System GSM składa się ze stacji komórkowej (mobile station - MS), stacji bazowej (Base Transceiver Station, BTS - stacja przekaźnikowa), kontrolera stacji bazowej (Base Station Controler - BSC), cyfrową centralą telefoniczną (Mobile Switching Centre - MSC), bazy danych niezbędnej w zarządzaniu komórkowym i funkcjach bezpieczeństwa.
W strukturze sieci znajdują się cyfrowe centrale telefoniczne, wykorzystujące tego samego rodzaju łącza do przenoszenia różnych typów informacji (głosu, faksu, danych) pomiędzy abonentami. Kontrola nad połączeniami wykonywana jest za pomocą protokołu sygnalizacyjnego SS7 (Signaling System 7).
Jako dostęp do kanału radiowego wyjkorzystuje się cyfrową transmisję za pomocą technologii FDMA i TDMA.
TDMA (ang. Time Division Multiple Access - wielodostęp z podziałem czasowym) jest to cyfrowa technika transmisji pozwalająca wielu użytkownikom na dostęp do danego kanału fizycznego. W technice tej kanał fizyczny podzielony jest w czasie na szczeliny czasowe. Użytkownikowi na potrzeby transmisji przydzielana jest pewna liczba szczelin czasowych. Transmisja danych nie jest więc ciągła. Taki sposób organizacji transmisji ma swoje zalety:
> pozwala na dynamiczny przydział zasobów,
> odbiornik znając czas wystąpienia swojej szczeliny czasowej może przechodzić w stan uśpienia w czasie pomiędzy swoimi szczelinami,
> w przypadku sieci komórkowych łatwiej przeprowadzić przełączenie stacji ruchomej między stacjami bazowymi.
Skrót TDMA jest często używany w odniesieniu do standardu telefonii komórkowej drugiej generacji IS-136 (D-AMPS). W standardzie tym pojedynczy kanał dzielony jest na sześć szczelin czasowych (ang. time slots), przy czym każdy sygnał używa dwóch szczelin, zapewniając do trzech razy większą pojemność w stosunku do AMPS (ang. Advanced Mobile Phone Service).