Gsm (Global System for Mobile Communications, oorspronkelijk Groupe Spécial Mobile) is een internationale standaard voor digitale mobiele telefonie. De standaard werd in de jaren tachtig in Europa ontwikkeld, eerst binnen de CEPT en vanaf 1989 binnen het ETSI, en is de belangrijkste standaard van de tweede generatie (2G) mobiele netwerken. Het eerste gsm-netwerk ging in 1991 in Finland in gebruik.
Ten opzichte van de analoge systemen van de eerste generatie (1G) bracht gsm digitale spraakoverdracht, versleuteling, de simkaart en internationale roaming. Gsm groeide uit tot de meest gebruikte mobiele standaard ter wereld: in april 2008 telde de GSM Association (GSMA) wereldwijd meer dan 3 miljard gsm-aansluitingen. Een belangrijke concurrerende 2G-standaard was cdmaOne, die op CDMA is gebaseerd.
Sinds het einde van de jaren 2010 worden 2G-netwerken in veel landen afgebouwd om frequentieruimte vrij te maken voor 4G en 5G. In Nederland schakelde Odido zijn 2G-netwerk in juni 2023 uit; KPN volgt op 1 december 2027.
Geschiedenis
Begin jaren tachtig bestonden er in Europa verschillende analoge mobiele telefoonsystemen naast elkaar, zoals NMT in Scandinavië en de autotelefoon in Nederland. Deze systemen waren onderling niet compatibel. In 1982 richtte de CEPT daarom de werkgroep Groupe Spécial Mobile op, met als opdracht een gemeenschappelijk Europees systeem te ontwerpen.
Na vergelijkende praktijkproeven met verschillende technieken werd in februari 1987 op een vergadering op Madeira gekozen voor een digitaal smalbandsysteem met TDMA. In september 1987 ondertekenden vijftien telecombedrijven uit dertien landen in Kopenhagen een memorandum of understanding waarin zij zich verplichtten gsm-netwerken aan te leggen. Uit deze groep van ondertekenaars ontstond later de GSM Association.
In 1989 werd de werkgroep ondergebracht bij het ETSI. De specificaties voor fase 1 werden in 1990 vastgelegd, die voor fase 2 in 1995. Daarna volgde fase 2+, waarin onder meer GPRS en EDGE werden toegevoegd. In 1992 werd de afkorting gsm opnieuw ingevuld als Global System for Mobile Communications.
Op 1 juli 1991 voerde de Finse oud-premier Harri Holkeri via het netwerk van Radiolinja het eerste officiële gsm-gesprek, met de locoburgemeester van Tampere. In Duitsland startte Mannesmann op 30 juni 1992 met het commerciële gsm-netwerk D2. Op 3 december 1992 werd in het Verenigd Koninkrijk de eerste sms naar een mobiele telefoon verstuurd. In 1993 sloot het Australische Telstra zich als eerste niet-Europese operator aan bij het memorandum, en in 1995 opende in de Verenigde Staten het eerste netwerk in de 1900 MHz-band.
In 1998 werd het 3rd Generation Partnership Project (3GPP) opgericht om de specificaties voor de derde generatie vast te leggen. Eind juli 2000 droeg het ETSI ook het onderhoud en de verdere ontwikkeling van de gsm-specificaties over aan 3GPP. Het ETSI is een van de partnerorganisaties van 3GPP.
vrijgekomen 2G-capaciteit wordt ingezet voor 4G en 5G
Uitfasering
Nederland
De Nederlandse operators schakelden eerst hun 3G-netwerken uit. Vodafone deed dat in februari 2020 en KPN op 31 maart 2022. Odido koos een andere volgorde: het zette op 1 juni 2023 eerst 2G uit en houdt 3G voorlopig in de lucht. Het bedrijf heeft toegezegd klanten ten minste zes maanden voor de afschakeling van 3G te waarschuwen.
KPN stopt op 1 december 2027 met 2G en zet het netwerk sinds maart 2026 al uit voor klanten die het niet meer nodig hebben. VodafoneZiggo had in mei 2026 nog geen datum genoemd en liet alleen weten dat 2G in elk geval tot december 2026 beschikbaar blijft. Apparaten die alleen 2G ondersteunen, zoals oudere telefoons, alarmsystemen en eCall-systemen in auto's, werken daarna niet meer of moeten worden vervangen.
België
In België zijn de 3G-netwerken uitgeschakeld: bij Telenet/BASE vanaf september 2024, bij Proximus en Orange in 2025. Orange houdt 2G actief tot 31 december 2028 en Proximus wil het 2G-netwerk op 1 juli 2029 uitschakelen.
Spoorwegen
Op het spoor wordt GSM-Rail (GSM-R) gebruikt, een op gsm gebaseerd communicatiesysteem dat ook deel uitmaakt van het European Rail Traffic Management System. GSM-R valt buiten de afschakeling van de openbare netwerken. ProRail moderniseert het Nederlandse GSM-R-netwerk. Als opvolger ontwikkelt de internationale spoorwegunie UIC het Future Railway Mobile Communication System (FRMCS).
Techniek
Gsm-mast
Radio-interface
Gsm verdeelt de beschikbare frequentieband in draaggolven van 200 kHz. Elke draaggolf is met TDMA in acht tijdsloten verdeeld: een TDMA-frame duurt 4,615 milliseconde en een tijdslot 0,577 milliseconde. Een telefoon zendt dus slechts een achtste van de tijd uit, wat ongeveer 217 keer per seconde gebeurt. Als modulatie gebruikt gsm GMSK, met een bruto bitsnelheid van 270,833 kbit/s per draaggolf. Voor de verbinding van toestel naar mast (uplink) en van mast naar toestel (downlink) worden aparte frequentiebanden gebruikt. Om storing te beperken kan een verbinding met frequentieverspringing van draaggolf wisselen.
Omdat radiosignalen tijd nodig hebben om de afstand te overbruggen, laat het basisstation verder weg gelegen toestellen iets eerder zenden (timing advance). Daardoor ligt het bereik van een gewone gsm-cel op maximaal ongeveer 35 kilometer; voor GSM 400 is dat ongeveer 120 kilometer.
Frequentiebanden
De gsm-varianten verschillen in de frequentieband die ze gebruiken.
In Europa worden vooral de 900 MHz- en 1800 MHz-banden gebruikt en in Noord-Amerika de 850 MHz- en 1900 MHz-banden. Omdat de 1800 MHz- en 1900 MHz-banden elkaar deels overlappen, worden ze niet in hetzelfde gebied gebruikt. Toestellen worden daarom aangeduid als dual-band (twee banden, bijvoorbeeld 900 en 1800 MHz), tri-band (drie banden) of quad-band (850, 900, 1800 en 1900 MHz). Met een quad-bandtoestel kan men in principe op elk gsm-netwerk ter wereld bellen. In 1997 kwamen de eerste tri-bandtoestellen op de markt.
Netwerkarchitectuur
Gsm-zendinstallatie
Een gsm-netwerk bestaat uit een radiodeel en een kernnetwerk.
Het Base Station Subsystem (BSS) bestaat uit de basisstations (Base Transceiver Station, BTS), die elk een of meer cellen bedienen, en de Base Station Controller (BSC), die een groep basisstations aanstuurt.
Het Mobile-services Switching Centre (MSC) is de centrale voor circuitgeschakelde verbindingen, zoals spraak. De MSC verzorgt de verbinding met andere netwerken, de registratie van de locatie van toestellen en de handover wanneer een gebruiker naar een andere cel gaat.
In het Home Location Register (HLR) staan de gegevens van alle abonnees van een netwerk. Het Visitor Location Register (VLR) houdt bij welke toestellen, ook van buitenlandse bezoekers, zich in het gebied van een MSC bevinden. Het Authentication Centre (AuC) bevat de sleutels om simkaarten te controleren.
Voor pakketgeschakeld dataverkeer (GPRS) zijn de Serving GPRS Support Node (SGSN) en de Gateway GPRS Support Node (GGSN) toegevoegd. Die laatste vormt de verbinding met het internet.
Als een telefoon wordt aangezet, zoekt hij een geschikt basisstation en meldt hij zich aan bij het netwerk. Daarbij controleert het netwerk de identiteit van de abonnee (zie Beveiliging). Daarna registreert het toestel zich bij het VLR van het gebied waar het zich bevindt, en het VLR geeft zijn adres door aan het HLR. Het VLR ontvangt op zijn beurt de abonnementsgegevens uit het HLR. De cellen zijn gegroepeerd in locatiegebieden (location areas). Binnen zo'n gebied kan een toestel zich verplaatsen zonder zich opnieuw aan te melden. Pas als het een ander locatiegebied binnengaat, volgt een nieuwe locatie-update.
Bij een inkomend gesprek vraagt de Gateway MSC (GMSC) aan het HLR van de gebelde abonnee waar die zich bevindt. Het HLR vraagt het VLR waar het toestel geregistreerd staat om een tijdelijk roamingnummer, en met dat nummer wordt het gesprek naar de bezochte MSC doorgeschakeld. Dat gebeurt ook als de abonnee via roaming een netwerk in een ander land gebruikt. De netwerkelementen wisselen deze gegevens uit via het Mobile Application Part (MAP), een protocol dat gebruikmaakt van het signaleringssysteem SS7.
De verbindingen tussen basisstations en de rest van het netwerk lopen via (glasvezel-)kabels of via straalverbindingen.
Spraakcodering
Gsm codeert spraak digitaal. De oorspronkelijke full rate-codec gebruikt 13 kbit/s. Met de extra bits voor foutcorrectie op het radiokanaal komt een spraakkanaal uit op 22,8 kbit/s. Ter vergelijking: ISDN gebruikt volgens de norm G.711 64 kbit/s per spraakkanaal. Deze compressie maakt gsm efficiënt, maar de spraakkwaliteit is lager dan die van ISDN. Later kwamen er ook de codecs half rate, enhanced full rate (EFR) en adaptive multi-rate (AMR) bij.
Beveiliging
Bij het afsluiten van een abonnement krijgt elke abonnee een geheime sleutel (Ki), die op de simkaart en bij de operator in het AuC wordt opgeslagen. Om de identiteit te controleren stuurt het netwerk een willekeurig getal naar het toestel. De simkaart berekent daaruit met de sleutel en het algoritme A3 een antwoord, dat het netwerk vergelijkt met de verwachte uitkomst. Uit hetzelfde getal en de sleutel wordt met het algoritme A8 een sessiesleutel (Kc) afgeleid, waarmee het radioverkeer wordt versleuteld met A5. Die beveiliging heeft echter zwakke punten. De versleutelingsmethode A5/1 werd eind 2009 op het Chaos Communication Congress in Berlijn door de Duitse onderzoeker Karsten Nohl gekraakt. Bovendien hoeft het netwerk zich bij gsm niet tegenover het toestel te identificeren. Daardoor kan een nagemaakt basisstation, een zogenaamde IMSI-catcher, telefoons in de omgeving laten aanmelden en hun verkeer onderscheppen.
Diensten
Noodoproepen
Via gsm kan het alarmnummer 112 worden gebeld. In Nederland kan dat ook zonder simkaart of beltegoed. Als het eigen netwerk niet beschikbaar is, maakt de telefoon automatisch verbinding met een ander netwerk. Mobiele 112-oproepen komen binnen bij de landelijke meldkamer in Driebergen, die de beller doorverbindt met de juiste hulpdienst. In België is voor een noodoproep met een mobiele telefoon wel een simkaart nodig, maar geen actief abonnement. De beller komt terecht bij de Noodcentrale 112 of bij het Communicatie- en Informatiecentrum (101) van de provincie.
Berichten
Met sms kunnen korte tekstberichten worden verstuurd. Een bericht gaat eerst naar een berichtencentrale (SMSC), die het opslaat en doorstuurt (store and forward). Voor de aflevering vraagt het netwerk in het HLR op via welke MSC (of bij GPRS via welke SGSN) de ontvanger bereikbaar is. Is het toestel van de ontvanger tijdelijk niet bereikbaar, dan bewaart de centrale het bericht. Het HLR noteert dat er een bericht wacht en waarschuwt de centrale zodra het toestel weer bereikbaar is. Hoe lang een bericht bewaard blijft, wordt bepaald door de geldigheidsduur. Op verzoek kan de afzender een afleverbevestiging ontvangen.
Met cell broadcast kan één bericht tegelijk naar alle telefoons binnen een bepaald gebied worden gestuurd. In Nederland gebruikt de overheid deze techniek sinds 8 november 2012 landelijk voor het alarmsysteem NL-Alert. Via USSD kan een telefoon rechtstreeks korte berichten met het netwerk uitwisselen, bijvoorbeeld om het beltegoed op te vragen.
Dataoverdracht
Oorspronkelijk kon gsm gegevens en faxen alleen circuitgeschakeld overbrengen, met maximaal 9,6 kbit/s en later 14,4 kbit/s. Met HSCSD werden meerdere tijdsloten gebundeld, tot 57,6 kbit/s. Het pakketgeschakelde GPRS, dat in 2000 in gebruik kwam, haalt theoretisch maximaal 171,2 kbit/s. EDGE, in gebruik sinds 2003, haalt met een andere modulatie tot 473,6 kbit/s. Via GPRS konden ook WAP-pagina's en mms-berichten worden gebruikt.
Nederland
Het eerste gsm-netwerk in Nederland werd op 1 juli 1994 in gebruik genomen door PTT Telecom, het latere KPN. In 1995 volgde Libertel, dat zijn vergunning na een vergelijkende toets had gekregen. Libertel werd eind 2000 omgedoopt tot Libertel-Vodafone en voert sinds 2002 de naam Vodafone.
In februari 1998 veilde het Ministerie van Verkeer en Waterstaat frequenties in de 1800 MHz- en E-GSM-band. Nederland was daarmee het eerste Europese land dat gebruiksrechten op radiofrequenties veilde. Er waren achttien kavels: twee grote landelijke kavels en zestien kleinere. De veiling bracht in totaal ongeveer 1,8 miljard gulden op. De grote kavels gingen naar Federa (het latere Dutchtone) en Telfort. De kleinere kavels werden verdeeld onder KPN, Libertel, Orange/Veba en Tele Danmark. KPN en Libertel mochten hun nieuwe frequenties pas vanaf februari 2000 gebruiken, zodat de nieuwkomers eerst een eigen netwerk konden opbouwen. Telfort begon in 1998, Dutchtone en Ben volgden in 1999. Ben was opgezet door Belgacom en Tele Danmark.
Daarna nam het aantal netwerken weer af. Ben kwam op 30 september 2002 volledig in handen van T-Mobile. KPN nam Telfort in 2005 over voor 980 miljoen euro. Dutchtone, dat inmiddels Orange heette, ging in 2007 naar T-Mobile. Bij de multibandveiling van eind 2012 werden onder meer de gsm-frequenties opnieuw verdeeld. Die veiling bracht 3,8 miljard euro op; KPN, Vodafone, T-Mobile en nieuwkomer Tele2 verwierven vergunningen. In 2023 gingen T-Mobile en Tele2 verder onder de naam Odido. Sindsdien zijn er drie netwerkoperators: KPN, VodafoneZiggo en Odido.
Signaalversterkers
Om binnenshuis een betere dekking te krijgen, worden soms signaalversterkers (repeaters) gebruikt. Die zenden uit op frequenties waarvoor de mobiele operators de vergunning hebben. Een signaalversterker mag daarom alleen worden gebruikt met toestemming van de operator. De Rijksinspectie Digitale Infrastructuur (RDI) treedt op tegen illegaal gebruik, onder meer met boetes, en houdt daar sinds 2017 verscherpt toezicht op. Bellen via wifi is een alternatief bij slechte dekking binnenshuis.
België
In België lanceerde Belgacom op 1 januari 1994 het eerste gsm-netwerk, onder de merknaam Proximus en met het prefix 075. Daarvoor bestonden de analoge netten MOB1 en MOB2. Op 27 augustus 1996 volgde Mobistar met het prefix 095, het huidige Orange België. In 1999 kwam KPN Orange erbij, met het prefix 0486. Dat netwerk werd later BASE en is sinds 2016 eigendom van Telenet. Voor de geschiedenis van de mobiele prefixen, zie Lijst van Belgische zonenummers.
Op 11 december 2024 begon Digi als vierde mobiele operator met een eigen netwerk.
↑(en) Jiang, W.,Han, B.(2024).Cellular Communication Networks and Standards: The Evolution from 1G to 6G. Springer Nature Switzerland, Cham,p. 24.ISBN 978-3-031-57820-5.
12Tweakers meldde op 19 mei 2026, op basis van dezelfde Kamerbrief, dat VodafoneZiggo van plan is het 2G-netwerk in 2028 of 2029 uit te zetten. In de gepubliceerde Kamerbrief staat alleen dat 2G in elk geval tot december 2026 actief blijft. Vodafone gaat 2G in Nederland uitzetten in 2028 of 2029.Tweakers(19 mei 2026).Geraadpleegd op 6 oktober 2026.
Zie Generaties mobiele telefonie voor het hoofdartikel over dit onderwerp.
