Usługi Danych i SMS w GSM

CSD wykorzystuje zasadę komutacji obwodów stosowaną przy rozmowie głosowej. Po ustanowieniu połączenia GSM rezerwuje obwód między stacją ruchomą a miejscem współpracy, na przykład bankiem modemów Dostawcy Usług Internetowych. Zasób pozostaje przydzielony przez całe połączenie danych, także w czasie oczekiwania aplikacji. Zapewnia to przewidywalny dostęp do bearera, lecz zasób radiowy pozostaje zajęty również podczas ciszy w strumieniu aplikacji.

• Alokacja zasobów: W tym przykładzie połączenie wykorzystuje jeden kanał ruchowy o pełnej szybkości (TCH/F), czyli ten sam rodzaj zasobu radiowego co rozmowa głosowa. Inne bearery mogą wykorzystywać inne warianty kodowania lub kanału. Wybrana klasa kodowania zmienia narzut ochronny i przepływność użytkownika dostarczaną do funkcji współpracy.
• Model rozliczeniowy: Obwód zajmował zasób radiowy i rdzeniowy przez cały czas połączenia, dlatego operatorzy często rozliczali CSD według czasu. Opłata obejmowała także okresy bez transferu danych, co sprzyjało krótkim sesjom o małym wolumenie.

Typowy bearer CSD zapewniał $9.6 \text{ kbit/s}$ (kilobitów na sekundę). Była to około jedna piąta szybkości modemu $56\text{k}$ używanego w tym okresie. Dostępne bearery i warianty kodowania mogły się różnić, dlatego 9.6 kbit/s stanowi przykład, nie uniwersalną wartość CSD. Inne skonfigurowane bearery mogły wykorzystywać niższe szybkości, na przykład 4.8 kbit/s, gdy wybrano większą ochronę. Taka przepływność wystarczała dla aplikacji o małym wolumenie danych, takich jak:

• Wysyłanie i odbieranie e-maili tekstowych na podłączonym laptopie.
• Wysyłanie faksów z przenośnej maszyny faksowej lub laptopa.
• Wczesne zdalne zastosowania dla przemysłu i telemetrii (np. zdalny czujnik odsyłający mały odczyt danych).
• Podstawowe przeglądanie stron tekstowych za pomocą protokołu WAP (Wireless Application Protocol).

HSCSD rozszerza CSD o mechanizm wieloszczelinowy. Sieć może przydzielić jednemu bearerowi kilka szczelin kanałów ruchowych, tworząc logiczne połączenie danych o wyższej szybkości. Taki mechanizm określa się jako alokację wieloszczelinową. Wynik zależy od parametrów bearera. Terminal musi utrzymywać przydzielone szczeliny, a sieć musi rezerwować je łącznie, co ogranicza liczbę równoczesnych użytkowników wieloszczelinowych w komórce.

Zamiast jednej szczeliny TDMA sieć obsługująca HSCSD mogła przydzielić dwie, trzy lub cztery szczeliny jednocześnie dla jednej sesji danych. Dla wybranego bearera 9.6 kbit/s przykładowa arytmetyka wygląda następująco:

• Dwie szczeliny mogą zapewnić $19.2 \text{ kbit/s}$, gdy każda korzysta z bearera 9.6 kbit/s.
• Cztery szczeliny mogą zapewnić do $38.4 \text{ kbit/s}$ przy tym samym założeniu bearera.

HSCSD zwiększa zajętość zasobów radiowych proporcjonalnie do liczby przydzielonych szczelin. Operator mógł więc wyceniać usługę wyżej niż jednoszczelinowe CSD. Nadajnik stacji ruchomej pozostaje aktywny w większej liczbie pozycji ramki TDMA, co może zwiększać pobór energii. HSCSD wymagało zgodnego terminala i sieci, a później konkurowało z usługami danych pakietowych. Arytmetyka opisuje przepływność bearera radiowego, a przepływność aplikacji zależy także od nagłówków, retransmisji i sieci współpracującej.

SMS wykorzystuje procedury sygnalizacyjne zamiast przydzielać kanał ruchowy dla całej wiadomości. Kanały sygnalizacyjne przenoszą komunikaty sterujące i ładunek krótkiej wiadomości zgodnie z wybraną procedurą radiową. Protokół wiadomości oddziela informacje sterujące, adres odbiorcy, ważność i pole danych użytkownika, dlatego próbę dostarczenia można ponowić bez powtarzania pierwotnej czynności abonenta.

W klasycznej komutowanej domenie GSM SDCCH jest częstą ścieżką SMS podczas zestawiania połączenia lub sygnalizacji w trybie bezczynności. W innych stanach oraz w domenie pakietowej mogą być używane kanały skojarzone lub procedury pakietowe. Oddzielenie od kanału ruchowego daje następujące właściwości:

• Stacja ruchoma może wymieniać SMS podczas rozmowy, jeśli sieć obsługuje odpowiednią procedurę sygnalizacji skojarzonej.
• Wiadomość korzysta z pojemności sygnalizacyjnej i nie wymaga kanału TCH dla całego transferu ładunku.

Centrum Usługi Krótkich Wiadomości (SMSC) przechowuje i przekazuje wiadomości. Uproszczony przebieg dostarczenia do stacji ruchomej wygląda następująco:

1. Stacja ruchoma przekazuje wiadomość do SMSC operatora.
2. SMSC uzyskuje informacje routingu do odbiorcy przez rdzeń mobilny, w tym z funkcji HLR, jeśli ma ona zastosowanie.
3. SMSC przekazuje wiadomość do obsługującego MSC/VLR lub innego wskazanego węzła dostarczania, który kontynuuje przekazywanie do stacji ruchomej.
4. Gdy odbiorca jest niedostępny, SMSC przechowuje wiadomość i ponawia dostarczenie zgodnie z okresem ważności, polityką operatora i procedurą. Okres od 24 do 48 godzin jest przykładową konfiguracją, lecz nie uniwersalnym limitem.

Mechanizm store and forward oddziela zgłoszenie wiadomości od jej końcowego dostarczenia. Umożliwia późniejsze doręczenie po czasowej niedostępności, z uwzględnieniem ważności wiadomości, zasobów pamięci, routingu i błędów.

Pojedyncze pole danych użytkownika SMS może zawierać 140 oktetów, więc budżet bitowy wynosi $140 * 8 = 1120$ bitów. Alfabet domyślny GSM 7-bitowy daje $1120 / 7 = 160$ septetów w podstawowym pojedynczym segmencie. Znaki z tabeli rozszerzeń zużywają dodatkowy septet ucieczki oraz septet znaku. UCS2 wykorzystuje 16 bitów na znak, więc daje $1120 / 16 = 70$ znaków przed uwzględnieniem pozostałych pól. Tabela rozszerzeń pozwala zapisać dodatkowe znaki, a wiadomości łączone przenoszą nagłówek danych użytkownika, który zmniejsza pojemność każdego segmentu. Wartości 160 i 70 opisują zatem podstawowy pojedynczy segment, lecz nie każde kodowanie SMS.

• Prezentacja identyfikacji linii dzwoniącej (CLIP) / Caller ID: Sieć przekazuje identyfikację linii dzwoniącej stronie wywoływanej, gdy pozwalają na to subskrypcja i reguły prywatności. Terminal prezentuje tę informację na podstawie sygnalizacji sterującej połączeniem.
• Ograniczenie prezentacji identyfikacji linii dzwoniącej (CLIR): CLIR żąda ograniczenia identyfikacji linii dzwoniącej u strony wywoływanej. Zastosowanie ograniczenia zależy od subskrypcji i reguł obsługi usługi w sieci.
• Połączenie oczekujące (CW): Usługa powiadamia abonenta o połączeniu przychodzącym podczas aktywnej rozmowy. Procedury sterowania połączeniem pozwalają zawiesić bieżące połączenie, odebrać oczekujące lub je odrzucić.
• Zawieszenie połączenia (CH): Usługa zawiesza ścieżkę mowy aktywnego połączenia i zachowuje jego kontekst. Można jej użyć podczas obsługi drugiego połączenia, a następnie wznowić rozmowę.

Ta rodzina usług przekierowuje połączenia przychodzące do innego miejsca, takiego jak poczta głosowa, telefon biurowy lub inny numer komórkowy. GSM definiuje kilka warunków przekierowania:

• Przekierowanie bezwarunkowe (CFU): Wszystkie połączenia przychodzące są przekierowywane do wskazanego miejsca zgodnie z aktywną subskrypcją.
• Przekierowanie, gdy zajęte (CFB): Połączenia przychodzące są przekierowywane, gdy stan obsługiwanego abonenta wskazuje zajętość.
• Przekierowanie, gdy brak odpowiedzi (CFNRy): Połączenie przychodzące jest przekierowywane po upływie skonfigurowanego czasu braku odpowiedzi. Wartość od 20 do 30 sekund stanowi przykład, a timer jest parametrem usługi.
• Przekierowanie, gdy nieosiągalny (CFNRc): Połączenie przychodzące jest przekierowywane, gdy stacja ruchoma jest nieosiągalna, na przykład po wyłączeniu lub poza zasięgiem.

• Usługa wielostronna (połączenia konferencyjne): Abonent może połączyć wiele przychodzących lub wychodzących odcinków połączeń w jedną konferencję, zgodnie z możliwościami usługi i sieci.
• Blokowanie połączeń: Abonent lub operator może ograniczyć wybrane klasy połączeń, na przykład połączenia międzynarodowe wychodzące albo połączenia przychodzące podczas roamingu, zgodnie z subskrypcją.