Підвищення ефективності рухомих станцій досягається  перемиканням робочих частот (SFН) у процесі сеансу зв'язку зі швидкістю 217 стрибків на секунду. Для боротьби з інтерференційними завмираннями прийнятих сигналів, викликаними багатопроменевим поширенням радіохвиль в умовах міста, в апаратурі зв'язку використовуються еквалайзери, що забезпечують вирівнювання імпульсних сигналів із середньоквадратичним часом затримки до 16 мкс.

Система синхронізації розрахована на компенсацію абсолютного часу затримки сигналів до 233 мкс, що відповідає максимальній дальності зв'язку або максимальному радіусу чарунки 35 км. В стандарті GSM використовується гаусова частотна маніпуляція з мінімальним частотним зміщенням (GMSK). В системі забезпечується вмикання передавача тільки при наявності мовного сигналу та відключення передавача в паузах і наприкінці розмови. Загальна швидкість перетворення мовного сигналу - 13 Кбіт/с. За даними фірми Ericsson, якість прийнятих мовних повідомлень забезпечується в GSM при відношенні сигнал/шум на вході приймача 9 дБ, для американського стандарту D-АМРS це відношення складає вже 16 дБ. У реальних каналах зв'язку при завмираннях сигналів енергетичні витрати в D-AМРS вище на 6-10 дБ, ніж в GSМ. Крім того, стандарт GSМ надає ряд послуг, що не реалізовані в інших стандартах стільникового зв'язку. До них відносяться:

- використання інтелектуальних SIМ-карт для доступу до каналу і послуг зв'язку;

- закритий для прослуховування радіоінтерфейс;

- шифрування переданих повідомлень;

-аутентифікація абонента й ідентифікація абонентського устаткування згідно з криптографічними алгоритмами;

- використання служб коротких повідомлень;

- автоматичний роуминг абонентів різних мереж GSМ;

- міжмережевий роуминг абонентів GSМ з абонентами мереж DСS1800, РСS1900, DЕСТ, а також із супутниковими мережами наземного рухомого зв'язку (Irdium, GlobalStar, Inmarsat-P).

Рухомі станції поділяються на три категорії:

- возимі, що монтуються на рухомому об'єкті із зовнішньою антеною;

- портативні, що можна установити на рухомому об'єкті, вставивши термінал в автомобільний адаптер;

- ручні, які мають невелику масу та розміри, що дозволяє абонентам мати їх при собі в будь-якій обстановці.

Кожна МS містить модуль ідентифікації абонента (SIМ-картку), що являє собою вмонтований у пластикову оболонку мікрочіп. В одному чіпі містяться запам’ятовуючий пристрій та мікропроцесор, який дозволяє зберігати та відтворювати всі дані, використовувані МS у процесі встановлення з'єднання. SIM-картки виготовляються або у вигляді модуля розмірами з кредитну картку, яку абонент може вставити в МS, або у вигляді невеликого модуля розмірами з поштову марку, який встановлюється в спеціально обладнаному місці МS.

У SIМ-картці зберігаються:

- дані про абонента (міжнародний ідентифікаційний номер рухомого абонента (IМSI), ключ аутентифікації абонента (Ki) та клас керування доступом);

- тимчасові дані про мережу (ідентифікатор місця розташування (LАI), ключ шифрування (Ке), дані, що заборонені для доступу в рухомих мережах);

- додаткові дані, що характеризують якість обслуговування (краща мова спілкування, повідомлення про оплату і перелік заявлених послуг).

Одна з основних задач SIМ-картки полягає в забезпеченні захисту від несанкціонованого використання рухомої станції. На рівні абонентського інтерфейсу в SIМ-картці записується персональний ідентифікаційний номер (РIМ-номер) довжиною від 4 до 8 розрядів, котрий мікропроцесор SIМ-картки після вмикання станції звіряє з номером, що набирається користувачем за допомогою клавіатури. Якщо три рази підряд набрано помилковий РIМ-номер, то  використання SIМ-картки блокується доти, поки абонент не введе 8-розрядний персональний ключ розблокування (РUК). Якщо помилковий РUК вводиться 10 разів підряд, використання SIМ-картки повністю блокується й абонент  змушений буде звернутися до оператора мережі. Крім того, завдяки SIМ-карткам є можливість дзвонити не тільки зі свого стільникового телефону, але і з будь-якого іншого GSМ-телефону. Досить лиш вставити SIМ-картку в апарат і набрати особистий ідентифікаційний РIМ-номер.

Центр комутації рухомого зв'язку виконує функції комутації і управління певної географічної зони (наприклад, Москва й область). MSС керує процедурами установлення виклику і маршрутизації, формує дані, необхідні для виписки рахунків за надані послуги, накопичує дані з розмов, що відбулися, підтримує процедури безпеки та інше. Центр комутації здійснює постійне додавання за рухомими станціями, використовуючи регістри HLR i VLR.

Регістр постійно приписаних абонентів є базою даних, за допомогою якої можна простежити траєкторію переміщення рухомого абонента для посилання йому виклику. Крім цього, він містить інформацію про надання кожному абоненту мережі GSМ додаткових послуг. При переміщенні абонента мережею GSM абонентська станція через MSС буде передавати повідомлення регістру НLR про своє розташування, забезпечуючи його поточною інформацією, що дозволяє вхідний виклик МS передавати  найкоротшим маршрутом. Регістр НLR може спільно використовуватися декількома операторами.

Регістр візитних абонентів є базою даних, що містить інформацію обслуговування MSС. Як тільки МС виявляється в зоні, що обслуговується іншими МSС, регістр VLR запитує дані про МS у регістра НLR, до якого вона приписана. У той же час НLR буде інформований про нове положення МS. Якщо з MS буде надіслано вихідний виклик, то VLR матиме всю необхідну інформацію для встановлення з'єднання без звернення до НLR. Таким чином, кожний VLR можна розглядати як частину розподіленого регістра НLR, що має більш точну інформацію про  розташування MS. Центр аутентифікації зв'язку з НLR постачає його необхідною інформацією для надання законної сили кожному абоненту, що зробив виклик в мережі GSM, а також постачає МS ключами шифрування.

Регістр ідентифікації устаткування є необов'язковою частиною мережі GSM. Його задача - забезпечувати підвищений рівень її безпеки. При встановленні виклику кожний термінал повідомляє по радіоканалу свій серійний номер, що зберігається в RОМ-пам’яті. Якщо цей номер відсутній в ЕIR, то стільниковий телефон дозволяє доступ до мережі.

Базова станція є інтерфейсом між рухомою та стаціонарною частинами GSM. Число приймально-передавальних блоків на кожній ВS дорівнює числу частотних каналів, виділених цій станції. Область обслуговування ВТS, тобто розмір і конфігурація стільника, залежить від вихідної потужності її передавача, типу та висоти підвішення антени. Контролер керує роботою ВТS. Число базових станцій, що можуть бути під’єднанні до одного ВSС, залежить від конкретного виробника устаткування і може змінюватися від декількох десятків до декількох сотень.

Центр технічного обслуговування виконує функції експлуатації, адміністрування та відновлення роботоздатності різних елементів мережі GSM.

Подальшим розвитком і доповненням GSM-900 є стандарт         GSM-1800. Послуги зв'язку в цьому стандарті надає в Україні Golden Telecom. Кількість абонентів поки не дуже велика, і усі вони зосереджені в Києві. Можливий автоматичний роуминг з Росією, а також Словаччиною, Швейцарією, Данією та Великобританією. Даний стандарт працює на більш високій частоті, ніж GSM-900 і, що важливо, у діапазоні, не зайнятому іншими радіозасобами. Справа в тому, що перед розгортанням мереж стільникового зв'язку GSM-900 необхідно було провести деякі підготовчі організаційні заходи, пов'язані з тим, що діапазон 900 МГц  давно використовувався в СНД у системах авіаційної радіонавігації, вторинної радіолокації та керування повітряним рухом. Стандарт GSM-1800 передбачається надалі застосовувати в системах глобального мобільного персонального зв'язку, що організовується за допомогою групи низькоорбітальних супутників "Іридіум" або проекту “Global Star", що об'єднають послуги стільникового зв'язку GSM-1800, бездротового телефону стандарту DЕСТ та мобільного супутникового зв'язку.

Безсумнівною перевагою мережі GSM-1800 є те, що вона здатна обслужити значно більше користувачів, ніж GSM-900, що особливо актуально для перевантаженої абонентами Європи. Розмір чарунки в GSM-1800 менший, і для розгортання мережі потрібно в 3-4 рази більше базових станцій, ніж у GSM-900. Зате позитивним моментом є найменша серед всіх інших стандартів потужність випромінювання телефонів, що дуже важливо з погляду безпеки для здоров'я користувачів.