全球移动通信系统

全球移动通信系统

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GSM是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 of Mobile communication) 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，为全球超过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属于2代蜂窝移动通信技术。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技术也即三代，3G。

GSM 是Global System of Mobile communication全球移动通讯系统的英文缩写，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他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。

全球移动通信系统-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,尽管後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。.

全球移动通信系统-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200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人们。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。

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。复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复盖几十米的范围，主要用于室内。伞蜂窝则是用于复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下数十公里。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同眼支持室内复盖，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，因为室内复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。

网络结构

The structure of a GSM networkGSM系统後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的服务。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。

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。 The development of UMTS introduces an optional USIM, that 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 (而且还不是 vica versa).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。