K přenosu mobilních dat i hlasových služeb se používá digitální mobilní technologie, jako je GSM (Global System for Mobile Communication). Tento koncept byl v Bell Laboratories implementován pomocí mobilního rádiového systému v roce 1970. Jak název napovídá, jedná se o název skupiny standardizací, který byl založen v roce 1982 za účelem vytvoření obecného evropského standardu mobilních telefonů. Tato technologie vlastní více než 70% tržního podílu předplatitele digitálních cel po celém světě. Tato technologie byla vyvinuta pomocí digitální technologie. V současnosti technologie GSM podporuje více než 1 miliardu předplatitelů mobilních služeb po celém světě ve výše uvedených 210 zemích. Tato technologie poskytuje hlasové a datové služby od základních po komplexní. Tento článek pojednává o přehledu technologie GSM.

Co je technologie GSM?

GSM je modem pro mobilní komunikaci, znamená globální systém pro mobilní komunikaci (GSM). Myšlenka GSM byla vyvinuta v Bell Laboratories v roce 1970. Jedná se o široce používaný mobilní komunikační systém na světě. GSM je otevřená a digitální mobilní technologie používaná k přenosu mobilních hlasových a datových služeb pracujících ve frekvenčních pásmech 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz a 1900 MHz.

Technologie GSM byla vyvinuta jako digitální systém využívající pro komunikační účely techniku časově děleného vícenásobného přístupu (TDMA). GSM digitalizuje a redukuje data a poté je posílá dolů kanálem se dvěma různými proudy klientských dat, každý v jeho vlastním konkrétním časovém úseku. Digitální systém má schopnost přenášet datové rychlosti 64 kbps až 120 Mbps.

GSM modem

V systému GSM existují různé velikosti buněk, například makro, mikro, piko a deštník. Každá buňka se liší podle implementační domény. V buňkách makra, mikro, pico a deštníku GSM sítě je pět různých velikostí buněk. Oblast pokrytí každé buňky se liší podle implementačního prostředí.

Technika vícenásobného přístupu s časovým dělením (TDMA) závisí na přiřazení různých časových slotů každému uživateli na stejné frekvenci. Může se snadno přizpůsobit přenosu dat a hlasové komunikaci a může přenášet datovou rychlost 64 kb / s až 120 Mb / s.

Architektura technologie GSM

Mezi hlavní prvky architektury GSM patří následující.

Architektura technologie GSM

Síťový a přepínací subsystém (NSS)
Subsystém základnové stanice (BSS)
Mobilní stanice (MS)
Subsystém provozu a podpory (OSS)

Subsystém přepínání sítě (NSS)

V architektuře systému GSM zahrnuje různé prvky, které jsou často známé jako základní systém / síť. Zde se jedná v zásadě o datovou síť zahrnující různé jednotky, které zajišťují hlavní řízení i propojení celého systému mobilní sítě. Jádrová síť zahrnuje hlavní prvky, které jsou popsány níže.

Mobile Switching Center (MSC)

Mobile Switching Center nebo MSC je klíčovým prvkem v oblasti hlavní sítě architektury sítě GSM. Toto přepínací centrum mobilních služeb funguje jako standardní přepínací uzel na ISDN, jinak PSTN, ale také poskytuje další funkce umožňující podporu potřeb mobilních uživatelů, jako je ověřování, registrace, umístění volání mezi MSC a směrování volání na předplatitel mobilního telefonu.

A také poskytuje výhodu směrem k veřejné komutované telefonní síti, takže telefonní hovory lze spojit ze sítě mobilního telefonu s telefonem na pevnou linku. Rozhraní s jiným serverem mobilního ústředny jsou k dispozici, aby bylo možné uskutečňovat mobilní hovory na mobilní telefony přes odlišné sítě.

Registr umístění domů (HLR)

Tato databáze HLR obsahuje informace týkající se správy jako každý předplatitel s jejich předchozím identifikovaným umístěním. Takto je síť GSM schopna spojit hovory s příslušnou základnovou stanicí pro mobilní přepínač. Jakmile operátor zapne svůj telefon, telefon se zaregistruje v síti, takže je pravděpodobné, že rozhodne, která základnová stanice s přijímačem komunikuje, aby bylo možné správně spojit příchozí hovory.

I když je mobilní telefon zapnutý, ale není aktivní, znovu se zaregistruje, aby se ujistil, že síť HLR reaguje na své nejnovější umístění. Pro každou síť existuje jeden HLR, i když může být z provozních důvodů rozptýlen v různých subcentrech.

Registr umístění návštěvníka (VLR)

VLR zahrnuje upřednostňované informace, které jsou přijímány ze sítě HLR, aby umožňovaly upřednostňované služby pro samostatného předplatitele. Registr umístění návštěvníka lze provést jako samostatnou jednotku, obvykle se však realizuje jako základní prvek MSC před samostatnou jednotkou. Přístup je tedy dokončen rychleji a pohodlněji.

Registr identity zařízení (EIR)

EIR (Equipment Identity Register) je jednotka, která rozhoduje o tom, zda může být v síti povoleno určité mobilní zařízení. Každé mobilní zařízení obsahuje číslo identifikované jako IMEI nebo International Mobile Equipment Identity.

Takže toto číslo IMEI je pevné v mobilním zařízení a je ověřeno prostřednictvím sítě při registraci. Závisí to hlavně na informacích, které jsou uchovávány v EIR, a mobilnímu zařízení může být přiřazena jedna ze 3 podmínek, které povolují po síti, blokovaný přístup, jinak sledovány v případě jeho problémů.

Ověřovací centrum (AuC)

AuC (autentizační centrum) je chráněný soubor, který obsahuje tajný klíč na SIM kartě uživatele. AuC se používá hlavně pro ověřování a pro kódování na rádiovém kanálu.

Gateway Mobile Switching Center (GMSC)

Mobilní přepínací centrum GMSC / Gateway je konec, ke kterému je primárně připojen hovor o ukončení ME bez jakýchkoli informací o místě MS. GMSC získává mobilní číslo roamingu (MSRN) z MSISDN na základě HLR a připojení hovoru k přesně navštívenému MSC. Divize „MSC“ názvu GMSC je matoucí, protože proces brány nepotřebuje žádné propojení s MSC.

SMS brána (SMS-G)

SMS brána nebo SMS-G se společně používají k vysvětlení dvou SMS bran ve standardech GSM. Tyto brány řídí zprávy, které jsou směrovány odlišným způsobem.

Pro krátké zprávy, které jsou přenášeny na ME, se používá mobilní přepínací středisko služby krátkých zpráv (SMS-GMSC). Pro krátké zprávy vytvářené prostřednictvím mobilní sítě se používá Inter-Working Mobile Switching Center (SMS-IWMSC). Hlavní role SMS-GMSC souvisí s GMSC, ale SMS-IWMSC nabízí trvalý přístup do SMS centra.

Tyto jednotky byly hlavními jednotkami, které se používají v síti technologie GSM. Byly obvykle umístěny společně, ale často byla celková střední síť přenášena po celé zemi, kdekoli se síť nacházela. V případě poruchy poskytne určitou flexibilitu.

Subsystém základnové stanice (BSS)

Funguje jako rozhraní mezi mobilní stanicí a síťovým subsystémem. Skládá se ze základnové vysílací a přijímací stanice, která obsahuje rádiové vysílače a přijímače a zpracovává protokoly pro komunikaci s mobilními telefony. Skládá se také z ovladače základnové stanice, který řídí stanici základního vysílače a přijímače a funguje jako rozhraní mezi mobilní stanicí a mobilní ústřednou.

Síťový subsystém poskytuje základní síťové připojení k mobilním stanicím. Základní částí síťového subsystému je centrum přepínání mobilních služeb, které poskytuje přístup k různým sítím, jako je ISDN, PSTN atd. Skládá se také z domovského registru polohy a registru polohy návštěvníků, které poskytují možnosti směrování a roamingu hovorů GSM.

“otevřená smyčka vs uzavřená smyčka ”

Obsahuje také registr identity zařízení, který udržuje účet veškerého mobilního zařízení, přičemž každý mobilní telefon je identifikován svým vlastním číslem IMEI. IMEI znamená International Mobile Equipment Identity.

Sekce BSS nebo Subsystém základnové stanice architektury sítě druhé generace GSM je v zásadě spojena s mobilními telefony po síti. Tento subsystém obsahuje dva prvky, které jsou popsány níže.

Stanice základního vysílače a přijímače (BTS)

Stanice BTS (Base Transceiver Station), která se používá v síti GSM, zahrnuje rádiové Tx, Rx a jejich související antény pro přenos, příjem a přímou konverzaci prostřednictvím mobilních telefonů. Tato stanice je důležitým prvkem pro každou buňku a konverzuje s mobilními telefony a rozhraní mezi těmito dvěma je identifikováno jako rozhraní Um se souvisejícími protokoly.

Řadič základnové stanice (BSC)

BSC (ovladač základnové stanice) se používá k vytvoření další fáze zpět do technologie GSM. Tento řadič se používá k ovládání sbírky základnových stanic vysílače a přijímače a je často umístěn společně prostřednictvím jedné ze stanic vysílače a přijímače ve skupině. Tento řadič spravuje zdroje rádia k ovládání různých položek, jako je předávání ve sbírce BTS, přiřazuje kanály. Konverzuje se základnovými vysílacími a přijímacími stanicemi přes rozhraní Abis.

Prvek subsystému v základnové stanici sítě GSM používá rádiovou povolenou technologii, aby umožnil několika operátorům právo používat systém současně. Každý kanál podporuje až 8 operátorů tím, že umožňuje, aby základnová stanice zahrnovala různé kanály, a přes každou základnovou stanici bylo možné umístit obrovské množství operátorů.

Ty jsou pečlivě lokalizovány prostřednictvím poskytovatele sítě, aby bylo možné pokrytí celé oblasti. Tuto oblast lze uzavřít základnovou stanicí, která se často nazývá buňka. Protože není možné zastavit překrývání signálů do blízkých buněk a kanály, které se používají v jedné buňce, se v dalším nepoužívají.

Mobilní stanice

Jedná se o mobilní telefon, který se skládá z vysílače a přijímače, displeje a procesoru a je řízen SIM kartou fungující po síti.

MS (mobilní stanice) nebo ME (mobilní zařízení) jsou nejběžněji identifikovány prostřednictvím buněk, jinak mobilních telefonů, které jsou součástí mobilní komunikace GSM n / w, kterou operátor sleduje a provozuje. V současné době se jejich rozměr radikálně zmenšil, zatímco úroveň funkčnosti se výrazně zvýšila. A ještě jedna výhoda je, že doba mezi poplatky se drasticky prodloužila. Mobilní telefon má různé prvky, ale dvěma základními prvky jsou hardware a SIM.

Hardware zahrnuje hlavní prvky mobilního telefonu, jako je pouzdro, displej, baterie a elektronika používaná k výrobě signálu a zpracování datového přijímače, který má být vysílán.
Mobilní stanice obsahuje číslo zvané IMEI. Toto lze nastavit na mobilním telefonu během výroby a nelze jej upravit.

Během registrace k ní přistupuje síť, aby zkontrolovala, zda bylo zařízení nahlášeno jako odcizené.

Karta SIM (Subscriber Identity Module) zahrnuje data, která poskytují identitu uživatele vůči síti. A také obsahuje různé informace, jako je číslo zvané IMSI (International Mobile Subscriber Identity). Když je tato IMSI použita na SIM kartě, mohl by mobilní uživatel jednoduše změnit mobilní zařízení přesunutím SIM z jednoho mobilu na druhý.

Změna mobilního telefonu je tedy snadná, aniž by se změnilo stejné číslo mobilního telefonu, což znamená, že by se lidé často zlepšovali, což by poskytovatelům sítě poskytlo další tok příjmů a slouží k posílení celkového finančního vítězství GSM.

Subsystém provozu a podpory (OSS)

Subsystém provozní podpory (OSS) je součástí kompletní architektury sítě GSM. To je připojeno ke komponentám NSS a BSC. Tento OSS se používá hlavně k řízení sítě GSM a provozního zatížení BSS. Je třeba poznamenat, že když se počet BS zvýší prostřednictvím škálování populace předplatitelů, pak se některé z konzervačních úkolů přesunou do základnových stanic vysílače a přijímače, takže lze snížit náklady na vlastnictví systému.

Architektura sítě 2G GSM se řídí hlavně logickou technikou provozu. To je velmi jednoduché ve srovnání se současnými architekturami sítí mobilních telefonů, které využívají softwarově definované jednotky pro extrémně snadný provoz. Ale architektura 2G GSM předvede hlasové a provozní základní funkce, které jsou požadovány, a jak jsou společně uspořádány. Když je systém GSM digitální, je síť datovou sítí.

Vlastnosti GSM modulu

Mezi funkce modulu GSM patří následující.

Vylepšená účinnost spektra
Mezinárodní roaming
Kompatibilita s digitální sítí integrovaných služeb (ISDN)
Podpora nových služeb.
Správa telefonního seznamu SIM
Číslo pevné volby (FDN)
Hodiny v reálném čase se správou alarmů
Vysoce kvalitní řeč
Používá šifrování pro zvýšení bezpečnosti telefonních hovorů
Služba krátkých zpráv (SMS)

Bezpečnostní strategie standardizované pro systém GSM z něj činí nejbezpečnější telekomunikační standard, jaký je v současnosti k dispozici. Ačkoli je na rádiovém kanálu zajištěna důvěrnost hovoru a utajení předplatitele GSM, jedná se o zásadní krok k dosažení zabezpečení typu end-to-end.

GSM modem

GSM modem je zařízení, kterým může být buď mobilní telefon, nebo modemové zařízení, kterým lze komunikovat počítač nebo jakýkoli jiný procesor po síti. GSM modem vyžaduje, aby byla provozována SIM karta, a pracuje v rozsahu sítě, kterou si předplatil operátor sítě. Lze jej připojit k počítači pomocí sériového připojení, připojení USB nebo Bluetooth.

Modem GSM může být také standardní mobilní telefon GSM s příslušným kabelovým a softwarovým ovladačem pro připojení k sériovému portu nebo portu USB v počítači. GSM modem je obvykle výhodnější než mobilní telefon GSM. Modem GSM má širokou škálu aplikací v transakčních terminálech, řízení dodavatelského řetězce, bezpečnostních aplikacích, meteorologických stanicích a vzdáleném protokolování dat v režimu GPRS.

Práce s GSM modulem

Z níže uvedeného obvodu se GSM modem řádně propojil s MC přes řadič úrovně IC Max232. GSM modem namontovaný na SIM kartě po přijetí digitálního příkazu pomocí SMS z libovolného mobilního telefonu odesílá tato data do MC prostřednictvím sériové komunikace. Během provádění programu přijme GSM modem povel „STOP“ k vytvoření výstupu na MC, jehož kontaktní bod slouží k deaktivaci spínače zapalování.

Takto odeslaný příkaz je založen na intimaci, kterou obdržel prostřednictvím GSM modemu „ALERT“ a naprogramovanou zprávu, pouze pokud je vstup nízký. Celá operace je zobrazena na 16 × 2 LCD displeji.

Obvod GMS modemu

Aplikace technologie GSM

Mezi aplikace technologie GSM patří následující.

Inteligentní technologie GSM pro automatizaci a zabezpečení

V dnešní době se mobilní terminál GSM stal jednou z položek, které jsou neustále u nás. Stejně jako naše peněženka, kabelka, klíče nebo hodinky, mobilní terminál GSM nám poskytuje komunikační kanál, který nám umožňuje komunikovat se světem. Požadavek, aby osoba byla kdykoli dosažitelná nebo komukoli zavolala, je velmi lákavá.

Tento projekt, jak název napovídá, je založen na síťové technologii GSM pro přenos SMS od odesílatele k příjemci. Odesílání a příjem SMS se používá pro všudypřítomný přístup k zařízením a umožnění kontroly narušení doma. Systém navrhuje dva podsystémy. Subsystém ovládání zařízení umožňuje uživateli dálkově ovládat domácí zařízení a subsystém výstrah zabezpečení poskytuje automatické monitorování zabezpečení.

“dělič napětí ovládá paralelní odpory ”

Systém je dostatečně schopný nařídit uživatelům prostřednictvím SMS z konkrétního čísla buňky, aby změnili stav domácího spotřebiče podle potřeb a požadavků uživatele. Druhým aspektem je bezpečnostní výstraha, která je dosažena tak, že při detekci narušení systém umožňuje automatické generování SMS, čímž uživatele varuje před bezpečnostním rizikem.

Technologie GSM umožní komunikaci kdekoli, kdykoli a s kýmkoli. Funkční architektura GSM využívající principy inteligentních sítí a její ideologie, která zajišťuje vývoj GSM, je prvním krokem ke skutečnému osobnímu komunikačnímu systému, který má dostatečnou standardizaci k zajištění kompatibility.

Aplikace GSM ve zdravotnických službách

Zvažte dvě situace, jako je následující

Osoba je kriticky zraněna nebo onemocněla a je třeba se o ni okamžitě postarat. Jediný, kdo má, nebo osoba, která ho doprovází, je mobilní telefon.
Pacient je propuštěn z nemocnice a myslí si, že by si mohl odpočinout doma, ale přesto musí pravidelně chodit do nemocnice. Může mít mobilní telefon a také některá lékařská senzorická zařízení, jako jsou zařízení pro sledování zdraví.

V obou situacích je jediným řešením, které může poskytnout řešení, použití mobilního komunikačního systému. Jinými slovy, s využitím komunikačních technologií lze jakoukoli situaci, jako je výše uvedená situace, řešit pouhým přenosem údajů o pacientovi prostřednictvím komunikační sítě a jejich přijetím a zpracováním v přijímací sekci - buď ve zdravotnickém středisku, nebo u lékaře doma.

Lékař jednoduše sleduje podrobnosti o pacientovi a dává pokyny osobě (v 1^Svatýpřípadě), aby mohl alespoň přijmout určitá preventivní opatření, než se konečně dostane do nemocnice a do 2^ndPřípad sleduje výsledky testu pacienta a v případě jakýchkoli abnormalit podniká další krok k další léčbě.

Celá tato situace jsou služby telemedicíny. Systém telemedicíny lze použít jedním ze tří způsobů.

Pomocí videokonferencí, kde mohou pacienti sedící na jednom místě přímo komunikovat s poskytovateli zdravotní péče a podle toho pokračovat v procesu léčby.
Používáním senzorů pro sledování zdraví, které průběžně informují o zdraví pacienta a podle toho vedou poskytovatele zdravotní péče k další léčbě.
Přenesením získaných lékařských údajů a předáním získaných údajů ke konzultaci a zpracování.

U výše uvedených tří způsobů se používá technika bezdrátové komunikace. Lékařské služby vyžadují mnoho způsobů, jak získat přístup k uloženým zdrojům. Mohou to být lékařské databáze nebo online hostitelé se zařízeními, která mohou pomoci zotavit a sledovat zdraví pacientů. Různé možnosti přístupu jsou širokopásmová síť, přes média se středním výkonem a úzkopásmový přes GSM.

Mezi výhody technologie GSM v systému telemedicíny patří následující.

Je to nákladově efektivnější.
Přijímače GSM jsou široce dostupné - mobilní telefony a GSM modemy
Má vysokou rychlost přenosu dat.

Základní systém telemedicíny

Základní systém telemedicíny se skládá ze 4 modulů:

Pacientská jednotka : Shromažďuje informace od pacienta, odesílá je jako analogový signál nebo je převádí na digitální signál, řídí tok dat a přenáší data. V zásadě se skládá z různých lékařských senzorů, jako je snímač srdečního tepu, monitor krevního tlaku, monitor teploty kůže, spirometrický senzor atd., Který vydává elektrický signál a odesílá tyto signály do procesoru nebo řadiče (mikrokontrolér nebo PC) pro další zpracování signály a poté vysílá výsledky prostřednictvím bezdrátové komunikační sítě.
Komunikační síť : Používá se pro zabezpečení dat a přenos dat. Používá se technologie GSM, která využívá mobilní stanice, základnové stanice a síťové systémy. Mobilní stanice se skládá ze základního mobilního přístupového bodu nebo mobilního telefonu a spojuje mobilní telefony se sítí GSM pro komunikaci.
Strana přijímače / serveru : Je to v zásadě zdravotnický systém, kde je nainstalován GSM modem, který přijímá a dekóduje signály a odesílá je do prezentační jednotky.
Prezentační jednotka : Je to v zásadě procesor, který převádí přijatá data do přesně definovaného formátu a ukládá je, aby je lékaři mohli pravidelně sledovat a jakoukoli zpětnou vazbu na stranu klienta lze zasílat prostřednictvím SMS z GSM modemu.

Jednoduchý systém telemedicíny

Základní systém telemedicíny lze zobrazit zjednodušeným způsobem. Skládá se ze dvou jednotek - vysílací jednotky a přijímací jednotky. Vysílací jednotka vysílá vstup snímače a přijímací jednotka přijímá tento vstup pro další zpracování.

Níže je uveden příklad jednoduchého systému telemedicíny pro monitorování srdeční frekvence pacienta a odpovídajícím způsobem zpracování dat.

Vysílač telemedicíny využívající technologii GSM

Na vysílací jednotce snímač srdečního tepu (který se skládá ze zdroje vyzařujícího světlo, jehož emitované světlo je modulováno při průchodu lidskou krví), převádí získaná data z lidského těla a převádí je na elektrické pulsy. Mikrokontrolér přijímá tyto impulsy a zpracovává je pro výpočet tepové frekvence a odesílá tato vypočítaná data do jednotky zdravotní péče prostřednictvím GSM modemu. GSM modem je propojen s mikrokontrolérem pomocí Max 232 IC.

Přijímač systému Telemedicine využívající technologii GSM

Na přijímací jednotce GSM modem přijímá data a dodává je do mikrokontroléru. Mikrokontrolér odpovídajícím způsobem analyzuje přijatá data s daty z PC a zobrazuje výsledek na LCD. Monitorování pacienta lze provádět na základě výsledku zobrazeného na displeji zdravotnickým personálem, aby bylo možné zahájit požadovaný léčebný postup.

Praktické příklady technologie GSM v lékařství

V praxi se technologie GSM používá v následujících oblastech.

AT&T Vitality GlowCaps

Jedná se o lahvičky s pilulkami, které pacientovi jednoduše připomínají, aby užíval své léky. Skládá se z časovače, který je nastaven na dobu, po kterou pacient užívá tablety, a v té době nastaví víčko na osvětlení a spustí bzučák a poté zavolá na pacientův mobilní telefon pomocí technologie GSM. O každém otevření lahve se pořizuje záznam.

Ultrazvukový systém Mobisante Mobius SP1

Skládá se z mobilní ultrazvukové sondy zapojené do smartphonu a přenáší ruční ultrazvukové zobrazování na jakékoli vzdálené místo přes GSM.

Systém kontinuálního monitorování glukózy Dexcom Seven Plus (CGM)

Slouží ke sledování hladin glukózy v krvi pacientů a jejich přenosu k lékaři. Skládá se ze senzoru umístěného pod kůží, který nepřetržitě sleduje hladinu glukózy v krvi a v častých intervalech je přenáší do přijímače (mobilního telefonu).

Budoucí rozsah GSM v lékařských službách

V souladu s nedávným průzkumem společnosti PricewaterhouseCoopers pro sdružení GSM, průmyslového orgánu, který zastupuje téměř 800 světových mobilních operátorů ve 219 zemích, se služby podporující GSM stanou do roku 2017 součástí systému zdravotní péče a vytvoří globální trh 23 miliard dolarů.

Nyní mezi všemi těmi, GSM technologie je nejpoužívanější možností díky své nesmírné popularitě, zlepšené účinnosti spektra a nízkým nákladům na implementaci.