GSM[编辑]

概述

　　GSM是Global System For Mobile Communications的缩写。由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准。GSM是全球移动通信系统(Global System for Mobile communications) 的简称。它的空中接口采用时分多址技术。自90年代中期投入商用以来，被全球超过100个国家采用。GSM标准的设备占据当前全球蜂窝移动通信设备市场80%以上。

　　GSM 是当前应用最为广泛的移动电话标准。全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。所有用户可以在签署了"漫游协定"移动电话运营商之间自由漫游。GSM 较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的，因此GSM被看作是第二代(2G)移动电话系统。 这说明数字通讯从很早就已经构建到系统中。GSM是一个当前由3GPP开发的开放标准。

　　从用户观点出发，GSM的主要优势在于用户可以从更高的数字语音质量和低费用的[SMS]之间作出选择。网络运营商的优势是他们可以根据不同的客户定制他们的设备配置，因为GSM作为开放标准提供了更容易的互操作性。这样，标准就允许网络运营商提供漫游服务，用户就可以在全球使用他们的移动电话了。

　　GSM作为一个继续开发的标准，保持向後兼容原始的GSM电话，例如报文交换能力在Release '97版本的标准才被加入进来，也就是GPRS。高速数据交换也是在Release '99版标准才引入的，主要是EDGE和UMTS标准。发展历史

　　尽管当前GSM相当普及，但是构思移动电话的历史在GSM之前很长时间就开始了。GSM小组("Groupe Spécial Mobile" (法语) 1, 2, 3 and 4)创立于1982年。GSM的名字也是源于这个小组的名字，尽管后来决定使用缩写代替了它的原有的含义。最开始这个小组由CEPT负责管理。GSM系统的原始技术在1987定义。1989年， ETSI从CEPT接手。1990第一个GSM规范说明完成，这个规范的文本长达超过6000页。商业运营开始于1991，地点是芬兰的Radiolinja。1998年，3G合作项目(3GPP)启动。最初，这个项目的目标是制定详细的下一代移动通讯网（3G）规范。然而，3GPP也接受了维护和开发GSM规范的工作。ETSI是 3GPP的一个成员。

具体介绍

移动通信技术

　　GSM属于第2代（2G）蜂窝移动通信技术。2代的说法是相对于应用于80年代的模拟蜂窝移动通信技术以及目前正逐渐进入商用的宽带CDMA技术。模拟蜂窝技术被称为一代移动通信技术，宽带CDMA技术被称为三代移动通信技术，即3G。无线电接口

　　GSM 是一个蜂窝网络，也就是说移动电话要连接到它能搜索到的最近的蜂窝单元区域。GSM网络运行在多个不同的无线电频率上。

　　GSM网络一共有4种不同的蜂窝单元尺寸：巨蜂窝，微蜂窝，微微蜂窝和伞蜂窝。覆盖面积因不同的环境而不同。巨蜂窝可以被看作那种基站天线安装在天线杆或者建筑物顶上那种。微蜂窝则是那些天线高度低于平均建筑高度的那些，一般用于市区内。微微蜂窝则是那种很小的蜂窝只覆盖几十米的范围，主要用于室内。伞蜂窝则是用于覆盖更小的蜂窝网的盲区，填补蜂窝之间的信号空白区域。

　　蜂窝半径范围根据天线高度、增益和传播条件可以从百米以上至数十公里。实际使用的最长距离GSM规范支持到35公里。还有个扩展蜂窝的概念，蜂窝半径可以增加一倍甚至更多。

　　GSM同样支持室内覆盖，通过功率分配器可以把室外天线的功率分配到室内天线分布系统上。这是一种典型的配置方案，用于满足室内高密度通话要求，在购物中心和机场十分常见。然而这并不是必须的，因为室内覆盖也可以通过无限信号穿越建筑物来实现，只是这样可以提高信号质量减少干扰和回声。

频率分布

　　GSM900 ：上行（MHz）890-915；下行（MHz）935-960

　　GSM900E ：上行（MHz）880-915；下行（MHz）925-960

　　GSM1800 ：上行（MHz）1710-1785；下行（MHz）1805-1880

　　GSM1900 ：上行（MHz）1850-1910；下行（MHz）1930-1990中国GSM900使用的频率

　　GSM900 ：上行（MHz）905-915；下行（MHz）950-960市场状况

　　到2004年全球有超过10亿人使用GSM电话，GSM电话占到全球移动电话市场份额的70%。GSM的主要竞争CDMA2000（主要在美国和加拿大使用）尽管有好的前景，但是有限被全球采用的作为3G标准过渡的W-CDMA没有展现出全部的功能。还有，因为W-CDMA网络建设的推迟，导致至少在高密度通话这块市场GSM的消亡速度还很慢，但是那是迟早的事情。

　　在1998到2000年之间导致GSM用户增长的主要原因是移动运营商推出预付费电话服务。它允许那些不能或者不想跟运营商签署合同的的人们拥有移动电话。这种服务在欧洲的移动运营商之间竞争也比较激烈，即使没有长期的签证，人们也可以从运营商那里以很低廉的价格买到一款手机。

网络结构

GSM网络结构

　　GSM系统后面的网络被人们看作是极其庞大和复杂的，这样就可以提供所有的所需服务。它被分成很多的部分，每一部分负责其中的一个功能。

　　基站系统(基站和相关控制器）。

　　网络和交换系统(网络的每一部分都要与其他部分无缝衔接)。有时也被叫做核心网。

　　当前的业务（语音和电路交换数据）由基站子系统和网络子系统支持完成。BSS有处理无线物理层的基站收发信台（RTS）、处理无线资源管理和切换的基站控制器（BSC）构成。提供电路交换业务的NSS包括移动交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）和归属位置寄存器（HLR）。GPRS核心网(可选部分，用于基于报文的互联网连接)。所有的系统元素组合出许多的象语音通话和短信这样的GSM服务。

　　身份识别Module 。

　　GSM的一个关键特征就是用户身份模块(SIM), 也叫SIM卡。SIM卡是一个保存用户数据和电话本的可拆卸智能卡IC。用户就可以更换手机後还能保存自己的信息。换句话说用户也可以使用现在的手机而使用不同运营商的SIM卡。有些运营商为了防止用户转换到别的网络在手机上做手脚，使得它只能用一个特定的SIM卡，或者同一个网络的SIM卡，这就是众所周知的SIM卡封锁， 这在某些国家并不合法。

GSM安全

　　GSM 被设计具有中等安全水平。系统设计使用共享密钥用户认证。用户与基站之间的通讯可以被加密。UMTS的发展提供了一个选择，就是USIM，它使用更长鉴别密钥保证更好的安全以及网络和用户的双向验证。GSM只有网络到用户的验证.虽然安全模块提供了保密和鉴别功能，但是鉴别能力有限而且可以伪造。

　　GSM为了安全使用多种加密算法。A5/1和A5/2两种串流密码用于保证在空中语音的保密性。A5/1是在欧洲范围使用的强力算法，而A5/2则是在其他国家使用的弱强度算法。在两种算法中严重漏洞都已经被发现，例如一个单一密文攻击可能实时的中断掉A5/2. 但是系统支持多个不同算法，这样运营商就可以换一个安全等级更强的。

技术特点

　　频谱效率

　　由于采用了高效调制解调器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术，使系统具有高频谱效率。

　　容量

　　由于每个信道传输带宽增加，使同频复用载干比要求降低至9dB，故GSM系统的同频复用模式可以缩小到4/12或3/9甚至更小（模拟系统为7/21）；加上半速率语音编码的引入和自动话务分配以减少越区切换的次数，使GSM系统的容量效率（每兆赫每小区的信道数）比TACS系统高3～5倍。

　　语音质量

　　鉴于数字传输技术的特点以及GSM规范中有关空中接口和语音编码的定义，在门限值以上时，语音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量无关。

　　开放的接口

　　GSM标准所提供的开放性接口，不仅限于空中接口，而且报刊网络直接以及网络中各设备实体之间，例如A接口和Abis接口。

　　安全性

　　通过鉴权、加密和TMSI号码的使用，达到安全的目的。鉴权用来验证用户的入网权利。加密用于空中接口，由SIM卡和网络AUC的密钥决定。TMSI是一个由业务网络给用户指定的临时识别号，以防止有人跟踪而泄漏其地理位置。

　　与ISDN、PSTN等的互连

　　与其他网络的互连通常利用现有的接口，如ISUP或TUP等。

　　在SIM卡基础上实现漫游。漫游是移动通信的重要特征，它标志着用户可以从一个网络自动进入另一个网络。全球移动通信系统可以提供全球漫游，当然也需要网络运营者之间的某些协议，例如计费。

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