บน 14/08/2024 849

พื้นฐานของการออกแบบเครือข่าย GSM และโครงสร้างพื้นฐาน

ในยุคที่ถูกครอบงำด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างรวดเร็ว GSM (ระบบการสื่อสารบนมือถือ) ยังคงเป็นรากฐานที่สำคัญของการสื่อสารมือถือระดับโลกGSM ได้พัฒนาเป็นมาตรฐานสำหรับเครือข่ายมือถือดิจิตอล GSM ได้พัฒนาเป็นกรอบการทำงานที่ครอบคลุมและแข็งแกร่งซึ่งรองรับบริการมากมายตั้งแต่การโทรด้วยเสียงไปจนถึงการส่งข้อมูล

บทความนี้ขุดลงไปในความซับซ้อนของเทคโนโลยี GSM สำรวจสถาปัตยกรรมเครือข่ายพลวัตการปฏิบัติงานและบทบาทที่ดีที่สุดที่มีอยู่ในการสื่อสารโทรคมนาคมที่ทันสมัยโดยการแยกองค์ประกอบเช่นเครือข่ายและระบบย่อยสลับ (NSS) ระบบย่อยฐาน (BSS) และสถานีเคลื่อนที่ (MS) จะส่องสว่างว่า GSM จัดการทรัพยากรได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อให้การสื่อสารที่เชื่อถือได้ทั่วภูมิศาสตร์ที่กว้างใหญ่นอกจากนี้บทความยังเน้นถึงความเกี่ยวข้องอย่างต่อเนื่องของ GSM ผ่านการเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีอื่น ๆ เช่น CDMA และ LTE แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์และข้อ จำกัด โดยธรรมชาติในยุคดิจิตอลปัจจุบัน

แคตตาล็อก

รูปที่ 1: GSM (Global System for Mobile Communications)

demystifying gsm

GSM (Global System for Mobile Communications) เป็นมาตรฐานสากลที่กำหนดเครือข่ายมือถือดิจิตอลรุ่นที่สอง (2G) ที่ใช้โดยโทรศัพท์มือถือทั่วโลกมันทำงานในแถบความถี่หลายวงรวมถึง 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz และ 1900 MHzเพื่อใช้ประโยชน์จากสเปกตรัมความถี่ที่ จำกัด อย่างมีประสิทธิภาพ GSM ใช้การรวมกันของการแบ่งความถี่หลายการเข้าถึง (FDMA) และการแบ่งเวลาการเข้าถึงหลายครั้ง (TDMA)FDMA แยกแถบความถี่ที่มีอยู่ออกเป็นช่องเล็ก ๆ ในขณะที่ TDMA แบ่งช่องเหล่านี้ออกเป็นช่วงเวลาวิธีนี้ช่วยให้ผู้ใช้หลายคนสามารถแบ่งปันช่องความถี่เดียวกันโดยไม่มีการรบกวนเพิ่มความจุเครือข่ายและปรับปรุงการเชื่อมต่อโดยรวม

รูปที่ 2: เซลล์ประเภทต่าง ๆ

สถาปัตยกรรมเครือข่าย GSM ได้รับการออกแบบด้วยเซลล์ประเภทต่าง ๆ เพื่อรองรับพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่หลากหลายและความต้องการความแรงของสัญญาณเหล่านี้รวมถึงเซลล์มาโครไมโครปิโกและร่มแต่ละประเภทเซลล์มีบทบาทเฉพาะ

•เซลล์มาโครครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่เช่นภูมิภาคชนบทให้ความคุ้มครองในวงกว้าง

• Microcells ถูกใช้ในเขตเมืองที่มีประชากรหนาแน่นซึ่งต้องการกำลังการผลิตที่สูงขึ้น

•เซลล์ PICO ให้บริการพื้นที่ขนาดเล็กมากที่มีความต้องการสูงเช่นอาคารภายใน

•เซลล์ร่มเสนอความครอบคลุมเพิ่มเติมในพื้นที่ที่เซลล์อื่น ๆ อาจไม่เพียงพอ

เครือข่าย GSM เป็นที่รู้จักกันดีในชุดคุณสมบัติที่ครอบคลุมพวกเขาเปิดใช้งานการโรมมิ่งระหว่างประเทศที่ไร้รอยต่อซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถโทรและรับสายได้ทุกที่ในโลกด้วยการหยุดชะงักน้อยที่สุดคุณภาพเสียงบนเครือข่าย GSM นั้นชัดเจนและเทคโนโลยีได้รับการออกแบบให้ประหยัดพลังงานซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่บนอุปกรณ์มือถือGSM ยังรองรับบริการที่หลากหลายตั้งแต่การโทรด้วยเสียงง่าย ๆ ไปจนถึงบริการข้อมูลเช่น SMS และการเรียกดูอินเทอร์เน็ตความสามารถในการปรับขนาดและความคุ้มค่าได้ทำให้ GSM เป็นเทคโนโลยีที่โดดเด่นในการสื่อสารบนมือถือเพื่อให้แน่ใจว่าผู้ใช้ยังคงสามารถเข้าถึงได้ในวงกว้างในขณะที่ยังคงความเข้ากันได้ในผู้ให้บริการเครือข่ายที่แตกต่างกันทั่วโลกการออกแบบนี้ไม่เพียง แต่ปรับปรุงความน่าเชื่อถือของเครือข่าย แต่ยังส่งเสริมระบบการสื่อสารทั่วโลกที่เชื่อมต่อและเข้าถึงได้มากขึ้น

รูปที่ 3: ส่วนประกอบสถาปัตยกรรมเครือข่าย GSM

ส่วนประกอบสถาปัตยกรรมเครือข่าย GSM

สถาปัตยกรรมเครือข่าย GSM เป็นระบบที่ซับซ้อนที่ออกแบบมาเพื่อให้แน่ใจว่าการสื่อสารมือถือที่เชื่อถือได้และต่อเนื่องประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสี่ประการ: เครือข่ายและระบบย่อยสลับ (NSS), ระบบย่อยฐาน (BSS), สถานีเคลื่อนที่ (MS) และระบบย่อยการดำเนินงานและสนับสนุน (OSS)แต่ละองค์ประกอบเหล่านี้มีบทบาทที่มีอิทธิพลในการรักษาฟังก์ชั่นและประสิทธิภาพของเครือข่าย

NSS (ระบบย่อยเครือข่ายและสวิตช์) ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางกลางของเครือข่าย GSMมันจัดการการกำหนดเส้นทางของการโทรและการจัดการข้อมูลสมาชิกหัวใจสำคัญของ NSS คือ Mobile Services Switching Center (MSC) ซึ่งรับผิดชอบในการเชื่อมต่อการโทรระหว่างผู้ใช้มือถือและเชื่อมโยงกับเครือข่ายภายนอกเช่นระบบโทรศัพท์สาธารณะหรืออินเทอร์เน็ตMSC ทำให้มั่นใจได้ว่าการโทรเชื่อมต่ออย่างรวดเร็วและน่าเชื่อถือไม่ว่าผู้ใช้จะอยู่ที่ไหน

BSS (ระบบย่อยฐาน) ให้ลิงก์พื้นฐานระหว่างอุปกรณ์มือถือและเครือข่ายระบบย่อยนี้รวมถึงสถานีขนส่งฐาน (BTS) ซึ่งจัดการการสื่อสารทางวิทยุระหว่างโทรศัพท์มือถือและเครือข่ายBSS ทำหน้าที่เป็นบริดจ์ที่เชื่อมต่ออุปกรณ์ของผู้ใช้กับเครือข่ายที่กว้างขึ้นเพื่อให้มั่นใจว่าการสื่อสารที่ชัดเจนและมีเสถียรภาพ

MS (สถานีมือถือ) เป็นอุปกรณ์มือถือของผู้ใช้รวมถึงการ์ด Subscriber Identity Module (SIM)ซิมการ์ดกำลังชำระในขณะที่เก็บข้อมูลที่สำคัญเช่นตัวตนของผู้ใช้ที่ตั้งการอนุญาตเครือข่ายและกุญแจความปลอดภัยข้อมูลนี้ช่วยให้สามารถเข้าถึงเครือข่ายได้อย่างปลอดภัยและทำให้มั่นใจได้ว่าการเชื่อมต่อของผู้ใช้ได้รับการรับรองความถูกต้องและบำรุงรักษาอย่างเหมาะสม

OSS (ระบบย่อยการดำเนินงานและการสนับสนุน) มีหน้าที่รับผิดชอบในการจัดการและบำรุงรักษาเครือข่ายอย่างต่อเนื่องมันดูแลการดำเนินงานทางเทคนิคเพื่อให้มั่นใจว่าเครือข่ายทำงานได้อย่างราบรื่นและมีประสิทธิภาพOSS เป็นแบบไดนามิกสำหรับความสามารถในการปรับขนาดของเครือข่ายช่วยให้สามารถอัพเกรดและขยายได้โดยไม่ต้องขัดจังหวะบริการระบบย่อยนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าปัญหาทางเทคนิคใด ๆ ได้รับการแก้ไขทันทีและเครือข่ายยังคงแข็งแกร่งและสามารถจัดการกับความต้องการที่เพิ่มขึ้นได้

รูปที่ 4: ระบบย่อยการสลับเครือข่าย (NSS)

การสำรวจระบบย่อยการสลับเครือข่าย (NSS) ภายในเครือข่าย GSM

ระบบย่อยการสลับเครือข่าย (NSS) เป็นแกนหลักของเครือข่าย GSM โดยรวมส่วนประกอบต่าง ๆ ที่จัดการและเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงานของเครือข่ายที่ศูนย์กลางของ NSS คือศูนย์สวิตช์บริการมือถือ (MSC) ซึ่งทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางหลักสำหรับการโทรหาเส้นทางและเชื่อมต่อเครือข่าย GSM กับเครือข่ายภายนอกเช่นเครือข่ายโทรศัพท์สาธารณะสลับสาธารณะ (PSTN)MSC มีหน้าที่รับผิดชอบงานสื่อสารบนมือถือที่จำเป็นรวมถึงการลงทะเบียนสมาชิกรับรองความถูกต้องพวกเขาอัปเดตตำแหน่งของพวกเขาและนำการโทรไปยังจุดหมายปลายทางที่เหมาะสม

ฐานข้อมูลที่มีอิทธิพลสองฐานภายใน NSS คือการลงทะเบียนตำแหน่งที่บ้าน (HLR) และการลงทะเบียนตำแหน่งผู้เข้าชม (VLR)HLR ทำหน้าที่เป็นที่เก็บข้อมูลที่โดดเด่นของโปรไฟล์โดยละเอียดสำหรับสมาชิกแต่ละคนในเครือข่ายมันเก็บข้อมูลเกี่ยวกับบริการของผู้ใช้และตำแหน่งปัจจุบันทำให้เครือข่ายสามารถกำหนดเส้นทางการโทรและข้อความได้อย่างถูกต้องเมื่อผู้ใช้ย้ายจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งในทางกลับกัน VLR เก็บข้อมูลชั่วคราวเกี่ยวกับสมาชิกที่อยู่ในพื้นที่ครอบคลุมของตนชั่วคราวเพื่อให้มั่นใจว่าการเข้าถึงข้อมูลที่จำเป็นอย่างรวดเร็วสำหรับการตั้งค่าการโทรและการให้บริการ

อุปกรณ์ Identity Register (EIR) มีบทบาทที่มีชีวิตชีวาในการรักษาความปลอดภัยของเครือข่ายฐานข้อมูลนี้ติดตามอุปกรณ์มือถือทั้งหมดที่ทำงานภายในเครือข่ายโดยจัดเก็บหมายเลขประจำตัวอุปกรณ์มือถือระหว่างประเทศที่ไม่ซ้ำกัน (IMEI)EIR เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการระบุและปิดกั้นอุปกรณ์ที่ถูกขโมยหรือไม่ได้รับอนุญาตทำให้พวกเขาไม่สามารถเข้าถึงเครือข่ายได้ความปลอดภัยได้รับการเสริมแรงเพิ่มเติมโดยศูนย์ตรวจสอบ (AUC) ซึ่งรับผิดชอบในการตรวจสอบตัวตนของซิมการ์ดที่พยายามเชื่อมต่อกับเครือข่ายด้วยการตรวจสอบการเชื่อมต่อเหล่านี้ AUC ช่วยป้องกันการฉ้อโกงและการเข้าถึงที่ไม่ได้รับอนุญาตเพื่อให้มั่นใจว่ามีเพียงผู้ใช้ที่ถูกต้องเท่านั้นที่ได้รับอนุญาตให้สื่อสารผ่านเครือข่ายนอกจากนี้ SMS Gateway (SMS-G) จัดการการส่งและการรับข้อความ SMS ทั่วทั้งเครือข่ายช่วยให้มั่นใจได้ว่าข้อความจะถูกส่งอย่างราบรื่นและน่าเชื่อถือรักษาประสิทธิภาพของเครือข่ายในการจัดการปริมาณการส่งข้อความจำนวนมาก

รูปที่ 5: ระบบย่อยสถานีฐาน (BSS)

ระบบย่อยสถานีฐาน (BSS) ของเครือข่าย GSM

ระบบย่อยสถานีฐาน (BSS) เป็นส่วนที่อันตรายของเครือข่าย GSM ซึ่งรับผิดชอบในการจัดการการสื่อสารโดยตรงทั้งหมดระหว่างอุปกรณ์มือถือของผู้ใช้และเครือข่ายประกอบด้วยสององค์ประกอบหลัก: สถานีรับส่งสัญญาณฐาน (BTS) และคอนโทรลเลอร์สถานีฐาน (BSC)

BTS (สถานีรับส่งสัญญาณฐาน): จัดการการสื่อสารทางวิทยุกับอุปกรณ์มือถือด้วยเครื่องส่งสัญญาณวิทยุและเสาอากาศ BTS จัดการการส่งสัญญาณและการรับสัญญาณวิทยุเพื่อให้มั่นใจว่าการสื่อสารระหว่างเครือข่ายและอุปกรณ์มือถือยังคงชัดเจนและไม่หยุดชะงักบีทีเอสแต่ละแห่งครอบคลุมพื้นที่ทางภูมิศาสตร์เฉพาะที่เรียกว่าเซลล์และรับผิดชอบในการรักษาลิงก์วิทยุภายในพื้นที่นี้

BSC (คอนโทรลเลอร์สถานีฐาน): ดูแล BTS หลายรายการจัดการทรัพยากรและการดำเนินงานของพวกเขามันจัดสรรความถี่วิทยุสมดุลโหลดข้ามเซลล์และทำให้มั่นใจได้ว่าการโทรที่ใช้งานจะถูกส่งจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งเมื่อผู้ใช้เคลื่อนที่ผ่านเครือข่ายกระบวนการนี้จำเป็นต้องมีการเชื่อมต่ออย่างต่อเนื่องให้ประสบการณ์ที่ราบรื่นสำหรับผู้ใช้มือถือแม้ว่าพวกเขาจะเดินทางระหว่างพื้นที่ต่าง ๆ

การปรับใช้กลยุทธ์ของสถานีฐานเป็นพื้นฐานในการเพิ่มประสิทธิภาพการครอบคลุมเครือข่ายและลดสัญญาณรบกวนที่เกิดจากสัญญาณที่ทับซ้อนกันเมื่อการรับส่งข้อมูลเครือข่ายเพิ่มขึ้นการจัดการการส่งสัญญาณเสียงและข้อมูลที่มีประสิทธิภาพจะมีความสำคัญมากขึ้นเทคโนโลยีที่เชื่อมต่อ BSS เข้ากับเครือข่ายหลักก็มีความก้าวหน้าเมื่อเวลาผ่านไปในขณะที่เครือข่ายแบบดั้งเดิมใช้สาย E1/T1 สำหรับการเชื่อมต่อเหล่านี้เครือข่ายที่ทันสมัยมักใช้ลิงก์ความจุสูงเช่นลิงก์อีเธอร์เน็ตเกรดผู้ให้บริการและลิงค์ไมโครเวฟเทคโนโลยีใหม่เหล่านี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการขยายการเข้าถึงเครือข่ายไปยังพื้นที่ห่างไกลโดยไม่ต้องเสียสละความเร็วหรือคุณภาพ

รูปที่ 6: สถานีมือถือ

บทบาทและฟังก์ชั่นของสถานีมือถือใน GSM

Mobile Station (MS) เป็นส่วนสำคัญของเครือข่าย GSM ซึ่งประกอบด้วยอุปกรณ์มือถือของผู้ใช้และการ์ด Identity Module (SIM) สมาชิกอุปกรณ์มือถือติดตั้งฮาร์ดแวร์ขั้นสูงที่ออกแบบมาเพื่อรองรับฟังก์ชันที่หลากหลายในขณะที่เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุดสิ่งนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าอายุการใช้งานแบตเตอรี่จะยาวนานขึ้นในทางกลับกันซิมการ์ดเก็บข้อมูลสมาชิกที่ยืนยันได้ทำให้ผู้ใช้สามารถรักษาตัวตนและบริการการเข้าถึงได้แม้ว่าจะสลับระหว่างอุปกรณ์ต่าง ๆ

การดำเนินงานด้านความปลอดภัยและเครือข่ายนั้นพึ่งพาตัวระบุที่สำคัญเช่น International Mobile Equipment Identity (IMEI) และ International Mobile Subscriber Identity (IMSI)IMEI เป็นหมายเลขที่ไม่ซ้ำกันที่ระบุอุปกรณ์บนเครือข่ายมันมีบทบาทสำคัญในมาตรการรักษาความปลอดภัยเช่นการป้องกันอุปกรณ์ที่สูญหายหรือถูกขโมยจากการเข้าถึงเครือข่ายIMSI ที่เก็บไว้ในซิมการ์ดระบุสมาชิกไปยังเครือข่ายช่วยให้สามารถเปิดใช้งานบริการได้อย่างราบรื่นและการจัดการการเคลื่อนย้ายเมื่อผู้ใช้เคลื่อนที่ระหว่างสถานที่หรืออุปกรณ์ต่าง ๆ

วิวัฒนาการของสถานีมือถือได้ปรับปรุงประสบการณ์ผู้ใช้อย่างมากขยายเกินกว่าการโทรด้วยเสียงและ SMS เพื่อรวมบริการข้อมูลที่หลากหลายบริการเหล่านี้มีตั้งแต่การท่องอินเทอร์เน็ตขั้นพื้นฐานไปจนถึงแอพพลิเคชั่นที่ต้องการมากขึ้นเช่นการสตรีมวิดีโอเกมออนไลน์และแอพสื่อสารแบบเรียลไทม์ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีนี้ได้ขยายขอบเขตการสื่อสารโทรคมนาคมมือถือทำให้บริการที่ซับซ้อนสามารถเข้าถึงได้สำหรับผู้ชมจำนวนมากเป็นผลให้สถานีมือถือได้ปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญว่าผู้ใช้โต้ตอบกับเทคโนโลยีได้อย่างไรซึ่งนำไปสู่ประสบการณ์การสื่อสารที่ได้รับการเสริมสร้างและหลากหลาย

รูปที่ 7: ระบบย่อยการดำเนินงานและสนับสนุน (OSS)

การนำทางการดำเนินงานและการสนับสนุนระบบย่อย (OSS) ใน GSM

ระบบย่อยการดำเนินงานและการสนับสนุน (OSS) เป็นส่วนหนึ่งของเครือข่าย GSM ซึ่งรับผิดชอบในการจัดการและประสานงานฟังก์ชั่นของส่วนประกอบเครือข่ายอื่น ๆ เช่นระบบย่อยการสลับเครือข่าย (NSS) และระบบย่อยสถานีฐาน (BSS)ช่วยให้มั่นใจว่าการดำเนินงานเครือข่ายที่ราบรื่นและมีประสิทธิภาพโดยการดูแลกลุ่มเหล่านี้และบูรณาการกิจกรรมของพวกเขา

บทบาทหลักของ OSS คือการจัดการการเติบโตของเครือข่ายและประสิทธิภาพเมื่อฐานสมาชิกขยายตัวมันใช้เครื่องมือขั้นสูงสำหรับการวิเคราะห์การจราจรการวางแผนกำลังการผลิตและการเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพฟังก์ชั่นเหล่านี้ใช้สำหรับการรักษาความน่าเชื่อถือของเครือข่ายป้องกันความแออัดและทำให้มั่นใจได้ว่าคุณภาพการบริการยังคงสูงแม้จะเพิ่มความต้องการ

เมื่อเครือข่ายวิวัฒนาการ OSS จะช่วยควบคุมต้นทุนการดำเนินงานโดยเพิ่มประสิทธิภาพวิธีการจัดสรรทรัพยากรและการทำงานซ้ำ ๆ โดยอัตโนมัติด้วยการใช้ประโยชน์จากการวิเคราะห์ข้อมูลสามารถทำนายความต้องการเครือข่ายในอนาคตและทำการปรับเปลี่ยนเชิงรุกวิธีการคิดล่วงหน้านี้ช่วยให้เครือข่ายขยายอย่างยั่งยืนในขณะที่รักษาประสิทธิภาพการดำเนินงาน

เครือข่าย GSM ทำงานอย่างไร?

การดำเนินงานของเครือข่าย GSM นั้นถูกกำหนดโดยความสามารถในการจัดการการสื่อสารอย่างมีประสิทธิภาพในพื้นที่ขนาดใหญ่ทำให้มั่นใจได้ทั้งความน่าเชื่อถือและความแม่นยำฟังก์ชั่นหลักของเครือข่ายขึ้นอยู่กับการแบ่งเวลาหลายการเข้าถึง (TDMA) ซึ่งอนุญาตให้ผู้ใช้สูงสุด 16 คนแชร์ช่องวิทยุเดียวกันพร้อมกันสิ่งนี้สามารถทำได้โดยการแบ่งสเปกตรัมวิทยุออกเป็นช่วงเวลาที่กำหนดโดยแต่ละช่องที่กำหนดให้กับผู้ใช้อื่นวิธีการนี้เพิ่มประสิทธิภาพการใช้แบนด์วิดท์และลดการรบกวนทำให้ GSM มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของผู้ใช้สูงและในแอพพลิเคชั่นเช่น Internet of Things (IoT)

วิวัฒนาการของ GSM ได้รับการทำเครื่องหมายด้วยการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการที่เปลี่ยนแปลงของการสื่อสารระดับโลกออกแบบมาสำหรับการสื่อสารด้วยเสียงเริ่มแรก GSM ได้ปรับให้รวมถึงบริการข้อมูลที่ได้รับการปรับปรุงและรวมเข้ากับเทคโนโลยีใหม่การปรับตัวนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่า GSM ยังคงมีความเกี่ยวข้องในสภาพแวดล้อมการสื่อสารโทรคมนาคมที่รวดเร็วของวันนี้ซึ่งไม่เพียง แต่เป็นมาตรฐานสำหรับการโทรด้วยเสียง แต่ยังเป็นกระดูกสันหลังสำหรับบริการสื่อสารมือถือที่ทันสมัย

แอปพลิเคชันของเทคโนโลยี GSM

เทคโนโลยี GSM ทำหน้าที่เป็นรากฐานที่หลากหลายและมีประสิทธิภาพสำหรับการสื่อสารมือถือทั่วโลกสนับสนุนแอพพลิเคชั่นที่หลากหลาย

รูปที่ 8: การส่งข้อความ (SMS)

GSM แปลงการสื่อสารโดยแนะนำบริการข้อความสั้น ๆ (SMS) ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถส่งและรับข้อความได้อย่างง่ายดายผ่านเครือข่ายมือถือSMS ได้กลายเป็นเครื่องมือพื้นฐานสำหรับการสื่อสารส่วนตัวและมืออาชีพโดยเสนอวิธีที่รวดเร็วและเชื่อถือได้ในการแลกเปลี่ยนข้อมูลทันที

รูปที่ 9: การปรับปรุงความปลอดภัยของข้อมูล

GSM รวมโปรโตคอลการเข้ารหัสที่แข็งแกร่งเพื่อรักษาความปลอดภัยการส่งสัญญาณเสียงและข้อมูลเพื่อให้มั่นใจว่าช่องทางการสื่อสารได้รับการปกป้องจากการเข้าถึงและการดักฟังที่ไม่ได้รับอนุญาตคุณสมบัติความปลอดภัยเหล่านี้ทำให้ GSM เป็นแพลตฟอร์มที่เชื่อถือได้สำหรับการส่งข้อมูลที่ละเอียดอ่อนและปกป้องความเป็นส่วนตัวของผู้ใช้และความสมบูรณ์ของข้อมูล

รูปที่ 10: ส่งมอบระบบที่ไร้รอยต่อ

GSM ช่วยให้การส่งมอบที่ราบรื่นระหว่างเซลล์เครือข่ายช่วยให้ผู้ใช้สามารถเคลื่อนที่ข้ามพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่แตกต่างกันได้โดยไม่สูญเสียการเชื่อมต่อคุณลักษณะนี้ใช้สำหรับการบำรุงรักษาบริการเสียงมือถือและข้อมูลที่ไม่หยุดชะงักทำให้มั่นใจได้ว่าการสื่อสารที่มั่นคงและสม่ำเสมอไม่ว่าผู้ใช้จะอยู่ที่ไหน

รูปที่ 11: บริการทางการแพทย์

เทคโนโลยี GSM มีบทบาทแบบไดนามิกใน telemedicine สนับสนุนการวินิจฉัยระยะไกลและการตรวจสอบผู้ป่วยแอปพลิเคชันนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการให้บริการด้านการดูแลสุขภาพไปยังพื้นที่ระยะไกลหรือที่ด้อยโอกาสเพิ่มความสามารถของระบบการดูแลสุขภาพในการดูแลทางการแพทย์ที่มีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพ

รูปที่ 12: GSM, CDMA และ LTE

การวิเคราะห์เปรียบเทียบ: GSM, CDMA และ LTE Technologies

GSM (ระบบทั่วโลกสำหรับการสื่อสารบนมือถือ), CDMA (การแบ่งรหัสหลายการเข้าถึง) และ LTE (วิวัฒนาการระยะยาว) เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารบนมือถือที่แตกต่างกันสามเทคโนโลยีแต่ละครั้งแสดงถึงขั้นตอนการพัฒนาที่แตกต่างกันด้วยลักษณะการดำเนินงานที่ไม่ซ้ำกันและประโยชน์

GSM เป็นเทคโนโลยีรุ่นที่สอง (2G) ที่อาศัยการแบ่งเวลาหลายการเข้าถึง (TDMA) เพื่อจัดสรรความถี่วิทยุให้กับผู้ใช้ ซึ่งหมายความว่าจะแบ่งความถี่แต่ละครั้งออกเป็นช่วงเวลาทำให้ผู้ใช้หลายคนสามารถแชร์แถบความถี่เดียวกันได้GSM ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางสำหรับความเรียบง่ายและความสะดวกในการใช้งานระหว่างประเทศทำให้เป็นมาตรฐานในหลายประเทศรองรับการโทรด้วยเสียงและบริการข้อมูลพื้นฐานเช่น SMS และการเข้าถึงอินเทอร์เน็ตที่ จำกัดการยอมรับอย่างกว้างขวางของเทคโนโลยีส่วนใหญ่เกิดจากประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้และความสามารถในการโรมมิ่งทั่วโลก

ต่างจาก GSM ซึ่งแยกผู้ใช้ตามเวลา CDMA ใช้เทคนิคสเปรดสเปกตรัมที่ช่วยให้ผู้ใช้หลายคนสามารถแชร์ในเวลาเดียวกันและแถบความถี่พร้อมกัน วิธีนี้มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการใช้สเปกตรัมที่มีอยู่และให้ความเป็นส่วนตัวและความต้านทานต่อการรบกวนมากขึ้นในขณะที่ CDMA เป็นคู่แข่งที่แข็งแกร่งของ GSM โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสหรัฐอเมริกา แต่ก็ไม่เคยประสบความสำเร็จในระดับโลกในระดับเดียวกันเครือข่าย CDMA ส่วนใหญ่ตอนนี้เปลี่ยนเป็น LTE

วิวัฒนาการ LTE หรือระยะยาวเป็นเทคโนโลยี 4G ที่แสดงถึงการก้าวกระโดดที่สำคัญจากทั้ง GSM และ CDMA ซึ่งแตกต่างจากรุ่นก่อน LTE ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการส่งข้อมูลความเร็วสูงมากกว่าแค่การสื่อสารด้วยเสียงมันใช้เทคโนโลยีขั้นสูงเช่นการแบ่งความถี่แบบมุมฉากมัลติเพล็กซ์ (OFDM) และอินพุตหลายเอาท์พุท (MIMO) เพื่อเพิ่มแบนด์วิดท์และลดเวลาแฝงให้น้อยที่สุดLTE รองรับบริการที่มีความต้องการสูงที่หลากหลายรวมถึงการสตรีมวิดีโอ HD การดาวน์โหลดที่รวดเร็วและการเล่นเกมออนไลน์แบบเรียลไทม์ทำให้เป็นรากฐานสำหรับการเข้าถึงอินเทอร์เน็ตบนมือถือที่ทันสมัย

ข้อดีและข้อเสียของเทคโนโลยี GSM

ผู้เชี่ยวชาญ

ความเข้ากันได้อย่างแพร่หลาย: หนึ่งในจุดแข็งหลักของ GSM คือมาตรฐานสากลซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเข้ากันได้ทั่วทั้งเครือข่ายและอุปกรณ์ทั่วโลกสิ่งนี้ช่วยให้ผู้ใช้สามารถเดินทางไปต่างประเทศได้อย่างราบรื่นและสลับระหว่างผู้ให้บริการเครือข่ายที่แตกต่างกันโดยไม่มีปัญหาไม่ว่าจะเป็นการเดินทางข้ามประเทศหรือใช้อุปกรณ์ต่าง ๆ มาตรฐานของ GSM ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการเชื่อมต่อที่ราบรื่น

ชุดคุณสมบัติที่แข็งแกร่ง: GSM เสนอชุดบริการหลักที่เชื่อถือได้รวมถึงการโทรด้วยเสียง SMS และความสามารถด้านข้อมูลพื้นฐานเทคโนโลยีที่ตรงไปตรงมาและเชื่อถือได้ทำให้เป็นตัวเลือกที่ได้รับความนิยมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในภูมิภาคที่ยังไม่ได้นำเทคโนโลยีใหม่มาใช้อย่างเต็มที่ผู้ใช้สามารถไว้วางใจ GSM สำหรับการสื่อสารที่สอดคล้องและเข้าถึงได้แม้ในพื้นที่ที่มีโครงสร้างพื้นฐานที่ จำกัด

โครงสร้างพื้นฐานที่เป็นผู้ใหญ่: ก่อตั้งขึ้นในต้นปี 1990 GSM มีเวลาหลายทศวรรษในการสร้างและปรับแต่งโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายการปรากฏตัวที่ยาวนานนี้หมายความว่าบริการ GSM มีให้บริการอย่างกว้างขวางแม้ในพื้นที่ห่างไกลและในชนบทความคุ้มครองที่ครอบคลุมโดยเครือข่าย GSM ทำให้มั่นใจได้ว่าผู้ใช้ในภูมิภาคเหล่านี้สามารถเชื่อมต่อได้

ข้อเสีย

ความเร็วข้อมูลที่ จำกัด : เดิมทีออกแบบมาเพื่อการสื่อสารด้วยเสียงด้วยคุณสมบัติข้อมูลพื้นฐานความเร็วในการส่งข้อมูลของ GSM นั้นช้ากว่ามากเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีที่ทันสมัยเช่น 3G, 4G LTE และ 5Gสิ่งนี้ทำให้ GSM เหมาะสำหรับแอพพลิเคชั่นที่ใช้ข้อมูลมากในปัจจุบันเช่นการสตรีมวิดีโอหรือใช้งานเว็บแอปพลิเคชันที่ซับซ้อน

ปัญหาความจุ: GSM จัดสรรจำนวนเวลาคงที่ต่อความถี่ซึ่ง จำกัด จำนวนผู้ใช้ที่สามารถรองรับได้ในเวลาเดียวกันในขณะที่การใช้งานมือถือยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องโดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่นสิ่งนี้สามารถนำไปสู่ความแออัดของเครือข่ายและคุณภาพการบริการที่ลดลง

ความไวต่อการรบกวน: เนื่องจากเทคโนโลยีที่เก่ากว่า GSM มีแนวโน้มที่จะรบกวนจากแหล่งต่าง ๆช่องโหว่นี้อาจส่งผลให้คุณภาพการโทรลดลงและบริการข้อมูลที่เชื่อถือได้น้อยลงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนสัญญาณที่สำคัญ

บทสรุป

เทคโนโลยี GSM ที่มีสถาปัตยกรรมที่มีโครงสร้างและปรับขนาดได้ยังคงเป็นส่วนสำคัญของภูมิทัศน์การสื่อสารโทรคมนาคมทำให้มั่นใจได้ว่าการสื่อสารที่เชื่อถือได้และเข้าถึงได้ทั่วโลกแม้จะมีการถือกำเนิดของเทคโนโลยีขั้นสูงเช่น LTE และ 5G การปรับใช้เชิงกลยุทธ์ของ GSM ในโดเมนต่าง ๆ - จากการโรมมิ่งระหว่างประเทศที่ไร้รอยต่อไปจนถึงการใช้งานที่เต็มไปด้วยอันตรายใน telemedicine - แสดงให้เห็นถึงความเกี่ยวข้องที่ยั่งยืนการออกแบบของเทคโนโลยีอำนวยความสะดวกไม่เพียง แต่การครอบคลุมและความเข้ากันได้ในวงกว้างในภูมิภาคและอุปกรณ์ต่าง ๆ เท่านั้น แต่ยังรวมถึงชุดคุณสมบัติที่แข็งแกร่งซึ่งมีการทดสอบเวลา

อย่างไรก็ตามในขณะที่ภูมิทัศน์ดิจิตอลวิวัฒนาการ GSM เผชิญกับความท้าทายเช่นความเร็วข้อมูลที่ จำกัด และปัญหาความจุเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการปรับตัวและการรวมเข้ากับเทคโนโลยีใหม่ ๆการสังเคราะห์จุดแข็งพื้นฐานของ GSM นี้ด้วยการปรับปรุงแบบก้าวหน้าจะห่อหุ้มธรรมชาติของการสื่อสารบนมือถือแบบไดนามิกขับเคลื่อนไปสู่อนาคตที่การเชื่อมต่อนั้นราบรื่นและครอบคลุมมากขึ้น

คำถามที่พบบ่อย [คำถามที่พบบ่อย]

1. สถาปัตยกรรมระบบของเครือข่าย GSM คืออะไร?

ระบบทั่วโลกสำหรับการสื่อสารมือถือ (GSM) มีโครงสร้างเป็นสามระบบหลัก: สถานีมือถือ (MS) ระบบย่อยสถานีฐาน (BSS) และเครือข่ายและระบบย่อยสลับ (NSS)สถานีมือถือประกอบด้วยอุปกรณ์มือถือและซิมการ์ดระบบย่อยสถานีฐานรวมถึงสถานีรับส่งสัญญาณฐาน (BTS) ซึ่งจัดการการสื่อสารทางวิทยุกับมือถือและตัวควบคุมสถานีฐาน (BSC) ซึ่งจัดการทรัพยากรและการเชื่อมต่อสำหรับหน่วย BTS หลายหน่วยระบบย่อยเครือข่ายและการสลับมีศูนย์สวิตช์มือถือ (MSC) ซึ่งเชื่อมต่อการโทรและจัดการบริการมือถือพร้อมกับฐานข้อมูลเช่น Home Location Register (HLR) และ Location Register (VLR) สำหรับการจัดการการเคลื่อนย้าย

2. GSM หมายถึงอะไรในเครือข่าย?

GSM ย่อมาจากระบบทั่วโลกสำหรับการสื่อสารบนมือถือมันเป็นมาตรฐานที่พัฒนาขึ้นเพื่ออธิบายโปรโตคอลสำหรับเครือข่ายเซลลูลาร์ดิจิตอลรุ่นที่สอง (2G) ที่ใช้โดยโทรศัพท์มือถือมันถูกออกแบบมาเพื่อให้มาตรฐานที่เหมือนกันสำหรับเทคโนโลยีการสื่อสารบนมือถือทั่วโลกอำนวยความสะดวกในการเข้ากันได้และการโรมมิ่งทั่วโลก

3. อินเทอร์เฟซสถาปัตยกรรมเครือข่าย GSM คืออะไร?

เครือข่าย GSM มีอินเทอร์เฟซคีย์หลายอย่างที่อำนวยความสะดวกในการสื่อสารระหว่างส่วนประกอบที่แตกต่างกัน:

อินเทอร์เฟซ UM ระหว่างสถานีมือถือและเครือข่าย (อินเตอร์เฟสอากาศ)

อินเทอร์เฟซ A-BIS ระหว่าง BTS และ BSC ใช้สำหรับการจัดการและสัญญาณควบคุม

อินเทอร์เฟซระหว่าง BSC และ MSC ใช้เพื่อส่งผ่านข้อมูลการตั้งค่าการโทรและข้อมูลสมาชิก

4. ความแตกต่างระหว่างสถาปัตยกรรม GSM และ LTE คืออะไร?

GSM เป็นเทคโนโลยี 2G ที่มุ่งเน้นไปที่การสื่อสารด้วยเสียงและบริการข้อมูลพื้นฐานโดยใช้ข้อมูลสลับวงจรในทางกลับกัน LTE (วิวัฒนาการระยะยาว) เป็นเทคโนโลยี 4G ที่ออกแบบมาสำหรับการส่งข้อมูลความเร็วสูงโดยใช้เครือข่ายสลับแพ็กเก็ตLTE เสนอความเร็วข้อมูลที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและเวลาแฝงที่ลดลงเมื่อเทียบกับ GSMLTE ยังรองรับบริการมัลติมีเดียที่ดีขึ้นและประสิทธิภาพของสเปกตรัมที่มากขึ้นซึ่งแตกต่างจาก GSM ซึ่งแยกเสียงและข้อมูลในช่องต่าง ๆ LTE ใช้เครือข่าย All-IP ซึ่งหมายถึงทั้งเสียงและข้อมูลจะถูกส่งผ่านช่องวิทยุเดียวกัน

5. วิธีการสื่อสารกับ GSM?

การสื่อสารผ่านเครือข่าย GSM เกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่อไปนี้:

อุปกรณ์มือถือสร้างการเชื่อมต่อกับเครือข่ายผ่าน BTS ใกล้เคียง

สัญญาณเสียงหรือข้อมูลจะถูกแปลงเป็นคลื่นวิทยุโดยอุปกรณ์มือถือและส่งผ่านอินเตอร์เฟส UM

BTS ได้รับสัญญาณและส่งผ่านไปยัง BSC;BSC จากนั้นส่งต่อไปยัง MSC

MSC กำหนดเส้นทางการโทรหรือข้อมูลไปยังปลายทางที่เหมาะสมซึ่งอาจเป็นผู้ใช้มือถือรายอื่น PSTN (เครือข่ายโทรศัพท์แบบสลับสาธารณะ) หรือบริการอินเทอร์เน็ต

สำหรับการสื่อสารที่เข้ามากระบวนการทำงานย้อนกลับMSC ระบุมือถือของผู้รับพบผ่าน HLR และ VLR และกำหนดเส้นทางการโทรหรือข้อมูลไปยัง BSC และ BTS ที่เหมาะสมซึ่งจะส่งไปยังอุปกรณ์มือถือ