5;
  • число номеров БД — 3,5 тыс;
  • рабочая температура от -40 до +55оС;
  • питание от 12/24 С при мощности 2 Вт.

Связывается с пользователем только через канал 2G. После приёма звонка, соединение с абонентом не осуществляется, поэтому, расходов по связи нет.

GSM-сигнализации

GSM-модули охранной сигнализации относятся к защите пассивного типа, бывают проводные и беспроводные. Регистрируют события, связанные с угрозой имуществу или безопасности людей.

Комплект GSM-сигнализации

Делятся на типы — автономный и пультовый. В первом случае о форс-мажоре оповещается пользователь с помощью смс/дозвона. Во втором — централизованный пульт наблюдения.

  1. Оповещатели — звуковые/световые/голосовые/комбинированные.
  2. Извещатели — на движение/разбитие стекла/магнитоконтактные/утечку/задымление.

Работа строится на функциях аудио прослушивания, видеотрансляции, оборудование оснащается защитой от помех, но такая функция интегрируется редко.

GSM-охрана приобретает популярность за счёт доступной стоимости, дешёвого содержания, лёгкой настройки.

ТОП-3 GSM-сигнализаций
3 место: ATIS ATIS Kit-GSM100

GSM-модуль ATIS Kit-GSM100 поддерживает 2 проводных и 99 беспроводных зон. Комплект включает беспроводных 8 пультов для управления. Система может дополняться другими дистанционными устройствами. Пользователь управляет настройками зон в независимом друг от друга режиме — 24 часа/мгновенно/с задержкой/обход, присваивает зонам имена.

Сигнализация охраны ATIS ATIS Kit-GSM100

  • встроенные часы с LCD-дисплеем;
  • голосовое управление;
  • опция прослушивания;
  • встроенный БП 4,2 В;
  • 3 группы постановки/снятия с охраны согласно расписания

Устройство поддерживает беспроводную сирену, частотой 315 МГц с регулируемым звуком, записывает 10-секундное сообщение в случае тревоги

2 место:Охранная сигнализация ALFA G50 со встроенным GSM модулем

ALFA G50 реагирует на нежелательную ситуацию в диапазоне 0,1-90 секунд с мощностью сирены в 120 дБ. Поддерживает беспроводные и проводные зоны в соотношении 99/4. Оповещает пользователя звонком на 4 номера и СМС-сообщением на 3.

Охранная сигнализация ALFA G50 со встроенным GSM

  • температурный режим от -20 до +55 о С;
  • вес устройства, кг — 0,265;
  • габариты, см —18,7х13х2,7;
  • детектор движения — 1;
  • датчик открывая/закрывания дверей и окон — 1;
  • бесперебойное питание — 4-10 часов;
  • адаптер — 12 В;
  • мощность — 0,6 Вт.

Гарантия устройства составляет 12 месяцев. Управляется модуль через GSM и телефонное PSTN подключение.

1 место: Сигнализация GSM «Shield Touch 2»

Модуль Shield Touch 2 оповещает о тревоге сиреной, мощностью 80 дБ. Имеет опцию прослушивания, покрывает 99 беспроводных и 20 проводных зон. Связывается с мобильным устройством звонком и смс на 8 номеров.

Сигнализация GSM Shield Touch 2

  • рабочая температура от -10 до +40 о С;
  • встроенный адаптер;
  • блок бесперебойного питания до 6 часов;
  • детектор на движение — 1;
  • открывание/закрывание дверей с окнами — 1;
  • пульт беспроводного управления дальностью 100 метров — 2.

Каналы управления — Wi-Fi, GSM, телефон. Устройство адаптировано к поддержке умных розеток — до 20 штук. Координирует электроприборы удалённо — включает и выключает в автоматическом режиме согласно расписанию.

GSM-модули для автомобилей

  • состоянии ТС;
  • снятии с охраны;
  • исправности двигателя;
  • местоположении автомобиля;
  • времени;
  • температуре в салоне.
  1. Вызывают запрограммированные номера командой — дом, работа, шеф и другие, в том числе, экстренные.
  2. Запрашивают удалённую помощь в экстренной ситуации кнопкой SOS. При необходимости, можно заблокировать машине двигатель, отправить запись разговора или видеорегистратора в службы спасения для оценки ситуации.
  3. Работают от собственного блока и не зависят от автомобильного аккумулятора.

Популярные модели — СтарЛайн, ТК102В, DYTECH GTO2, XEXUN TK-102, Bilarm GPS/GSM universal, ZONT ZTC-110.

GSM-модули мультифункциональные для Arduino

Arduino — бесплатная программная платформа с возможностью компилировать собственные коды для создания роботов и систем автоматизаций. Представляет собой комплект печатных плат, память и процессор. Подключение автоматизированных объектов производится проводным/беспроводным способом.

GSM-модули мультифункциональные для Arduino

Успех Arduino обусловлен простотой — пользователь, будучи непрофессионалом в программировании, может подключить к контактам платформы любые электроприборы, а затем удалённо управлять объектами по заданному алгоритму. Очевидно, что вариативность возможных автосистем практически бесконечна. Arduino взаимодействует с модулями GSM и GPRS посредством сотовой связи.

ТОП-3 самых популярных GSM-модулей для Arduino
3 место: GSM модуль NEOWAY M590

Модель фирмы NeoWay с приёмопередатчиком M590E востребована, главным образом, в любительских системах. Хотя, до недавнего времени выпускалась для нужд финансовых учреждений. На базе модуля разработаны схемы регистраторов автосигнализаций, охранных устройств, генераторов.

GSM модуль для Ардуино NEOWAY M590

  • питание — 3,7-4,5 В;
  • потребление электричества — 0,2-2 А, значение зависит от ёмкости БП и режима работы оборудования.

Управляется NEOWAY M590 командами АТ через компьютер или планшет, Arduino-платформу или микроконтроллер.

2 место: Шильд GSM/GPRS SIM900 для Arduino

GSM/GPRS на чипе SIM900 полностью поддерживает GSM и GPRS связь. К микроконтроллеру подсоединяется через UART-интерфейс. По pin 0,1 подключается к системе Serial, по pin 7,8 к SoftwareSerial.

Шильд GSM/GPRS SIM900 для Arduino

Для питания можно выбрать внешний блок или 5 В от Arduino. В последнем случае мощности для сложных комбинаций не хватит.

  • выносная антенна в комплекте;
  • блок питания, рассчитанный на 2 А;
  • преобразователь DC-DC для понижения напряжения до 4 В;
  • выключатель от питания.

Модель SIM900 взаимодействует с контроллером командами AT. Сетевое соединение отображает Net light индикатор. В модуле есть разъёмы для связи после вызова — для микрофона и динамика.

1 место: Arduino MKR GSM 1400 с Global GSM

Модель Ардуин на микроконтроллере MKR GSM 1400 с двумя типами памяти — FLASH на 256 Кб и SRAM на 32 Кб разработана для мастеров, которые хотят свои проекты Интернета вещей снабдить GSM-связью, но имеют слабую компетенцию работы в сети и нуждаются в простых интуитивных решениях.

Arduino MKR GSM 1400 с Global GSM

Питание платы осуществляется батареей Li-Po или через внешний источник мощностью 5 В, может подаваться через USB разъем.

  • цифровые/аналоговые входы — 20/7;
  • цифровые выходы — 20 и 12 с шим;
  • максимальный ток — 7 мА.

Тактовая и несущая частота модуля 32.768 кГц/48 МГц и 433/868/915 МГц соответственно. Габариты всего 6,8х2,5 см при весе 32 г.

Где находится gsm модуль в телефоне

Современные технологии сотовой связи позволяют мобильному устройству по-разному взаимодействовать с выбранной сетью.

Благодаря встроенному передатчику сигнала телефон получает возможность совершать и принимать вызовы, отправлять SMS, а также подключаться к интернету. Все эти функции на базовом уровне обеспечиваются общепринятым стандартом связи GSM.

Наверное, практически каждому пользователю мобильного телефона приходилось встречаться с подобной аббревиатурой. Увидеть ее можно в настройках выбранного режима сети, где по соседству также располагаются WCDMA и LTE. Давайте теперь разберемся, что же такое GSM и зачем он вообще нужен.

Что такое GSM?

GSM (Global System Of Mobile Communications) — глобальный стандарт цифровой сотовой связи, обладающий сегодня наибольшим покрытием. Впервые этот режим сети появился в конце 80-х годов благодаря разработкам Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI).

Сеть GSM, как правило, относится ко второму поколению сотовых сетей интернета (2G) и поддерживает 4 вида частот на 850, 900, 1800 и 1900 МГц. В зависимости от количества доступных диапазонов есть разные классы смартфонов, например, двухдиапазонные или трехдиапазонные.

Дальность действия GSM-сети ограничивается 120 км, что на сегодняшний день не является проблемой ввиду большого распространения вышек сотовой связи. Тем не менее, достаточно низкая по современным стандартам скорость передачи данных (около 171,2 кбит/c) является главным недостатком GSM.

Зачем нужен GSM в телефоне?

В данное время на смену связи и интернета GSM постепенно приходят более совершенные технологии, такие как WCDMA и LTE (4G). Благодаря повышенной пропускной способности доступная скорость отправки и получения информации возросла до 3,6 Мбит/с (3G). За счет этого пользователи получают возможность не только оперативно загружать большие файлы, но и просматривать видео в высоком разрешении. Однако это удовольствие нельзя назвать дешевым, в особенности по сравнению с 2G-сетями. Причем здесь дело касается не только стоимости связи, но и дополнительного расхода АКБ.

GMS в телефоне

Если есть потребность в экономии заряда батареи, можно переключить смартфон в режим GSM. Это позволит не только продлить время работы, но и улучшит качество связи, если в текущей локации слабый сигнал сетей 3G/4G.

Как включить GSM?

Итоги

Несмотря на распространение 3G и 4G, GSM-интернет по-прежнему остается актуальным. Переключившись на этот стандарт связи в подходящий момент, можно заметно снизить нагрузку на аккумулятор телефона (при условии, что не нужна высокая скорость интернета).

Что значит GSM

GSM (Global System for Mobile Communications) или 2G – международный стандарт цифровой мобильной связи. Разработан сотрудниками Европейского института стандартизации электросвязи в 80-х годах 20 века.

Использует для передачи информации радиоканалы частотой 800/900/1800/1900 МГц. Мобильные телефоны, выпущенные после 2000 года, поддерживают этот стандарт.

Частота канала зависит от региона. В Австралии, Азии, Африке, Европе это 900 и 1800 МГц. В Северной и Южной Америке – 850 и 1900 МГц. Причина отличия в том, что на на момент принятия стандарта в США и Канаде европейские частоты уже использовались.

Скорость передачи информации – до 19,5 кбит/сек. Максимальное расстоянием между телефоном и базовой станцией – 35 километров. При необходимости его можно увеличить с помощью репитеров, усилителей до 120 километров.

Эволюция GSM или что такое 2.5G и 2.75G

EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution ) или 2,75G – улучшенный вариант GPRS, использующий модуляцию 8PSK. Технология повышает скорость передачи до 270 кбит/сек.

Возможности GSM связи

Стандарт и надстройки поддерживают следующие функции:

Как это работает

Принцип работы GSM связи

В передаче сигнала между абонентами участвуют 2 элемента:

  1. GSM модуль в телефоне – передает / принимает радиосигнал от базовой станции оператора;
  2. базовая станция – соединяет с другими абонентами, проверяет подлинность SIM карты, защищает радиоэфир от прослушивания.

Работает GSM связь следующим образом:

  1. Радиомодуль в телефоне сканирует радиоэфир.
  2. Базовая станция отправляет модулю случайное число, сгенерированное алгоритмом.
  3. Телефон генерирует ответ и отправляет обратно. Если ответный код верен, то он подключается к мобильной сети. При соответствующих настройках, базовая станция проверяет IMEI устройства и может отказать в доступе, если оно есть в списке запрещенных или отслеживаемых. Этот и 3 предыдущих этапа проходят при включении устройства, перед получением + отправлением СМС, звонками, переподключении к другой базовой станции.
  4. Между элементами устанавливается шифрованное соединение.
  5. Телефон и базовая станция обмениваются информацией.

По окончании обмена соединение разрывается, а устройство продолжает прослушивать радиоэфир.

Преимущества и недостатки GSM

Хорошее качество gsm связи

Согласно Википедии, стандарт обладает следующими достоинствами:

К недостаткам относятся:

  • искажение речи из-за оцифровки и сжатия;
  • низкий уровень сигала, если между абонентом и антенной связи больше 15 километров.

Подводя итог, можно сказать о GSM связи, то что этот стандарт позволил уменьшить телефоны, увеличить время автономной работы, улучшить качество связи и защищенность передаваемой информации.

GSM является активным стандартом мобильной сотовой связи в России и многих других странах. Именно на основе этой технологии и работают наши телефоны.

Каждый из нас слышал про этот термин, но не все до конца знают и понимают, что это такое, как работает и зачем вообще нужны все эти стандарты.

GSM - что это такое в телефоне и как работает

Прошлый материал был посвящен тому, что это такое ростест и зачем и какую роль он играет при выборе смартфона с этим знаком. Сейчас вы узнаете про GSM, его определение и роль в развитии мобильных технологий.

Что такое GSM

Переводится, как глобальная система мобильной связи. Основана на разделение каналов по времени TDMA и частоте FDMA. Является сетью второго поколения, означает цифровую связь.

GSM-сетями на данный момент пользуется около 80% телефонов по всему миру, как основными, чтобы осуществлять беспроводные звонки. Всего есть три основных и используемых сети: GSM, TDMA и CDMA. Именно первая является наиболее используемой и популярной.

GSM в отличие от того же CDMA предлагает более широкие возможности для международного роуминга. Так, как на его долю приходится 80% всего рынка. Также, технология позволяет одновременно передавать данные и совершать звонки.

Включает в себя надстройки: GPRS и EDGE. Они позволяют передавать данные в пакетном формате и увеличивают скорость передачи. Также их называют 2.5G и 2.75G. Именно с их помощью с телефона можно выходить и во всемирную паутину.

Интересно! Данные передаются в сжатом виде, это связано с низкой пропускной способностью канала, поэтому качество звука не очень хорошее.

Наряду с другими технологиями, является частью эволюции беспроводной мобильной связи, которая включает высокоскоростную передачу данных с коммутацией каналов (HSCSD), общую систему пакетной радиосвязи (GPRS), улучшенную среду GSM данных (EDGE) и универсальную службу мобильной связи. (UMTS).

Как это работает

Ключевым элементом работы GSM на мобильном телефоне или планшете является SIM карта, которая привязана к вашему оператору сотовой связи. Пользователь СИМ карты не привязывается к определенному телефону и может пользоваться услугами связи, на которые подписан с любого устройства куда он ее вставит.

Мобильные телефоны идентифицируются при помощи IMEI. Сим карта идентифицируется, как IMSI. Все эти коды являются уникальными во всем мире. IMEI и IMSI независимы друг от друга, это обеспечивает личную мобильность. СИМ карта, как и телефон могут быть защищены паролем, чтобы ими никто не мог пользоваться кроме владельца.

Выглядит работа в целом так:

1. GSM модуль, установленный в телефоне, связывается с ближайшей вышкой сотовой связи. Происходит обмен данными.

2. Вышка проверяет данные с сим карты, идентифицирует абонента и позволяет совершать звонки и другие действия. Все при этом шифруется.

Немного истории

История GSM берет свое начало в 1 982 году, когда Европейский институт стандартизации электросвязи создал Group Special Mobile, которую потом переименовали в Global System for Mobile Communications. Развиваться технология и активно распространятся начала лишь в 90-ых годах.

Целью создания было обеспечение мобильного роуминга между странами, которые состояли в общеевропейском сотрудничестве. Сотовую связь устанавливать предполагалось на частоте в 900МГц.

По состоянию на 2 003 год цифровые беспроводные услуги GSM предлагались в той или иной форме в 193 странах.

Особенности GSM

В заключение

Это были основные моменты, которые нужно знать об этом стандарте связи. Сейчас ему на смену пришли уже более новые и современные виды, обеспечивающие куда лучшее качество с быстрой передачей информации.

Модуль GSM-управления

Простыми словами устройство сравнимо с радиоприёмником, в который встроена сим-карта, способная принимать и отправлять сигналы.

GSM модули отличаются низкой стоимостью, встраиваются в контрольные и охранные системы, управляются на расстоянии с простого смартфона. Чаще всего, располагаются на вертикальной поверхности.

Владелец GSM системы удалённо регулирует охранные, климатические осветительные, поливочные системы. Может перезагружать модемы/роутеры/серверы.

На рынке представлены сотни видом модулей, которые различаются по типу решаемых задач.

Принцип работы любого модуля

  • оповещают о форс-мажорной ситуации;
  • приводят в действие подключённые устройства;
  • передают информацию синхронно/асинхронно и в пакетной форме по SMS, в графическом формате и речевым способом.

В результате, оборудование работает в заданных пользователем условиях, автоматизирует процессы, экономит владельцам время и деньги.

Типы GSM-модулей на основе их применения

  1. Климатические — замеряют датчиками температуру воздуха помещений, пола, улиц, включая подвалы и цоколи Подключаются к котлам, работающим на любом типе топлива.
  2. Контрольно-пропускные — имеют базу данных для номеров мобильных устройств от нескольких десятков до 10 тыс+. Реагируют на звонок, пропускают пользователя с правом доступа на территорию.
  3. Охранные — посредством подключённых датчиков отслеживают периметр, срабатывают на нарушение границ, попытку взлома, задымление.
  4. Многофункциональные выстраиваются на базе кросс платформ, из которых самая доступная для непрофессионалов — Arduino.

Кроме перечисленных типов, GSM-модули применяются для автоматизации более узких задач — работы бензогенераторов, фотоловушек, медицинского мониторинга пациентов и в других областях.

GSM-модули управления климатом

Климатические GSM-модули автоматически поддерживают температуру в доме, гараже, теплице, сауне, взаимодействуя с отопительным котлом — повышают или понижают температуру.

  • через интернет-сеть;
  • с телефона;
  • с помощью приложений.
  1. Оповещают об аварийных ситуациях.
  2. Формируют и предоставляют владельцу отчёты — в плановом режиме или по запросу.
  3. Помогают экономить затраты на топливо — до 30-35%.

Гарантийный срок зависит от производителя, составляет 12-24 месяца. За содержание устройств не нужно платить — затраты владельца автоматического оборудования ограничиваются платой за сотовую связь.

Подробнее на проблематике управления газовым котлом с телефона мы писали ранее .

Рейтинг GSM-модулей управления климатом

На рынке множество устройств, которые управляют климатом посредством GSM-сигнала. Мы проанализировали отзывы от таких устройствах и составили рейтинг из трех самых популярных моделей.

3 место: КСИТАЛ GSM-4T

GSM-4T производится фирмой Кситал. К устройству на 4 входа подключаются термопередатчики в количестве 5 проводных и 25 радио.

Кроме контроля и регуляции климатических процессов, модуль регистрирует неисправности и оповещает владельца через СМС. Дистанционно мониторит подключение системы к сети с помощью опции антиглушителя.

Может управляться через мобильное приложение iKsytal. Легко программируется с телефона. Комплектуется набором ключей Touch Memory

2 место: ZONT H1 GSM-Climate

Модель ZONT H1 GSM-Climate от российской компании Микро Лайн работает с одной сим-картой, передаёт данные по GPRS-каналу. Шлейф для подключения — 100 метров. Число проводных и беспроводных передатчиков — 10 штук.

  • габариты, см — 7,7х8,6х3,3;
  • масса, кг — 0,2;
  • температурный режим от -30 до +55 о С
  • питается от 10-28 В;
  • вход/выход — 1/1.

Кроме ввода индивидуальных настроек, владелец модуля может использовать готовые режимы Комфорт/Эконом/Антизаморозка, подключать радио-датчики, контролирующие утечку газа, потерю воды, задымление

1 место: Телеметрика Т3

Гарантия на Телеметрику Т3 производства КНР 24 месяца. Устройство соответствует стандартам Евразийской декларации и требованиям таможенного союза на предмет электромагнитной совместимости с бытовыми отопительными приборами. Имеет 8 проводных и беспроводных датчиков и блок бесперебойного питания на 12 часов.

В устройство встроена мини сим-карта, подача данных осуществляется на 5 номеров. Канал обмена информацией — GSM.

  • размеры, см — 16,8х12х36;
  • вес 1 кг;
  • рабочая температура от -10 до +55 о С;
  • питание12В, 1А — от внешнего БП;
  • диапазон замеряемой температуры от -55 до +125 о С.

Устройство адаптировано к некоторым моделям котлов фирмы OpenTherm. Обновления прошивки скачиваются и устанавливаются онлайн. Управлять Телеметрикой можно через приложения IOS и Android.

GSM-модули управления Контролем доступа

Задача GSM модуля для управления контроля — дистанционно регулировать вход/выход людей и транспортных средств на территорию.

  1. Идентифицирует объекты.
  2. Соотносит доступ по времени.
  3. Ведёт БД посетителей.
  1. Видеонаблюдения.
  2. Охранной сигнализацией.
  3. Пожарной сигнализацией.

Датчики устанавливаются на двери, окна, ворота, шлагбаумы.

ТОП-3 лучших GSM-модулей управления контроля доступа

3 место: ELANG PowerControl v2.0S

Модель GSM предназначена для управления доступом ограниченного числа пользователей. Объем БД зависит от ёмкости SIM-карты, максимальное количество номеров 250.

  • диапазон рабочей температуры от -30 до +50 о С;
  • масса, кг — 0,2;
  • габариты, см — 9,5 x 8,0 x 8,0;
  • питание — 190-250 В;
  • антенна — SMA-разъём.

Устройство настраивается на промежуток срабатывания от 1 до 120 сек.

2 место: GSM/GPRS(WEB) модуль управления шлагбаумом и воротами RTU5025

GSM RTU5025 работает на мини-симкарте. Настраивается через приложения для Android и iOS, звонок и СМС.

  • вес устройства, кг — 0,260;
  • температурный режим от -20 до +60 о С;
  • размеры, см — 13,0х7,4х2,7;
  • опция тревожного срабатывания.

Функционирует до 20 часов на БП. Обслуживает базу из 999 номеров.

1 место: DoorHan GSM-3.0 GSM модуль

Модуль DoorHan GSM-3.0 принимает мобильные сигналы, преобразуя в команду для шлагбаума/ворот. Работает с картой nano-SIM.

  • габариты, см — 6,3х9,0х2,5;
  • число номеров БД — 3,5 тыс;
  • рабочая температура от -40 до +55оС;
  • питание от 12/24 С при мощности 2 Вт.

Связывается с пользователем только через канал 2G. После приёма звонка, соединение с абонентом не осуществляется, поэтому, расходов по связи нет.

GSM-сигнализации

GSM-модули охранной сигнализации относятся к защите пассивного типа, бывают проводные и беспроводные. Регистрируют события, связанные с угрозой имуществу или безопасности людей.

Делятся на типы — автономный и пультовый. В первом случае о форс-мажоре оповещается пользователь с помощью смс/дозвона. Во втором — централизованный пульт наблюдения.

  1. Оповещатели — звуковые/световые/голосовые/комбинированные.
  2. Извещатели — на движение/разбитие стекла/магнитоконтактные/утечку/задымление.

Работа строится на функциях аудио прослушивания, видеотрансляции, оборудование оснащается защитой от помех, но такая функция интегрируется редко.

GSM-охрана приобретает популярность за счёт доступной стоимости, дешёвого содержания, лёгкой настройки.

ТОП-3 GSM-сигнализаций

3 место: ATIS ATIS Kit-GSM100

GSM-модуль ATIS Kit-GSM100 поддерживает 2 проводных и 99 беспроводных зон. Комплект включает беспроводных 8 пультов для управления. Система может дополняться другими дистанционными устройствами. Пользователь управляет настройками зон в независимом друг от друга режиме — 24 часа/мгновенно/с задержкой/обход, присваивает зонам имена.

  • встроенные часы с LCD-дисплеем;
  • голосовое управление;
  • опция прослушивания;
  • встроенный БП 4,2 В;
  • 3 группы постановки/снятия с охраны согласно расписания
2 место:Охранная сигнализация ALFA G50 со встроенным GSM модулем

  • температурный режим от -20 до +55 о С;
  • вес устройства, кг — 0,265;
  • габариты, см —18,7х13х2,7;
  • детектор движения — 1;
  • датчик открывая/закрывания дверей и окон — 1;
  • бесперебойное питание — 4-10 часов;
  • адаптер — 12 В;
  • мощность — 0,6 Вт.

Гарантия устройства составляет 12 месяцев. Управляется модуль через GSM и телефонное PSTN подключение.

Модуль Shield Touch 2 оповещает о тревоге сиреной, мощностью 80 дБ. Имеет опцию прослушивания, покрывает 99 беспроводных и 20 проводных зон. Связывается с мобильным устройством звонком и смс на 8 номеров.

  • рабочая температура от -10 до +40 о С;
  • встроенный адаптер;
  • блок бесперебойного питания до 6 часов;
  • детектор на движение — 1;
  • открывание/закрывание дверей с окнами — 1;
  • пульт беспроводного управления дальностью 100 метров — 2.

Каналы управления — Wi-Fi, GSM, телефон. Устройство адаптировано к поддержке умных розеток — до 20 штук. Координирует электроприборы удалённо — включает и выключает в автоматическом режиме согласно расписанию.

GSM-модули для автомобилей

  • состоянии ТС;
  • снятии с охраны;
  • исправности двигателя;
  • местоположении автомобиля;
  • времени;
  • температуре в салоне.

Популярные модели — СтарЛайн, ТК102В, DYTECH GTO2, XEXUN TK-102, Bilarm GPS/GSM universal, ZONT ZTC-110.

GSM-модули мультифункциональные для Arduino

Arduino — бесплатная программная платформа с возможностью компилировать собственные коды для создания роботов и систем автоматизаций. Представляет собой комплект печатных плат, память и процессор. Подключение автоматизированных объектов производится проводным/беспроводным способом.

GSM-модули мультифункциональные для Arduino

Успех Arduino обусловлен простотой — пользователь, будучи непрофессионалом в программировании, может подключить к контактам платформы любые электроприборы, а затем удалённо управлять объектами по заданному алгоритму. Очевидно, что вариативность возможных автосистем практически бесконечна. Arduino взаимодействует с модулями GSM и GPRS посредством сотовой связи.

ТОП-3 самых популярных GSM-модулей для Arduino

3 место: GSM модуль NEOWAY M590

Модель фирмы NeoWay с приёмопередатчиком M590E востребована, главным образом, в любительских системах. Хотя, до недавнего времени выпускалась для нужд финансовых учреждений. На базе модуля разработаны схемы регистраторов автосигнализаций, охранных устройств, генераторов.

  • питание — 3,7-4,5 В;
  • потребление электричества — 0,2-2 А, значение зависит от ёмкости БП и режима работы оборудования.

Управляется NEOWAY M590 командами АТ через компьютер или планшет, Arduino-платформу или микроконтроллер.

2 место: Шильд GSM/GPRS SIM900 для Arduino

GSM/GPRS на чипе SIM900 полностью поддерживает GSM и GPRS связь. К микроконтроллеру подсоединяется через UART-интерфейс. По pin 0,1 подключается к системе Serial, по pin 7,8 к SoftwareSerial.

Для питания можно выбрать внешний блок или 5 В от Arduino. В последнем случае мощности для сложных комбинаций не хватит.

  • выносная антенна в комплекте;
  • блок питания, рассчитанный на 2 А;
  • преобразователь DC-DC для понижения напряжения до 4 В;
  • выключатель от питания.

Модель SIM900 взаимодействует с контроллером командами AT. Сетевое соединение отображает Net light индикатор. В модуле есть разъёмы для связи после вызова — для микрофона и динамика.

1 место: Arduino MKR GSM 1400 с Global GSM

Модель Ардуин на микроконтроллере MKR GSM 1400 с двумя типами памяти — FLASH на 256 Кб и SRAM на 32 Кб разработана для мастеров, которые хотят свои проекты Интернета вещей снабдить GSM-связью, но имеют слабую компетенцию работы в сети и нуждаются в простых интуитивных решениях.

Питание платы осуществляется батареей Li-Po или через внешний источник мощностью 5 В, может подаваться через USB разъем.

  • цифровые/аналоговые входы — 20/7;
  • цифровые выходы — 20 и 12 с шим;
  • максимальный ток — 7 мА.

Тактовая и несущая частота модуля 32.768 кГц/48 МГц и 433/868/915 МГц соответственно. Габариты всего 6,8х2,5 см при весе 32 г.

Основной недостаток автосигнализаций с обратной связью – ограниченный радиус этой связи. Это стало следствием сразу нескольких причин:

  1. Законодательных ограничений на мощность безлицензионных передатчиков;
  2. Требований к экономичности расхода аккумулятора автомобиля и батарейки брелоков;
  3. Перегруженности городского эфира помехами, причем в основной доле – от других сигнализаций.

главная плата А93

Главный блок сигнализации А93 с двумя дополнительными платами (CAN-адаптер и GSM-модуль).

На сайте работает автоэлектрик-диагност, сертифицированный специалист StarLine. Если есть вопросы по автосигнализациям задавайте их в конце статьи в комментариях или Вконтакте. Указывайте при обращение марку машины и модель сигнализации.

Функции GSM-платы

Нередки случаи, когда автомобиль, стоящий на другой стороне дома, уже лишается устойчивой радиосвязи. Поэтому использование GSM-канала, в зоне покрытия сотовой связи дающего возможность связаться с автомобилем на любом расстоянии, стало логичным этапом развития охранных систем. Независимо от расстояния при возникновении тревоги владелец получит звонок и СМС-оповещение, таким же способом можно управлять всеми возможностями сигнализации, включая автозапуск.

Современные автосигнализации StarLine поддерживают установку GSM-модулей в виде плат расширения в основной блок сигнализации. Примечательно, что они сразу интегрированы с приемником сигнала GPS/ГЛОНАСС, и при подключении внешней антенны определяют координаты машины с высокой точностью. Процедура установки и настройки модуля благодаря общей платформе одинакова для всех моделей компании, поэтому рассмотрим на примере сигнализации StarLine A93.

Хотя она продается и в комплектациях, где GSM-модуль установлен и прописан изначально, иногда владельцы экономят на комплектации, а в дальнейшем хотят усовершенствовать сигнализацию. В этом случае возникают проблемы, с которыми необходимо справляться.

Установка GSM-модуля в сигнализацию

 сим-карта Старлайн А93

Сам по себе GSM-модуль – это компактная плата, которая имеет слот для сим-карты. Эта карта идет уже в комплекте, но не всегда ее тарифный план подходит пользователю, так что стоит купить карту своего региона с выгодным тарифом на СМС и интернет-траффик.

После установки сим-карты извлекаем центральный блок сигнализации и снимаем с него крышку – если автосигнализация установлена квалифицированно, это будет трудоемким этапом работы. Обязательно отключаем разъемы от центрального блока – нельзя подключать платы расширения, пока блок находится под напряжением.

монтаж платы

Собрав корпус и вернув сигнализацию на место, приступаем к настройке.

Настройка сигнализации после установки удаленного управления

Главная ошибка при настройке – попытаться сконфигурировать непрописанный модуль: хотя в момент включения питания Старлайн А93 его и «увидит», но полноценного функционала не даст – например, управлять сигнализацией будет невозможно. Это нужно для защиты от подмены модуля или сим-карты угонщиком, если на машине используются не обнаруженные им беспроводные блокировки: замена модуля все равно оставит машину обездвиженной.

Вначале обязательно прописываем новый модуль: при выключенном зажигании нажимаем кнопку Valet семь раз, после чего включаем зажигание. При этом автоматически включатся опрос новых модулей и регистрация их в памяти сигнализации, после чего на экране брелока появится иконка спутника, подтверждающая, что телематические функции сигнализации настроены.

3 брелоки А93

Далее приступаем к настройке модуля. Воспользуйтесь голосовым интерфейсом – возьмите телефон, который используется как М1 (то есть как телефон с высшим приоритетом в управлении и оповещениях), и позвоните на номер сим-карты, установленной в сигнализации. Если карта работоспособна, а модуль прописался, то должно активироваться меню голосового управления.

После приветствия задайте два четырехзначных пароля – PW и PS. После этого номер телефона, с которого был осуществлен звонок, автоматически пропишется как М1, и на него придет подтверждающее СМС. Эти пароли нужны для:

1. PW – отправка команд с номеров, прописанных как М2 и далее, то есть не с основного номера владельца.
2. PS позволяет задать новый номер М1, если Вы решите его поменять.

Если Вы подключили к сигнализации внешнюю GPS/ГЛОНАСС-антенну (мы настоятельно рекомендуем это сделать, так как в разы вырастет точность определения координат автомобиля), то активируйте спутниковое геопозиционирование, отправив на сигнализацию СМС с кодом 00492. Если этого не сделать, то даже при подключенной антенне координаты определяются только по станциям сотовой сети!

Однако СМС и голосовое управление не так удобны, как мобильные приложения и интернет-портал StarLine. Поэтому продолжим регистрацию – воспользуйтесь логином и паролем, которые записаны на карте, входящей в состав комплекта, но гораздо удобнее (и безопаснее!) создать свой аккаунт.

Видео: StarLine Телематика 2.0

личный кабинет Старлайн

Кликнув на «Добавить устройство», начнем процедуру регистрации. На первом этапе задаем тип устройства (в нашем случае это GSM-модуль).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *