شبکه GSM (نسل دوم) چیست؟

در دنیای دیجیتال امروز، ارتباطات سیار به عنصری غیرقابل اجتناب در زندگی روزمره تبدیل شده است.

Global System for Mobile Communications یا GSM، به عنوان پایه و اساسی برای این تحولات، نقش بنیادینی در شکل‌گیری جامعه ارتباطات جهانی ایفا کرده است.

این استاندارد، که ابتدا با هدف پیاده‌سازی یکپارچه شبکه‌های مخابراتی تلفن همراه در اروپا توسعه یافت، سریعاً به استانداردی جهانی برای انتقال صوت و داده موبایل تبدیل شد.

این مقاله به کاوش در تاریخچه، معماری، پروتکل‌ها و تأثیرات گسترده GSM بر جامعه و صنعت مخابرات می‌پردازد. با تحلیل جامعی از ماهیت فنی GSM و نقش آن در افزایش دسترسی و پذیرش تکنولوژی‌های موبایل، ما به بررسی این میراث مخابراتی و تحولات مداومی که GSM در برابر چالش‌های نسل‌های بعدی فناوری ـ نظیر G3، G4 و سرانجام G5 ـ ایجاد کرده است، می‌پردازیم.

Global System for Mobile Communications (GSM) یک استاندارد توسعه‌یافته برای تلفن‌های موبایل است که به عنوان یک پروتکل ارتباطی برای سیستم‌های نسل دوم (G2) در نظر گرفته می‌شود. این شبکه‌ با هدف ایجاد یکپارچگی و استانداردسازی ارتباطات تلفن همراه در سراسر اروپا ایجاد شد، اما به زودی به استانداردی جهانی تبدیل شد.

در ادامه، به بررسی تک‌تک جزئیات GSM خواهیم پرداخت:

تاریخچه و تکامل:

GSM در دهه 1980 توسط Conference of European Posts and Telegraphs (CEPT) توسعه یافت و نخستین بار در سال 1991 در فنلاند به کار گرفته شد. این استاندارد جایگزین سیستم‌های آنالوگ موجود در آن زمان شد و به سرعت به دلیل کیفیت صدای بالاتر، پایداری امنیتی و توانایی ارائه خدمات پیام رسانی  (SMS) و داده، محبوبیت یافت.

معماری شبکه:

GSM از معماری سلولی استفاده می‌کند که هر منطقه را به سلول‌هایی تقسیم‌بندی می‌کند. هر سلول توسط یک دکل مخابراتی پوشش داده می‌شود. این معماری باعث می‌شود تا بتوان شبکه‌های بزرگ را با بکارگیری تعداد محدودی از فرکانس‌ها به صورت مؤثر اداره کرد.

امنیت:

GSM از رمزنگاری برای امنیت مکالمات استفاده می‌کند. این استاندارد معمولاً از رمزنگاری A5/1 یا A5/3 استفاده می‌کند که ارتباطات را در برابر شنود محافظت می‌کند.

خدمات:

علاوه بر تماس‌های صوتی و SMS، GSM خدمات دیگری همچون ارسال و دریافت داده‌ها ((GPRS،  (EDGE) و خدمات پهن باند (3G و پس از آن) را ارائه کرد، که این امکانات باعث تسریع تحول دیجیتال و دسترسی به اینترنت در تلفن‌های همراه شد.

سیم‌کارت‌ها:

GSM اولین استانداردی بود که از سیم‌کارت استفاده کرد. سیم‌کارت یک کارت هوشمند قابل جابجایی است که حاوی اطلاعات اشتراک‌کننده است و اجازه می‌دهد تا کاربران به راحتی تلفن‌ها را تغییر دهند و از حساب کاربری خود در تلفن‌های مختلف استفاده کنند.

رومینگ:

GSM به کاربران اجازه می‌دهد تا هنگام مسافرت به مناطق دیگر یا حتی به کشورهای دیگر، از تلفن‌های خود استفاده کنند. این قابلیت باعث تسهیل مکالمات بین‌المللی و افزایش ارتباطات جهانی شده است.

نسل‌های بعدی:

هرچند که GSM موفقیت‌های زیادی داشت، با پیشرفت تکنولوژی و افزایش نیازهای کاربران به سرعت‌های بالاتر داده، استانداردهای نسل‌های بعدی مانند G3 و 4 LTE توسعه یافتند که از فناوری‌های پیشرفته‌تر برای ارتباطات دیتا استفاده می‌کنند.

کاهش استفاده:

در حالی که GSM هنوز در بسیاری از نقاط جهان استفاده می‌شود، تعدادی از اپراتورها شروع به خاموش کردن شبکه‌های GSM خود کرده‌اند تا فرکانس‌ها و منابع را برای شبکه‌های نسل بالاتر آزاد کنند.

تکنولوژی و استانداردهای GSM :

تکنولوژی GSM بر اساس تقسیم محدوده فرکانسی به واحدهای کوچکتر به نام کانال‌های زمانی عمل می‌کند. این رویکرد که تقسیم-زمانی چندکاربره  (TDMA) نام دارد، به چندین کاربر اجازه می‌دهد تا از یک فرکانس فیزیکی به صورت همزمان و از طریق تخصیص زمانی متفاوت استفاده کنند. GSM همچنین از پروتکل‌هایی برای مدیریت و اجرای ارتباطات، مانند Mobility Management و Call Control استفاده می‌کند.

مشخصات فنی:

- فرکانس: GSM در فرکانس‌های مختلفی عمل می‌کند (مانند 900 مگاهرتز، 1800 مگاهرتز در اروپا و 850 مگاهرتز و 1900 مگاهرتز در آمریکای شمالی).

- سرعت داده: اصلی‌ترین فناوری ارتباط داده در GSM، GPRS است که به عنوان '2.5G' شناخته می‌شود و سرعت‌هایی تا حدود 114 کیلوبیت بر ثانیه ارائه می‌دهد. EDGE یا 'محسن شده' یک تکامل در GSM است که سرعت‌های بهبود یافته‌ای نزدیک به 1 مگابیت بر ثانیه ارائه می‌دهد.

- Voice Codec : GSM از رمزگذاری صدا برای فشرده‌سازی و بهبود کیفیت صدا استفاده می‌کند.

GSM در عصر جدید:

با وجود تکنولوژی‌های جدیدتر، GSM همچنان به سبب پوشش وسیع و سازگاری با تلفن‌های موبایل قدیمی‌تر، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در بخش‌هایی از دنیا که دسترسی به فناوری‌های نوین همچون LTE یا 5G محدود است، GSM هنوز هم راه‌حل اصلی برای ارتباطات موبایلی به شمار می‌رود. 

منابع تحقیقاتی و آینده پژوهی:

علی‌رغم جایگزینی تدریجی GSM با تکنولوژی‌های نوین، مطالعه این فناوری همچنان برای درک اصول ارتباطات بی‌سیم و تاریخچه فناوری‌های موبایل مهم است. همچنین، این پلتفرم به عنوان پایه‌ای برای توسعه نسل‌های بعدی شبکه‌های تلفن همراه، از جمله یادگیری نحوه تعامل با سایر فناوری‌های شبکه و بررسی راهکارهای ارتقاء امنیت و کارایی در شبکه‌های موجود، مورد توجه قرار می‌گیرد.

مزایا و معایب GSM هر دو از نکات مهمی هستند که به درک ما از این فناوری کمک می‌کنند:

مزایای GSM

1. سازگاری بین‌المللی: GSM استانداردی جهانی بود و اجازه می‌داد تا کاربران در بسیاری از نقاط جهان تلفن همراه خود را به یک شبکه دیگر متصل کنند، مهیا کردن قابلیت رومینگ بین‌المللی.

2. ساختار سلولی: معماری شبکه‌های سلولی GSM به آن‌ها کمک می‌کند تا سیگنال‌های قوی‌تر و پوشش گسترده‌تری داشته باشند و استفاده بهینه از فرکانس‌ها را فراهم آورد.

3. امنیت بالا: GSM از رمزنگاری سیگنال‌ها برای حفاظت از ارتباطات در برابر شنود و سوء استفاده استفاده می‌کرد.

4. کیفیت صدا: به دلیل استفاده از تکنولوژی Digital، GSM کیفیت صدای بهتری نسبت به سیستم‌های قدیمی‌تر داشت.

5. استانداردسازی سیم‌کارت‌ها: استفاده از سیم‌کارت‌های قابل جابجایی این امکان را به کاربر می‌داد تا تلفن‌های همراه خود را به راحتی تعویض کند بدون نیاز به تغییر شماره یا برقراری ارتباط مجدد با اپراتور.

6. پوشش وسیع: GSM به ویژه در مناطق روستایی و دورافتاده، به دلیل توان پایین‌تر مورد نیاز برای سیگنال‌دهی، پوشش وسیعی داشت.

معایب GSM :

1. محدودیت‌های سرعت داده: GSM سرعت‌های داده نسبتاً پایینی ارائه می‌داد، که امروزه با استانداردهای 3G, 4G و 5G مقایسه می‌شود.

2. تأخیر در انتقال: به دلیل محدودیت‌های فناوری TDMA، تأخیر در انتقال مکالمات می‌تواند در GSM بیشتر باشد.

3. مصرف انرژی: تلفن‌هایی که برای شبکه‌های GSM طراحی شده‌اند ممکن است به مصرف انرژی بیشتری نیاز داشته باشند، به‌ویژه در حالت جست‌وجو برای سیگنال.

4. مسائل مربوط به فرکانس: GSM با استفاده از فریم‌های زمانی و فرکانس‌های خاص کار می‌کند، که می‌تواند باعث اختلال در مناطق شلوغ شود.

5. از رده خارج شدن: با توسعه و معرفی استانداردهای جدید، مانند LTE و 5G که پشتیبانی از داده‌های سریع‌تر و خدمات پیشرفته‌تر را ارائه می‌دهند، GSM به تدریج از رده خارج شده و برخی اپراتورها شبکه‌های GSM خود را خاموش می‌کنند.

6. حساسیت به تداخل: GSM ممکن است نسبت به تداخلات فرکانسی از دیگر سیستم‌های الکترونیکی حساسیت بیشتری داشته باشد، که می‌تواند باعث اختلال در کیفیت سرویس شود. 

با وجود این معایب، GSM برای دهه‌ها استاندارد غالب در ارتباطات موبایل بود و هنوز هم در بسیاری از مناطق جهان که استانداردهای نسل جدیدتر هنوز بطور کامل به کار گرفته نشده‌اند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نتیجه‌گیری:

GSM، به عنوان یکی از مهم‌ترین اختراعات در عرصه‌ی تلفن همراه، به طور چشمگیری منظره‌ی ارتباطات جهانی را تغییر داده و هنوز هم به عنوان یک استاندارد موثر در مناطقی از دنیا عمل می‌کند که نسل‌های جدیدتر فناوری به طور کامل پیاده‌سازی نشده‌اند. نقش آن در پیشبرد دسترسی جهانی به ارتباطات به سادگی نمی‌تواند نادیده گرفته شود و درس‌هایی که از توسعه و پیاده‌سازی آن به دست می‌آید برای آینده‌ی فناوری‌های موبایل ضروری است.

در مجموع، GSM یک قدم بزرگ در تاریخ ارتباطات تلفن همراه بوده و با وجود جایگزین شدن تدریجی با فناوری‌های جدیدتر، همچنان یک پایه مهم در صنعت مخابرات باقی می‌ماند.

تهیه شده در آپلود فایل لینکلیک