GSM

Global Systems for Mobile Communication (GSM) ni kiwango cha rununu duniani. Inakisiwa kwamba 80% ya simu katika soko la kimataifa zinatumia kiwango hiki.  GSM hutumiwa na zaidi ya watu bilioni 3 katika nchi na maeneo zaidi ya 212.  

Kuenea kwake kunawezesha "international roaming " ambapo watoaji wa huduma za simu za runuunu hutoa huduma inayowezesha wateja kutumia simu zao hata wanaposafiri mataifa mengine.  GSM hutofautiana na kampuni tangulizi kwa vile njia za kuashiria na sauti ni za aina ya dijitali, na hivyo hufikiriwa kama  kizazi cha pili  (2G) cha mfumo wa simu za rununu. Hii ina maana kuwa ni rahisi kuweka takwimu ya mawasiliano kwenye mfumo. GSM EDGE ni toleo la 3G  la itifaki hii.

Kuenenea kwa kiwango cha GSM kumefaidi watumizi (ambao wamenufaika na uwezo wa kusafiri na kubadilisha watoa huduma za simu bila haja ya kubalisha simu) na pia kwa watoa huduma za mtandao wa simu (ambao wanaweza kuchagua vifaa kutoka kwa mchuuzi yeyote ambaye anatekeleza huduma ya GSM [8]. GSM pia ilitanguliza katika huduma ya gharama ya chini (kwa mchukuzi wa mtandao) mbadala kwa kupiga simu za sauti, huduma ya ujumbe mfupi (sms, pia huitwa "ujumbe wa makala"), ambayo sasa imeungwa mkono na viwango vingine vya simu za rununu Faida nyingine ni kwamba kiwango hicho kimoja kinajumuisha namba moja ya simu za dharura, 112,duniani kote  Hii inafanya kuwa rahisi kwa wasafiri wa kimataifa kuunganishwa na huduma za dharura bila kujua namba ya dharura ya nchi waliyomo.

Matoleo ya hivi punde ya kiwango hiki yanaweza kufanya kazi na simu za awali za GSM. Kwa mfano, Toleo '97 la kiwango liliongeza uwezo wa takwimu za pakiti, kwa kutumia 'General Packet Radio Service' (GPRS). Toleo '99 lilianzisha usambazaji wa takwimu kwa kasi ya juu kwa kutumia Enhanced Data Rates for GSM Evolution (edge).

Historia 
Mnamo mwaka wa 1982, Mkutano wa Ulaya wa usimamizi wa Posta na Mawasiliano (CEPT) uliunda Groupe Special Mobile (GSM) ili kukuza kiwango cha mfumo wa simu za rununu zinazoweza kutumika kote Ulaya.  Mwaka 1987, mkataba wa maelewano ulitiwa saini na mataifa 13 ili kuunda mfumo wa simu za rununu za kutumiwa kote Ulaya.   Hatimaye mfumo ulioundwa na SINTEF iliyoongozwa nayeTorleiv Maseng ulichaguliwa. 

Mnamo mwaka wa 1989, jukumu la GSM lilihamishiwa kwa shirika la European Telecommunications Standards Institute (ETSI) na awamu ya kwanza ya maelezo ya GSM ilichapishwa mwaka 1990. Mtandao wa GSM wa kwanza ulizinduliwa mwaka wa 1991 na Radiolinja nchini Finland kwa ushiriakiano wa kampuni ya Ericsson katika matengenezo ya miundombinu na ya kiufundi.  Kufikia mwisho wa 1993, zaidi ya wateja milioni walikuwa wanatumia mitandao ya simu ya GSM iliyokuwa ikiendeshwa na watoa huduma 70 katika nchi 48.

Vipengele vya Teknolojia

Mtandao wa redio wa seli 
GSM ni mtandao wa seli, ina maana kuwa simu za rununu zinajiunganisha nayo kwa kutafuta seli katika maeneo ya karibu.

Kuna aina tano ya seli zinazotofautishwa na ukubwa katika mtandao wa GSM-macro, micro, Pico, femto na Umbrella. Eneo la usambazaji wa kila seli linatofautiana kulingana na mazingira ya utekelezaji. Seli za 'Macro' zinaweza tizamwa kama seli ambapo kituo cha wigo cha antena kimewekwa juu ya mlingoti au jengo lenye urefu zaidi ya paa za wastani. Seli za 'Micro' ni zile ambazo urefu wa antena ni chini ya wastani wa kiwango cha juu cha paa; nazo kwa kawaida hutumika katika maeneo ya mijini. Seli za 'Pico' ni seli ndogo zenye mpenyo wa mita chache; nazo hutumika sana nyumbani. Femtocells ni seli iliyoundwa kwa matumizi katika makazi au mazingira ya biashara ndogo na kuunganishwa na mtandao wa mtoa huduma ya simu kupitia mtandao wa mawasiliano ya kimataifa kwa njia ya broadband Seli ya umbrella hutumiwa kufunika maeneo ya seli ndogo na kujaza pengo katika uenezaji wa huduma na seli hizo.

Mpenyo wa mlalo wa seli unatofautiana kutoka mita mia kadhaa hadi kufikia kilomita zaidi ya kumi kwa kutegemea urefu wa antena, faida ya antena na hali ya kueneza. Umbali mrefu sana unaoweza kuhudumiwa na GSM katika matumizi ya kawaida ni  Pia kuna matekelezo kadhaa ya dhana ya seli iliyopanuliwa  ambapo nusu kipenyo ya seli inaweza kuwa mara mbili au hata zaidi, kwa kutegemea mfumo wa antena, aina ya Mandhari na maendeleo katika upimaji muda.

Matumizi ya ndani pia yanawezeshwa kwa kutumia kituo cha picocell ya ndani, au chombo cha kurudia na antena za kusambazwa za ndani zipitishwazo kwa njia za kugawanyia umeme, ili kufikisha ishara za redio kutoka kwa antena zilizo nje kwenda kwa mfumo huru ya antena za ndani. Aina hizi kwa kawaida hutumika wakati uwezo mwingi wa simu unahitajika ndani; kwa mfano, vituo vya biashara au viwanja vya ndege. Hata hivyo, hii haihitajiki mwanzoni, kwani mpenyo wa ndani pia unatolewa na kupenya vyumba kwa ishara za redio kutoka kwa seli zozote zilizoko karibu

Mpangilio unaotumika katika GSM ni Gaussian minimum-shift keying (GMSK), ,ambayo ni aina ya awamu endelevu ya kuweka habari . Katika GMSK, ishara ambayo inafaa kupeperushwa kwanza inalainishwa kwa kutumia kichungi cha Gaussian  kabla ya kupitishwa kwa kichunga masafa, ambacho kinapunguza sana kuingilia mikondo jirani (adjacent channel interference).

Gsm ni teknolojia ya jua na VoIP ni ya baadaye kwa mawasiliano ya sauti kama ya leo.

Kuingilia vifaa vya kusikiliza 
Baadhi ya vifaa vya kusikiliza vimo hatarini kutokana na kuingiliwa na Radio Frequency Interference (RFI), ambayo inaweza kupunguzwa kwa kutumia kinga zaidi / au kwa kutumia kapasita ya kupenya katika vifaa vya sauti. Hata hivyo, ni vigumu kwa mtungaji kutetea kuongezeka kwa gharama ya kufanya hivyo. 

Ni kawaida kwa simu ya rununu ya GSM iliyoko karibu kusababisha sauti ya "dit, dit di-dit, dit di-dit, dit di-dit" kutoka kwa mitambo ya mawasiliano ya umma (PAs), vipaza sauti visivyotumia nyaya, redio za nyumbani, runinga, kompyuta, simu zisizo na nyaya, na vifaa vya kibinafsi vya muziki. Wakati vifaa hivi vya kusikiliza viko karibu na eneo la [[/0} simu ya GSM, ishara ya redio ina nguvu ya kutosha hadi kuvifanya vifaa hivi kuwa vipokezi.|/0} simu ya GSM, ishara ya redio ina nguvu ya kutosha hadi kuvifanya vifaa hivi kuwavipokezi.]] Kelele ya kubonyeza yenyewe huashiria miilipuko ya nguvu zinazobeba ishara ya TDMA. Ishara hizi zinatambuliwa kwa kuingilia vifaa vingine vya kielekroniki kama vile redio za gari pamoja na vifaa vya redio sogezi. Hii pia hutegemea muundo wa simu, na jinsi inavyofuata sheria na kanuni zilizotengwa na masharti ya Title 47 CFR Part 15 nchini Marekani, inayofungamana na kuingiliwa na vifaa vya kielekroniki

Mikondo ya GSM 
Mitandao ya GSM hufanya kazi katika mikondo kadhaa (iliyogawanywa kwa mikondo ya GSM ya 2G na kwa mikondo ya bendi ya UMTS ya 3G). Nyingi ya mitandao ya 2G ya GSM hufanya kazi katika mikondo ya megawati 900 au megawati 1800 Baadhi ya nchi za Amerika (zikiwemo Kanada na Marekani) hutumia megawati 850 na 1900 kwa sababu bendi za 900 na 1800 zilikuwa tayari zimetengwa. Mitandao mingi ya GSM ya 3G, katika Ulaya hufanya kazi katika mikondo ya megawati 2100.

Mikondo haba ya megawati 400 na 450 zimepeanwa katika mataifa mengine ambamo mikondo hii awali ilitumika kwa mifumo ya kizazi cha kwanza

GSM-900 hutumia megawati 890-915 kutuma habari kutoka kituo cha simu hadi  [[stesheni ya msingi|stesheni ya msingi (uplink) na megawati 935-960 kwa mwelekeo huo mwingine(downlink), kutoa mikondo 125 ya RF (mikondo nambari 1-124) imegawanywa kwa nafasi za kilowati 200. Mgawanyo unaotumika ni wa njia mbili na ni wa megawati 45.

Katika baadhi ya nchi mkondo wa GSM-900 umekuwa ukipanuliwa kufunika mkondo mkubwa wa masafa. Hii 'extended GSM', E-GSM, yaani GSM iliyopanuliwa, inatumia megawati 880-915 katika (uplink) na 925-960 katika (downlink), kuongeza mikondo 50(mikondo 975-1023 na 0) kwa bendi asili ya GSM-900. Time division Multiplexing kwa zamu hutumiwa kuruhusu mikondo minane mizima au mikondo kumi na sita nusu ya sauti kwa kila mkondo wa ishara ya redio. Kuna vipindi vinane vya redio (vinavyotoa vipindi vinane vya mipasuko) vilivyowekwa pamoja katika fremu ya TDMA. Mikondo ya nusu muda hutumia fremu badala katika kipindi kimoja cha muda. Kiwango cha data kwa mikondo yote 8 ni 270.833 kbit/s, na muda wa fremu ni 40615 ms.

Nguvu za kutuma za rununu ni mdogo kwa upeo wa wati 2 katika GSM850/900 na wati 1 katika GSM1800/1900.

Kodeki za Sauti 
GSM imetumia kodeki za sauti mbalimbaliili kutia kilowati 3.1 za odio ndani ya 6.5 na 13 Kbit / s. Mwanzoni, kodeki mbili, zilizopewa majina baada ya aina ya mikondo ya data zilizopelekewa,zilitumika, ziliitwa kiwango nusu (6,5 Kbit / s) na kiwango kamili (13 Kbit / s). Hizi zilitumia mfumo wa msingi uliotegemea linear predictive CODING (LPC). Mbali na kuwa na ufanisi na bitrates, kodeki hizi zilifanya iwe rahisi kubaini maeneo muhimu zaidi ya kusikiliza, na kuruhusu safu ya hewa kuchagua na kulinda vyema zaidi sehemu zilizo muhimu za ishara.

GSM iliimarishwa zaidi mwaka wa 1997  na kodeki aina ya Enhanced Full-rate(EFR), ya 12.2 Kbit / s inayotumia mkondo mzima wa ishara. Hatimaye, kwa maendeleo ya UMTS, EFR iliingizwa upya katika kodeki ya variable -rate inayoitwa Amr-Narrowband, ambayo ni ya kiwango cha juu cha ubora na imara dhidi ya kuingiliwa wakati wa kutumiwa katika kiwango kamili , na kidogo ingawa imara kwa ubora wakati wa kutumiwa katika redio nzuri kwa kipimo nusu.

Muundo wa Mtandao 

Mtandao nyuma ya GSM unaoonwa na mteja ni mkubwa na mgumu kuelewa ili kutoa huduma zote zinazohitajika. Imegawanywa katika sehemu kadhaa na kila mojawapo imeangaziwa katika makala tofauti.

 Sehemu ya mfumo wa Kituo cha msingi (vituo vya msingi na vidhibiti vyao).
 Mtandao na sehemu ya mfumo wa swichi (sehemu ya mtandao inayofanana zaidi na mtandao uliowekwa mahala pamoja). Hii mara nyingine huitwa kiini cha mtandao .
 Kiini cha mtandao wa GPRS (sehemu inayoruhusu mawasiliano ya Intanet yanayotegemea pakiti).
 Vipengele vyote katika mfumo vinachangia katika kutoa huduma nyingi za GSM kama vile simu za sauti na ujumbe mfupi, yaani SMS.

Kitambulishi mteja, "Subscriber Identity Module" (SIM) 
Mojawapo ya sifa za GSM muhimu ni kitambulishi mteja, kwa kawaida kinajulikana kama kadi ya SIM.  SIM ni kadi 'erevu' inayoweza kutolewa yenye habari kumhusu mteja na pia iliyo na nambari za simu anazozihifadhi mteja Hii inamruhusu mteja kuhifadhi habari zake hata baada ya kubadilisha simu. Vinginevyo mtumizi anaweza kubadilisha mtoa huduma za simu kwa kubadilisha tu kadi ya SIM. Baadhi ya watoa huduma watazuia jambo hili kwa kuifanya simu itumike na kadi ya SIM moja tu, au kadi ya SIM iliyotolewa nao tu, jambo linalojulikana kama kufunga SIM, na ni hatia katika baadhi ya nchi.

Nchini Australia, Amerika ya Kaskazini na Ulaya watoa huduma hufunga simu wanazouza. Hii inafanywa kwa sababu bei ya simu kwa kawaida inatolewa ruzuku na mapato kutoka uandikishaji, na watoa huduma wanataka kujaribu kuepuka kuwatolea ruzuku washindani wao. Mteja anaweza kuwasiliana na mtoa huduma ili aifungue kwa malipo, au atumie huduma za kibinafsi kuifungua, au atumie programu zilizoko katika tovuti za mtandao kujifungulia mwenyewe. Wakati tovuti zingine zinatoa huduma hiyo kwa malipo zingine zinatoa huduma hii bure. Kufunga kunahusiana na simu, zinazobainishwa na namba ya International Mobile Equipment Identity (IMEI), si kwa akaunti (ambayo inabainishwa na kadi ya SIM).

Katika baadhi ya nchi kama vile Bangladesh, Ubelgiji, Costa Rica, Indonesia, Malaysia, Hong Kong, Pakistan na Singapore, simu zote zinauzwa kama hazijafungwa. Hata hivyo, katika Ubelgiji, ni kinyume na sheria kwa watoa huduma kutoa aina yoyote ya ruzuku kwa bei za simu. Hali ilikuwa hivyo nchini Finland hadi 1 Aprili 2006, wakati kuuza kwa mchanganyiko wa simu na kutoa huduma zilizotolewa ruzuku ilipohalalishwa (simu za 3G tu), ingawa watoahuduma lazima wafunge simu baada ya kipindi fulani (kisichozidi miezi 24). 

Nchini New Zealand, tangu Mei 2008, ni haramu kwa watoa huduma kufunga simu, na simu yoyote inayonunuliwa ikiwa imefungwa nchini kabla ya tarehe hiyo inaweza funguliwa bila malipo..

Usalama wa GSM 
GSM ilirasimiwa na uwezo wa kadri wa usalama. Mfumo ulibuniwa kumtambulisha mteja kwa kutumia ufunguo wa ushirikiano wa awali na kujibu changamoto Mawasiliano kati ya mteja na stesheni ya msingi yanaweza kufanywa yawe ya siri. Maendeleo ya UMTS yanatanguliza chaguo la USIM, linalotumia kifuguo kirefu cha utambulishi na kuleta usalama wa juu zaidi, vilevile kuutambulisha mtandao na mtumizi- ilhali GSM inamtambulisha tu mtumizi kwa mtandao (na si kinyume chake). Mtindo huo wa usalama hutoa siri na kujitambulisha, lakini uwezo mdogo wa kujitambulisha na wa  kukanusha.
GSM inatumia mipangilio ya kisayansi kadhaa kwa minajil ya usalama. Mikondo ya siri ya A5 / 1 na A5 / 2 s hutumiwa kwa kuhakikisha sauti haisikizwi hewani. A5 / 1 ilitengenezwa kwanza na ni mpangilio wenye nguvu na hutumika Ulaya na Marekani; A5 / 2 ni dhaifu kiasi na hutumiwa katika nchi nyingine. Mibabuko ya udhaifu imepatikana katika mipangilio hiyo miwili: inawezekana kuvunja A5 / 2 katika muda halisi na kwa shambulio nakala ya siri-tu, na katika Februari 2008, Pico Computing, Inc ilifichua uwezo na mipango yake kuuza FPGA zinazowezesha A5 / 1 kuvunjwa na shambulizi la upinde wa meza.  Mfumo unaweza chechesha mipangilio kadhaa ili watoa huduma waweze kubadilisha kwa mwandiko wa siri.

Habari ya Viwango 
Mifumo ya GSM na huduma imeelezewa katika seti ya viwango inayotawalwa na  Etsi, ambapo orodha kamili imedumishwa.

Mfano wa makadirio 
 GSM 07,07 "katika seti ya GSM Mobile Equipment (ME)" inaelezea amri kuu za AT za kuwasiliana kupitia kusano ya kufuatanisha na sehemu ya mfumo wa GSM  ya simu.  Kwa maelezo zaidi, angalia seti amri za Hayes.
 3GPP TS 27.007 - AT amri zilizowekwa kwa vifaa vya mtumizi, 'User Equipment' (UE). 
 GSM 07,05 ina amri za ziada za AT kwa sms na CBS.

Viungo vya nje 

 GSM Association - kundi linalowakilisha watoa huduma wa GSM (tovuti rasmi)  - hujumuisha ramani za kote kunakofikiwa kwa wanachama wote
 3GPP - kundi la kuweka viwango vya GSM na aina ya viwango inapatikana bila malipo
 Chati ya Upinde wa ishara 
 Miundombinu na jinsi mitandao ya GSM ifanyavyo kazi 
 Mafunzo ya GSM   
 Kufungua simu za GSM (tangazo na nakala elezo).

Simu
Shirika lililoanzishwa 1991
Kifupi