第一部分 GSM通信原理基础理论 GSM涵义
GSM[1]全名为:Global System for Mobile Communications,中文为全球移动通讯系统,俗称"全球通",是一种起源于欧洲的移动通信技术标准,是第二代移动通信技术,其开发目的是让全球各地可以 共同使用一个移动电话网络标准,让用户使用一部手机就能行遍全球。我国于20世纪 90年代初引进采用此项技术标准,此前一直是采用蜂窝模拟移动技术,即第一代GSM技术(2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络)。目前,中国移动、中国联通各拥有一个GSM网,为世界最大的移动通信网络。GSM系统包括 GSM 900:900MHz、GSM1800:1800MHz 及 GSM1900:1900MHz等几个频段 。GSM(全球移动通信系统)是一种广泛应用于 欧洲及 世界其他地方的数字移动电话系统。GSM实际上是欧洲的无线电话标准,据GSM MoU联合委员会报道,GSM在全球有12亿的用户,并且用户遍布120多个国家。因为许多GSM网络操作员与其他国外操作员有漫游协议,因此当用户到其他国家之后,仍然可以继续使用他们的移动电话。 GSM及其他技术是无线移动通信的演进,无线移动通信包括高速电路交换数据、通用无线分组系统、基于GSM网络的数据增强型移动通信技术以及通用移动通信服务 GSM历史:
20世纪80年代中期,当模拟蜂窝移动通信系统刚投放市场时,世界上的发达国家就在研制第二代移动通信系统。其中最有代表性和比较成熟的制式有泛欧GSM ,美国的ADC(D-AMPS)和日本的JDC(现在改名为PDC)等数字移动通信系统。在这些数字系统中,GSM的发展最引人注目。1991年GSM系统正式在欧洲问世,网络开通运行。 GSM数字移动通信系统源于欧洲。早在1982年,欧洲已有几大模拟蜂窝移动系统在运营,例如北欧多国的NMT(北欧移动电话)和英国的TACS(全接入通信系统),西欧其它各国也提供移动业务。当时这些系统是国内系统,不可能在国外使用。为了方便全欧洲统一使用移动电话,需要一种公共的系统,1982年,北欧国家向CEPT(欧洲邮电行政大会)提交了一份建议书,要求制定900MHz频段的公共欧洲电信业务规范。在这次大会上就成立了一个在欧洲电信标准学会(ETSI)技术委员会下的“移动特别小组(Group Special Mobile)”,简称“GSM”,来制定有关的标准和建议书。 而随着设备的开发和数字蜂窝移动通信网的建立,GSM逐步成为泛欧数字蜂窝移动通信系统的代名词,欧洲的专家们将GSM重新命名为“Global System for Mobile Communications”,使之成为“全球移动通信系统”的简称。 1990年,由英国提出将1800MHz频段归入GSM标准之中,此建议的目的是针对PCN(Personal Communications Network,即个人通信网)的应用,以进一频适应城区更高容量的需求。
我国自从1992年在嘉兴建立和开通第一个GSM演示系统,并于1993年9月正式开放业务以来,全国各地的移动通信系统中大多采用GSM系统,使得GSM系统成为目前我国最成熟和市场占有量最大得一种数字蜂窝系统。 在发展的过程中,GSM系统的功能不断得到丰富,从而能够提供更多样的服务。由GSM系统首先引入的短信息服务(SMS)提供了一种新颖、便捷、低价的通讯方式。 1994年,GSM实现了基于电路交换的数据业务和传真服务。 1999年,WAP协议使得用户可以通过手机访问互联网。 2000年后开始商用的通用分组无线服务(GPRS)使得GSM系统能够以效率更高的分组方式提供数据通讯。 2003年, EDGE技术开始商用,提供了接近3G的数据通讯能力。 目前,3GPP组织还在发展GSM标准,以便利用已经大量部署GSM基础设施,平滑地向3G技术演进。 GSM特点
1.GSM使用上直观的特点: GSM系统有几项重要特点:防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。 2.GSM的技术特点: 1). 频谱效率。由于采用了高效调制器、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。 2).容量。由于每个信道传输带宽增加,使同频复用栽干比要求降低至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);加上半速率话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。 3).话音质量。鉴于数字传输技术的特点以及GSM规范中有关空中接口和话音编码的定义,在门限值以上时,话音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量无关。 4).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个设备实体之间,例如A接口和Abis接口。 5). 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。 6).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。 7).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。GSM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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