Trong hệ thống mạng viễn thông khái niệm GSM là một thuật toán phổ biến được nhiều người dùng nhắc đến, nhưng để hiểu được GSM là gì, lịch sử hình thành như thế nào có lẽ còn có rất ít người biết đến.
Contents
GSM là gì?
GSM là thuật ngữ viết tắt của cụm từ Global System for Mobile communication, nó có nghĩa là hệ thống thông tin di động toàn cầu. GSM là một mạng di động kỹ thuật số được sử dụng rộng rãi bởi người dùng điện thoại di động ở châu Âu và các nơi khác trên thế giới. GSM sử dụng một biến thể đa truy nhập phân chia thời gian (TDMA – time division multiple access) và được sử dụng rộng rãi nhất trong 3 công nghệ điện thoại không dây kỹ thuật số: TDMA, GSM và CDMA (đa truy nhập phân chia mã).
Hệ thống thông tin di động toàn cầu – GSM là tiêu chuẩn thế hệ thứ hai (2G) cho các mạng di động. Chuẩn GSM hoạt động trên ba tần số sóng khác nhau: băng tần 900 MHz, được sử dụng bởi hệ thống GSM gốc; băng tần 1800 MHz, được thêm vào để hỗ trợ số lượng thuê bao và tần số 1900 MHz, được sử dụng chủ yếu ở Mỹ.
Tiêu chuẩn GSM đã khai sinh ra các dịch vụ không dây như Dịch vụ vô tuyến GPRS và EDGE. Người dùng cuối của nó là những người đầu tiên tận dụng việc triển khai SMS (hệ thống tin nhắn ngắn) không tốn kém, thường được gọi là nhắn tin.
Là một mạng di động, GSM sử dụng các tế bào để cung cấp liên lạc không dây cho các thuê bao ở gần. Bốn tế bào chính tạo nên một mạng GSM được gọi là macro, micro, pico và femto. Điện thoại GSM có thể được xác định bằng sự hiện diện của Mô-đun nhận dạng thuê bao (SIM). GSM là một thẻ thông minh có thể tháo rời chứa thông tin đăng ký của người dùng cũng như một số mục liên hệ. Thẻ SIM này cho phép người dùng chuyển từ điện thoại GSM này sang điện thoại khác. Ở một số quốc gia, đặc biệt là các quốc gia ở châu Á, điện thoại GSM bị khóa đối với một nhà mạng cụ thể.
Một trong những ưu điểm chính của tiêu chuẩn GSM là khả năng chuyển vùng và chuyển đổi sóng mang bằng cách sử dụng các thiết bị di động riêng lẻ.
Lịch sử của GSM
Tiền thân của GSM bao gồm Hệ thống điện thoại di động tiên tiến (AMPS) ở Hoa Kỳ và Hệ thống liên lạc truy cập tổng thể (TACS) ở Vương quốc Anh, được xây dựng với công nghệ analog. Tuy nhiên, các hệ thống viễn thông này không thể mở rộng quy mô với việc áp dụng nhiều người dùng hơn. Những thiếu sót của các hệ thống này đã chỉ ra nhu cầu về một công nghệ di động hiệu quả hơn cũng có thể được sử dụng trên phạm vi quốc tế.
Để đạt được mục tiêu đó, Hội nghị Quản lý Bưu chính Viễn thông châu Âu (CEPT) đã thành lập một ủy ban phát triển tiêu chuẩn châu Âu về viễn thông kỹ thuật số vào năm 1983. CEPT đã quyết định một số tiêu chí mà hệ thống mới phải đáp ứng: hỗ trợ chuyển vùng quốc tế, chất lượng giọng nói cao, hỗ trợ cho các thiết bị cầm tay, chi phí dịch vụ thấp, hỗ trợ cho các dịch vụ mới và khả năng Mạng số dịch vụ tích hợp (ISDN).
Năm 1987, đại diện của 13 quốc gia châu Âu đã ký hợp đồng triển khai tiêu chuẩn viễn thông. Liên minh châu Âu (EU) sau đó đã thông qua luật yêu cầu GSM làm tiêu chuẩn ở châu Âu. Năm 1989, trách nhiệm của dự án GSM đã được chuyển từ CEPT sang Viện Tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI). Các dịch vụ di động dựa trên GSM được ra mắt lần đầu tiên ở Phần Lan vào năm 1991. Cùng năm đó, dải tần số chuẩn GSM được mở rộng từ 900 MHz lên 1.800 MHz. Năm 2010, GSM đại diện cho 80% thị trường di động toàn cầu. Tuy nhiên, một số nhà mạng viễn thông đã ngừng hoạt động mạng GSM của họ, bao gồm Telstra ở Úc. Năm 2017, Singapore đã dừng mạng GSM 2G.
Tổ chức mạng GSM
BSS xử lý lưu lượng giữa điện thoại di động và NSS. Nó bao gồm hai thành phần chính: trạm thu phát cơ sở và bộ điều khiển trạm cơ sở. BTS chứa các thiết bị giao tiếp với điện thoại di động, phần lớn là các máy thu và ăng ten phát sóng vô tuyến, trong khi BSC là trí thông minh đằng sau nó. BSC liên lạc và kiểm soát một nhóm các trạm thu phát cơ sở.
Phần NSS của kiến trúc mạng GSM, thường được gọi là mạng lõi, theo dõi vị trí của người gọi để cho phép cung cấp dịch vụ di động. Các nhà mạng di động sở hữu NSS. NSS có nhiều bộ phận khác nhau, bao gồm trung tâm chuyển mạch di động (MSC) và đăng ký vị trí nhà (HLN). Các thành phần này thực hiện các chức năng khác nhau chẳng hạn như định tuyến cuộc gọi và Dịch vụ tin nhắn (SMS) và xác thực lưu trữ thông tin tài khoản người gọi qua thẻ SIM.
Thông tin thêm về GSM
Vì nhiều nhà khai thác mạng GSM có thỏa thuận chuyển vùng với các nhà khai thác nước ngoài, người dùng thường có thể tiếp tục sử dụng điện thoại của họ khi họ đi du lịch đến các quốc gia khác. Thẻ SIM giữ cấu hình truy cập mạng gia đình có thể được chuyển sang những thẻ có quyền truy cập cục bộ, giảm đáng kể chi phí chuyển vùng, trong khi không bị giảm dịch vụ.
Mặc dù GSM được thiết kế như một hệ thống không dây an toàn, nhưng nó vẫn có thể gặp phải các cuộc tấn công. Nó sử dụng các biện pháp xác thực, chẳng hạn như xác thực phản hồi thách thức, nhắc nhở người dùng cung cấp câu trả lời hợp lệ cho câu hỏi và key được chia sẻ trước có thể ở dạng mật khẩu hoặc cụm mật khẩu.
Có một vài thuật toán bảo mật mật mã mà GSM sử dụng, bao gồm các thuật toán mã hóa dòng mã hóa các chữ số văn bản gốc. A5/ 1, A5/ 2 và A5/ 3 là ba mật mã luồng đảm bảo rằng cuộc trò chuyện của người dùng là riêng tư. Tuy nhiên, các thuật toán cho cả A5/ 1 và A5/ 2 đã bị phá vỡ và do đó dễ bị tấn công bằng văn bản.
GSM sử dụng GPRS một dịch vụ liên lạc dựa trên gói để truyền dữ liệu, chẳng hạn như thông qua trình duyệt web. Tuy nhiên, các mật mã mà GPRS sử dụng, GEA/ 1 và GEA/ 2, đã bị hỏng và được xuất bản vào năm 2011.
Reply