ב־1987 נחתם הסכם בין מפעילים אירופיים להפעלת מערכת ה־GSM, והמערכת יצאה לדרך בשנת 1991.
המערכת זכתה מיד עם השקתה להצלחה אדירה - לא רק באירופה, אלא גם באסיה, אפריקה, אוסטרליה, ואחרי כמה שנים גם ביבשת אמריקה, שם קיימת גרסת GSM בשם "PCS 1900".
בשנת 2004 היו קיימות למעלה מ־700 רשתות GSM בעולם, עם קרוב למיליארד מנויים, זו הייתה הטכנולוגיה הסלולרית המצליחה ביותר בעולם, וחברות נוקיה ואריקסון היו יצרניות ה־GSM המובילות בעולם.
בישראל.
בישראל הוקמה מערכת סלולרית בשיטת GSM על ידי חברת פרטנר תקשורת בשנת 1999 שהפעילה רשת בשם המסחרי אורנג'.
בשנת 2001 הצטרפה חברת סלקום למפעילי ה־GSM. במדינת ישראל, עם הקמת רשת GSM במקביל לרשת ה־TDMA שהפעילה קודם לכן.
בשנת 2009 השיקה חברת פלאפון את שירות ה-GSM ביחד עם השקת הדור השלישי, לאחר שנים רבות בהן השתמשה בשיטה המתחרה (CDMA).
טכנולוגיה.
GSM התחיל כדור שני (2G) לטכנולוגיית טלפונייה ניידת בתחומי אירופה בלבד והפך במהרה לרשת התקשורת המצליחה ביותר בעולם עם מעל שלושה וחצי מיליארד מנויים נכון ל-2014. המטרה הראשונה הייתה פיתוח מערכת הכוללת טכנולוגיות מתקדמות כדי לספק צורכי תקשורת לאוכלוסייה גדולה יותר מאשר יכלה המערכת הסלולרית האנלוגית מהדור הראשון. לצורך כך נבחרה שיטת ריבוב TDMA בשילוב עם FDMA המאפשרת חיבור משתמשים מרובים בערוץ אחד במקביל וכן נוספו שיטות קידוד מתקדמות לאיתור ותיקון שגיאות שידור. במערכת הסלולרית האנלוגית היה קל מאוד לצותת לשיחה באמצעים פשוטים, לכן לראשונה נוספה טכנולוגיית הצפנה לאימות המשתמש ולהבטחת פרטיות השיחה. הכוונה המקורית הייתה לספק פרטיות ברמה כזו שאינה נופלת לכל הפחות מטלפון נייח.
GSM מגדיר לא רק את ממשק השיחה אלא את התשתית כולה, זאת כדי לאפשר תאימות בין יצרנים שונים וכן לאפשר ממסר בין תחנות ונדידה - קבלת שירות עבור המכשיר או כרטיס ה-SIM בין מדינות שונות. ארכיטקטורת GSM כוללת מספר אלמנטים שביניהם קיימת אינטראקציה באופן שקוף למשתמש. אפשר לחלקם לארבעה תחומים עיקריים:
תחנה ניידת - Mobile station.
תחנה ניידת (MS) או ציוד נייד (ME) מתייחסים למכשיר או הטלפון הנמצא בקצה הרשת ומופעל על ידי משתמש הקצה. במכשיר קיים מספר זיהוי ייחודי בינלאומי שנקרא IMEI קיצור של International Mobile Equipment Identity שתפקידו לזהות את המכשיר עצמו ברשת, מאפשר לחסום אותו ובכך לסכל ניסיון גנבה שלו. בנוסף קיים ב-SIM מספר סודי ייחודי חסין מגע המשמש כמזהה פנימי של המשתמש ברשת והוא נקרא IMSI קיצור של International Subscriber Identity. כרטיס הסים עוזר לזיהוי המשתמש ברשת ולשייכו לזהות המנוי הרשום במערכת על מנת למנוע התחזות או גנבת שיחה וכדי לאפשר חיובים. הרעיון הוא שיהיה אפשר לנייד את זהות המשתמש ממכשיר למכשיר בקלות.
תחנת בסיס - Base Station Subsystem.
תחנת הבסיס היא העמדה האחראית לתקשורת בין המכשירים הניידים. היא כוללת שני אלמנטים:
מיתוג רשת - Network Switching Subsystem.
מערכת המיתוג היא הליבה של רשת GSM וכוללת בתוכה מספר אלמנטים חשובים.
הפעלה ותמיכה - Operation and Support Subsystem.
האלמנט OSS בארכיטקטורת GSM מקושר לרכיבים השונים של NSS ו-BSC ואחראי לניתור תעבורת רשת ה-GSM וניהול עומסים במקרה הצורך.
תחום תדרים.
GSM תומך בטווח רחב של תדרים המוגדרים בתקן 3GPP TS 45.005. באופן כללי בטווח שבין 380MHz ל-1900MHz (טווח התדרים הורחב מספר פעמים בהתאם לדור הסלולרי הנוכחי, בתקן החדש UMTS שהוא ממשיכו של GSM טווח התדרים הורחב עד ל-2600MHz). הקביעה מראש של תחום התדרים מאפשר את פעולת המכשיר הנייד במדינות שונות. למרות התקן תחומי התדרים בכל מדינה מושפע גם מתקנות רשויות מקומיות, בגלל שתדרים מסוימים מוקצים לכוחות הביטחון או למערכות קריטיות. באירופה, אפריקה ואסיה נוטים להשתמש בתדרים 900MHz ו-1800MHz לעומת זאת באמריקה מעדיפים את התדרים 850MHz ו-1900MHz.
בישראל באופן כללי משדרים בתדרים 900MHz ו-1800MHz בדור שני ו-850, 900 ו-2100 בדור שלישי. פרטנר והמתארחות הווירטואליות עובדים בדור שני ב-900 ו-1800, ובדור שלישי ב-2100. סלקום והמתארחות הווירטואליות עובדים בדור שני ב-1800, ובדור שלישי בעיקר ב-2100. פלאפון והמתארחות עובדים בדור שלישי בלבד בתדרים 850 ו-2100. כאשר קיימת נטייה של החברות למחזר תדרים ישנים שהוקצו לדור שני.
מרבית הטלפונים הניידים כיום תומכים בריבוי תדרים כך שבמעבר ממדינה למדינה החיבור נעשה אוטומטי אם המדינה בה המכשיר מבקר משדרת בטווח התדרים הנתמך על ידו.
ממשקים ופרוטוקולים.
מבנה הרשת לפי התקן כולל אחד עשר ממשקים ופרוטוקולים מתאימים לניהול חילופי מידע בין האלמנטים השונים של המערכת.
תקן אוויר.
תקן הרדיו או "תקן האוויר" של GSM נבחר תוך מתן דגש על הוזלת עלויות, שמירה על יעילות והפחתה בצריכת אנרגיה. הגל הנושא מאופנן בשיטת GMSK שהיא סוג של אפנון פאזה שידוע ביתרונות שלו; עמידות לרעש, קרינה נמוכה וצריכת אנרגיה קבועה. רוחב הפס של ערוץ הרדיו בשיטה זו הוא 200 kHz והמרווח גם הוא 200 kHz. בכל גל נושא מעבירים אותות משמונה מכשירים בבת אחת על ידי חלוקה לחלונות זמן. תפוקה מרבית של גל בסיסי אמורה להיות בערך 270 kbps אולם בשל תקורה הנובעת מהקצאת חלק מרוחב הפס לניהול ובקרה התפוקה האפקטיבית היא רק 24.8 kbps, לכך יש להוסיף את התקורה הנובעת מקוד תיקון שגיאות שנדרש בגלל הפרעות בקו או החלשות הגל לכן בפועל התפוקה היא 13 kbps עם קידוד קולי בסיסי. אחד החסרונות ב-GSM מדור שני הוא התפוקה הנמוכה. היות שהדרישות מצד הצרכנים טפסו בחדות נוצר מצב שיצרני הסלולר לא עמדו בקצב. מאז יציאתו נעשים מאמצים רבים לשיפור התפוקה המרבית של הרשת.
אמנם התפקיד העיקרי של GSM הוא שיחה סלולרית אך בנוסף לשיחה קולית ל-GSM (מדור שני ואילך) מגוון שירותי העברת דטה בקצב של 9.6 Kbps ומעלה (בדור הרביעי קצב ההורדה עומד על כ-300 MBit/s). שירות הודעות קצרות SMS וכן פקסימיליה, וידאוטקסט וטלטקסט. כל שיחה מחולקת למנות, מקודדת, מוצפנת ומשודרת על גבי תשתית הרדיו באופן דיגיטלי במקטעים הקרויים "פריים" (Frame). תקן GSM משלב את שיטות הריבוב FDMA ו-TDMA כאשר הראשון מחלק את הערוץ שהוא ברוחב פס מרבי של 25 MHz ל-124 גלי תדרים במרווחים של 200 kHz. השני מחלק את הערוץ לחלונות זמן. כל חלון זמן שנקרא Slot מוקצה למשתמש אחד והוא יחידת הזמן הקטנה ביותר הזמינה עבור כל נייד. השידור שעובר במסגרת חלון זמן אחד נקרא פרץ (burst). כל פרץ כזה נמשך 0.577 מילי שניות. שמונה פרצים ברצף מכונים "פריים".
פריימים וערוצים.
פריים הוא חלון זמן שנמשך לאורך 4.615 מילישניות ומהווה יחידה לוגית בסיסית של מידע. בחריץ אחד אפשר להעביר בשיטה הדיגיטלית עד 148 סיביות של מידע. כאשר רצף הסיביות הללו יכול להיות חלק משיחה קולית, וידאו, הודעה או כל מידע אחר. התיזמון של תדר נכנס ותדר יוצא שונים וקיים היסט זמן קבוע ביניהם במכוון כדי שהשידור והקליטה לא יתרחשו באותו זמן בדיוק. פרץ של GSM מתאפיין בכמה סוגים בהתאם לצורך. קצב רגיל (לשני הכיוונים), מצב סינכרון (יוצא), מצב תיקון תדר (נכנס) וגישה אקראית (יוצא). מבנה הפרץ כולל פריסת סיביות בקרה וסיביות מידע (כמתואר בתרשים) בהתאם למטרה, מצב של העברת נתונים או מצב "איתות" (signaling).
הפריימים של GSM מאוגדים יחד לתת-קבוצות לוגיות.
במסגרת היפר-פריים GSM מגדיר מונה עבור כל סלוט המורכב ממספר הסידורי של הפריים וחלון הזמן. המונה מאפשר לבצע סינכרון בסיסי ותכונות נוספות של GSM כמו נדידת תדרים והצפנה. מספר הפריים חשוב לצורך ההצפנה כי למעשה הוא כמו וקטור אתחול. מסיבה זו שיחה אחת לא יכולה להימשך יותר מגבול עליון זה, כי אז המונה מתאפס.
GSM משתמש במגוון ערוצים פיזיים ולוגיים כדי לשדר מידע בהתאם לאופיו. ערוץ פיזי נקבע על ידי חלון הזמן בעוד שערוץ לוגי לפי סוג המידע. קיימים ערוצים לשימוש כללי וערוצים ייעודיים. חלקם משמשים לאיתות וניהול וחלקם לתעבורת מידע.
אבטחה.
GSM (וממשיכו UMTS) נחשב למערכת תקשורת סלולרית בטוחה ועדיין נחשב לאלטרנטיבה הטובה ביותר למרות מספר חסרונות ופגמים שהתגלו במרוצת הזמן. בדור השלישי נעשו מאמצים לתקן אחדים מהליקויים. אחד החסרונות של GSM היה שתהליך התיקנון וכן מפרט האלגוריתמים היה סודי, מעין ניסיון להשיג אבטחה באמצעות עמימות מה שנוגד את עקרון קרקהופס. בדור השלישי הדבר תוקן בכך שמפרט האבטחה פורסם ברבים ונהנה מביקורת עולמית. תקן GSM מנסה להשיג ביטחון באמצעות הצפנה להגנה על פרטיות השיחה, הבטחת שלמות הנתונים באמצעות קוד אימות וכן הבטחת אנונימיות המתקשר על ידי אימות זהויות חזק באמצעות פרוטוקול אתגר-מענה. כאן נכנס לתמונה כרטיס ה-SIM המכיל בתוכו מספר ייחודי המשמש לאימות זהותו ולמניעת התחזות וזיופים, כל מספר מנוי יכול להיות רשום רק פעם אחת ואם נוצרת כפילות המערכת יודעת לנטרל את המספר הכפול. כדי להקשות על מעקב ארוך טווח אחר מנויים, שעלול להוביל לפריצת המערכת, מוקצה לכל מנוי מספר זיהוי זמני (Temporary Mobile Subscriber Identity). כאשר אימות המנוי מושלם בהצלחה תחנת הבסיס שולחת לנייד את ה-TMSI שלו והוא משמש אותה למעקב אחריו כל עוד הוא נמצא בטווח התחנה. כאשר המנוי יוצא מהטווח יש צורך בשרות נוסף שנקרא Location Area Identification בקיצור LAI שתפקידו לייצר מספר זיהוי זמני חדש. כאשר המשתמש סוגר את הציוד מועתק המספר לתוך ה-SIM כדי לאפשר מעקב חלק מיד לאחר ההפעלה מחדש.
אימות זהויות.