Sezione UMTS

Sistemi mobili di TLC di terza generazione

Breve guida al sistema GSM

La comunicazione mobile

In questi anni si sta assistendo alla diffusione di massa della mobile communication, ovvero servizi che rendono possibile il mantenimento della connessione, tra due utenti in una rete di telecomunicazione, anche in una situazione di mobilità degli utenti (uno o entrambi).
In ambito militare, e nei servizi pubblici specie marittimo, la comunicazione tra e con mezzi in movimento è sempre stata una esigenza fondamentale. Nel 1921 vennero condotti degli esperimenti dal Dipartimento di Polizia di Detroit negli Stati Uniti con sistemi che consentivano la comunicazione unidirezionale della centrale con gli autoveicoli in dotazione.
Possiamo far coincidere la nascita delle comunicazioni mobili con l'invenzione della modulazione di frequenza FM (frequency modulation) avvenuta nel 1935 da E. H. Armstrong. La modulazione FM varia proporzionalmente al segnale analogico da trasmettere (segnale modulante), la frequenza di un segnale ausiliario sinusoidale (portante), producendo il segnale modulato effettivamente trasmesso sul mezzo trasmissivo (segnale modulato.
Durante la II guerra mondiale si ebbe un notevole sviluppo dei sistemi FM e fu subito evidente che non vi sarebbe stato in futuro la disponibilità di un numero tale di canali radio da poter soddisfare la richiesta dei vari settori: militare, polizia, vigili del fuoco, servizi di trasporto pubblici e privati (taxi) etc. Questi servizi non erano però direttamente connessi alla rete telefonica fissa.
Alla fine degli anni '40 vennero introdotti i primi sistemi di telefonia mobile che, utilizzando un singolo trasmettitore FM, consentivano di coprire una certa area (tipicamente una città), consentendo a una stretta cerchia di persone di effettuare chiamate telefoniche da una automobile durante spostamenti all'interno dell'area stessa. Nella stazione radio la commutazione delle chiamate avveniva manualmente. Naturalmente però si impiegavano i canali radio FM che richiedevano una banda di 120KHz per trasmettere un segnale telefonico che ha una banda base di 4KHz. Perciò si avevano pochi canali radio sovraccaricati. Si cercò allora di ridurre la larghezza di banda del canale. Negli anni '60 la banda del canale si ridusse a 60KHz e negli anni '70 si arrivò a 25KHz.
Nei primi sistemi radiomobili ogni terminale di utente operava a una frequenza fissa, perciò si avevano un certo numero di trasmettitori indipendenti (ognuno avente in carico un certo numero di utenti cioè di frequenze). In un secondo tempo si introdussero sistemi di tipo trunked: tutti i canali sono a disposizione di tutti gli utenti, all'occorrenza viene selezionato un canale libero. Inizialmente la selezione del canale avveniva manualmente, poi fu automatizzata.

1. INTRODUZIONE

1.1 I sistemi cellulari

La svolta si ebbe con l'introduzione dei sitemi cellulari. L'idea base fu concepita negli anni '40, sperimentata negli anni '60, introdotta in sistemi commerciali negli anni '80.
I sistemi non cellulari, effettuano trasmissioni di tipo broadcast (come radio e TV): utilizzando trasmettitori di potenza elevata per coprire una vasta area. Se il numero di utenti non è riddottissimo si ha cosí un enorme fabbisogno di frequenze radio, tale da impedirne l'effettiva realizzazione. I sistemi cellulari che realizzano le reti radiomobili, applicano la tecnica del riutilizzo delle frequenze: una frequenza, canale, viene utilizzata piú volte in, luoghi diversi sufficientemente lontani tra loro.
Si suddivide il territorio, l'area di servizio, in sottoaree, di dimensioni limitate, denominate celle . Ogni cella è servita da una stazione radio base che trasmette su un certo set di canali radio, diversi da quelli utilizzati nelle celle adiacenti, per evitare interferenze. Ciascuna cella opera però con potenza ridotta e ciò consente di riutilizzare le frequenze in celle non adiacenti. Generalmente vengono utilizzate forme regolari di celle per coprire un'area di servizio. Teoricamente si possono immaginare di forma esagonale, anche se in realtà la loro forma risulta poi irregolare a causa della non omogenea propagazione del segnale radio, dovuta principalmente alla presenza di ostacoli. Se durante gli spostamenti l'utente passa da una cella ad un'altra, è necessario che il terminale mobile si sintonizzi su una nuova frequenza , tipicamente quella ricevuta meglio tra le frequenze della nuova cella. Ciò è indispensabile durante una conversazione per evitare la caduta della comunicazione; la procedura con la quale si effettua il cambio di frequenza nel passare da una cella all'altra viene detta handover.
Nei sistemi cellulari, aumentando il numero delle celle che coprono una certa area e perciò riducendo la loro dimensione, aumenta la capacià del sistema cioè il numero di utenti gestiti ma, diminuisce la distanza di riuso delle frequenze (cioè la distanza tra due celle che usano lo stesso canale) ed aumenta perciò l'interferenza tra canali che utilizzano la stessa frequenza (interferenza cocanale) ed aumenta il numero di handover che il sistema deve effettuare durante una conversazione. Perciò la dimensione delle celle non può scendere al di sotto di certi valori e si ripresenta il problema del limitato numero di frequenze disponibili.

1.2 I sistemi cellulari analogici

I primi sistemi cellulari introdotti (primi anni '80) sono di tipo analogico, utilizzano la modulazione FM e presentano le seguenti limitazioni:

• ad ogni utente che effettua una richiesta di connessione viene assegnata una frequenza, che rimane impegnata per tutta la durata della conversazione non potendo cosí essere utilizzata da altri terminali, SCPC Single Channel Per Carrier

• la capacità, numero di utenti, è limitata e dal numero delle frequenze disponibili e dal limite imposto alle dimensioni delle celle dalla interferenza cocanale,

• non si possono applicare direttamente algoritmi di crittografia se non utilizzando apparati ad hoc scrambler molto costosi,

• la sicurezza dell'accesso alla rete si basa solo sul riconoscimento di un numero di serie che identifica il terminale mobile, non è impossibile clonare il terminale,

• non sono adatti a trasmissioni dati.

Il primo sistema introdotto, detto AMPS Advanced Mobile Phone Standard, fu sviluppato negli USA e introdotto nel mercato nel 1979 a Chigago. La soluzione nord europea fu il sistema NMT Nordic Mobile Telephone, avviato per la prima volta in Svezia nel 1981 e subito dopo in Norvegia, Danimarca e Finlandia. Successivamente è stato sviluppato, nel Regno Unito, lo standard TACS Total Access Communications System, una versione modificata del sistema AMPS. La prima rete TACS ha iniziato la sua attività commerciale nel 1985 nel Regno Unito. Le specifiche iniziali, che assegnavano al sistema 1000 canali centrati nella banda 890-960 MHz, sono state evolute successivamente nello standard ETACS Extended TACS, che assegna 1320 canali nella banda 872-950 MHz.

1.3 Il sistema GSM

Nei primi anni '80 vi fu una rapida crescita dei sistemi cellulari analogici in Europa. Ogni paese sviluppò però il proprio sistema, incompatibile con ogni altro sia in termini di software che di hardware. Il terminale mobile era limitato ad operare entro i confini nazionali.
La definizione di uno standard paneuropeo avrebbe consentito di operare in regime di concorrenza, per effetto della standardizzazione delle interfacce e delle funzioni che consente ai gestori di utilizzare impianti forniti da diversi costruttori. Si sarebbe potuto: aprire un vasto mercato in grado di permettere significative economie di scala nella produzione di terminali e apparati con conseguente diminuzione dei loro costi, e creare un servizio internazionale privo di confini.
Nel 1982 la Conférence Européenne des Postes et des Télélecommunications CEPT creò, su proposta, un gruppo di studio Groupe Speciál Mobile (GSM) con lo scopo di studiare e sviluppare un sistema radiomobile cellulare paneuropeo comune a tutti i paesi dell'Europa occidentale.

Il sistema proposto doveva rispettare dei precisi criteri:

• Assicurare una buona qualità audio della conversazione
• Bassi costi per i terminali e per la gestione del servizio
• Supporto per il Roaming internazionale
• Supporto per terminali palmari
• Supporto per un ampio ventaglio di nuovi servizi
• Compatibilità con il sistema digitale ISDN
• Garantire un eccellente grado di sicurezza e riservatezza nelle comunicazioni.

Tre anni, dal 1982 al 1985 furono dedicati alla scelta tra la tecnica analogica e quella numerica. La decisione finale fu quella di adottare la seconda. Si scelse perciò una tecnologia digitale non ancora testata, in netta antitesi con la tecnologia dei già sperimentati sistemi cellulari analogici come AMPS e TACS. A favore della tecnologia digitale, la rapida evoluzione tecnologica dei settori dell'elaborazione numerica dei segnali e l'integrazione dei componenti elettronici per effetto della disponibilità dei circuiti integrati VLSI. Un sistema cellulare basato su sistema numerico offre numerosi vantaggi:

• consente di utilizzare una frequenza per servire piú utenti, tramite l'utilizzo di tecniche TDM (Time Division Multiplexing),

• ha una capacità maggiore sia per quanto sopra detto, sia perchè i sistemi digitali sono meno sensibili a rumore ed interferenze e quindi consentono di ridurre le dimensioni delle celle, aumentando il numero di utenti che possono essere serviti contemporaneamente,

• consente alto grado di riservatezza, in quanto le informazioni trasmesse sulla tratta radio possono essere cifrate direttamente dall'apparato utente,

• consente elevato grado di sicurezza: l'identità dell'apparato che chiede l'accesso alla rete può essere controllata tramite l'applicazione di un opportuno algoritmo e di una chiave di autenticazione segreta,

• consente di effettuare trasmissioni dati (il segnale vocale stesso viene digitalizzato e poi trasmesso).

Vi era inoltre la prospettiva di garantire la compatibilità fra la rete ISDN e la rete di supporto al sistema radiomobile. Un accordo tra i paesi aderenti portò alla decisione di riservare per questo sistema due bande di frequenza: 890-915 e 935-960 MHz. Nel 1987 superati i problemi tecnici e politici affrontati per uniformare i diversi punti di vista dei paesi coinvolti e dei numerosi studiosi che portavano avanti progetti e sperimentazioni, si arrivò alla stesura di un accordo Memorandum of Understanding MoU per l'introduzione coordinata del sistema GSM. Fu indicata come apertura del servizio il primo luglio 1991.
Nel 1989, la responsabilità del progetto GSM venne trasferita alla European Telecommunication Standards Institute, specificatamente a un Comitato Tecnico di ETSI. In quella sede venne ridefinito l'acronimo GSM come Global System for Mobile Communications. Il Comitato Tecnico ha elaborato normative, standard e specifiche tecniche descritte in dodici serie di raccomandazioni. La prima parte delle specifiche venne pubblicata nel 1990 (PHASE 1).
Dopo la fase iniziale terminata nel 1991, in cui si è provveduto alla definizione delle specifiche relative ai servizi base essenziali e ad alcuni servizi supplementari, si è passati ad una seconda fase conclusasi nel 1993 (PHASE 2) durante la quale si sono integrati servizi base e supplementari. Le quasi 6000 pagine delle raccomandazioni ETSI lasciano spazio a flessibilità e innovazioni competitive da parte dei produttori, ma forniscono una sufficiente standardizzazione per garantire l'effettivo internetworking tra le componenti del sistema. Il servizio venne commercializzato per la prima volta verso la metà del 1991, e nel 1993 esistevano già 36 reti GSM in 22 paesi. Sebbene GSM sia stato standardizzato in Europa, non è uno standard europeo: il sistema GSM (incluso DCS 1800 e PCS1900) è stato progressivamente adottato in oltre 80 paesi sparsi in tutto il mondo.

Il sistema telefonico tradizionale non è capace di soddisfare un gruppo importante di utenti:le persone in viaggio. Di conseguenza assistiamo alla corsa a costruire un sistema per le comunicazioni che usi onde radio invece di fibre e fili. Ora andremo ad analizzare il sistema radiomobile cellulare GSM molto diffuso adesso.
Per meglio inquadrare il sistema GSM si propone una breve cronistoria delle radiocomunicazioni in Italia.
La nascita del radiomobile pubblico è avvenuta nel 1979 con il sistema analogico di prima generazione: l'RTMI (Radio Telefono Mobile Integrato) a 160 Mhz.
L'RTMI presentava notevoli limitazioni quali:

• Il numero di canali radio modesto
• L'impossibilità di comunicare tra due unità mobili
• L'impossibilità di usufruire della commutazione di canale nel passaggio da una cella a quella adiacente

Il concetto di cella, intesa come area geografica elementare entro la quale sussiste la possibilità d'impiego del terminale radiomobile è generalmente nota. Per l'utente di telefonia mobile è anche scontato che la comunicazione prosegua senza interruzioni durante gli spostamenti da una cella all'altra.
Nel 1982 il CEPT (Conferenza Europea delle Poste e delle Telecomunicazioni) istituì il gruppo di lavoro GSM. Tale gruppo, aveva il compito di definire una tecnologia unitaria a livello europeo, in pratica definire un sistema radiomobile numerico pan-europeo in grado di consentire con lo stesso terminale un servizio omogeneo in tutti i paesi dell'Europa occidentale. Nel 1985 la necessità di soddisfare una domanda crescente ed i problemi legati all'RTMI, portarono all'introduzione di un sistema analogico di seconda generazione detto RTMS (Radio Telefono Mobile di Seconda generazione) operante entro la banda a 450 Mhz. Nel 1987 intanto intorno al GSM, aderivano 13 paesi europei per coordinare l'introduzione del GSM nelle realtà nazionali e l'acronimo GSM assume l'attuale significato: Global System for Mobile communication. Nel 1990, però, poiché la domanda per accedere al servizio radiomobile cellulare assumeva proporzioni notevoli, veniva attivato un nuovo servizio radiomobile, con lo scopo di interporsi fra il sistema analogico di seconda generazione RTMS ed il futuro sistema GSM, basato sullo standard analogico TACS su una banda a 900 Mhz.

Ad un sistema radiomobile sono richiesti alcuni requisiti fondamentali:

• Gran capacità d'utenza.
• Copertura adeguata del territorio;
• Qualità di servizio analoga a quella delle reti fisse.
• Completa automazione sia della chiamata da e verso l'utente mobile, sia della ricerca dell'utente stesso.
• Accessibilità alla maggior parte dei servizi offerti dalle reti pubbliche da parte dell'utente.

Per raggiungere tali obiettivi, però, progettando una rete radiomobile è necessario superare alcuni limiti:

• Limitata disponibilità di risorse (canali RF).
• Caratteristiche del mezzo trasmissivo.
• Mobilità dell'utenza sul territorio.

Per capacità di un sistema radiomobile s'intende, il numero massimo d'utenti che si può servire con un certo grado di servizio. Gli elementi principali che definiscono la capacità sono:

• Numero dei canali RF a disposizione;
• Distribuzione geografica e temporale dell'utenza;
• Caratteristiche tecniche del sistema utilizzato riassumibili nella resistenza alle interferenze, efficienza del sistema di segnalazione ed efficienza della procedura di handover.

Nei sistemi radiomobili uno degli obiettivi principali è l'ottimizzazione delle risorse fisiche in modo da servire un numero elevato d'utenti in un'area altrettanto elevata. L'ottimizzazione della risorsa fisica, cioè dei canali a radiofrequenza, si ottiene tramite le tecniche ad accesso multiplo (multiplazione) e le strategie di copertura cellulare.

L'utilizzo di una risorsa fisica, caratterizzata da una certa banda di frequenza, può essere ottimizzato adottando queste tecniche, che permettono l'accesso contemporaneo alla risorsa fisica da parte di più utenti. Tali tecniche si basano o sulla suddivisione delle frequenze a disposizione entro la banda, o sulla suddivisione temporale della risorsa, o su entrambe.
La prima tecnica nota come FDMA consiste nel suddividere la banda in tante frequenze portanti, ognuna delle quali corrisponde ad un canale fisico. La tecnica a suddivisione di tempo, definita TDMA, consiste nel dedicare ciclicamente ad ognuno degli utenti la risorsa fisica per un certo periodo di tempo, il cui valore dipende dalle caratteristiche del segnale da trasmettere e corrisponde ad un canale fisico. Ogni intervallo è definito con il termine di "time slot". Se si suppone che il ciclo di ripetizione è d'otto time slot, un utente "n" accede alla risorsa fisica ogni otto time slot. E' evidente che le due tecniche, FDMA e TDMA, possono essere utilizzate congiuntamente. In tal caso il numero di canali fisici risultante è dato dal prodotto delle frequenze portanti per il numero di time slot definiti.

Al fine di massimizzare l'efficienza d'un sistema radiomobile, occorre che la stessa risorsa fisica (frequenza) sia utilizzata contemporaneamente da un numero d'utenti sempre maggiore. Un risultato del genere si può ottenere riutilizzando la stessa frequenza più volte, per servire aree differenti distanti tra loro e per rendere trascurabile l'interferenza cocanale. In fase di progettazione è necessario ottimizzare i seguenti fattori:

• Strategia di copertura;
• Posizione delle stazioni radio base;
• Potenza trasmessa;
• Tipo d'antenna e suo orientamento;
• Altezza dei tralicci per le antenne;

Questa tecnica consiste nel suddividere l'area dove si vuole offrire il servizio in un certo numero di zone dette "CELLE", ognuna delle quali è servita da una propria stazione radio. Una cella è caratterizzata da alcune grandezze:

• D: distanza della portata operativa;
• Rmax: portata radio massima, in pratica la dimensione della cella limitata dal rumore, fattori di propagazione e potenza del trasmettitore Tx;
• R: la dimensione della cella progettata per il sistema.

Ogni cella ha a disposizione un proprio gruppo di frequenze che possono essere "riusate" in altre celle opportunamente distanziate. L'attenuazione dei segnali radio è proporzionale alla distanza elevata e ad un coefficiente di propagazione. Di conseguenza le interferenze dovute al riuso possono essere limitate. Se si ha a disposizione una banda di frequenza limitata, è possibile servire un maggior numero d'utenti riducendo le dimensioni delle celle. A questo punto, tenendo presente che due celle aventi frequenze uguali non possono essere confinanti, è necessario distribuire le risorse messe a disposizione dal sistema in modo opportuno tra un certo numero di celle.
Si definisce CLUSTER un insieme di celle completo che utilizzano tutte le frequenze a disposizione del sistema senza riuso. La dimensione M di un cluster è determinata da un processo d'ottimizzazione dell'efficienza spaziale. Quando si studiano le tecniche di copertura cellulare per comodità si fa riferimento a celle poligonali regolari uguali che coprono con continuità tutta l'area di servizio. Le forme delle celle possono essere dei triangoli equilateri, dei quadrati, dei rombi o degli esagoni. Se si vuole minimizzare il numero di stazioni radio e l'effetto dei segnali interferenti ottenendo un maggior riuso delle frequenze, la cella può mantenere ancora la struttura esagonale in cui la copertura è ottenuta utilizzando antenne direttive poste al centro dell'esagono.

• AREA 1 o GSM SERVICE AREA: è l'area geografica all'interno della quale un utente GSM può raggiungere il servizio offerto dagli operatori e corrisponde all'insieme di tutti quei paesi europei che hanno aderito al GSM;
• AREA 2 o OPERATOR: è l'area dove la copertura disponibile è offerta da un operatore GSM;
• AREA 3 o MSC AREA: è l'area coperta dalle Base Transceiver Station (BTS) connesse allo stesso commutatore;
• AREA 4 0 LOCATION AREA: è una parte d'un area MSC entro la quale avvengono il "paging" (ricerca d'un utente chiamato) e l'aggiornamento delle Mobile Station (MS);
• AREA 5 o CELL: è l'area minima entro cui viene offerto il servizio GSM e corrisponde all'area di copertura di una BTS. Una cella fa parte di una Location Area.

3.2 L'ORGANIZZAZIONE DI UNA RETE GSM

Le due entità funzionali di una rete GSM possono essere suddivise in due gruppi, uno avente funzioni di copertura e l'altro, funzioni di commutazione e di controllo.
Nel primo gruppo vi sono:

• BSS (Base Station System): termina il collegamento radio verso la stazione mobile.
  È composto da un BSC (Base Station Controller) che costituisce la logica di controllo della stazione e da una o più BTS.
• MS (Mobile Station): che include la terminazione di rete e la capacità di terminale d'utente.
  Il BSS garantisce le configurazioni dei canali radio, la loro allocazione, la supervisione del collegamento, il controllo della potenza in trasmissione. Inoltre esegue la codifica del canale, la transcodifica della voce numerica e l'adattamento della frequenza di cifra per la trasmissione dati.

Al secondo gruppo appartengono:

• MSC (Mobile Service Switching Center): fornisce le funzioni di commutazione interne alla rete e le funzioni d'interfaccia fra la parte radio PLMN e le reti PSTN, PSPDN ed ISDN;
• HLR, VLR: sono i database che contengono i dati relativi all'abbonato mobile e i dati necessari per il trattamento delle chiamate;
• EIR: è il database dei numeri di matricola degli apparecchi in esercizio;
• AUC: si occupa dell'autenticazione degli abbonati;
• OMC: è il centro di servizio e di manutenzione.

Le interfacce definite dal GSM sono l'A e l'Um.
Nella prima si ha la suddivisione delle funzioni associate al networking ed alla commutazione e quelle associate agli aspetti radio. L'interfaccia Um è fra mobile e stazione radio base (BSS) ed è definita tramite un'architettura a livelli.

È il dispositivo mobile ed è costituito da due parti:

1. MOBILE EQUIPMENT (ME): è l'hardware utilizzato per accedere alla rete cui è associato un unico numero d'identità noto come IMEI;
2. SUBSCRIVER IDENTITY MODULE (SIM): è una tessera che identifica l'abbonato e fornisce informazioni relative ai servizi che dovrebbe ricevere l'abbonato identificato dall'IMSI.

Con l'ME senza SIM si possono effettuare solo chiamate d'emergenza. GSM può instradare o tariffare le chiamate solo in base all'identità dell'abbonato.

3.3.1.1 Mobile Equipment
È l'unica parte della rete GSM che vede l'utente e n'esistono tre tipi principali:

• VEHICLE MOUNTED: montato su veicolo con antenna esterna al veicolo e classe di potenza 2
• PORTABLE MOBILE UNIT: portatile con antenna non connessa all'apparecchio, classe di potenza 2/3;
• HAND PORTABLE UNIT: apparecchio palmare con antenna connessa di potenza 4/5.

Poiché questi tre apparecchi hanno caratteristiche distinte e la rete ne deve essere informata tramite un identificativo detto "classmark" che viene trasmesso con il messaggio iniziale dall'MS. Il classmark contiene il valore che indica la potenza massima trasmettibile, quello che indica il tipo d'algoritmo di cifratura implementato nella stazione mobile ed altri valori, che indicano le bande di frequenza sulle quali la stazione mobile trasmette e riceve e se la stazione mobile è in grado di ricevere degli "short-message".

3.3.1.2 Subscriver Identity Module (SIM)
La SIM è una "smart card" che è inserita nel Mobile Equipment e contiene informazioni sull'abbonato. La SIM card contiene molte informazioni:

• IMSI: è il numero che identifica l'abbonato del mobile;
• TMSI: è il numero che identifica l'abbonato e viene periodicamente cambiato dal gestore del sistema;
• LAI: identifica la posizione dell'abbonato;
• KI: è una chiave utilizzata per autenticare la SIM card;
• MSISDN: è il numero telefonico della stazione mobile.

Il BSS rappresenta la base dell'apparecchiatura d'un sito di cella; esso fornisce il canale tra l'MS e l'MSC, figura 1. Il BSS comunica con la stazione mobile sull'interfaccia aerea e con l'MSC tramite canali PCM a 2 Mbps. Il BSS è composto da tre elementi hardware:

• BTS: è la parte della rete GSM che comunica con l'MS e comprende i componenti a Radio Frequenza che forniscono l'interfaccia aerea per una particolare cella. L'antenna è parte integrante del BTS.
• BSC: fornisce il controllo per il BSS comunica con l'MSC e può controllare BTS singoli o multipli;
• TRANSCODER (XCDR): è usato per compattare i segnali provenienti dall’MS

3.3.2.1 Base Transceiver Station (BTS)
Il BTS fornisce la connessione con l'MS tramite l'interfaccia aerea, ma possiede anche una certa quantità di funzioni di controllo che riducono la quantità di traffico tra BTS e BSC e che sono:

• Ricezione di una chiamata dalla stazione mobile: il BTS riceve una chiamata e quindi trasmette al BSC un messaggio che contiene il tempo di ritardo, il time slot della chiamata, ecc.
• Codifica/decodifica: il BTS esegue la crittografia/decrittografia della stringa di bit ed il BSC gli invia una chiave che definisce l'aspetto della crittografia.
• Frequency hopping: la sequenza del salto di frequenza relativa ad ogni cella viene definita dal BSC che invia l'informazione ad ogni BTS.
• Misurazioni: il BTS misura il livello e la qualità del segnale trasmesso dalla stazione mobile sul canale radio. I valori di queste misurazioni sono quindi inviati al BSC che li valuta.
• Trasmissione d'informazioni sui canali logici BCCH e CCCH.

3.3.2.2 Base Site Controller (BSC)
Le funzioni del BSC sono le seguenti:

• Gestione della rete dipendente dal BSC: il BSC contiene la configurazione per ogni cella e cioè canali voce ecc.
• Gestione dei canali verso l'MS: il BSC è responsabile della connessione e amministrazione dei canali di controllo e voce verso la stazione mobile.
• Handover: il BTS effettua misurazioni sulla qualità della chiamata ed invia tutte le informazioni al BSC che le valuta e decide quando è necessario l'handover. Se la cella di destinazione è compresa nell'area controllata dal BSC, la procedura di handover è eseguita dal BSC, altrimenti viene inviata una richiesta all'MSC.
• Distribuzione dei segnali di paging: l'MSC invia gli ordini di paging ai BTS presenti nell'area tramite il BSC.
• Gestione dei canali verso il BTS: il BSC controlla la connessione dei canali a 64 Kbps verso il BTS.
• Speech coding: la conversione da un formato "normale" della voce a 64 Kbps ad un altro a 13 Kbps viene eseguito dal BSC

3.3.2.3 Transcoder (XC)
Il transcoder è utilizzato per convertire voce o dati in uscita dall'MSC nella forma definita dalle specifiche GSM per la loro trasmissione sull'interfaccia aerea, cioè tra BSS e MS. In particolare i canali PCM a 64 Kbps provenienti dall'MSC e che occuperebbero una banda radio eccessiva vengono convertiti in maniera che la quantità d'informazione richiesta per trasmettere la voce scenda a 13 Kbps.

L'NSS espleta, nel suo insieme, le funzioni di commutazione delle chiamate della rete GSM. Esso contiene i database necessari alla gestione dei dati, degli abbonati e della mobilità. Una delle sue funzioni principali è la gestione delle comunicazioni tra una rete GSM ed un'altra rete GSM ed altri tipi di reti di comunicazioni.
Di seguito descriveremo i suoi componenti.

3.3.3.1 Mobile Switching Center (MSC)
L'MSC è il dispositivo della rete GSM preposto alla commutazione delle chiamate. Esso, però è in grado di svolgere molte altre funzioni legate al controllo ed alla sicurezza richiesti al sistema GSM. Quando un MSC fornisce l'interfaccia tra il BSS ed un'altra rete, viene definito Gateway MSC.
Di seguito sono descritte le funzioni dell'MSC:

• Controllo dell'attivazione chiamata: l'MSC gestisce l'attivazione di tutte le chiamate.
• Gestione della mobilità d'abbonato: lo scambio d'informazioni che riguardano la mobilità dell'abbonato deve svolgersi tra MS e MSC. L'MSC ricerca e memorizza informazioni nel VLR e nell'HLR, per esempio, per l'aggiornamento della posizione della stazione mobile. Quando si ricerca una stazione mobile, l'MSC invia un ordine di paging al BSC che diffonde l'ordine a tutte le celle presenti nell'area dove si trova la stazione mobile ricercata.
• Tariffazione: è l'MSC che gestisce la tariffazione delle chiamate. È l'MSC coinvolto all'inizio della chiamata che tiene conto del costo.
• Internetworking: uno o più MSC, detti Gateway MSC (GMSC) sono preposti per gestire l'interconnessione tra la rete GSM ed altre reti (per esempio la PSTN).

3.3.3.2 Home Location Register (HLR)
L'HLR è il database contenente tutte le informazioni che riguardano un abbonato. In esso sono contenuti diversi numeri d'identificazione e parametri d'autenticazione. Queste informazioni sono inserite nel database dall'operatore di rete quando si aggiunge un nuovo abbonato al sistema e consistono in:

• Identificativi dell'abbonato, IMSI e MSISDN.
• Il VLR attuale dell'abbonato.
• I servizi supplementari forniti all'abbonato.
• Lo stato, la chiave d'autenticazione, il TMSI e l'MSRN.

In una rete GSM possono esserci più d'un HLR a cui possono accedere gli MSC ed i VLR presenti nella rete.

3.3.3.3 Visitor Location Register (VLR)
Il VLR è un database (uno per ogni MSC) che contiene una copia di quasi tutte le informazioni presenti nell'HLR, però relative solo agli abbonati attivi nell'area gestita dal corrispondente MSC e solo temporaneamente. Il VLR contiene, però altri dati:

• Stato del mobile (libero, occupato, ecc.).
• Local Area Identity (LAI): le celle all'interno della rete sono raggruppate entro aree geografiche chiamate Location Area ed a ognuna di tali aree viene assegnato un LAI. Ogni VLR controlla molte Location Area e quando un abbonato si sposta da una LA all'altra questo è aggiornato nel VLR.
• Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI): è un numero d'identità dell'abbonato utilizzato per ragioni di sicurezza. Il VLR gestisce e controlla tali numeri e li notifica all'HLR.
• Mobile Subscriber Roaming Number (MSRN): è il numero utilizzato da un abbonato esterno alla rete di un operatore GSM, per una chiamata dal GMSC verso l'MSC che controlla il BSS connesso al chiamato.

3.3.3.4 Equipment Identity Register (EIR)
L'EIR contiene un database utilizzato per convalidare l'IMEI e quindi riguarda l'apparecchiatura fisica della stazione mobile e non l'abbonato che lo usa. L'accesso all'EIR viene effettuato dagli MSC, anche da quelli situati in altre reti.

3.3.3.5 Autentication Center (AUC)
È il centro d'una rete GSM preposto all'esecuzione della procedura d'autenticazione. L'AUC è associato all'HLR al quale richiede informazioni riguardanti l'abbonato da autenticare. Il processo d'autenticazione si effettua ogni volta che un abbonato tenta per la prima volta d'accedere al sistema.

L'OMC fornisce un punto centrale dal quale controllare e monitorare le altre entità della rete.
L'OMC supporta le seguenti funzioni:

• EVENT/ALARM Management: l'OMC fornisce le funzioni di gestione dell'evento dell'allarme.
• FAULT Management: è la funzione che fornisce i mezzi per isolare e minimizzare gli effetti dei guasti e comprende altre due funzioni principali, informare l'operatore circa i problemi nei dispositivi in ognuno degli elementi della rete e fornire all'operatore le facility per cambiare lo stato dei dispositivi dell'elemento di rete.
• SECURITY Management: fornisce un'estensione delle caratteristiche per assicurare che l'accesso alle funzioni OMC sia ristretto al personale autorizzato.
• PERFORMANCE Management.
• CONFIGURATION Management.

Si occupa di gestione del traffico della rete geografica, monitorizzando la rete per gli allarmi, come nel caso di nodi guasti o sovraccarichi. Inoltre monitorizza lo stato dei controlli automatici applicati ai componenti della rete e visualizza lo stato della rete per gli operatori NMC. Lo staff NMC è così a conoscenza dello stato di tutta la rete ed è in grado di dare direttive allo staff OMC. Esso inoltre, si occupa di mettere a fuoco la segnalazione e le dorsali di tratta tra i nodi per prevenire condizioni di sovraccarico

Questa parte è dedicata all'interfaccia esistente tra BTS e la stazione mobile (MS). Tale interfaccia, detta Um, di tipo numerico opera nella banda dei 900 Mhz ed utilizza la tecnologia TDMA.

Per il GSM è stata definita una banda di frequenza di lavoro di 25 Mhz:

• 890/915 Mhz per il verso di trasmissione dalla stazione mobile verso il BTS e detta "uplink".
• 935/960 Mhz per il verso di trasmissione dal BTS verso l'MS e detta "downlink".

Definito il valore d'una portante "uplink" la portante "downlink" deve essere posizionata a 45 Mhz di "distanza". Tra due canali radio adiacenti (sia uplink che downlink) ci devono essere 200 Khz di separazione. Di conseguenza il numero di canali radio che si possono ottenere utilizzando la tecnica FDMA sono 124 (in entrambe le direzioni).

La "connessione" tra MS e BTS è composta da due portanti, una per ognuno dei versi di trasmissione. Per ogni portante, utilizzando la tecnica TDMA si ottengono otto time slot che costituiscono la frame TDMA. Ognuno di questi time slot è considerato come canale fisico tra MS e BTS. Poiché le portanti (i canali radio) sono 124, in totale, i canali fisici a disposizione risultano essere 124*8=992. Ogni time slot ha una durata pari a 0,577 ms e una capacità pari a 156,25 bit.

Tra BTS e MS si deve essere in grado di trasferire molti tipi d'informazioni, per esempio durante una chiamata si deve essere in grado di trasferire la reale informazione vocale, ma anche quella di segnalazione. Di conseguenza è necessario l'uso di diversi canali logici in funzione dei tipi differenti d'informazione. Durante una chiamata, una stazione mobile è posizionata su un unico time slot ed i vari canali logici devono essere distribuiti su questo time slot. Si utilizza il canale logico TCH per la voce ed il canale logico SACCH per la segnalazione. I canali logici, figura 3, sono suddivisi in due gruppi principali:

1. I canali di traffico (TCH).

2. I canali di controllo (CCH): sono usati per la segnalazione, sincronizzazione, ecc. e si dividono in

   • BROADCAST CONTROL CHANNEL (BCCH);

   • DEDICATED CONTROL CHANNEL (DCCH);

   • ASSOCIATED CONTROL CHANNEL (ACCH);

3.4.4.1 Broadcast Control Channel (BCCH)
Il canale BCCH è trasmesso dalla BTS sul time slot 0 della portante di valore più basso all'interno della cella. Questa portante nota come BCCH viene monitorata periodicamente dalla stazione mobile quando questi è acceso, ma non impegnato in una chiamata.
Il BCCH comprende: il BCCH, l'SCH e l'FCCH.

3.4.4.1.1 Broadcast Control Channel
Trasporta informazioni relative alla cella:

• Il LAI.
• La lista delle celle adiacenti monitorabili dal mobile.
• L'elenco delle frequenze utilizzate all'interno della cella interessata ed il Cell Identity.
• Il power control indicator: il valore di potenza in uscita utilizzabile nella cella.
• Access Controlled chiamate d'emergenza e la descrizione del CBCH.

Il BCCH è trasmesso sempre a potenza costante e l'intensità del segnale viene misurata da tutte le stazioni mobili.

3.4.4.1.2 Frequency Correction Channel (FCCH)
Contiene l'informazione per la regolazione della frequenza del canale: quando la MS riceve l'FCCH corregge la frequenza della sua base temporale interna ed è quindi possibile rilevare l'SCH.

3.4.4.1.3 Syncronization Channel (SCH)
L'SCH trasporta l'informazione necessaria alla stazione mobile per sincronizzarsi con la struttura della trama TDMA e conoscere la temporizzazione de singolo time slot. Esso permette all'MS di sincronizzarsi con il flusso informativo trasmesso dalla BTS. Inoltre trasporta informazioni quali:

• Il Frame Number.
• Il BSIC, cioè l'informazione relativa all'identità del BTS.

Una stazione mobile, oltre a quella della cella d'appartenenza, monitorizza l'informazione del BCCH delle celle circostanti. Di conseguenza può risincronizzarsi quando entra in una nuova cella.

3.4.4.2 Common Control Channels (CCCH)
Il CCCH è responsabile del trasferimento dell'informazione di controllo tra tutte le stazioni mobili ed il BTS. Il CCCH comprende i canali logici PCH, AGCH, RACH e CBCH, che sono posizionati nel time slot 0 della prima portante della cella.

3.4.4.2.1 Paging Channel (PCH)
É il canale logico utilizzato dalla BTS quando vuole contattare una stazione mobile (quando si ha una chiamata). La stazione mobile cercata ascolta e raccoglie il segnale e quindi risponde sul canale RACH.

3.4.4.2.2 Access Grant Channel (AGCH)
Questo canale è utilizzato per fornire una risorsa dedicata alla stazione mobile (per esempio un canale di segnalazione).

3.4.4.2.3 Random Access Channel (RACH)
É utilizzato dalla stazione mobile per richiedere al BTS l'accesso al sistema. L'RACH viene utilizzato per rispondere ad una chiamata (page) o per effettuare una chiamata.

3.4.4.2.4 Cell Broadcast Channel (CBCH)
É utilizzato dalla BTS per trasmettere messaggi che devono essere diffusi a tutte le stazioni mobili.

3.4.4.3 Dedicated Control Channels (DCCH)
Questi canali sono utilizzati ed assegnati per una singola connessione tra MS e rete, per scopi di misura, call-setup ed handover. Essi comprendono i canali logici SDCCH e ACCH.

3.4.4.3.1 Stand Alone Dedicated Control Channel (SDCCH)
Questo canale supporta il trasferimento d'informazioni da e verso la stazione mobile durante la procedura di call-setup, prima che sia dimensionato un canale di traffico. É usato anche per aggiornare la posizione della MS.

3.4.4.3.2 Associated Control Channel (ACCH)
Gli ACCH sono canali logici associabili o con un SDCCH o con un TCH e sono usati per il trasporto d'informazioni associate con il processo che si sta svolgendo su tali canali. Essi comprendono i canali SACCH e FACCH.

3.4.4.3.2.1 Slow Associated Control Channel (SACCH)
É sempre associato con un TCH o un SDCCH ed è utilizzato per mantenere, durante una chiamata, una connessione di qualità adeguata. Trasporta l'RSSI relativo alla potenza ed i rapporti sulla qualità del canale MS alla BTS (direzione uplink).

3.4.4.3.2.2 Fast Associated Control Channel (FACCH)
É associato ad un TCH o un SDCCH; esso, però "ruba" capacità al TCH per inserire la propria informazione ed è utilizzato per le procedure d'autenticazione e di handover.

I canali logici appena menzionati sono inseriti in un time slot o canale fisico e raggruppati in ciò che viene definito "combinazioni di canali". Le principali combinazioni sono:

• FULL RATE TRAFFIC CHANNEL COMBINATION: TCH 8/FACCH+SACCH.
• BROADCAST CHANNEL COMBINATION: BCCH+CCCH.
• DEDICATED CHANNEL COMBINATION: SDCCH8+SACCH8.
• COMBINED CHANNEL COMBINATION: BCCH+CCCH+SDCCH4+SACCH4

 Tali combinazioni di canali logici quando sono trasmesse sull'interfaccia aerea lo fanno su un time slot selezionato. Le associazioni tra le combinazioni di canali ed i time slot sono specificate nella seguente tabella.

Come si è visto, canali logici diversi possono condividere un time slot. I singoli canali sono sequenziati ed il sequenziamento avviene tramite l'uso di strutture dette "MULTIFRAME" ed ogni combinazione di canali ha una configurazione di multiframe diversa.

Questa multiframe ha una struttura di 51 frame (ripetuta continuamente) ed è utilizzata per i canali logici di controllo BCCH e CCCH. Collocate sul time slot 0 della frame TDMA relativo alla portante di valore più basso all'interno d'una cella, è necessario distinguere la direzione di trasmissione: downlink o uplink.

3.4.7.1 Nella Direzione Downlink (BTS -> MS)
Questa multiframe, figura 4, trasmessa nella direzione downlink, contiene tipi di canali logici diversi affinchè la BTS dia a tutte le MS, informazioni per la taratura della frequenza (FCCH), la sincronizzazione (SCH), le informazioni sulla cella (BCCH), per il paging (PCH) e per il posizionamento d'un canale di segnalazione (AGCH). Considerando tale multiframe, il primo periodo di TS0 trasmesso è utilizzato dall'FCCH, mentre il secondo dall'SCH. FCH e SCCH sono ripetuti più volte nella multiframe, mentre i BCCH sono solo in quattro time slot. I restanti time slot sono utilizzati dai CCCH (PCH/AGCH). Il BTS deve trasmettere sempre questa multiframe, per permettere alle stazioni mobili presenti in una cella e in quelle adiacenti di misurare la potenza del segnale proveniente dal BTS stesso.

3.4.7.2 Nella direzione uplink (BTS <- MS)
Questa multiframe, figura 5, contiene unicamente un tipo di canale logico: il RACH.

Quindi il RACH può usare tutti i TS0 in tale direzione.

Questa multiframe, figura 6, è costituita da 26 frame ed è utilizzata per trasmettere la combinazione dei canali di traffico (TCH, SACCH, FACCH). I primi dodici time slot della multiframe devono essere usati dai canali logici TCH, il tredicesimo dal SACCH e quindi altri dodici nuovamente dal canale TCH. Su tale multiframe è possibile trovare anche il canale logico FACCH. TCH, SACCH e FACCH sono tutti e tre canali logici bidirezionali e la multiframe di 26 frame TDMA viene utilizzata in entrambe le direzioni. Si fa notare, però, che le frame TDMA nelle due direzioni sono spostate di tre time slot. La stazione mobile, perciò, non deve trasmettere e ricevere nello stesso momento, ma lavora in tre fasi: ricezione, misurazione, trasmissione e così via. Si possono ora fare alcune considerazioni su alcune temporizzazioni che caratterizzano tale struttura della multiframe di canali di traffico. Ogni time slot occupa in un intervallo di tempo di 0,577 ms una durata corrispondente a 156,25 bit e quindi su ogni portante, per supportare otto canali fisici, la velocità di trasmissione è di 156,25/0557=270 Kbps.

Il "burst" è il quanto di trasmissione GSM. La sua trasmissione avviene durante una finestra temporale avente durata pari a 156,25 bit cioè 0,577 ms. Esistono diversi tipi di burst impiegati sull'interfaccia aerea ed ognuno di essi deve essere opportunamente temporizzato in modo da poter essere ricevuto entro il time slot della frame TDMA. Il burst è la sequenza di bit trasmessi da BTS e MS, mentre il time slot è il periodo discreto di tempo reale entro cui deve arrivare il burst stesso affinchè sia correttamente decodificato dal ricevitore.

3.5.1 NORMAL BURST
Il normal burst, figura 7, trasporta i canali di traffico e tutti i tipi di canali di controllo.

Il formato di tale burst comprende un certo numero di campi:

• INFORMATION: è il campo in cui è contenuta l'informazione relativa a voce, dati o controllo, e contiene 57 bit.
• TRAINING SEQUENCE: è un campo di 26 bit utilizzato dall'equalizzatore di viterbi del ricevitore affinchè sia stimata la funzione caratteristica di trasferimento del percorso fisico tra BTS e MS.
• GUARD PERIOD: poiché il ricevitore può ricevere soltanto entro il time slot a lui designato la temporizzazione deve essere accurata. La struttura, però, prevede un piccolo margine d'errore, poiché incorpora un piccolo periodo detto "periodo di guardia". Un time slot, infatti, ha una durata di 0,577 ms, ma la durata effettiva d'un burst è di 0,546 ms e quindi si ha una differenza di 0,031 ms che permette al burst di raggiungere il time slot.
• TAIL BIT: sono due gruppi di tre bit "0" ognuno e sono utilizzati per indicare la fine e l'inizio del burst.
• STEALING BIT: sono due bit impostati quando un burst di un canale logico di traffico TCH è stato "rubato" da un canale logico FACCH.

3.5.2 FREQUENCY CORRECTION BURST
Questo burst, figura 8, è utilizzato dal canale logico FCCH per la sincronizzazione di frequenza della stazione mobile con quella della BTS. È composto da un pattern di "fixed bit" di 142 bit e corrisponde ad una portante non modulata. Inoltre ci sono i "tail bit" ed il "guard period".

3.5.3 SYNCHRONIZATION BURST

Tale burst, figura 9, è utilizzato per sincronizzare la temporizzazione delle stazioni mobili con quella del BTS ed è usato per trasportare il canale logico SCH. Esso comprende i seguenti campi:

• SYNCHRONIZATION SEQUENCE: una sequenza di sincronizzazione di 64 bit.
• CODED INFORMATION: due blocchi di 39 bit che contengono il numero della frame TDMA che è stata inviata e l'identità del BTS (BSIC).
• TAIL BIT: due blocchi di tre bit.
• GUARD PERIOD: corrispondente a 8,25 bit.

È il burst, figura 10, utilizzato dalla MS quando contatta per la prima volta o accede alla BTS ed è utilizzato dal canale logico RACCH. Tale burst ha un guard period esteso proprio perché, se l'MS è distante dal BTS, c'è il rischio che l'informazione risulti sovrapposta al time slot successivo (non conosce il ritardo di propagazione del burst). Tutto questo è prevenuto utilizzando un burst più corto di 83 bit ed appunto un guard period pari a 68,25 bit quando c'è il primo contatto. In seguito l'MS riceve dalla BTS informazione circa quanto più in anticipo debba trasmettere i suoi burst per permettergli di arrivare al momento giusto. Questo burst contiene 41 bit di training sequence, 36 bit di coded information e 8 e 3 tail bit rispettivamente all'inizio ed alla fine.

3.5.5 DUMMY BURST
Questo burst, figura 11, utilizzato quando non ci sono informazioni da trasportare nei time slot utilizzati dal BCCH.

Affinchè stazione mobile e stazione base conoscano in quale momento particolare il time slot utilizzato contenga certe informazioni, si devono impiegare alcune forme di sincronizzazione.

• Perdite da spazio libero: quando un MS, spostandosi, s'allontana dal BTS, il segnale risulta sempre più attenuato. Ipotizzando che non vi siano ostacoli, l'attenuazione è funzione del quadrato della distanza e del quadrato della frequenza.
• Perdita da ostruzione: il segnale radio, lungo il percorso che segue, può incontrare molti ostacoli di diversa natura che rappresentano un disturbo per il segnale stesso.
• Propagazione multipercorso: quando una stazione mobile si muove, non riceve un unico segnale, ma una moltitudine di segnali. Questo è dovuto al fatto che un segnale segue più percorsi diversi a causa delle riflessioni cui è soggetto tale segnale. Nella realtà i segnali ricevuti giungono in tempi diversi, non sono in fase e non hanno la stessa intensità. I segnali, inoltre, quando giungono al ricevitore si combinano fra di loro in modo costruttivo o distruttivo e l'effetto globale risultante è che il livello del segnale d'ingresso varia considerevolmente.

La caduta di livello è definita con il termine "dip". Il fenomeno della variazione dell'intensità del segnale, dovuta alla propagazione multipercorso, è noto come "Rayleigh Fading".

3.7.1 METODI DI PROTEZIONE DALL'ERRORE
La trasmissione dell'informazione sul canale radio, può essere soggetta ad errori dovuti a disturbi o perdite presenti nell'ambiente in cui si propagano i segnali. Di conseguenza si presenta la necessità di utilizzare delle tecniche atte a rendere meno probabile il verificarsi degli errori.

3.7.2 CODIFICA DEL CANALE
La codifica vocale per la trasmissione radio GSM deve assicurare la riduzione al minimo del numero di bit necessari nell'unità di tempo per trasmettere l'informazione, al fine di ridurre la banda radio utilizzata. La compressione del flusso informativo è assicurata da un codificatore di sorgente RPE-LPT, che fa uso di tecniche che si basano sul principio che l'apparato vocale può essere modellato con un opportuno filtro elettrico. La codifica di canale deve garantire un'adeguata protezione contro gli errori che si verificano nella tratta radio per problemi d'attenuazione, distorsione ed interferenza del segnale trasmesso. L'informazione legata alla voce da trasmettere è raggruppata in frame di 260 bit corrispondenti a 20 ms di parlata. Tali bit, prima di essere trasmessi sono raggruppati in tre classi di sensibilità all'errore, in funzione della loro importanza.

• Classe 1a: a tale classe appartengono i 50 bit più importanti, senza i quali, in ricezione, non è possibile rigenerare la voce. A tali bit sono aggiunti tre bit di parità per verificare, in ricezione, la correttezza dei bit cui sono associati.
• Classe 1b: i 132 bit appartenenti a tale classe sono importanti a questi, però, non è aggiunto alcun bit di parità. Ai 132 bit sono però aggregati quattro bit di coda per permettere un corretto funzionamento del blocco di codifica successivo a quello attuale.
• Classe 2a: a tale classe appartengono i 78 bit meno importanti ed essendo i meno sensibili all'errore non vengono protetti.

Dopo la codifica di canale per i bit della classe a e b, più i bit di parità ed aggregati, vi è un ulteriore codifica (di convoluzione) che porta i bit da 189 a 378. Questi 378 bit, più i 78 di classe 2a formano una nuova frame di 456 bit che corrispondono sempre ai 20 ms di voce.

3.7.3 INTERLEAVING
Interleaving significa cambiare la sequenza dei bit d'un determinato blocco, affinchè siano separati nel tempo. Lo scopo dell'interleaving è assicurare che solo pochi dati d'ogni blocco siano contenuti nei burst. Questo significa che quando un burst non è ricevuto correttamente, la perdita non affligge complessivamente la qualità della trasmissione. L'interleaving è molto importante perché incrementa notevolmente la robustezza dell'interfaccia aerea GSM, permettendole di resistere maggiormente al rumore ed alle interferenze e mantenendo le qualità del servizio offerto all'abbonato. L'interleaving avviene in due passi. Il primo passo è che i blocchi di 456 bit relativi a 20 ms di voce sono suddivisi in 8 blocchi di 57 bit ognuno distribuendo i bit in ogni nuovo blocco. Il secondo passo consiste nel distribuire i blocchi ottenuti nei burst e quindi in time slot consecutivi. Gli otto blocchi di 57 bit sono distribuiti su otto burst consecutivi ed il risultato è che i 456 bit sono ora sufficientemente distribuiti e separati nel tempo per minimizzare gli effetti dei disturbi.

3.7.4 EQUALIZZAZIONE
Uno dei problemi che affliggono la trasmissione sull'interfaccia aerea è la distorsione provocata dalla "dispersione multipercorso". Il ricevitore, quando giunge un burst, non può quantizzare quanto sia questa distorsione e per aiutarlo è stata inserita nel burst una sequenza di bit, detta sequenza di training nota sia a chi trasmette sia a chi riceve. Quando viene ricevuto un burst il ricevitore, utilizzando un equalizzatore detto di viterbi, costruisce il modello di canale confrontando la sequenza di training ricevuta con quella corretta che già conosce. Questo processo è utilizzato per ricostruire la sequenza di bit d'informazione più probabile.

3.7.5 TIME ADVANCE
Per evitare alla stazione mobile di trasmettere e ricevere contemporaneamente, le specifiche GSM indicano d'utilizzare tre time slot di compensazione tra la temporizzazione del BTS e dell'MS. La sincronizzazione usando la tecnica TDMA è però un punto critico poiché i burst devono essere trasmessi esattamente entro i time slot assegnati. Tale criticità è ancora più evidente quando si considera la distanza tra stazione mobile e BTS. A causa del tempo di propagazione, più è lontana la stazione mobile e maggiore è il tempo necessario a coprire la distanza tra i due. Il problema è risolto dal BTS che invia alla stazione mobile un'istruzione, perché anticipi la sua temporizzazione, cioè che trasmetta prima di quando previsto, in modo da compensare il ritardo di propagazione, figura 12. Quest'anticipazione, time advance, viene trasmessa all'MS due volte al secondo sul canale logico SACCH.

Il valore del time advance non può superare un valore pari a 63 bit, in pratica 233 ms.

3.7.6 FREQUENCY HOPPING
Questo metodo è utilizzato per ridurre gli effetti del "rayleigh fading". Descrivendo il "rayleigh fading" si nota che la distanza tra due dip è di circa mezza lunghezza d'onda e questo implica la dipendenza della frequenza di un pattern di dip: dip in posizioni diverse hanno frequenze diverse. Nel GSM, se questo metodo viene utilizzato, avviene un salto di frequenza ogni volta che il BTS o l'MS trasmettono un burst (cioè ogni time slot). Il salto di frequenza deve seguire una sequenza predeterminata poiché trasmettitore e ricevitore devono saltare in sincronismo. Se il salto di frequenza è effettuato con una velocità opportuna, rispetto alla variazione dei fenomeni di propagazione, si può assicurare un buon valore del segnale ricevuto

Una delle caratteristiche salienti del sistema GSM, è quella di permettere l'uso del terminale radiomobile anche nell'ambito di reti GSM in altri paesi. La scelta della rete che fornisce il servizio è fatta una volta per tutte al momento della sottoscrizione del contratto. Nel momento in cui è stata introdotta la mobilità si è pensato che il servizio può essere fornito, ad un certo cliente, da reti differenti, in funzione di dove questi si trovi. Se i diversi operatori cooperano tra loro, possono utilizzare tale opportunità per offrire ai loro abbonati un'area di copertura più vasta. Questo è ciò che viene definito roaming e affinchè esso risultasse possibile, è stato necessario definire un'interfaccia d'accesso comune qual è l'interfaccia aerea GSM.

4.2.1 LA STAZIONE MOBILE RICEVE UNA CHIAMATA
Un abbonato (A) della rete telefonica (PSTN) compone il numero MSISDN, di un abbonato (B) della rete GSM. Tale chiamata è instradata verso il GMSC della rete GSM. Il GMSC contattato, richiede all'HLR informazioni relative alla posizione dell'abbonato corrispondente all'MSISDN ricevuto. L'HLR conosce qual è il VLR da cui dipende l'MS cercata e quindi ne richiede informazioni sulla posizione. Il VLR invia all'HLR un messaggio di risposta che contiene l'MSRN che è utile al GMSC per l'instradamento verso l'MSC da cui dipende l'abbonato mobile. Tale MSC richiede al proprio VLR informazioni per l'attivazione della chiamata. Il VLR fornisce all'MSC il LAI, perché sia possibile il paging dell'utente mobile. Servendosi del LAI, l'MSC apprende quali sono i BSS coinvolti ed invia loro istruzioni per la ricerca della stazione mobile con il messaggio "PAGING REQUEST". A questo punto inizia la ricerca dell'MS, in tutte le celle che appartengono alla Location Area indicata da LAI. La stazione mobile è in ascolto dei canali logici BCCH e CCCH (PCH, AGCH) trasmessi dalla BTS e quindi comprende di essere ricercata attraverso il PCH. L'MS risponde con la richiesta di un canale di controllo dedicato, "CHANNEL REQUEST" tramite il RACH. Tale canale (SDCCH) è assegnato ed è usato per tutto il resto dell'attivazione della chiamata. La stazione mobile invia sul canale SDCCH un "PAGING RESPONSE" verso il BSS che a sua volta lo inoltra verso il VLR tramite l'MSC. Il VLR manda un "COMPLETE CALL" all'MSC che lo rilancia tramite il BSS verso la stazione mobile. L'MS invia all'MSC un "CALL CONFIRMATION" che indica la sua disponibilità a ricevere la chiamata. L'MSC trasmette un messaggio al GMSC che lo rilancia verso la PSTN, in modo che l'abbonato telefonico può udire il tono di chiamata. L'MSC assegna un canale di traffico al BSS che a sua volta n'assegna uno (TCH) all'MS. Adesso squilla la stazione mobile e, quando l'abbonato B risponde, invia "CONNECT" all'MSC che lo riconosce ed invia "ANSWER" al GMSC e alla PSTN. Infine GMSC e MSC interconnettono un canale di traffico GSM ed un circuito PSTN ed i due abbonati possono colloquiare.

4.2.2 LA STAZIONE MOBILE EFFETTUA UNA CHIAMATA
Un abbonato GSM vuole chiamare un abbonato della rete telefonica. La stazione mobile trasmette al BTS un "CHANNEL REQUEST" per la richiesta d'un canale di controllo dedicato (SDCCH) tramite il canale logico RACH e gli viene assegnato tramite l'AGCH. Di conseguenza il BSS invia un messaggio "REQUEST FOR SERVICE" all'MSC che contatta a sua volta il proprio VLR per avere informazioni sull'abbonato. L'MS manda all'MSC un messaggio di SETUP con informazioni sulla chiamata: tipo di chiamata, numero del destinatario, ecc. L'MSC l'invia a sua volta al VLR. In risposta al "SETUP" il VLR trasmette "COMPLETE CALL" all'MSC che ne avvisa la stazione mobile con "CALL PROCEEDING". L'MSC assegna un canale di traffico al BSS che assegna a sua volta un TCH all'MS. L'MSC contatta la PSTN e quando questa risponde con "ADDRESS COMPLETE MESSAGE" si fa sentire all'abbonato mobile il tono che indica che il destinatario è stato contattato. Quando il destinatario risponde e giunge dalla PSTN il messaggio "ANSWER" l'MSC connette il canale di traffico GSM al circuito PSTN completando così la connessione tra i due abbonati che possono iniziare la loro conversazione.

4.2.3. PROCEDURE D'HANDOVER
Questa procedura è quella che permette ad una chiamata in corso di essere trasferita da una cella ad un'altra cella, da un canale fisico ad un altro canale fisico. In ambito GSM le funzioni di handover sono espletate dal BSC che è il dispositivo che contiene le informazioni sulla qualità delle connessioni con le stazioni mobili. La stazione mobile misura l'intensità di segnale relativo al canale dove si svolge la chiamata (TCH) misura anche quella dei canali BCCH delle BTS appartenenti alle celle adiacenti, figura 13, e valuta la qualità della connessione con un opportuna stima di tasso d'errore. I valori di tutte queste misurazioni sono convogliate nella MS ed inviate continuamente verso la BTS per la loro valutazione sul SACCH. Il ricevitore della stazione radio base demodulando il segnale radio valuta il livello del radiomobile e la qualità ricevuta. Tale ricevitore effettua una stima della distanza del radiomobile mediante la valutazione del timing advance, relativo ai tempi di sincronizzazione tra MS e BTS.

Nel BSC, tutte le misure sono elaborate e confrontate con le diverse soglie di handover assegnate dal progetto dei dati di cella a ciascuna portante radio. Qualora questo confronto determini una necessità di handover, la scelta della nuova cella è effettuata in base a particolari algoritmi di decisione che tengono conto non solo dei livelli di potenza radio, misurati dal radiomobile, delle celle adiacenti, ma anche di altri parametri di sistema come la potenza irradiata dall'MS, la tipologia delle celle, ecc. L'output di questo processo è una lista delle celle candidate, organizzata a partire dalla migliore.

In funzione della disponibilità d'un canale di traffico libero, il BSC/MSC effettua una prenotazione dello stesso e trasmette al radiomobile l'ordine di commutazione attraverso un canale di segnalazione logico.

4.2.4 HANDOVER TRA DUE CELLE SOTTO LO STESSO BSC (figura 14)
Le misurazioni eseguite dall'MS e dal BTS sono analizzate dal BSC che con tali informazioni è in grado di decidere quando è necessario effettuare l'handover. Quando esso è necessario, a causa della bassa intensità del segnale, il BSC invia un messaggio "HANDOVER COMMAND" che contiene informazioni circa il nuovo canale da utilizzare. L'MS cambia canale ed invia il messaggio "HANDOVER COMPLETED".

4.2.5 HANDOVER TRA DUE BSC SOTTO LO STESSO MSC (figura 15)
Il BSC, nel momento in cui si rende necessario l'handover, avvisa l'MSC tramite il messaggio "HANDOVER REQUIRED". L'MSC, a sua volta, invia il messaggio "HANDOVER REQUEST" contenente il TMSI verso il nuovo BSC. Questo BSC riconosce la richiesta dell'MSC e predispone l'assegnazione di un canale TCH che dovrà essere usato dalla stazione mobile.

L'MSC, tramite il BSC origine, invia un ordine "HANDOVER COMMAND" alla stazione mobile perché acquisisca il nuovo canale.

4.2.6 HANDOVER TRA DUE BSC SOTTO MSC DIFFERENTI (figura 16)
Come nei casi precedenti, l'MS invia continuamente i valori relativi alle misurazioni e ad un certo punto il BSCA (quello che sta gestendo attualmente la chiamata e dipendente dall'MSCA) verifica la necessità di un handover verso una cella dipendente dal BSCB dipendente dall'MSCB. Tale BSCA invia un "HANDOVER REQUIRED" all'MSCA indicando che la cella di destinazione appartiene ad un altro MSC. Di conseguenza MSCA invia una richiesta di handover all'MSCB. Per attivare la connessione tra i due MSC è necessario un numero di instradamento, che l'MSCB richiede al suo VLR. L'MSCB istruisce il BSCB per preparare l'handover ed il BSCB risponde con "HANDOVER REQUEST ACK" ed assegnando un canale di traffico. L'MSCB invia all'MSCA le informazioni relative all'HANDOVER NUMBER ed il canale di traffico assegnato. Noto l'handover number, l'MSCA può chiamare l'MSCB ed attivarne la connessione. L'MS viene quindi istruita perché cambi canale.

5.1 PROCEDURA D'AUTENTICAZIONE
La procedura d'autenticazione ha luogo la prima volta che un abbonato tenta di effettuare una chiamata. L'AUC invia alla stazione mobile un numero casuale (RAND). Tale numero casuale viene manipolato utilizzando l'algoritmo di autenticazione presente nella SIM card e la KI memorizzata nella SIM card. Come risultato dell'elaborazione si ottiene lo SRES che viene trasmesso all'AUC e l'Encryption Key (Kc) che viene memorizzata nella SIM e viene utilizzata per crittografare i dati che vengono trasmessi sull'interfaccia aerea. Anche l'AUC esegue questo calcolo utilizzando lo stesso algoritmo: il RAND ed i dati memorizzati presenti nell'HLR. Quando l'AUC riceve lo SRES dalla stazione mobile lo compara con quello che ha calcolato. Se i due risultati coincidono viene data all'abbonato l'autorizzazione ad utilizzare la rete

5.2 CRITTOGRAFIA DEI DATI
Il GSM ha adottato alcune procedure che rendono praticamente impossibile ad un ascoltatore esterno di controllare la comunicazione e di catturare i dati. Infatti, quando si tratta di trasferire dati sia su un DCCH o un TCH, questi vengono crittografati. La procedura di crittografia utilizza la Encryption Key calcolata precedentemente dalla SIM card e dall'AUC.

5.3 LA STAZIONE MOBILE VIENE SPENTA E POI RIACCESA
Se l'abbonato decide di spegnere la stazione mobile, questa, trasmette un messaggio di "DETACH" (SPEGNIMENTO) alla rete. Questa procedura viene effettuata perché, se qualcuno tentasse di chiamare la stazione mobile, la rete sia a conoscenza che non è il caso di tentare un paging alla stazione base, riducendo così il carico sui canali di chiamata. L'MS trasmette un messaggio "DETACH INDICATION" all'MSC, che a sua volta invia un "DETACH IMSI" al VLR che memorizza tale condizione. Quando la stazione mobile viene riaccesa, figura 17, essa confronta il LAI memorizzato con il LAI ricevuto. All'MSC viene trasmesso un messaggio "LOCATION UPDATE REQUEST" come nel caso d'aggiornamento. L'MSC ne informa il VLR tramite un messaggio "ATTACH IMSI" ed il VLR registra che la stazione mobile è nuovamente attiva. Se la stazione mobile si fosse spostata di location area sarebbe stata necessaria la procedura d'aggiornamento della posizione.

5.4 AGGIORNAMENTO DELLA POSIZIONE
Una stazione mobile viene accesa per la prima volta, dopo che è stato steso il contratto ed i dati dell'abbonato scritti nell'HLR. La stazione mobile inizia automaticamente la ricerca ed il riconoscimento della portante d'intensità maggiore tramite i canali di controllo che devono essere presenti in ogni cella e che inviano continuamente informazioni sulla cella e sulla location area d'appartenenza. L'informazione ricevuta dal canale di controllo contenente il LAI, è comparata con un valore memorizzato nella SIM card, che però è ancora vuota e quindi ne deve informare la rete circa la propria posizione. L'MS invia all'MSC il messaggio "LOCATION UPDATE REQUEST", che contiene sia informazione circa l'identità della stazione mobile, l'IMSI, sia quella della sua posizione, il LAI. L'MSC invia quindi il messaggio "UPDATE LOCATION AREA" al VLR che analizzandolo scopre che la stazione mobile non è stata ancora registrata. Il VLR di conseguenza registra la stazione mobile ed invia all'HLR il messaggio "UPDATE LOCATION" contenente il suo IMSI. Infine il VLR invia un messaggio "UPDATE ACK" all'MSC che lo rilancia all'MS. Il significato dell'aggiornamento della posizione a questo punto, è che l'HLR ha memorizzato l'informazione relativa al VLR sotto cui si trova la stazione mobile e che tale VLR memorizza l'informazione sulla location area in cui si trova la stazione mobile.

5.5 AGGIORNAMENTO DELLA LOCATION AREA
Una stazione mobile durante il passaggio da una cella ad un'altra, può anche cambiare location area. Poiché l'MS è sempre in ascolto del canale di controllo trasmesso dalla BSS, viene continuamente aggiornata sulla sua posizione e di conseguenza, se durante un handover verifica che è cambiata anche la location area, ne deve informare la rete. Lo fa, come visto precedentemente, inviando un "UPDATE LOCATION REQUEST" all'MSC con il nuovo identificativo di location area LAI. La nuova location area può essere controllata da un altro MSC con un altro VLR: in questo caso l'unica differenza è rappresentata dal fatto che l'HLR invia un messaggio "CANCEL LOCATION" al vecchio VLR, perché rimuova i dati sulla stazione mobile stessa che ha cambiato location area.

• Compatibilità: i sistemi radiomobili cellulari (analogici) presenti nei diversi paesi europei si sono sviluppati separatamente e quindi risultano incompatibili tra loro. Da questa situazione è sorta la necessità di creare uno standard per le comunicazioni mobili. Il sistema GSM è stato la risposta a tale necessità.
• Flessibilità ed incremento della capacità: il sistema GSM utilizza le frequenze a disposizione in modo più efficiente, poiché per ogni portante è possibile utilizzare otto connessioni simultanee. Inoltre con il sistema GSM è possibile ridurre le dimensioni d'una cella e questo significa poter incrementare la capacità del sistema.
• Robustezza ai disturbi: per ridurre la sensibilità ai disturbi, il sistema GSM utilizza dei segnali numerici anziché analogici. I segnali numerici che attraversano l'interfaccia aerea possono essere protetti maggiormente dai disturbi tramite la codifica del segnale. Il risultato è che si possono tollerare livelli d'interferenza maggiori.
• Sicurezza e migliore riservatezza: nel sistema GSM sono state adottate delle misure per garantire un alto grado di sicurezza e riservatezza. La riservatezza viene assicurata crittografando tutte le informazioni scambiate sull'interfaccia aerea. La sicurezza è garantita da sofisticate procedure d'autenticazione.
• Incremento dei servizi: il GSM ha la potenzialità di offrire una gamma di servizi molto più vasta rispetto ai sistemi precedenti. Oltre ad una gamma completa di opzioni di trasmissione dati e fax, esiste una larga gamma di servizi supplementari.

7.1 I SERVIZI BASE

• INTERNATIONAL ROAMING: il telefono mobile può essere utilizzato dall'abbonato in qualunque paese che fa parte della rete GSM.
• CRITTOGRAFIA: all'abbonato viene offerta una migliore sicurezza e segretezza poiché le informazioni relative alla voce, ai dati ed alla segnalazione sono crittografate.
• SEGRETEZZA DELL' IDENTITÀ: l'identità dell'abbonato che effettua la chiamata è protetta poiché il numero dell'abbonato è codificato.
• AUTENTICAZIONE: tale funzione aumenta la sicurezza verificando ed identificando ogni abbonato prima che questi possa utilizzare il sistema.
• CHIAMATA D'EMERGENZA: un utente GSM può chiamare il numero di servizio d'emergenza, il 112, che è valido in tutta Europa.
• SHORT MESSAGE: un abbonato mobile può inviare un "short text message" ad un altro utente. Molte stazioni mobili sono equipaggiate con un display a cristalli liquidi che visualizza tale messaggio.
• SHORT MESSAGE BROADCAST: anche l'operatore GSM può diffondere degli "short message" verso le stazioni mobili. L'operatore decide quale deve essere l'area geografica in cui deve essere ricevuto tale messaggio.
• ALTERNANZA VOCE/FAX: durante lo svolgimento della chiamata, l'utente può alternare la connessione tra voce e fax.

7.2 SERVIZI D'ABBONATO
Il sistema numerico offre una vasta gamma di servizi d'abbonato opzionali.

• CALL FORWARDING: una chiamata verso un abbonato mobile viene automaticamente inoltrata verso un altro numero.
• CALL TRANSER WHEN BUSY: quando il numero d'abbonato è occupato, la chiamata viene inoltrata verso un altro numero.
• CALL TRANSFER WHEN NO ANSWER: la chiamata viene trasferita verso un altro numero quando l'abbonato non risponde.
• CALL TRANSFER WHEN MS UNOBTAINABLE: se un tentativo di contattare l'abbonato mobile non ha successo, la chiamata viene trasferita verso un altro numero.
• CALL TRANSFER WHEN RADIO CONGESTION: la chiamata viene trasferita su un altro numero se la parte chiamata incontra una congestione nella connessione radio.
• CALL TRANSFER WHEN MOBILE SUBSCRIBER NOT REGISTRED: la chiamata è trasferita verso un altro numero se il numero dell'abbonato mobile è stato rimosso dai registri dall'operatore di rete.
• BARRING OF THE OUTGOING CALLS: l'abbonato mobile interdice la propria stazione mobile da ogni tipo di chiamata uscente.
• BARRING OF OUTGOING INTERNATIONAL CALLS: l'abbonato mobile interdice la propria stazione mobile da ogni tipo di chiamata uscente internazionale.
• BARRING OF OUTGOING INTERNATIONAL CALLS TO NON CEPT COUNTRIES: l'abbonato mobile inibisce la propria MS da ogni tipo di chiamata internazionale per paesi non CEPT.
• BARRING OF OUTGOING INTERNATIONAL CALLS, EXCEPT CALLS TO THE HOME COUNTRY GSM NETWORK: l'abbonato mobile inibisce la propria MS da ogni tipo di chiamata internazionale ad eccezione delle chiamate dirette verso la rete GSM del paese d'origine.
• BARRING OF OUTGOING CALLS DURING ROAMING OUTSIDE THE HOME COUNTRY PLMN: l'abbonato mobile interdice la propria MS da tutti i tipi di chiamata uscenti durante il roaming al di fuori del PLMN del paese d'appartenenza.
• BARRING ALL INCOMING CALLS: : l'abbonato mobile interdice la propria MS da tutti i tipi di chiamate entranti.
• BARRING OF INCOMING CALLS DURING ROAMING OUTSIDE THE HOME COUNTRY PLMN: l'abbonato mobile interdice la propria MS da tutti i tipi di chiamata entranti durante il roaming al di fuori del PLMN del paese d'appartenenza.

7.3 ALTRI SERVIZI

• HOLD/TRANSFER: quando l'abbonato riceve una nuova chiamata mentre si sta svolgendo una chiamata, interrompe tale chiamata. L'abbonato può quindi tornare alla connessione originale.
• CALL WAITING: durante una chiamata. l'abbonato riceve tiri avviso che indica che c'è una chiamata in attesa di essere connessa.
• TRANSPORT.
• CALL REPETITION: se l'utente mobile riceve il segnale d'occupato chiamando un altro utente mobile, quest'ultimo viene automaticamente richiamato quando la connessione è libera.
• CLOSED USER GROUP: un certo gruppo di utenti può comunicare solo tra di loro. Però, uno o più membri del gruppo sono in grado di effettuare e ricevere chiamate verso e da abbonati esterni al gruppo, rispettivamente.
• THREE PARTY CALL: tre abbonati possono parlare insieme contemporaneamente.
• CHARGING ADVISE: l'abbonato può avere informazioni circa la tariffazione.
• FREEPHONE CALLS: all'abbonato è dato un numero speciale, che quando viene chiamato. il pagamento è a carico del chiamato e non del chiamante.
• REVERSED CHARGED: alla richiesta dell'abbonato chiamante e dopo l'accettazione da parte del chiamato, la tariffazione viene caricata sul secondo. Tale servizio è intrapreso indipendentemente per ogni chiamata.
• MOBILE GROUP HUNTING: tale servizio è disponibile solo per centrali di commutazione private mobili, PABX, ed implica che le chiamate entranti siano instradate verso un gruppo di stazioni mobili appartenenti ad una centralina privat
• IDENTIFICATION OF CALLING NUMBER: il numero del chiamante viene visualizzato sul display del chiamato prima che questi risponda.
• LIMITED DISPLAY OF CALLING NUMBER: questo servizio permette al chiamante di bloccare la visualizzazione del proprio numero sul display dei chiamato.
• IDENTIFICATION OF NUISANCE CALL: su richiesta all'operatore di rete, l'abbonato mobile può rintracciare chiamate di seccatori.

In oltre cento paesi di tutti i continenti almeno un operatore ha già adottato lo standard GSM per la propria rete cellulare. Il successo legato all'adozione del GSM, è stato determinato dall'inadeguatezza degli standard analogici nel supportare un progetto internazionale, che coniugasse le economie di scala e le esigenze di elevata capacità d'utenza. Il GSM ha risolto, per il momento, entrambi gli obiettivi. Nel prossimo futuro, per incrementare maggiormente la capacità, sarà utilizzata la banda dei 1800 Mhz. Il sistema DCS 1800, che opera in tale banda, differisce dal GSM anche per l'uso di terminali dual band. L'esigenza innovativa di maggior rilievo per il settore radiomobile potrà essere individuata nella capacità di offrire servizi indispensabili per le applicazioni multimediali. Tali necessità non saranno infatti completamente sostenibili neanche dal servizio GSM di fase 2 denominato HSCSD che consentirà, attraverso l'aggregazione dei time slot, la trasmissione dati fino a velocità dell'ordine di 64 kbit/s. Pertanto dovranno essere considerate soluzioni alternative. Tra queste, possiamo citare la tecnologia DECT che già consente velocità di trasmissione dati di 256 kbit/s e l'utilizzo di tecniche di trasmissione dati a pacchetto del tipo GPRS.
Tutte queste considerazioni c'inducono a credere che in futuro non assisteremo ad un brusco cambiamento verso sistemi di nuova generazione, ma ad un passaggio evolutivo graduale, con disponibilità di sempre nuovi servizi, fino al raggiungimento della comunicazione personale.

8.1 I servizi forniti dal sistema GSM
Fin dall'inizio si volle che il sistema GSM fosse compatibile con il sistema ISDN, sia in termini di servizi offerti che di segnali di controllo adottati. Purtroppo le limitazioni delle trasmissioni radio, sia di banda che di costi, non hanno permesso di raggiungere la velocità di un canale ISDN-B di 64Kbps.
Usando le definizioni ITU-T (International Telecommunication Union), i servizi di telecomunicazioni possono essere divisi in: servizi portanti, teleservizi e servizi suplementari.
Il teleservizio fondamentale supportato dal sistema GSM è la comunicazione telefonica. La voce viene codificata in forma digitale e trasmessa attraverso la rete GSM come un flusso di bits. Vi è poi il teleservizio relativo alle chiamate di emergenza (cioè dei numeri di emergenza) che viene considerato un servizio distinto, in quanto l'operatore può consentire ai terminali anche privi di SIM di effettuare chiamate di emergenza.
Gli utenti GSM possono ricevere e trasmettere dati, a velocità fini a 9600 bps, con utenti di reti telefoniche fisse (Plain Old Telephone Service, POTS), reti ISDN, reti pubbliche a commutazione di pacchetto, a commutazione di circuito basate su diversi metodi di accesso e protocolli, come X.25 e X.32. essendo GSM una rete digitale, non è richiesto un modem tra l'utente e la rete GSM. È possibile inviare e ricevere fax, come descritto nella raccomandazione T.30 di ITU-T, utilizzando un appropriato adattatore fax.
Una funzionalità particolare di GSM , non offerta dalla vecchie reti analogiche, è il servizio Short Message Service SMS. SMS è un servizio bidirezionale che consente di trasmettere e ricevere brevi messaggi (fino a 160 bytes) alfanumerici. I messaggi vengono gestiti dalla rete secondo una strategia store-and-forward. Il servizio SMS può essere usato in modalità punto-punto per mandare una messaggio ad un altro utente GSM, o in modalità cell-broadcast per mandare messaggi di aggiornamento sul traffico e notizie.
Già nelle specifiche della PHASE 1 sono poi previsti servizi supplementari quali: il trasferimento di chiamata (Call Forwarding), il blocco delle chiamate entranti o uscenti (Call Barring). Altri servizi supplementari previsti dalla PHASE 2 non ancora tutti disponibili sono: l'identificazione del chiamante (Call Line Identity) e tutte le eventuali applicazioni possibili, l'avviso di chiamata (Call Waiting). conversazione multiparty, creazione di gruppi chiusi di utenti, informazioni sui costi del servizio ed altri ancora.

Documento prelevato dal sito www.improntadigitale.net  

su autorizzazione del Webmaster Diego++ EJ 

Autore del documento: Ivo Spazzadeschi
Aggiornamento: 1 dicembre 2000