Hvad er en GSM-teknologi: Arkitektur og dens applikationer

Digital cellulær teknologi som GSM (Global System for Mobile Communication) bruges til at overføre mobildata såvel som taletjenester. Dette koncept blev implementeret på Bell Laboratories ved hjælp af et mobilradiosystem i 1970. Som navnet antyder, er det standardiseringsgruppenavnet, der blev oprettet i 1982 for at skabe en generel europæisk mobiltelefonstandard. Denne teknologi ejer over 70% af den digitale mobilabonnents markedsandel over hele verden. Denne teknologi blev udviklet ved hjælp af digital teknologi. På nuværende tidspunkt understøtter GSM-teknologi over 1 milliard mobilabonnenter overalt i verden i de ovennævnte 210 lande. Denne teknologi leverer tale- og datatjenester fra grundlæggende til komplekse. Denne artikel diskuterer et overblik over GSM-teknologi.

Hvad er GSM-teknologi?

GSM er et mobilkommunikationsmodem, det står for globalt system til mobilkommunikation (GSM). Ideen om GSM blev udviklet på Bell Laboratories i 1970. Det er et udbredt mobilkommunikationssystem i verden. GSM er en åben og digital cellulær teknologi, der anvendes til transmission af tale- og datatjenester, der fungerer ved frekvensbåndene 850MHz, 900MHz, 1800MHz og 1900MHz.

GSM-teknologi blev udviklet som et digitalt system ved hjælp af TDMA-teknikken (time division multiple access) til kommunikationsformål. En GSM digitaliserer og reducerer dataene og sender dem derefter ned gennem en kanal med to forskellige strømme af klientdata, hver i sin egen tid. Det digitale system har evnen til at bære 64 kbps til 120 Mbps datahastigheder.

GSM-modem

Der er forskellige cellestørrelser i et GSM-system, såsom makro-, mikro-, pico- og paraplyceller. Hver celle varierer efter implementeringsdomænet. Der er fem forskellige cellestørrelser i en GSM-netværksmakro-, mikro-, pico- og paraplyceller. Dækningsområdet for hver celle varierer alt efter implementeringsmiljøet.

Time division multiple access (TDMA) -teknikken er afhængig af at tildele forskellige tidsslots til hver bruger på den samme frekvens. Det kan let tilpasse sig datatransmission og stemmekommunikation og kan bære 64 kbps til 120 Mbps datahastighed.

GSM Technology Architecture

Hovedelementerne i GSM-arkitekturen inkluderer følgende.

Arkitekturen for GSM-teknologi

• Netværk og skiftende delsystem (NSS)
• Basestationsundersystem (BSS)
• Den mobile station (MS)
• Drifts- og supportundersystem (OSS)

Netværksskiftende delsystem (NSS)

I GSM-systemarkitektur inkluderer det forskellige elementer, der ofte kaldes det centrale system / netværk. Her er det dybest set et datanetværk, der indeholder en række enheder, der giver den største kontrol samt grænseflade mellem hele mobilnetværkssystemet. Kernenetværket inkluderer de vigtigste elementer, som diskuteres nedenfor.

Mobile Switching Center (MSC)

Mobile Switching Center eller MSC er nøgleelementet i kernenetværksområdet i GSM-netværksarkitekturen. Dette skiftecentral for mobiltjenester fungerer som en standard skifteknude i et ISDN, ellers giver det også PSTN, men det giver også ekstra funktionalitet, så mobilbrugerens fornødenheder understøttes som godkendelse, registrering, inter-MSC-overdragelser kaldeplacering & dirigering af opkaldet til en mobiltelefonabonnent.

Og det giver også en kant mod det offentlige skiftede telefonnet, så telefonopkaldene kan forbindes fra mobilens netværk til en telefon til en fastnet. Der er tilvejebragt grænseflader til en anden mobil skiftecenterserver, så mobilopkald kan foretages til mobiltelefoner via forskellige netværk.

Hjemplaceringsregister (HLR)

Denne HLR-database indeholder information om det administrative som enhver abonnent med deres tidligere identificerede placering. På denne måde er GSM-netværket i stand til at forbinde opkaldene til den relaterede basestation til mobilomskifteren. Når en operatør har tændt sin telefon, og derefter registrerer telefonen sig via netværket, så det er sandsynligt at beslutte, hvilken basetransceiverstation der kommunikerer, så indgående opkald kan forbindes korrekt.

Selv når mobilen er tændt, men ikke aktiv, registreres den igen for at sikre, at HLR-netværket er lydhør over for dets seneste placering. Der er en HLR for hvert netværk, selvom den kan være spredt over en række undercentre af operationelle årsager.

Besøgsregistreringsregister (VLR)

VLR inkluderer foretrukken information, der modtages fra HLR-netværket for at tillade de foretrukne tjenester for den separate abonnent. Besøgsplaceringsregistret kan udføres som en separat enhed, men det realiseres normalt som et væsentligt element i MSC før en individuel enhed. Dermed afsluttes adgang hurtigere og mere bekvemt.

Register over udstyrsidentiteter (EIR)

EIR (Equipment Identity Register) er den enhed, der træffer beslutning om, hvorvidt specificeret mobiludstyr kan være tilladt over netværket. Hvert mobiludstyr inkluderer et nummer identificeret som IMEI eller International Mobile Equipment Identity.

Så dette IMEI-nummer er fast i mobiludstyret og verificeres via netværket under registrering. Det afhænger hovedsageligt af de oplysninger, der opbevares i EIR, og den mobile enhed kan tildeles en af ​​3 betingelser, der tillades over netværket, spærret adgang, ellers overvåges i tilfælde af problemer.

Autentificeringscenter (AuC)

AuC (godkendelsescenter) er en beskyttet fil, der inkluderer den hemmelige nøgle i brugerens SIM-kort. AuC bruges hovedsageligt til verifikation og til kodning på radiokanalen.

Gateway Mobile Switching Center (GMSC)

GMSC / Gateway Mobile Switching Center er slutningen, hvortil et ME-afsluttende opkald primært er forbundet uden nogen oplysninger om MS's sted. GMSC henter Mobile Station Roaming Number (MSRN) fra MSISDN baseret på HLR og forbinder opkaldet mod det nøjagtige besøgte MSC. 'MSC' -delingen af ​​navnet GMSC er forvirrende, da gateway-processen ikke har brug for nogen tilknytning til en MSC.

SMS-gateway (SMS-G)

SMS-gatewayen eller SMS-G bruges sammen til at forklare to SMS-gateways i GSM-standarderne. Disse gateways styrer meddelelser, der er rettet på forskellige måder.

Short Message Service Gateway Mobile Switching Center (SMS-GMSC) bruges til korte beskeder, der sendes til en ME. Short Message Service Inter-Working Mobile Switching Center (SMS-IWMSC) bruges til korte beskeder oprettet via et mobilnetværk. SMS-GMSC's hovedrolle er relateret til GMSC, men SMS-IWMSC tilbyder en permanent adgangsafslutning til SMS-centret.

Disse enheder var de vigtigste, der bruges i netværket af GSM-teknologi. De var normalt samlokaliseret, men ofte blev det samlede mellemnet sendt over hele landet, hvor som helst netværket var beliggende. I tilfælde af funktionsfejl vil det give en vis fleksibilitet.

Base Station Subsystem (BSS)

Det fungerer som en grænseflade mellem mobilstationen og netværksundersystemet. Den består af Base Transceiver Station, der indeholder radiotransceivere og håndterer protokollerne til kommunikation med mobiltelefoner. Den består også af Base Station Controller, der styrer Base Transceiver-stationen og fungerer som en grænseflade mellem mobilstationen og det mobile skiftecenter.

Netværksundersystemet tilvejebringer den grundlæggende netværksforbindelse til mobilstationerne. Den grundlæggende del af netværksundersystemet er Mobile Service Switching Center, der giver adgang til forskellige netværk som ISDN, PSTN osv. Det består også af hjemplaceringsregistret og besøgendeplaceringsregistret, der giver GSM's routing- og roamingfunktioner.

Den indeholder også udstyrsidentitetsregistret, der fører en konto over alt mobiludstyr, hvor hver mobil identificeres med sit eget IMEI-nummer. IMEI står for International Mobile Equipment Identity.

Sektionen BSS eller Base Station Subsystem i anden generation af GSM-netværksarkitektur er grundlæggende forbundet med mobiltelefoner via netværket. Dette delsystem inkluderer to elementer, som diskuteres nedenfor.

Base Transceiver Station (BTS)

BTS (Base Transceiver Station), der bruges i et GSM-netværk, inkluderer radioen Tx, Rx og deres relaterede antenner til at transmittere, modtage og direkte samtale gennem mobiltelefoner. Denne station er det vigtige element for hver celle, og den taler med mobiltelefoner og grænsefladen mellem de to er identificeret som Um-grænsefladen med relaterede protokoller.

Base Station Controller (BSC)

BSC (basestationscontroller) bruges til at danne den næste fase omvendt til GSM-teknologien. Denne controller bruges til at styre en samling af basistransceiverstationer, og den er ofte co-lokaliseret gennem en af ​​transceiverstationerne i gruppen. Denne controller styrer radioens ressourcer til at styre forskellige emner som overdragelse i samlingen af ​​BTS'er, tildeler kanaler. Det samtaler med Base Transceiver Stations via Abis interface.

Delsystemelementet i basestationen i GSM-netværket bruger den tilladte radioteknologi til at give et antal operatører ret til at bruge systemet samtidigt. Hver kanal understøtter op til 8 operatører ved at lade en basestation omfatte forskellige kanaler, og et stort antal operatører kunne blive indkvarteret gennem hver basestation.

Disse placeres omhyggeligt gennem udbyderen af ​​netværket for at tillade dækning af hele området. Dette område kan være lukket med en basestation, der ofte kaldes en celle. Fordi det ikke er muligt at stoppe signalerne i at overlappe hinanden i de nærliggende celler, og kanaler, der anvendes i en celle, anvendes ikke i den næste.

Mobilstation

Det er mobiltelefonen, der består af transceiveren, skærmen og processoren og styres af et SIM-kort, der fungerer over netværket.

MS (mobile stationer) eller ME (mobilt udstyr) identificeres generelt gennem mobiltelefoner, ellers er mobiltelefoner, der er den del af en GSM-mobilkommunikation n / w, som operatøren observerer og driver. På nuværende tidspunkt er deres dimension reduceret radikalt, mens funktionalitetsniveauet er steget meget. Og en yderligere fordel er, at tiden mellem anklager er blevet drastisk udvidet. Der er forskellige elementer i mobiltelefonen, selvom de to væsentlige elementer er hardware og SIM.

Hardwaren inkluderer hovedelementerne i mobiltelefonen som etui, skærm, batteri og elektronik, der bruges til at producere signalet og behandle datamodtageren, der skal sendes.
Den mobile station inkluderer et nummer kaldet IMEI. Dette kan indstilles på mobiltelefonen under fremstilling og det kan ikke ændres.

Det får adgang til netværket under registreringen for at kontrollere, om udstyret er rapporteret som stjålet.

SIM-kortet (Subscriber Identity Module) inkluderer de data, der giver brugeridentiteten over for netværket. Og det indeholder også forskellige oplysninger som et nummer kaldet IMSI (International Mobile Subscriber Identity). Når denne IMSI bruges i SIM-kortet, kunne den mobile bruger simpelthen skifte mobiltelefoner ved at flytte SIM-kortet fra en mobil til en anden.

Så mobilskift er let uden at ændre det samme mobilnummer, hvilket betyder, at folk ofte forbedrer sig, hvilket giver en yderligere indkomststrøm for udbydere af netværk og tjener til at forbedre GSM's samlede økonomiske sejr.

Drifts- og supportundersystem (OSS)

OSS (Operation Support Subsystem) er en del af den komplette GSM-netværksarkitektur. Dette er forbundet til NSS & BSC-komponenterne. Dette OSS bruges hovedsageligt til at kontrollere GSM-netværket og BSS-trafikbelastningen. Det skal bemærkes, at når antallet af BS forbedrer sig gennem skalering af abonnentpopulationen, flyttes nogle af konserveringsopgaverne til basetransceiver-stationerne, så ejerskabsomkostningerne for systemet kan reduceres.

GSM-netværksarkitekturen i 2G følger hovedsageligt en logisk driftsteknik. Dette er meget simpelt sammenlignet med nuværende arkitekturer i mobiltelefonnettet, der bruger softwaredefinerede enheder til at muliggøre ekstremt smidig drift. Men arkitekturen i 2G GSM vil demonstrere de krævede tale- og operationelle grundlæggende funktioner, og hvordan de arrangeres sammen. Når GSM-systemet er digitalt, er netværket et datanetværk.

Funktioner i GSM-modul

GSM-modulets funktioner inkluderer følgende.

• Forbedret spektrumeffektivitet
• International roaming
• Kompatibilitet med ISDN (Integrated Services Digital Network)
• Support til nye tjenester.
• SIM-telefonbogshåndtering
• Faste opkaldsnumre (FDN)
• Realtidsur med alarmstyring
• Tale af høj kvalitet
• Bruger kryptering for at gøre telefonopkald mere sikre
• Short message service (SMS)

De sikkerhedsstrategier, der er standardiseret til GSM-systemet, gør det til den mest sikre telekommunikationsstandard, der i øjeblikket er tilgængelig. Selvom fortroligheden af ​​et opkald og hemmeligholdelse af GSM-abonnenten netop er sikret på radiokanalen, er dette et stort skridt i retning af at opnå ende-til-ende sikkerhed.

GSM-modem

Et GSM-modem er en enhed, der enten kan være en mobiltelefon eller en modemenhed, der kan bruges til at få en computer eller en hvilken som helst anden processor til at kommunikere via et netværk. Et GSM-modem kræver, at et SIM-kort betjenes og fungerer over et netområde, der abonneres på af netoperatøren. Det kan tilsluttes en computer via seriel, USB eller Bluetooth-forbindelse.

Et GSM-modem kan også være en standard GSM-mobiltelefon med det rette kabel- og softwaredriver til at oprette forbindelse til en seriel port eller USB-port på din computer. GSM-modem foretrækkes normalt frem for en GSM-mobiltelefon. GSM-modemmet har en bred vifte af applikationer i transaktionsterminaler, supply chain management, sikkerhedsapplikationer, vejrstationer og GPRS-tilstand fjern datalogning.

Arbejde med GSM-modul

Fra nedenstående kredsløb interagerede et GSM-modem behørigt til MC gennem niveauskifteren IC Max232. SIM-kort monteret GSM-modem ved modtagelse af cifret kommando via SMS fra enhver mobiltelefon sender disse data til MC gennem seriel kommunikation. Mens programmet udføres, modtager GSM-modemmet kommandoen 'STOP' til at udvikle et output på MC, hvis kontaktpunkt bruges til at deaktivere tændingskontakten.

Den kommando, der sendes af brugeren, er baseret på en antydning, som han modtager via GSM-modemet 'ALERT', en programmeret meddelelse, kun hvis input er lavt. Den komplette handling vises over et 16 × 2 LCD-display.

GMS-modemkredsløb

GSM-teknologiapplikationer

Anvendelserne af GSM-teknologi inkluderer følgende.

Intelligent GSM-teknologi til automatisering og sikkerhed

I disse dage er GSM-mobilterminalen blevet en af ​​de varer, der konstant er hos os. Ligesom vores tegnebog / pung, nøgler eller ur giver GSM-mobilterminalen os en kommunikationskanal, der gør det muligt for os at kommunikere med verden. Kravet om, at en person skal være tilgængelig eller til enhver tid at ringe til nogen, er meget tiltalende.

Dette projekt er, som navnet siger, projektet baseret på GSM-netværksteknologi til transmission af SMS fra afsender til modtager. SMS-afsendelse og -modtagelse bruges til allestedsnærværende adgang til apparater og tillader overtrædelseskontrol derhjemme. Systemet foreslår to undersystemer. Delsystemet til kontrol af apparater gør det muligt for brugeren at styre husholdningsapparater eksternt, og delsystemet Sikkerhedsalarm giver automatisk overvågning af sikkerheden.

Systemet er tilstrækkeligt i stand til at instruere brugerne via SMS fra et specifikt cellenummer til at ændre tilstanden på hjemmeapparatet i henhold til brugerens behov og krav. Det andet aspekt er sikkerhedsalarm, som opnås på en måde, som ved detektering af indtrængen tillader systemet automatisk generering af SMS og således advarer brugeren mod sikkerhedsrisiko.

GSM-teknologi tillader kommunikation hvor som helst, når som helst og med enhver. Den funktionelle arkitektur i GSM, der anvender intelligente netværksprincipper, og dens ideologi, som giver udviklingen af ​​GSM, er det første skridt mod et ægte personligt kommunikationssystem, der er tilstrækkelig standardiseret til at sikre kompatibilitet.

GSM-applikationer i medicinske tjenester

Overvej to situationer som følgende

• En person er kritisk såret eller er blevet syg og skal straks behandles. Alt, hvad han eller den person, der ledsager ham, har, er en mobiltelefon.
• En patient udskrives fra hospitalet og tænker på at hvile sig hjemme, men er stadig nødt til at gå på hospitalet for regelmæssig kontrol. Han kan have en mobiltelefon og også nogle medicinske sensorenheder som helbredsovervågningsenheder.

I begge situationer er den eneste måde, hvorpå man kan finde en løsning ved hjælp af mobilkommunikationssystemet. Med andre ord, ved hjælp af kommunikationsteknologier kan enhver situation som ovenstående håndteres bare ved at overføre patientoplysningerne gennem kommunikationsnetværket og modtage dem og behandle dem i modtagersektionen - enten i sundhedscentret eller hos lægen.

Lægen overvåger simpelthen patientoplysningerne og giver instruktionerne tilbage til personen (i 1^St.tilfælde), så han i det mindste kan tage nogle forholdsregler, før han endelig når hospitalet og i 2^ndtilfælde overvåger patientens testresultater, og i tilfælde af abnormiteter tager det næste skridt til yderligere behandling.

Hele denne situation er telemedicintjenesterne. Telemedicinsk system kan bruges på en af ​​de tre måder.

• Brug af videokonferencer, hvor patienter, der sidder ét sted, kan have direkte interaktion med sundhedsudbydere og derfor fortsætte hærdningsprocessen.
• Ved hjælp af sundhedsovervågningssensorer, der holder opdatering om patientens helbred og følgelig vejleder sundhedsudbydere i behandlingen.
• Ved at overføre de erhvervede medicinske data og overføre de erhvervede data til konsultation og behandling.

På ovenstående tre måder anvendes en trådløs kommunikationsteknik. Medicinske tjenester kræver mange måder at få adgang til lagrede ressourcer på. Disse kan være medicinske databaser eller online værter med enheder, der kan hjælpe med at gendanne og overvåge patientens helbred. Forskellige adgangsmuligheder er bredbåndsnetværk gennem medium-throughput-medier og smalbånd via GSM.

Fordelene ved GSM-teknologi i telemedicinsk system inkluderer følgende.

• Det er mere omkostningseffektivt.
• GSM-modtagere er bredt tilgængelige - mobiltelefoner og GSM-modemer
• Det har en høj dataoverførselshastighed.

Grundlæggende telemedicinsk system

Et grundlæggende telemedicinsk system består af 4 moduler:

• Patientenheden : Det indsamler information fra patienten, sender det som et analogt signal eller konverterer det til det digitale signal, styrer datastrømmen og transmitterer dataene. Den består grundlæggende af forskellige medicinske sensorer som hjerteslagssensor, blodtryksovervågning, hudtemperaturovervågning, spirometrisensor osv., Der udsender et elektrisk signal og sender disse signaler til processoren eller en controller (en mikrocontroller eller en pc) til yderligere behandling af signaler og transmitterer derefter resultaterne via et trådløst kommunikationsnetværk.
• Kommunikationsnetværk : Det bruges til datasikkerhed og datatransmission. GSM-teknologien bruges, der bruger mobile stationer, basestationer og netværkssystemer. Mobilstationen består af det grundlæggende mobile adgangspunkt eller mobiltelefonen og forbinder mobiltelefoner med GSM-netværket til kommunikation.
• Modtagerenhed / serverside : Det er dybest set et sundhedssystem, hvor der er installeret et GSM-modem, der modtager og afkoder signalerne og sender dem til præsentationsenheden.
• Præsentationsenhed : Det er grundlæggende processoren, der konverterer de modtagne data til et veldefineret format og gemmer dem, så lægerne regelmæssigt kan overvåge det, og enhver feedback til klientsiden kan sendes via SMS fra GSM-modemet.

Et simpelt telemedicinsk system

Et grundlæggende telemedicinsk system kan vises på en forenklet måde. Den består af to enheder - senderenheden og modtagerenheden. Senderenheden sender sensorindgangen, og modtagerenheden modtager denne indgang for at fortsætte yderligere behandling.

Nedenfor er et eksempel på et simpelt telemedicinsk system til at overvåge patientens puls og dermed behandle dataene.

Telemedicinsk systemtransmitter ved hjælp af GSM-teknologi

Ved senderenheden konverterer hjerterytmesensoren (som består af en lysemitterende kilde, hvis udsendte lys moduleres, når det passerer gennem menneskeligt blod) de opnåede data fra menneskekroppen og konverterer dem til elektriske impulser. Mikrocontrolleren modtager disse impulser og behandler dem for at beregne hjerterytmefrekvensen og sender disse beregnede data til sundhedsenheden via et GSM-modem. GSM-modemet har grænseflade til Microcontroller ved hjælp af en Max 232 IC.

Telemedicinsk systemmodtager ved hjælp af GSM-teknologi

På modtagerenheden modtager GSM-modemet dataene og føder dem til mikrokontrolleren. Mikrocontrolleren analyserer følgelig de modtagne data med dataene fra pc'en og viser resultatet på LCD'et. Patientovervågningen kan udføres på baggrund af det resultat, der vises på displayet af det medicinske personale, så den krævede behandlingsprocedure kan startes.

Praktiske eksempler på GSM-teknologi i medicinsk

I praksis anvendes GSM-teknologi inden for følgende områder.

AT&T Vitality GlowCaps

Dette er pillerflasker, der simpelthen giver en påmindelse til en patient om at tage hans / hendes medicin. Den består af en timer, der er indstillet til patientens pilleindtagelsestid og på det tidspunkt indstiller hætten til at lyse og starter summeren og derefter ringer til patientens mobiltelefon ved hjælp af GSM-teknologien. Der laves en registrering for hver åbning af flasken.

Mobisante Mobius SP1 ultralydssystem

Den består af en mobil ultralydssonde, der er tilsluttet en smartphone og transmitterer den håndholdte ultralydsbilleddannelse til ethvert fjerntliggende sted via GSM.

Dexcom Seven Plus-system til kontinuerlig glukosemonitorering (CGM)

Dette bruges til at overvåge blodsukkerniveauet hos patienterne og overføre dem til lægen. Den består af en sensor placeret under huden, som kontinuerligt overvåger blodsukkerniveauet og sender dem til modtageren (en mobiltelefon) med hyppige intervaller.

Fremtidig rækkevidde af GSM inden for medicinske tjenester

I overensstemmelse med en nylig undersøgelse foretaget af PricewaterhouseCoopers for GSM Association, en brancheorganisation, der repræsenterer næsten 800 af verdens mobiloperatører i 219 lande, bliver GSM-aktiverede tjenester en del af sundhedssystemet inden 2017 og skaber et globalt marked på 23 milliarder dollars.

Nu blandt alle disse, GSM teknologi er den mest anvendte mulighed på grund af dens enorme popularitet, forbedrede spektrumeffektivitet og lave omkostninger til implementering.