GSM（Global System for Mobile Communication）のようなデジタルセルラー技術は、音声サービスだけでなくモバイルデータの送信にも使用されます。このコンセプトは、1970年にベル研究所で移動無線システムを使用して実装されました。名前が示すように、ヨーロッパの一般的な携帯電話の標準を作るために1982年に設立された標準化グループ名です。このテクノロジーは、世界中のデジタルセルラー加入者の市場シェアの70％以上を所有しています。この技術は、デジタル技術を使用して開発されました。現在、GSMテクノロジーは、世界中の210か国以上で10億を超えるモバイル加入者をサポートしています。このテクノロジーは、基本的なものから複雑なものまで、音声およびデータサービスを提供します。この記事では、GSMテクノロジーの概要について説明します。

GSMテクノロジーとは何ですか？

GSMは、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーション（GSM）の略であるモバイル通信モデムです。 GSMのアイデアは、1970年にベル研究所で開発されました。これは、世界中で広く使用されている移動通信システムです。 GSMは、モバイル音声およびデータサービスの送信に使用されるオープンなデジタルセルラーテクノロジーであり、850MHz、900MHz、1800MHz、および1900MHzの周波数帯域で動作します。

GSM技術は、通信目的で時分割多元接続（TDMA）技術を使用するデジタルシステムとして開発されました。 GSMはデータをデジタル化して削減し、それぞれが独自の特定のタイムスロットにある2つの異なるクライアントデータストリームを持つチャネルを介してデータを送信します。デジタルシステムには、64 kbps〜120Mbpsのデータレートを伝送する機能があります。

GSMモデム

GSMシステムには、マクロ、マイクロ、ピコ、アンブレラセルなどのさまざまなセルサイズがあります。各セルは、実装ドメインによって異なります。 GSMネットワークマクロ、マイクロ、ピコ、アンブレラセルには5つの異なるセルサイズがあります。各セルのカバレッジエリアは、実装環境によって異なります。

時分割多元接続（TDMA）技術は、同じ周波数で各ユーザーに異なるタイムスロットを割り当てることに依存しています。データ転送や音声通信に簡単に適応でき、64kbps〜120Mbpsのデータレートを伝送できます。

GSMテクノロジーアーキテクチャ

GSMアーキテクチャの主な要素は次のとおりです。

GSMテクノロジーのアーキテクチャ

ネットワークおよびスイッチングサブシステム（NSS）
基地局サブシステム（BSS）
移動局（MS）
運用支援サブシステム（OSS）

ネットワークスイッチングサブシステム（NSS）

GSMシステムアーキテクチャでは、コアシステム/ネットワークとしてよく知られているさまざまな要素が含まれています。ここでは、基本的に、モバイルネットワークシステム全体の主要な制御とインターフェイスを提供するさまざまなユニットを含むデータネットワークです。コアネットワークには、以下で説明する主要な要素が含まれています。

モバイルスイッチングセンター（MSC）

モバイルスイッチングセンターまたはMSCは、GSMネットワークアーキテクチャのコアネットワーク領域の重要な要素です。このモバイルサービススイッチングセンターは、ISDNまたはPSTNの標準スイッチングノードのように機能しますが、認証、登録、MSC間ハンドオーバー、通話場所、通話のルーティングなど、モバイルユーザーの必需品をサポートできる追加機能も提供します。携帯電話加入者。

また、公衆交換電話網への優位性を提供し、携帯電話のネットワークから電話、固定電話に電話を接続できるようにします。他のモバイルスイッチングセンターサーバーへのインターフェイスが提供され、異なるネットワークを介してモバイルにモバイルコールを発信できるようになっています。

ホームロケーションレジスタ（HLR）

このHLRデータベースには、以前に識別された場所を持つすべての加入者のような管理に関する情報が含まれています。このように、GSMネットワークは、モバイルスイッチの関連する基地局に通話を接続することができます。オペレータが自分の電話をオンにすると、電話はネットワークを介して登録されるため、着信コールを正しく接続できるように、どの基地局が通信しているかを判断できます。

モバイルの電源がオンになっているがアクティブではない場合でも、モバイルは再度登録して、HLRネットワークが最新の場所に応答していることを確認します。運用上の理由でさまざまなサブセンターに分散している場合でも、ネットワークごとに1つのHLRがあります。

ビジターロケーションレジスター（VLR）

VLRには、HLRネットワークから受信した優先情報が含まれており、個別の加入者に優先サービスを提供できます。ビジターロケーションレジスタは、個別のユニットのように実行できますが、通常、個々のユニットの前に、MSCの必須要素のように実現されます。したがって、アクセスはより迅速かつ便利に終了します。

機器IDレジスタ（EIR）

EIR（Equipment Identity Register）は、指定されたモバイル機器がネットワーク上で許可されるかどうかを決定するユニットです。すべてのモバイル機器には、IMEIまたはInternational Mobile EquipmentIdentityのように識別される番号が含まれています。

したがって、このIMEI番号はモバイル機器内で固定されており、登録時にネットワークを介して確認されます。これは主にEIR内に保持されている情報に依存し、モバイルデバイスには、ネットワーク経由で許可され、アクセスが禁止され、問題が発生した場合に監視される3つの条件のいずれかが割り当てられます。

認証センター（AuC）

AuC（認証センター）は、ユーザーのSIMカードに秘密鍵を含む保護されたファイルです。 AuCは、主に無線チャネルでの検証とコーディングに使用されます。

ゲートウェイモバイルスイッチングセンター（GMSC）

GMSC /ゲートウェイモバイルスイッチングセンターは、MSの場所に関する情報なしで、MEのフィニッシュコールが主に接続されるエンドです。 GMSCは、HLRに基づいてMSISDNから移動局ローミング番号（MSRN）を取得し、正確に訪問したMSCに通話を接続します。ゲートウェイプロセスはMSCへのリンクを必要としないため、GMSCという名前の「MSC」部門は混乱を招きます。

SMSゲートウェイ（SMS-G）

SMSゲートウェイまたはSMS-Gは、GSM規格の2つのSMSゲートウェイを説明するために共同で使用されます。これらのゲートウェイは、異なる方法で送信されるメッセージを制御します。

ショートメッセージサービスゲートウェイモバイルスイッチングセンター（SMS-GMSC）は、MEに送信されるショートメッセージに使用されます。ショートメッセージサービスインターワーキングモバイルスイッチングセンター（SMS-IWMSC）は、モバイルネットワークを介して作成されたショートメッセージに使用されます。 SMS-GMSCの主な役割はGMSCに関連していますが、SMS-IWMSCはSMSセンターへの永続的なアクセスエンドを提供します。

これらのユニットは、GSM技術のネットワークで使用される主要なユニットでした。それらは通常同じ場所に配置されていましたが、ネットワークが配置されている場所ならどこでも、ミドルネットワーク全体が全国に送信されることがよくありました。誤動作の場合、それはある程度の柔軟性を与えます。

基地局サブシステム（BSS）

これは、移動局とネットワークサブシステム間のインターフェイスとして機能します。これは、無線トランシーバーを含み、携帯電話との通信用のプロトコルを処理する基地局で構成されています。また、ベーストランシーバステーションを制御し、モバイルステーションとモバイルスイッチングセンター間のインターフェイスとして機能するベースステーションコントローラで構成されています。

ネットワークサブシステムは、移動局への基本的なネットワーク接続を提供します。ネットワークサブシステムの基本的な部分は、ISDN、PSTNなどのさまざまなネットワークへのアクセスを提供するモバイルサービススイッチングセンターです。また、GSMのコールルーティングおよびローミング機能を提供するホームロケーションレジスタとビジターロケーションレジスタで構成されています。

また、各モバイルが独自のIMEI番号で識別されるすべてのモバイル機器のアカウントを維持する機器IDレジスタも含まれています。 IMEIは、International Mobile EquipmentIdentityの略です。

第2世代GSMネットワークアーキテクチャのBSSまたは基地局サブシステムセクションは、基本的にネットワークを介して携帯電話に接続されています。このサブシステムには、以下で説明する2つの要素が含まれています。

基地局（BTS）

GSMネットワーク内で使用されるBTS（Base Transceiver Station）には、無線Tx、Rx、およびそれらに関連するアンテナが含まれており、携帯電話を介して送信、受信、および直接会話します。このステーションはすべてのセルにとって重要な要素であり、携帯電話と会話します。2つの間のインターフェイスは、関連するプロトコルを備えたUmインターフェイスのように識別されます。

ベースステーションコントローラー（BSC）

BSC（基地局コントローラー）は、GSMテクノロジーへの次のフェーズリバースを形成するために使用されます。このコントローラーは、基地局の集合を制御するために使用され、グループ内のトランシーバーステーションの1つを介して同じ場所に配置されることがよくあります。このコントローラは、無線のリソースを管理して、BTSのコレクション内のハンドオーバーなどのさまざまなアイテムを制御し、チャネルを割り当てます。これは、Abisインターフェイスを介して基地局と会話します。

GSMネットワークの基地局のサブシステム要素は、無線許容技術を使用して、多数のオペレーターがシステムを同時に使用する権利を与えます。すべてのチャネルは、基地局に異なるチャネルを含めることを許可することにより、最大8人のオペレーターをサポートし、膨大な数のオペレーターをすべての基地局に収容できます。

これらは、ネットワークのプロバイダーを通じて慎重に配置され、エリア全体をカバーできるようにします。このエリアは、セルと呼ばれることが多い基地局で囲むことができます。信号が近くのセルにオーバーラップするのを防ぐことは不可能であり、単一セルで使用されるチャネルは次のセルでは使用されません。

移動局

トランシーバー、ディスプレイ、プロセッサーで構成され、ネットワーク上で動作するSIMカードによって制御される携帯電話です。

MS（移動局）またはME（移動機器）は、最も一般的には携帯電話を介して識別されます。それ以外の場合は、オペレーターが監視および操作するGSM移動通信n / wの一部である携帯電話です。現在、機能レベルが大幅に向上しているのに対し、それらの寸法は大幅に減少しています。そしてもう1つの利点は、充電間の時間が大幅に拡大したことです。携帯電話にはさまざまな要素がありますが、2つの重要な要素はハードウェアとSIMです。

“2〜4デコーダーを使用した3〜8デコーダー ”

ハードウェアには、ケース、ディスプレイ、バッテリー、信号を生成し、ブロードキャストされるデータ受信機を処理するために使用される電子機器など、携帯電話の主要な要素が含まれています。
移動局には、IMEIと呼ばれる番号が含まれています。これは製造中に携帯電話で設定でき、変更することはできません。

登録時にネットワークからアクセスされ、機器の盗難が報告されているかどうかが確認されます。

SIM（Subscriber Identity Module）カードには、ネットワークに対するユーザーIDを提供するデータが含まれています。また、IMSI（International Mobile Subscriber Identity）と呼ばれる番号などのさまざまな情報が含まれています。このIMSIをSIMカードで使用すると、モバイルユーザーはSIMをある携帯電話から別の携帯電話に移動するだけで携帯電話を変更できます。

したがって、同じ携帯電話番号を変更しなくても携帯電話の変更は簡単です。つまり、人々は頻繁に改善するため、ネットワークのプロバイダーにさらなる収入源をもたらし、GSMの全体的な経済的勝利を高めるのに役立ちます。

運用支援サブシステム（OSS）

運用支援サブシステム（OSS）は、完全なGSMネットワークアーキテクチャの一部です。これは、NSSおよびBSCコンポーネントに接続されています。このOSSは、主にGSMネットワークとBSSトラフィックの負荷を制御するために使用されます。加入者人口のスケーリングによってBSの数が増えると、システムの所有コストを削減できるように、保存タスクの一部が基地局に移動されることに注意してください。

2GのGSMネットワークアーキテクチャは、主に論理的な操作手法に従います。これは、ソフトウェア定義のユニットを利用して非常にしなやかな操作を可能にする携帯電話ネットワークの現在のアーキテクチャと比較して、非常に単純です。しかし、2G GSMのアーキテクチャは、必要な音声と操作の基本機能、およびそれらがどのように連携するかを示します。 GSMシステムがデジタルの場合、ネットワークはデータネットワークです。

GSMモジュールの機能

GSMモジュールの機能は次のとおりです。

改善されたスペクトル効率
国際ローミング
統合サービスデジタルネットワーク（ISDN）との互換性
新しいサービスのサポート。
SIM電話帳管理
固定ダイヤル番号（FDN）
アラーム管理付きのリアルタイムクロック
高品質のスピーチ
暗号化を使用して電話をより安全にします
ショートメッセージサービス（SMS）

GSMシステム用に標準化されたセキュリティ戦略により、GSMシステムは現在アクセス可能な最も安全な通信規格になっています。通話の機密性とGSM加入者の機密性は無線チャネルで保証されますが、これはエンドツーエンドのセキュリティを実現するための主要なステップです。

GSMモデム

GSMモデムは、携帯電話またはモデムデバイスのいずれかであり、コンピュータまたはその他のプロセッサをネットワーク経由で通信させるために使用できるデバイスです。 GSMモデムでは、SIMカードを操作する必要があり、ネットワークオペレーターがサブスクライブしたネットワーク範囲で動作します。シリアル、USB、またはBluetooth接続を介してコンピューターに接続できます。

GSMモデムは、コンピュータのシリアルポートまたはUSBポートに接続するための適切なケーブルとソフトウェアドライバを備えた標準のGSM携帯電話にすることもできます。 GSMモデムは通常GSM携帯電話よりも好ましいです。 GSMモデムには、トランザクション端末、サプライチェーン管理、セキュリティアプリケーション、気象観測所、およびGPRSモードのリモートデータロギングに幅広いアプリケーションがあります。

GSMモジュールの動作

以下の回路から、GSMモデムはレベルシフターICMax232を介してMCに適切に接続されています。 SIMカードに搭載されたGSMモデムは、携帯電話からSMSによる数字コマンドを受信すると、シリアル通信を介してそのデータをMCに送信します。プログラムの実行中、GSMモデムはコマンド「STOP」を受信してMCで出力を生成し、その接点はイグニッションスイッチを無効にするために使用されます。

ユーザーがそのように送信するコマンドは、入力がローに駆動された場合にのみ、GSMモデム「ALERT」プログラムメッセージを介してユーザーが受信した通知に基づいています。完全な操作は、16×2LCDディスプレイに表示されます。

GMSモデム回路

GSMテクノロジーアプリケーション

GSM技術のアプリケーションは次のとおりです。

自動化とセキュリティのためのインテリジェントGSMテクノロジー

最近、GSMモバイル端末は私たちと常に一緒にいるアイテムの1つになっています。私たちの財布/財布、鍵、時計と同じように、GSMモバイル端末は私たちが世界と通信することを可能にする通信チャネルを提供します。人がいつでも連絡可能であるか、誰かに電話をかけるという要件は非常に魅力的です。

このプロジェクトは、その名前が示すように、送信者から受信者にSMSを送信するためのGSMネットワーク技術に基づいています。 SMSの送受信は、アプライアンスへのユビキタスアクセスと、自宅での違反制御を可能にするために使用されます。システムは2つのサブシステムを提案します。アプライアンス制御サブシステムにより、ユーザーは家電製品をリモートで制御でき、セキュリティアラートサブシステムは自動セキュリティ監視を提供します。

このシステムは、SMSを介して特定のセル番号からユーザーに指示し、ユーザーのニーズと要件に応じて家電製品の状態を変更することができます。 2番目の側面は、侵入の検出時にシステムがSMSの自動生成を可能にし、セキュリティリスクについてユーザーに警告する方法で達成されるセキュリティ警告の側面です。

GSMテクノロジーは、いつでも、どこでも、誰とでも通信できるようにします。インテリジェントネットワーキングの原則を採用したGSMの機能アーキテクチャと、GSMの開発を提供するそのイデオロギーは、互換性を確保するのに十分な標準化を実現する真のパーソナル通信システムへの第一歩です。

医療サービスにおけるGSMアプリケーション

次のような2つの状況を考えてみましょう

人は重傷を負ったり病気になったりしており、すぐに世話をする必要があります。彼または彼に同行する人は携帯電話だけを持っています。
患者は退院し、自宅で休むことを考えていますが、それでも定期的な検査のために病院に行かなければなりません。彼は携帯電話と健康監視装置のようないくつかの医療センサー装置を持っているかもしれません。

どちらの状況でも、解決策を提供できる唯一の方法は、移動通信システムを使用することです。言い換えれば、通信技術を使用すると、上記のような状況は、通信ネットワークを介して患者の詳細を送信し、受信して、医療センターまたは医師の自宅の受信セクションで処理するだけで処理できます。

医師は単に患者の詳細を監視し、その人に指示を返します（1^stケース）彼が最終的に病院に到着する前に、そして2で少なくともいくつかの予防措置をとることができるように^ndケースは患者の検査結果を監視し、異常がある場合は、さらなる治療のために次のステップに進みます。

この全体の状況は遠隔医療サービスです。遠隔医療システムは、3つの方法のいずれかで使用できます。

ビデオ会議を使用すると、1つの場所に座っている患者が医療提供者と直接対話し、それに応じて治療プロセスを続行できます。
患者の健康について更新し続け、それに応じて医療提供者が治療を継続するように導く健康監視センサーを使用することによって。
取得した医療データを送信し、取得したデータを送信して相談・処理する。

上記の3つの方法では、無線通信技術が使用されます。医療サービスには、保存されたリソースにアクセスするための多くの方法が必要です。これらは、医療データベースまたは患者の健康の回復と監視に役立つデバイスを備えたオンラインホストです。さまざまなアクセスオプションは、中スループットメディアを介したブロードバンドネットワークとGSMを介したナローバンドです。

遠隔医療システムにおけるGSM技術の利点は次のとおりです。

“回路のkvlとは ”

それはより費用効果が高いです。
GSM受信機は広く利用可能です-携帯電話とGSMモデム
データ転送速度が速い。

基本的な遠隔医療システム

基本的な遠隔医療システムは、次の4つのモジュールで構成されています。

患者ユニット ：患者から情報を収集し、アナログ信号として送信するか、デジタル信号に変換し、データフローを制御し、データを送信します。基本的には、心拍センサー、血圧モニター、皮膚温度モニター、血圧計センサーなどのさまざまな医療センサーで構成され、電気信号を出力し、これらの信号をプロセッサーまたはコントローラー（マイクロコントローラーまたはPC）に送信してさらに処理します。信号を送り、無線通信ネットワークを介して結果を送信します。
通信ネットワーク ：データセキュリティとデータ転送に使用されます。移動局、基地変電所、およびネットワークシステムを使用するGSM技術が使用されます。移動局は、基本的なモバイルアクセスポイントまたは携帯電話で構成され、携帯電話をGSMネットワークとリンクして通信します。
レシーバーユニット/サーバー側 ：基本的には、信号を受信してデコードし、プレゼンテーションユニットに送信するGSMモデムがインストールされている医療システムです。
プレゼンテーションユニット ：基本的には、受信したデータを明確に定義された形式に変換して保存するプロセッサです。これにより、医師は定期的にデータを監視し、クライアント側へのフィードバックをGSMモデムからSMS経由で送信できます。

シンプルな遠隔医療システム

基本的な遠隔医療システムは、簡単な方法で表示できます。送信機ユニットと受信機ユニットの2つのユニットで構成されています。送信機ユニットはセンサー入力を送信し、受信機ユニットはこの入力を受信してさらに処理を続行します。

以下に示すのは、患者の心拍数を監視し、それに応じてデータを処理するための単純な遠隔医療システムの例です。

GSM技術を使用した遠隔医療システム送信機

送信機ユニットでは、心拍センサー（人体の血液を通過する際に放射光が変調される発光源で構成）が、人体から得られたデータを電気パルスに変換します。マイクロコントローラーはこれらのパルスを受信して処理し、心拍数を計算し、この計算されたデータをGSMモデムを介してヘルスケアユニットに送信します。 GSMモデムは、Max 232ICを使用してマイクロコントローラーと接続されます。