Τι είναι μια τεχνολογία GSM: Αρχιτεκτονική και οι εφαρμογές της

Η ψηφιακή κυψελοειδής τεχνολογία όπως το GSM (Global System for Mobile Communication) χρησιμοποιείται για τη μετάδοση δεδομένων κινητής τηλεφωνίας καθώς και φωνητικών υπηρεσιών. Αυτή η ιδέα εφαρμόστηκε στα Bell Laboratories χρησιμοποιώντας ένα κινητό ραδιοσύστημα το 1970. Όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι το όνομα της ομάδας τυποποίησης που ιδρύθηκε το έτος1982 για να δημιουργήσει ένα γενικό ευρωπαϊκό πρότυπο κινητού τηλεφώνου. Αυτή η τεχνολογία κατέχει πάνω από το 70% του μεριδίου αγοράς των ψηφιακών συνδρομητών κινητής τηλεφωνίας σε όλο τον κόσμο. Αυτή η τεχνολογία αναπτύχθηκε χρησιμοποιώντας ψηφιακή τεχνολογία. Προς το παρόν, η τεχνολογία GSM υποστηρίζει πάνω από 1 δισεκατομμύριο συνδρομητές κινητής τηλεφωνίας σε όλο τον κόσμο στις παραπάνω 210 χώρες. Αυτή η τεχνολογία παρέχει υπηρεσίες φωνής και δεδομένων από θεμελιώδη έως πολύπλοκα. Αυτό το άρθρο ασχολείται με μια επισκόπηση της τεχνολογίας GSM.

Τι είναι η τεχνολογία GSM;

Το GSM είναι ένα μόντεμ κινητής επικοινωνίας που σημαίνει παγκόσμιο σύστημα κινητής επικοινωνίας (GSM). Η ιδέα του GSM αναπτύχθηκε στα Bell Laboratories το 1970. Είναι ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο σύστημα κινητής επικοινωνίας στον κόσμο. Το GSM είναι μια ανοικτή και ψηφιακή κυψελοειδής τεχνολογία που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση κινητών υπηρεσιών φωνής και δεδομένων που λειτουργούν στις ζώνες συχνοτήτων 850MHz, 900MHz, 1800MHz και 1900MHz.

Η τεχνολογία GSM αναπτύχθηκε ως ψηφιακό σύστημα χρησιμοποιώντας την τεχνική πολλαπλής πρόσβασης διαίρεσης χρόνου (TDMA) για επικοινωνιακούς σκοπούς. Ένα GSM ψηφιοποιεί και μειώνει τα δεδομένα, στη συνέχεια τα στέλνει μέσω ενός καναλιού με δύο διαφορετικές ροές δεδομένων πελάτη, το καθένα στο δικό του συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Το ψηφιακό σύστημα έχει τη δυνατότητα μεταφοράς δεδομένων 64 kbps έως 120 Mbps.

Μόντεμ GSM

Υπάρχουν διάφορα μεγέθη κυψελών σε ένα σύστημα GSM όπως κελιά μακροεντολών, μικρο, pico και ομπρέλα. Κάθε κελί ποικίλλει ανάλογα με τον τομέα εφαρμογής. Υπάρχουν πέντε διαφορετικά μεγέθη κυψελών σε κελιά μακροεντολών, μικροϋπολογιστών, pico και ομπρελών δικτύου GSM. Η περιοχή κάλυψης κάθε κελιού ποικίλλει ανάλογα με το περιβάλλον εφαρμογής.

Η τεχνική πολλαπλής πρόσβασης διαίρεσης χρόνου (TDMA) βασίζεται στην εκχώρηση διαφορετικών χρονοθυρίδων σε κάθε χρήστη στην ίδια συχνότητα. Μπορεί εύκολα να προσαρμοστεί στη μετάδοση δεδομένων και τη φωνητική επικοινωνία και μπορεί να μεταφέρει ρυθμό δεδομένων 64kbps έως 120Mbps.

Αρχιτεκτονική τεχνολογίας GSM

Τα κύρια στοιχεία στην αρχιτεκτονική GSM περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

Η Αρχιτεκτονική της Τεχνολογίας GSM

• Δίκτυο και υποσύστημα εναλλαγής (NSS)
• Υποσύστημα Σταθμού Βάσης (BSS)
• Ο κινητός σταθμός (MS)
• Υποσύστημα Λειτουργίας και Υποστήριξης (OSS)

Υποσύστημα εναλλαγής δικτύου (NSS)

Στην αρχιτεκτονική συστήματος GSM, περιλαμβάνει διαφορετικά στοιχεία, τα οποία είναι συχνά γνωστά ως το βασικό σύστημα / δίκτυο. Εδώ, βασικά είναι ένα δίκτυο δεδομένων που περιλαμβάνει μια ποικιλία μονάδων που παρέχουν τον κύριο έλεγχο καθώς και τη διασύνδεση ολόκληρου του συστήματος δικτύου κινητής τηλεφωνίας. Το κεντρικό δίκτυο περιλαμβάνει τα κύρια στοιχεία που συζητούνται παρακάτω.

Κέντρο μεταγωγής κινητών (MSC)

Το Mobile Switching Center ή το MSC είναι το βασικό στοιχείο στην κεντρική περιοχή του δικτύου της αρχιτεκτονικής του δικτύου GSM. Αυτό το κέντρο εναλλαγής υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας λειτουργεί σαν ένας τυπικός κόμβος μεταγωγής σε ISDN αλλιώς PSTN, ωστόσο, παρέχει επίσης επιπλέον λειτουργικότητα για να επιτρέπεται η υποστήριξη των αναγκών των χρηστών κινητής τηλεφωνίας, όπως έλεγχος ταυτότητας, εγγραφή, τοποθεσία κλήσεων μεταφορών μεταξύ MSC και δρομολόγηση της κλήσης προς συνδρομητής κινητού τηλεφώνου.

Και, παρέχει επίσης ένα πλεονέκτημα προς το δημόσιο τηλεφωνικό δίκτυο με εναλλαγή, έτσι ώστε οι τηλεφωνικές κλήσεις να μπορούν να συνδεθούν από το δίκτυο του κινητού σε ένα τηλέφωνο σε σταθερό. Παρέχονται διασυνδέσεις με άλλους διακομιστές κέντρου μεταγωγής κινητής τηλεφωνίας που επιτρέπουν την πραγματοποίηση κλήσεων κινητής τηλεφωνίας σε κινητά μέσω διαφορετικών δικτύων.

Εγγραφή τοποθεσίας σπιτιού (HLR)

Αυτή η βάση δεδομένων HLR περιλαμβάνει τις πληροφορίες σχετικά με τη διαχείριση όπως κάθε συνδρομητής με την προηγούμενη εντοπισμένη τοποθεσία τους. Έτσι, το δίκτυο GSM είναι ικανό να συνδέει τις κλήσεις στο σχετικό σταθμό βάσης για το διακόπτη κινητής τηλεφωνίας. Μόλις ένας χειριστής ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΕΙ το τηλέφωνό του και, στη συνέχεια, το τηλέφωνο εγγράφεται μέσω του δικτύου, ώστε να είναι πιθανό να αποφασίσει ποιος σταθμός βασικού πομποδέκτη επικοινωνεί, ώστε οι εισερχόμενες κλήσεις να μπορούν να συνδεθούν σωστά.

Ακόμα και όταν το κινητό είναι ενεργοποιημένο, αλλά δεν είναι ενεργό, τότε εγγραφεί ξανά για να βεβαιωθείτε ότι το δίκτυο HLR ανταποκρίνεται στην πιο πρόσφατη τοποθεσία του. Υπάρχει ένα HLR για κάθε δίκτυο, παρόλο που μπορεί να διασκορπιστεί σε διάφορα υποκέντρα για λειτουργικές αιτίες.

Μητρώο τοποθεσίας επισκεπτών (VLR)

Το VLR περιλαμβάνει προτιμώμενες πληροφορίες που λαμβάνονται από το δίκτυο HLR για να επιτρέπονται οι προτιμώμενες υπηρεσίες για τον ξεχωριστό συνδρομητή. Ο καταχωρητής θέσης επισκεπτών μπορεί να εκτελεστεί σαν ξεχωριστή μονάδα, ωστόσο, συνήθως πραγματοποιείται σαν ένα ουσιαστικό στοιχείο του MSC, πριν από μια μεμονωμένη μονάδα. Έτσι, η πρόσβαση ολοκληρώνεται πιο γρήγορα και πιο βολική.

Μητρώο ταυτότητας εξοπλισμού (EIR)

Το EIR (Μητρώο Ταυτότητας Εξοπλισμού) είναι η μονάδα που λαμβάνει μια απόφαση για το εάν μπορεί να επιτρέπεται συγκεκριμένη κινητή ταχύτητα μέσω του δικτύου. Κάθε κινητή ταχύτητα περιλαμβάνει έναν αριθμό που προσδιορίζεται όπως το IMEI ή το International Mobile Equipment Identity.

Έτσι, αυτός ο αριθμός IMEI είναι σταθερός μέσα στον κινητό εξοπλισμό και επαληθεύεται μέσω του δικτύου κατά την εγγραφή. Εξαρτάται κυρίως από τις πληροφορίες που διατηρούνται στο EIR, και στην κινητή συσκευή μπορεί να εκχωρηθεί μία από τις 3 συνθήκες που επιτρέπουν μέσω του δικτύου, απαγορεύεται η πρόσβαση, διαφορετικά παρακολουθείται σε περίπτωση που τα προβλήματά της.

Κέντρο ελέγχου ταυτότητας (AuC)

Το AuC (κέντρο ελέγχου ταυτότητας) είναι ένα προστατευμένο αρχείο που περιλαμβάνει το μυστικό κλειδί στην κάρτα SIM του χρήστη. Το AuC χρησιμοποιείται κυρίως για επαλήθευση και κωδικοποίηση στο ραδιοφωνικό κανάλι.

Gateway Mobile Switching Center (GMSC)

Το GMSC / Gateway Mobile Switching Center είναι το τέλος στο οποίο συνδέεται κυρίως μια κλήση τερματισμού ME χωρίς καμία πληροφορία σχετικά με τη θέση του MS. Το GMSC λαμβάνει τον αριθμό περιαγωγής Mobile Station (MSRN) από το MSISDN με βάση το HLR και συνδέει την κλήση προς το MSC που έχει επισκεφθεί. Η διαίρεση 'MSC' του ονόματος GMSC προκαλεί σύγχυση καθώς η διαδικασία πύλης δεν χρειάζεται σύνδεση προς ένα MSC.

Πύλη SMS (SMS-G)

Η πύλη SMS ή το SMS-G χρησιμοποιείται από κοινού για να εξηγήσει δύο SMS-Gateways στα πρότυπα GSM. Αυτές οι πύλες ελέγχουν τα μηνύματα που κατευθύνονται με διαφορετικούς τρόπους.

Το Κέντρο Μεταγωγής Κινητών Σύντομων Μηνυμάτων Gateway (SMS-GMSC) χρησιμοποιείται για σύντομα μηνύματα που μεταδίδονται σε ένα ΜΕ. Το Inter-Working Mobile Switching Center (SMS-IWMSC) της υπηρεσίας σύντομων μηνυμάτων χρησιμοποιείται για σύντομα μηνύματα που δημιουργούνται μέσω ενός δικτύου κινητής τηλεφωνίας. Ο κύριος ρόλος του SMS-GMSC σχετίζεται με το GMSC, αλλά το SMS-IWMSC προσφέρει τέλος μόνιμης πρόσβασης στο Κέντρο SMS.

Αυτές οι μονάδες ήταν οι κυριότερες που χρησιμοποιούνται στο δίκτυο της τεχνολογίας GSM. Συνήθως συνυπάρχουν, ωστόσο συχνά το συνολικό μεσαίο δίκτυο μεταδόθηκε σε όλη τη χώρα όπου κι αν βρισκόταν το δίκτυο. Σε περίπτωση δυσλειτουργίας, θα δώσει κάποια ευελιξία.

Υποσύστημα Σταθμού Βάσης (BSS)

Λειτουργεί ως διεπαφή μεταξύ του κινητού σταθμού και του υποσυστήματος δικτύου. Αποτελείται από το σταθμό πομποδέκτη βάσης που περιέχει τους πομποδέκτες ραδιοφώνου και χειρίζεται τα πρωτόκολλα επικοινωνίας με κινητά. Αποτελείται επίσης από το σταθμό βάσης ελεγκτή που ελέγχει το σταθμό πομποδέκτη βάσης και λειτουργεί ως διεπαφή μεταξύ του κινητού σταθμού και του κινητού κέντρου μεταγωγής.

Το υποσύστημα δικτύου παρέχει τη βασική σύνδεση δικτύου με τους κινητούς σταθμούς. Το βασικό μέρος του υποσυστήματος δικτύου είναι το Κέντρο εναλλαγής υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας που παρέχει πρόσβαση σε διαφορετικά δίκτυα όπως ISDN, PSTN κ.λπ. Αποτελείται επίσης από το μητρώο τοποθεσίας οικίας και το μητρώο τοποθεσίας επισκέπτη που παρέχει τις δυνατότητες δρομολόγησης κλήσεων και περιαγωγής GSM.

Περιέχει επίσης το Μητρώο Ταυτότητας Εξοπλισμού που διατηρεί λογαριασμό όλων των κινητών συσκευών όπου κάθε κινητό αναγνωρίζεται από τον δικό του αριθμό IMEI. Το IMEI σημαίνει International Mobile Equipment Identity.

Η ενότητα Υποσύστημα BSS ή Base Station της αρχιτεκτονικής δικτύου δεύτερης γενιάς GSM συνδέεται βασικά με τα κινητά μέσω του δικτύου. Αυτό το υποσύστημα περιλαμβάνει δύο στοιχεία τα οποία συζητούνται παρακάτω.

Σταθμός πομποδεκτών βάσης (BTS)

Ο σταθμός BTS (Base Transceiver Station) που χρησιμοποιείται σε ένα δίκτυο GSM περιλαμβάνει το ραδιόφωνο Tx, Rx και τις σχετικές κεραίες τους για μετάδοση, λήψη και άμεση συνομιλία μέσω των κινητών. Αυτός ο σταθμός είναι το σημαντικό στοιχείο για κάθε κελί και συνομιλεί με τα κινητά και η διεπαφή μεταξύ των δύο ταυτοποιείται όπως η διεπαφή Um με σχετικά πρωτόκολλα.

Ελεγκτής σταθμού βάσης (BSC)

Το BSC (ελεγκτής σταθμού βάσης) χρησιμοποιείται για να σχηματίσει την επόμενη φάση αντίστροφη στην τεχνολογία GSM. Αυτός ο ελεγκτής χρησιμοποιείται για τον έλεγχο μιας συλλογής σταθμών πομποδεκτών βάσης και συχνά συστέλλεται μέσω ενός από τους σταθμούς πομποδεκτών της ομάδας. Αυτός ο ελεγκτής διαχειρίζεται τους πόρους του ραδιοφώνου για τον έλεγχο διαφορετικών στοιχείων όπως η παράδοση στη συλλογή BTS, εκχωρεί κανάλια. Συνομιλεί με τους σταθμούς βάσης πομποδέκτη μέσω της διεπαφής Abis.

Το στοιχείο του υποσυστήματος στο σταθμό βάσης του δικτύου GSM χρησιμοποιεί την επιτρεπόμενη τεχνολογία ραδιοφώνου για να επιτρέψει σε ορισμένους χειριστές να χρησιμοποιούν το σύστημα ταυτόχρονα. Κάθε κανάλι υποστηρίζει έως και 8 χειριστές επιτρέποντας σε έναν σταθμό βάσης να συμπεριλαμβάνει διαφορετικά κανάλια, ένας τεράστιος αριθμός χειριστών θα μπορούσε να φιλοξενηθεί σε κάθε σταθμό βάσης.

Αυτά βρίσκονται προσεκτικά μέσω του παρόχου του δικτύου για να επιτρέπεται η κάλυψη ολόκληρης της περιοχής. Αυτή η περιοχή μπορεί να περικλείεται με σταθμό βάσης που συχνά ονομάζεται κελί. Επειδή δεν είναι εφικτό να σταματήσει η επικάλυψη των σημάτων στα κοντινά κελιά και τα κανάλια που χρησιμοποιούνται σε μονοκύτταρα δεν χρησιμοποιούνται στο επόμενο.

Κινητός σταθμός

Είναι το κινητό τηλέφωνο που αποτελείται από τον πομποδέκτη, την οθόνη και τον επεξεργαστή και ελέγχεται από μια κάρτα SIM που λειτουργεί μέσω του δικτύου.

Τα MS (Κινητοί σταθμοί) ή ME (κινητός εξοπλισμός) ταυτίζονται γενικά μέσω κινητής τηλεφωνίας, διαφορετικά κινητών τηλεφώνων που αποτελούν μέρος μιας κινητής επικοινωνίας GSM n / w που παρατηρεί και λειτουργεί ο χειριστής. Προς το παρόν, η διάστασή τους έχει μειωθεί ριζικά, ενώ το επίπεδο λειτουργικότητας έχει αυξηθεί πάρα πολύ. Και ένα ακόμη πλεονέκτημα είναι ότι ο χρόνος μεταξύ των χρεώσεων έχει αυξηθεί δραστικά. Υπάρχουν διαφορετικά στοιχεία στο κινητό τηλέφωνο, αν και τα δύο βασικά στοιχεία είναι το υλικό και η SIM.

Το υλικό περιλαμβάνει τα κύρια στοιχεία του κινητού τηλεφώνου, όπως η θήκη, η οθόνη, η μπαταρία και τα ηλεκτρονικά που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή του σήματος και την επεξεργασία του δέκτη δεδομένων που θα μεταδοθεί.
Ο κινητός σταθμός περιλαμβάνει έναν αριθμό που ονομάζεται IMEI. Αυτό μπορεί να ρυθμιστεί στο κινητό τηλέφωνο κατά την κατασκευή και δεν μπορεί να τροποποιηθεί.

Έχει πρόσβαση στο δίκτυο κατά την εγγραφή για να ελέγξει εάν ο εξοπλισμός έχει αναφερθεί ότι έχει κλαπεί.

Η κάρτα SIM (Subscriber Identity Module) περιλαμβάνει τα δεδομένα που δίνουν την ταυτότητα του χρήστη στο δίκτυο. Επίσης, περιλαμβάνει διαφορετικές πληροφορίες, όπως έναν αριθμό που ονομάζεται IMSI (International Mobile Subscriber Identity). Όταν αυτό το IMSI χρησιμοποιείται στην κάρτα SIM, ο χρήστης του κινητού τηλεφώνου θα μπορούσε απλώς να αλλάξει κινητά μετακινώντας την SIM από το ένα κινητό στο άλλο.

Επομένως, η αλλαγή κινητής τηλεφωνίας είναι εύκολη χωρίς να αλλάζουμε τον ίδιο αριθμό κινητού τηλεφώνου που σημαίνει ότι οι άνθρωποι θα βελτιώνονταν συχνά, κάνοντας έτσι μια περαιτέρω ροή εισοδήματος για τους παρόχους δικτύου & εξυπηρέτηση για την ενίσχυση της συνολικής οικονομικής νίκης του GSM.

Υποσύστημα Λειτουργίας και Υποστήριξης (OSS)

Το υποσύστημα υποστήριξης λειτουργίας (OSS) είναι μέρος της πλήρους αρχιτεκτονικής δικτύου GSM. Συνδέεται με τα στοιχεία NSS & BSC. Αυτό το OSS χρησιμοποιείται κυρίως για τον έλεγχο του δικτύου GSM και του φορτίου κυκλοφορίας BSS. Πρέπει να σημειωθεί ότι όταν ο αριθμός των BS αυξάνεται μέσω της κλιμάκωσης του πληθυσμού των συνδρομητών, τότε μερικές από τις εργασίες συντήρησης μεταφέρονται στους σταθμούς πομποδέκτη βάσης, έτσι ώστε το κόστος ιδιοκτησίας του συστήματος να μπορεί να μειωθεί.

Η αρχιτεκτονική δικτύου GSM του 2G ακολουθεί κυρίως μια λογική τεχνική λειτουργίας. Αυτό είναι πολύ απλό σε σύγκριση με τις υπάρχουσες αρχιτεκτονικές του δικτύου κινητής τηλεφωνίας που χρησιμοποιούν μονάδες καθορισμένες από λογισμικό για να επιτρέπουν εξαιρετικά ευέλικτη λειτουργία. Ωστόσο, η αρχιτεκτονική του 2G GSM θα δείξει τις βασικές λειτουργίες φωνής και λειτουργίας που απαιτούνται και τον τρόπο που τακτοποίησαν μαζί. Όταν το σύστημα GSM είναι ψηφιακό, τότε το δίκτυο είναι δίκτυο δεδομένων.

Χαρακτηριστικά του GSM Module

Τα χαρακτηριστικά της μονάδας GSM περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Βελτιωμένη απόδοση φάσματος
• Διεθνής περιαγωγή
• Συμβατότητα με ψηφιακό δίκτυο ολοκληρωμένων υπηρεσιών (ISDN)
• Υποστήριξη για νέες υπηρεσίες.
• Διαχείριση τηλεφωνικού καταλόγου SIM
• Σταθερός αριθμός κλήσης (FDN)
• Ρολόι σε πραγματικό χρόνο με διαχείριση συναγερμών
• Υψηλής ποιότητας ομιλία
• Χρησιμοποιεί κρυπτογράφηση για να κάνει τις τηλεφωνικές κλήσεις πιο ασφαλείς
• Υπηρεσία σύντομων μηνυμάτων (SMS)

Οι τυποποιημένες στρατηγικές ασφαλείας για το σύστημα GSM το καθιστούν το πιο ασφαλές πρότυπο τηλεπικοινωνιών που είναι σήμερα προσβάσιμο. Αν και η εμπιστευτικότητα μιας κλήσης και το απόρρητο του συνδρομητή GSM διασφαλίζεται μόλις στο ραδιοφωνικό κανάλι, αυτό είναι ένα σημαντικό βήμα για την επίτευξη ασφάλειας από άκρο σε άκρο.

Μόντεμ GSM

Ένα μόντεμ GSM είναι μια συσκευή που μπορεί να είναι είτε ένα κινητό τηλέφωνο είτε μια συσκευή μόντεμ που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επικοινωνία ενός υπολογιστή ή άλλου επεξεργαστή μέσω δικτύου. Ένα μόντεμ GSM απαιτεί τη λειτουργία μιας κάρτας SIM και τη λειτουργία σε μια περιοχή δικτύου που έχει εγγραφεί από τον χειριστή του δικτύου. Μπορεί να συνδεθεί σε υπολογιστή μέσω σειριακής σύνδεσης, USB ή σύνδεσης Bluetooth.

Ένα μόντεμ GSM μπορεί επίσης να είναι ένα τυπικό κινητό τηλέφωνο GSM με το κατάλληλο καλώδιο και πρόγραμμα οδήγησης λογισμικού για σύνδεση σε σειριακή θύρα ή θύρα USB στον υπολογιστή σας. Το μόντεμ GSM είναι συνήθως προτιμότερο από ένα κινητό τηλέφωνο GSM. Το μόντεμ GSM διαθέτει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών σε τερματικά συναλλαγών, διαχείριση αλυσίδας εφοδιασμού, εφαρμογές ασφαλείας, μετεωρολογικούς σταθμούς και απομακρυσμένη καταγραφή δεδομένων λειτουργίας GPRS.

Εργασία της ενότητας GSM

Από το παρακάτω κύκλωμα, ένα μόντεμ GSM που συνδέεται σωστά με το MC μέσω του IC Shiftter Level Max232. Το μόντεμ GSM που είναι τοποθετημένο στην κάρτα SIM κατά τη λήψη ψηφίων με SMS από οποιοδήποτε κινητό τηλέφωνο στέλνει τα δεδομένα στο MC μέσω σειριακής επικοινωνίας. Κατά την εκτέλεση του προγράμματος, το μόντεμ GSM λαμβάνει την εντολή «STOP» για να αναπτύξει μια έξοδο στο MC, το σημείο επαφής του οποίου χρησιμοποιείται για την απενεργοποίηση του διακόπτη ανάφλεξης.

Η εντολή που έστειλε ο χρήστης βασίζεται σε μια αποστολή που έλαβε μέσω του μόντεμ GSM «ALERT» ενός προγραμματισμένου μηνύματος μόνο εάν η είσοδος κινείται χαμηλά. Η πλήρης λειτουργία εμφανίζεται σε οθόνη LCD 16 × 2.

Κύκλωμα GMS Modem

Εφαρμογές τεχνολογίας GSM

Οι εφαρμογές της τεχνολογίας GSM περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

Ευφυής τεχνολογία GSM για αυτοματοποίηση και ασφάλεια

Αυτές τις μέρες, το κινητό τερματικό GSM έχει γίνει ένα από τα στοιχεία που βρίσκονται συνεχώς μαζί μας. Ακριβώς όπως το πορτοφόλι / πορτοφόλι, τα κλειδιά ή το ρολόι μας, το κινητό τερματικό GSM μας παρέχει ένα κανάλι επικοινωνίας που μας επιτρέπει να επικοινωνούμε με τον κόσμο. Η απαίτηση για ένα άτομο να είναι προσβάσιμο ή να καλεί οποιονδήποτε ανά πάσα στιγμή είναι πολύ ελκυστική.

Αυτό το έργο, όπως λέει το όνομα, το έργο βασίζεται στην τεχνολογία δικτύου GSM για τη μετάδοση SMS από τον αποστολέα στον δέκτη. Η αποστολή και λήψη SMS χρησιμοποιείται για πανταχού παρούσα πρόσβαση σε συσκευές και επιτρέπει τον έλεγχο παραβίασης στο σπίτι. Το σύστημα προτείνει δύο υποσυστήματα. Το υποσύστημα ελέγχου συσκευής επιτρέπει στο χρήστη να ελέγχει τις οικιακές συσκευές από απόσταση και το υποσύστημα ειδοποίησης ασφαλείας παρέχει αυτόματη παρακολούθηση ασφάλειας.

Το σύστημα είναι αρκετά ικανό να καθοδηγήσει τους χρήστες μέσω SMS από έναν συγκεκριμένο αριθμό κυψέλης για να αλλάξει την κατάσταση της οικιακής συσκευής σύμφωνα με τις ανάγκες και τις απαιτήσεις του χρήστη. Η δεύτερη πτυχή είναι αυτή της προειδοποίησης ασφαλείας η οποία επιτυγχάνεται με τρόπο που κατά την ανίχνευση εισβολής, το σύστημα επιτρέπει την αυτόματη παραγωγή SMS προειδοποιώντας έτσι τον χρήστη για τον κίνδυνο ασφάλειας.

Η τεχνολογία GSM θα επιτρέπει την επικοινωνία οπουδήποτε, οποτεδήποτε και με οποιονδήποτε. Η λειτουργική αρχιτεκτονική του GSM που χρησιμοποιεί έξυπνες αρχές δικτύωσης και η ιδεολογία της, που παρέχει την ανάπτυξη του GSM, είναι το πρώτο βήμα προς ένα πραγματικό σύστημα προσωπικής επικοινωνίας που επαρκεί για τυποποίηση ώστε να διασφαλίζεται η συμβατότητα.

Εφαρμογές GSM σε Ιατρικές Υπηρεσίες

Εξετάστε δύο καταστάσεις όπως τα ακόλουθα

• Ένα άτομο τραυματίζεται σοβαρά ή έχει αρρωστήσει και πρέπει να το φροντίσει αμέσως. Το μόνο που έχει ή το άτομο που τον συνοδεύει είναι ένα κινητό τηλέφωνο.
• Ένας ασθενής αποβάλλεται από το νοσοκομείο και σκέφτεται να ξεκουραστεί στο σπίτι του, αλλά πρέπει ακόμη να πάει στο νοσοκομείο για τακτικό έλεγχο. Μπορεί να έχει κινητό τηλέφωνο και επίσης ορισμένες συσκευές ιατρικών αισθητήρων, όπως συσκευές παρακολούθησης της υγείας.

Και στις δύο περιπτώσεις, ο μόνος τρόπος που μπορεί να παρέχει μια λύση είναι με τη χρήση του συστήματος κινητής επικοινωνίας. Με άλλα λόγια, με τη χρήση τεχνολογιών επικοινωνίας οποιαδήποτε κατάσταση όπως τα παραπάνω μπορεί να αντιμετωπιστεί μόνο με τη μετάδοση των στοιχείων του ασθενούς μέσω του δικτύου επικοινωνίας και τη λήψη τους και την επεξεργασία τους στο τμήμα παραλήπτη - είτε στο κέντρο υγειονομικής περίθαλψης είτε στο σπίτι του γιατρού.

Ο γιατρός παρακολουθεί απλώς τα στοιχεία του ασθενούς και επιστρέφει τις οδηγίες στο άτομο (στο 1^αγπερίπτωση) ώστε να μπορεί τουλάχιστον να λάβει προφυλάξεις πριν φτάσει τελικά στο νοσοκομείο και στο 2^αρη περίπτωση παρακολουθεί τα αποτελέσματα των εξετάσεων του ασθενούς και σε περίπτωση ανωμαλιών, κάνει το επόμενο βήμα για περαιτέρω θεραπεία.

Όλη αυτή η κατάσταση είναι οι υπηρεσίες τηλεϊατρικής. Το σύστημα τηλεϊατρικής μπορεί να χρησιμοποιηθεί με έναν από τους τρεις τρόπους.

• Χρησιμοποιώντας τηλεδιάσκεψη, όπου οι ασθενείς που κάθονται σε ένα μέρος μπορούν να έχουν άμεση αλληλεπίδραση με τους παρόχους υγειονομικής περίθαλψης και συνεπώς να συνεχίσουν τη διαδικασία θεραπείας.
• Χρησιμοποιώντας αισθητήρες παρακολούθησης της υγείας που ενημερώνουν συνεχώς για την υγεία του ασθενούς και επομένως καθοδηγούν τους παρόχους υγειονομικής περίθαλψης να συνεχίσουν τη θεραπεία.
• Με τη διαβίβαση των ληφθέντων ιατρικών δεδομένων και τη μετάδοση των αποκτηθέντων δεδομένων για διαβούλευση και επεξεργασία.

Για τους παραπάνω τρεις τρόπους, χρησιμοποιείται μια τεχνική ασύρματης επικοινωνίας. Οι ιατρικές υπηρεσίες απαιτούν πολλούς τρόπους πρόσβασης σε αποθηκευμένους πόρους. Αυτές μπορεί να είναι ιατρικές βάσεις δεδομένων ή διαδικτυακοί κεντρικοί υπολογιστές με συσκευές που μπορούν να βοηθήσουν στην ανάκτηση και την παρακολούθηση της υγείας των ασθενών. Διαφορετικές επιλογές πρόσβασης είναι το ευρυζωνικό δίκτυο, μέσα από μέσα μέσης απόδοσης και στενή ζώνη μέσω GSM.

Τα πλεονεκτήματα της τεχνολογίας GSM στο σύστημα τηλεϊατρικής περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Είναι πιο οικονομικό.
• Οι δέκτες GSM είναι ευρέως διαθέσιμοι - κινητά τηλέφωνα και μόντεμ GSM
• Έχει υψηλή ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων.

Βασικό σύστημα τηλεϊατρικής

Ένα βασικό σύστημα τηλεϊατρικής αποτελείται από 4 ενότητες:

• Η μονάδα ασθενών : Συλλέγει πληροφορίες από τον ασθενή, τις στέλνει ως αναλογικό σήμα ή τις μετατρέπει σε ψηφιακό σήμα, ελέγχει τη ροή δεδομένων και μεταδίδει τα δεδομένα. Αποτελείται βασικά από διάφορους ιατρικούς αισθητήρες όπως αισθητήρα καρδιακού παλμού, όργανο ελέγχου πίεσης του αίματος, παρακολούθηση θερμοκρασίας δέρματος, αισθητήρα σπιρομέτρησης κ.λπ. που εξάγει ένα ηλεκτρικό σήμα και στέλνει αυτά τα σήματα στον επεξεργαστή ή σε έναν ελεγκτή (μικροελεγκτής ή υπολογιστή) για περαιτέρω επεξεργασία του σήματα και μετά μεταδίδει τα αποτελέσματα μέσω ασύρματου δικτύου επικοινωνίας.
• Δίκτυο επικοινωνίας : Χρησιμοποιείται για την ασφάλεια δεδομένων και τη μετάδοση δεδομένων. Χρησιμοποιείται η τεχνολογία GSM που χρησιμοποιεί κινητούς σταθμούς, υποσταθμούς βάσης και συστήματα δικτύου. Ο κινητός σταθμός αποτελείται από το βασικό σημείο πρόσβασης του κινητού ή το κινητό τηλέφωνο και συνδέει τα κινητά τηλέφωνα με το δίκτυο GSM για επικοινωνία.
• Μονάδα δέκτη / πλευρά διακομιστή : Είναι βασικά ένα σύστημα υγειονομικής περίθαλψης όπου εγκαθίσταται ένα μόντεμ GSM που λαμβάνει και αποκωδικοποιεί τα σήματα και τα στέλνει στη μονάδα παρουσίασης.
• Μονάδα παρουσίασης : Είναι βασικά ο επεξεργαστής που μετατρέπει τα δεδομένα που λαμβάνονται σε μια καλά καθορισμένη μορφή και τα αποθηκεύει, έτσι ώστε οι γιατροί να μπορούν να το παρακολουθούν τακτικά και τυχόν σχόλια προς την πλευρά του πελάτη μπορούν να σταλούν μέσω SMS από το μόντεμ GSM.

Ένα απλό σύστημα τηλεϊατρικής

Ένα βασικό σύστημα τηλεϊατρικής μπορεί να εμφανιστεί με απλοποιημένο τρόπο. Αποτελείται από δύο μονάδες - τη μονάδα πομπού και τη μονάδα δέκτη. Η μονάδα πομπού μεταδίδει την είσοδο του αισθητήρα και η μονάδα δέκτη λαμβάνει αυτή την είσοδο για περαιτέρω επεξεργασία.

Παρακάτω δίνεται ένα παράδειγμα ενός απλού συστήματος τηλεϊατρικής για την παρακολούθηση του καρδιακού ρυθμού του ασθενούς και κατά συνέπεια επεξεργασία των δεδομένων.

Πομπός συστήματος τηλεϊατρικής με χρήση τεχνολογίας GSM

Στη μονάδα πομπού, ο αισθητήρας καρδιακού παλμού (ο οποίος αποτελείται από μια πηγή εκπομπής φωτός της οποίας το εκπεμπόμενο φως διαμορφώνεται καθώς διέρχεται από ανθρώπινο αίμα) μετατρέπει τα ληφθέντα δεδομένα από το ανθρώπινο σώμα και τα μετατρέπει σε ηλεκτρικούς παλμούς. Ο μικροελεγκτής λαμβάνει αυτούς τους παλμούς και τους επεξεργάζεται για να υπολογίσει τον καρδιακό ρυθμό και στέλνει αυτά τα υπολογισμένα δεδομένα στη μονάδα υγειονομικής περίθαλψης μέσω μόντεμ GSM. Το μόντεμ GSM είναι διασυνδεδεμένο με τον Μικροελεγκτή χρησιμοποιώντας ένα Max 232 IC.

Δέκτης συστήματος τηλεϊατρικής χρησιμοποιώντας τεχνολογία GSM

Στη μονάδα λήψης, το μόντεμ GSM λαμβάνει τα δεδομένα και τα τροφοδοτεί στον Μικροελεγκτή. Ο μικροελεγκτής αναλύει αναλόγως τα ληφθέντα δεδομένα με τα δεδομένα από τον υπολογιστή και δείχνει το αποτέλεσμα στην οθόνη LCD. Η παρακολούθηση του ασθενούς μπορεί να γίνει με βάση το αποτέλεσμα που εμφανίζεται στην οθόνη από το ιατρικό προσωπικό έτσι ώστε να μπορεί να ξεκινήσει η απαιτούμενη διαδικασία θεραπείας.

Πρακτικά Παραδείγματα Τεχνολογίας GSM στην Ιατρική

Στην πράξη, η τεχνολογία GSM χρησιμοποιείται στους ακόλουθους τομείς.

AT&T Vitality GlowCaps

Αυτά είναι μπουκάλια χαπιών που απλώς υπενθυμίζουν σε έναν ασθενή να πάρει τα φάρμακά του. Αποτελείται από ένα χρονοδιακόπτη που έχει ρυθμιστεί για το χρόνο λήψης χάπι του ασθενούς και εκείνη τη στιγμή ρυθμίζει το καπάκι να φωτίζει και ξεκινά το βομβητή και στη συνέχεια καλεί το κινητό τηλέφωνο του ασθενούς χρησιμοποιώντας την τεχνολογία GSM. Γίνεται εγγραφή για κάθε άνοιγμα της φιάλης.

Σύστημα υπερήχων Mobisante Mobius SP1

Αποτελείται από έναν κινητό ανιχνευτή υπερήχων συνδεδεμένο σε ένα smartphone και μεταδίδει τη φορητή απεικόνιση υπερήχων σε οποιοδήποτε απομακρυσμένο μέρος μέσω GSM.

Σύστημα συνεχούς παρακολούθησης γλυκόζης (CGM) Dexcom Seven Plus

Αυτό χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα των ασθενών και τη μετάδοσή τους στον γιατρό. Αποτελείται από έναν αισθητήρα τοποθετημένο κάτω από το δέρμα που παρακολουθεί συνεχώς τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα και τα μεταδίδει στον δέκτη (κινητό τηλέφωνο) σε συχνά διαστήματα.

Μελλοντικό πεδίο εφαρμογής του GSM στις ιατρικές υπηρεσίες

Σύμφωνα με μια πρόσφατη έρευνα της PricewaterhouseCoopers για την Ένωση GSM, μια βιομηχανική εταιρεία που εκπροσωπεί σχεδόν 800 από τους χειριστές κινητής τηλεφωνίας παγκοσμίως σε 219 χώρες, οι υπηρεσίες με δυνατότητα GSM θα γίνουν μέρος του συστήματος υγειονομικής περίθαλψης έως το 2017, δημιουργώντας μια παγκόσμια αγορά 23 δισεκατομμύρια δολάρια.

Τώρα ανάμεσα σε όλα αυτά, GSM Η τεχνολογία είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη επιλογή λόγω της τεράστιας δημοτικότητάς της, της βελτιωμένης αποδοτικότητας του φάσματος και του χαμηλού κόστους εφαρμογής.