Bei dem leitungsvermittelten GSM-Netz steht eine einmal aufgebaute Verbindung zwischen zwei Teilnehmern für die gesamte Verbindungsdauer exklusiv nur diesen beiden Teilnehmern zur Verfügung, und zwar bis zum Verbindungsabbau. Im GSM-Netz unterscheidet man mehrere Verbindungsarten, und zwar für die Funkübertragung und für die Kommunikation über Festnetze.
Die Kommunikation zwischen der Basisstation und der Mobilstation ist durch eine Funkverbindung realisiert. Zwischen der Funkvermittlungsstelle und der Basisstation, wo Signalisierungsverkehr auftritt, erfolgt die Übertragung über eine SS7-Signalisierung. Mit der gleichen Konfiguration arbeitet man auf der Verbindung zwischen der Funkvermittlungsstelle ( MSC) und den Datenbanken für die Home Location Register ( HLR) und dem Visitor Location Register ( VLR).
Die Verbindung zwischen Basisstation und Mobilstation ist so konzipiert, dass die Funktionalitäten des OSI-Referenzmodells abgebildet werden. In den unteren drei Schichten, der Bitübertragungsschicht, der Sicherungsschicht und der Vermittlungsschicht, sind alle Funktionalitäten der Funkübertragung implementiert, so dass die Transportschicht auf eine transparente Verbindung zugreifen kann. Funkspezifische Funktionen, die keiner Kommunikation zwischen den Instanzen der Basisstation und der Mobilstation bedürfen, aber zu den Funktionalitäten der unteren drei Schichten gehören, werden durch die Mobility Management Entity ( MME) ausgeführt.
Die Schicht 1, im OSI-Referenzmodell bekannt als Bitübertragungsschicht, überträgt die Nutz- und Signalisierungsdaten mittels Funksignalen zwischen Mobilstation und Basisstation. Zu diesem Zweck werden die Daten in TDMA-Datenrahmen verpackt und über spezielle Funkkanäle übertragen. Diese Schicht dient auch den Verkehrsmessungen und kontrolliert die Kanalbelegung.
In der Sicherungsschicht werden Varianten der bekannten LAP-Protokolle ( Link Access Procedure) zur gesicherten Übertragung eingesetzt. Die Vermittlungsschicht hat die Aufgabe, Verbindungen von einem Funkteilnehmer durch das Funktelefonnetz in das öffentliche Telefonnetz auszubauen, zu betreiben und wieder abzubauen. Darüber hinaus werden in dieser Schicht alle Prozeduren für die Verwaltung des Aufenthaltsortes, der Teilnehmeridentifikation und der Radio Ressourcen abgewickelt. Dazu gehören u.a. die Kanalfreigabe, die Funktionszuweisung zu den Kanälen, die Verkehrskontrolle und das Handover.