Перейдемо до розгляду організації основних режимів роботи системи стільникового зв'язку.
Центр комутації і базові станції працюють цілодобово і безперервно, без виключень. При виникненні в них несправностей працездатність підтримується за рахунок передбаченого конструкцією резервування, з ремонтом (заміною) вийшли з ладу, в ситуації, коли вони знаходяться в положенні резервних. В роботі рухливих станцій перерви і відключення практично неминучі, в тому числі - для зміни джерел живлення.
У стандарті D-AMPS версії IS-54 рухлива станція починає зі сканування виділених каналів управління і вибору каналу з найбільш сильним сигналом; потім по переданої в цьому каналі інформації рухома станція визначає номери каналів виклику, знаходить серед них канал з найбільш сильним сигналом, налаштовується на його частоту і залишається в режимі очікування. Строго кажучи, повна процедура ініціалізації, що має сенс при використанні дворежимних (цифро-аналогових) рухомих станцій і при роботі в повній смузі частот, відведеної для стільникового зв'язку, складніше. Спочатку станція сканує первинні виділені канали управління (в межах смуги оператора А чи В), налаштовується на найбільш сильний канал і перевіряє наявність можливості роботи в цифровому режимі (за змістом відповідного біта сигнальної інформації). Якщо така можливість є, станція залишається в режимі очікування в цифровому режимі на цьому каналі; якщо немає, то сканує вторинні виділені канали управління, і т.д. Відповідно до викладеного раніше міркуваннями ми не описуємо цю процедуру, як і практично всі наступні, з таким ступенем подробиці. У версії IS-136 алгоритм настройки мобільної станції на цифровий канал управління складніший і гнучкий, перш за все в інтересах якнайшвидшого завершення процесу встановлення. При цьому рекомендується максимально використовувати всю наявну інформацію про стан каналу управління (де знаходився канал управління в минулому сеансі роботи, покажчик положення каналу управління, якщо він є, і ін.), А при прямому пошуку зі скануванням всіх частотних каналів стандартом рекомендується певна послідовність сканування груп каналів, відповідно до ймовірністю розміщення в них цифрових каналів управління.
У стандарті GSM рухома станція сканує всі наявні частотні канали, налаштовується на канал з найбільш сильним сигналом і за наявністю пачки корекції частоти визначає, чи передається в цьому частотному каналі інформація каналу ВССН. Якщо немає, то станція перебудовується на наступний за рівнем сигналу частотний канал, і так до тих пір, поки не буде знайдений канал ВССН. Потім рухома станція знаходить пачку синхронізації, синхронізується з обраним частотним каналом, розшифровує додаткову інформацію про базової станції (зокрема, 6-бітовий код ідентифікації базової станції) і приймає остаточне рішення про продовження пошуку або про роботу в даній комірці.
Перебуваючи в режимі очікування, рухлива станція відслідковує:
зміни інформації системи - ці зміни можуть бути пов'язані як зі змінами режиму роботи системи, так і з переміщеннями самої мобільної станції, наприклад з переходом її в іншу клітинку;
команди системи - наприклад, команду підтвердити свою працездатність ( «реєстрація» в конкретній комірці);
отримання виклику з боку системи;
ініціалізацію виклику з боку власного абонента.
Дві останні ситуації - отримання або ініціалізацію виклику - ми розглянемо докладніше трохи нижче.
Крім того, мобільна станція може періодично, наприклад раз в 10 ... 15 хвилин, підтверджувати свою працездатність, передаючи відповідні сигнали на базову станцію (підтвердження «реєстрації» або уточнення місця розташування). У центрі комутації для кожної з включених рухливих станцій фіксується осередок, в якій вона «зареєстрована», що полегшує організацію процедури виклику рухомого абонента. Якщо рухома станція не підтверджує свою працездатність протягом певного проміжку часу, наприклад пропускає два або три підтвердження «реєстрації» поспіль, центр комутації вважає її виключеною, і надходить на її номер виклик не передається.
У стандарті GSM рухома станція вимірює і періодично передає на базову станцію наступні параметри:
рівень сигналу базової станції робочої ( «своєї») осередки і до 16 суміжних осередків, вимірюваний по сигналу каналу ВССН;
код якості сигналу в робочій комірці - функцію оцінки частоти бітової помилки (BER - Bit Error Rate) за прийнятим сигналом перед канальним декодуванням.
У стандарті D-AMPS вимірювання рівня сигналу і частоти бітової помилки виконуються по команді з базової станції для забезпечення процедури передачі обслуговування. Розглянемо процедуру встановлення зв'язку. Якщо з боку системи надходить виклик номера мобільного абонента, центр комутації направляє цей виклик на базову станцію того осередку, в якій «зареєстрована» рухома станція, або на кілька базових станцій в околиці цього осередку - з урахуванням можливого переміщення абонента за час, що минув з моменту останньої «реєстрації», а базові станції передають його по відповідних каналах виклику. Рухома станція, що знаходиться в режимі очікування, отримує виклик і відповідає на нього через свою базову станцію, передаючи одночасно дані, необхідні для проведення процедури аутентифікації; остання, як представляє самостійний інтерес, буде розглянута докладніше пізніше. При позитивному результаті аутентифікації призначається канал трафіку, і рухомий станції повідомляється номер відповідного частотного каналу. Рухома станція налаштовується на виділений канал і спільно з базовою станцією виконує необхідні кроки з підготовки сеансу зв'язку. На цьому етапі рухома станція налаштовується на заданий номер слота в кадрі, уточнює затримку в часі, підлаштовує рівень випромінюваної потужності і т.п.
Вибір тривалості затримки проводиться з метою тимчасового узгодження слотів в кадрі (на прийом в базовій станції) при організації зв'язку з рухомими станціями, що знаходяться на різних відстанях від базової. При цьому тимчасова затримка переданої мобільною станцією пачки регулюється по командам базової станції. У стандарті D-AMPS при виборі тимчасової затримки робота здійснюється укороченими пачками. Початкове значення затримки становить 88 біт; воно може зменшуватися на величину до 30 біт з кроком 1 біт (20,55 мкс). У стандарті GSM при виборі затримки використовуються пачки доступу. Затримка регулюється в межах від 0 до 63 біт з дискретом 1 біт (3,69 мкс). Надалі базова станція відстежує зміну дальності до мобільної станції і коригує величину затримки, видаючи відповідні команди на рухому станцію. При малих геометричних розмірах осередку, тобто при малих величинах затримки (в межах захисного бланка або захисного інтервалу), компенсація тимчасової затримки може не проводитись.
У стандарті GSM виробляються також прив'язка мобільної станції до базової по частоті з використанням пачки корекції частоти і тимчасова синхронізація мобільної станції з базовою з точністю до 1/4 біта, для чого в пачці синхронізації передаються номери чверті біта (QN - Quarter bit Number, в межах від 0 до 624), бита (BN - Bit Number, в межах від 0 до 156), слота (TN - Timeslot Number, в межах від 0 до 7) і кадру (FN - Frame Number, в межах від 0 до 2715648) ; одночасно в пачці синхронізації передаються 3-бітовий код (код кольору - colour code) мережі стільникового зв'язку та 3-бітовий код базової станції, що складають у сукупності унікальний 6-бітовий ідентифікатор базової станції (BSIC - Base Station Identifier Code).
Потім базова станція видає повідомлення про час надходження дзвінка (дзвінка), яке підтверджується мобільною станцією, і абонент отримує можливість почути сигнал виклику. Коли абонент відповідає на виклик ( «знімає трубку», тобто натискає відповідну кнопку на панелі управління абонентського апарату), рухома станція видає запит на завершення з'єднання. Із завершенням з'єднання починається власне сеанс зв'язку - абоненти ведуть розмову.
В процесі розмови рухома станція виробляє обробку надісланих та отриманих сигналів мови, а також переданих одночасно з промовою сигналів управління. Після закінчення розмови відбувається обмін службовими повідомленнями між рухомою і базовою станцією (запит або команда на відключення з підтвердженням), після чого передавач мобільної станції вимикається і станція переходить в режим очікування.
Якщо виклик ініціюється з боку рухомої станції, тобто абонент набирає номер абонента, що викликається, переконується в правильності набору по відображенню на дисплеї і натискає відповідну кнопку ( «виклик») на панелі управління, то рухома станція передає через свою базову станцію повідомлення із зазначенням потрібний номер і даними для аутентифікації рухомого абонента. Після аутентифікації базова станція призначає канал трафіку, і наступні кроки з підготовки сеансу зв'язку виробляються таким же чином, як і під час надходження виклику з боку системи.
Потім базова станція повідомляє на центр комутації про готовність мобільної станції, центр комутації передає виклик у мережу, а абонент рухомий станції отримує можливість стежити за ходом його виконання (чує сигнали «виклик» або «зайнято»). З'єднання завершується на стороні мережі.
Процес розмови і завершення сеансу зв'язку не відрізняються від попереднього випадку.