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GSM（或全球移動通信系統(tǒng)）被定義為一套管理第二代或2G網(wǎng)絡(luò)的移動通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，首先在歐洲開發(fā)和部署。本文介紹了GSM的工作原理、架構(gòu)以及2022年的主要應(yīng)用。 什么是GSM？ GSM（全球移動通信系統(tǒng)）是一套管理第二代或2G網(wǎng)絡(luò)的移動通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，首先在歐洲開發(fā)和部署。

GSM（全球移動通信系統(tǒng)）是一種數(shù)字移動網(wǎng)絡(luò)，被歐洲和世界其他地區(qū)的手機(jī)用戶廣泛使用。GSM使用時分多址（TDMA）的變體，是三種數(shù)字無線電話技術(shù)中使用最廣泛的一種：TDMA，GSM和碼分多址（CDMA）。GSM對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化和壓縮，然后將其與其他兩個用戶數(shù)據(jù)流一起發(fā)送到一個通道中，每個數(shù)據(jù)流都有自己的時間段。它在 900 兆赫 （MHz） 或 1，800 MHz 頻段工作。
GSM與其他技術(shù)一起，是無線移動通信發(fā)展的一部分，包括高速電路交換數(shù)據(jù)（HSCSD），通用分組無線電服務(wù)（GPRS），增強(qiáng)數(shù)據(jù)GSM環(huán)境（EDGE）和通用移動電信服務(wù)（UMTS）。 歷史 GSM的前身，包括美國的高級移動電話服務(wù)（AMPS）和英國的Total Access Communication System（TACS），都是用模擬技術(shù)構(gòu)建的。然而，這些電信系統(tǒng)無法隨著更多用戶的采用而擴(kuò)展。這些系統(tǒng)的缺點(diǎn)表明需要一種更有效的蜂窩技術(shù)，這種技術(shù)也可以在國際上使用。
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，1983年，歐洲郵政和電信管理局會議（CEPT）成立了一個委員會，以制定歐洲數(shù)字電信標(biāo)準(zhǔn)。CEPT決定了新系統(tǒng)必須滿足的幾個標(biāo)準(zhǔn)：國際漫游支持，高語音質(zhì)量，支持手持設(shè)備，低服務(wù)成本，支持新服務(wù)和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)（ISDN）功能。
1987年，來自13個歐洲國家的代表簽署了部署電信標(biāo)準(zhǔn)的合同。歐盟（EU）隨后通過法律，要求GSM作為歐洲的標(biāo)準(zhǔn)。1989年，GSM項(xiàng)目的責(zé)任從CEPT轉(zhuǎn)移到歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ETSI）。
基于GSM的移動服務(wù)于1991年在芬蘭首次推出。同年，GSM標(biāo)準(zhǔn)頻段從900 MHz擴(kuò)展到1，800 MHz。2010年，GSM占全球移動市場的80%。然而，一些電信運(yùn)營商已經(jīng)退役了他們的GSM網(wǎng)絡(luò)，包括澳大利亞的Telstra。2017年，新加坡退役了其2G GSM網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)絡(luò)的組成 GSM網(wǎng)絡(luò)有四個獨(dú)立的部分，它們協(xié)同工作以作為一個整體運(yùn)行：移動設(shè)備本身，基站子系統(tǒng)（BSS），網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS）以及操作和支持子系統(tǒng)（OSS）。
移動設(shè)備通過硬件連接到網(wǎng)絡(luò)。訂閱者身份模塊 （SIM） 卡為網(wǎng)絡(luò)提供有關(guān)移動用戶的標(biāo)識信息。
BSS 處理手機(jī)和 NSS 之間的流量。它由兩個主要組件組成：基站收發(fā)器（BTS）和基站控制器（BSC）。BTS包含與移動電話通信的設(shè)備，主要是無線電發(fā)射器接收器和天線，而BSC是其背后的智能。BSC 與一組基站收發(fā)器站通信并控制這些基站。
GSM網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的NSS部分（通常稱為核心網(wǎng)絡(luò)）跟蹤呼叫者的位置，以實(shí)現(xiàn)蜂窩服務(wù)的交付。移動運(yùn)營商擁有戰(zhàn)國策。NSS具有多種部件，包括移動交換中心（MSC）和家庭位置寄存器（HLR）。這些組件執(zhí)行不同的功能，例如路由呼叫和短信服務(wù) （SMS） 以及通過 SIM 卡驗(yàn)證和存儲呼叫者帳戶信息。
由于許多GSM網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商與外國運(yùn)營商簽訂了漫游協(xié)議，因此用戶在前往其他國家時通?？梢岳^續(xù)使用手機(jī)。保存家庭網(wǎng)絡(luò)訪問配置的SIM卡可以切換到具有計量本地訪問的SIM卡，從而顯著降低漫游成本，同時不會減少服務(wù)。 安全詳細(xì)信息 盡管GSM被設(shè)計為安全的無線系統(tǒng)，但它仍然可能受到攻擊。GSM 使用身份驗(yàn)證措施，例如質(zhì)詢-響應(yīng)身份驗(yàn)證（提示用戶提供問題的有效答案）以及密碼或密碼短語形式的預(yù)共享密鑰。
GMS 采用一些加密安全算法，包括加密明文數(shù)字的流密碼。A5/1、A5/2 和 A5/3 是三種流密碼，可確保用戶的對話是私密的。但是，A5/1 和 A5/2 的算法已被破壞并發(fā)布，因此容易受到明文攻擊。
GSM使用GPRS（一種基于分組的通信服務(wù)）來傳輸數(shù)據(jù)，例如通過網(wǎng)頁瀏覽。然而，GPRS使用的密碼GEA1和GEA2也在2011年被破解并發(fā)布。研究人員發(fā)布了開源軟件來嗅探GPRS網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包。 GSM與CDMA與LTE的區(qū)別是什么？ GSM、CDMA和LTE（長期演進(jìn)）蜂窩無線通信之間的巨大區(qū)別在于它們背后的技術(shù)以及它們旨在滿足的業(yè)務(wù)目標(biāo)。GSM是三者中最古老的。GSM在歐洲作為標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)和采用，使用當(dāng)時可用的處理器/芯片技術(shù)來編碼和解碼數(shù)據(jù)。
有一段時間，移動運(yùn)營商在全球許多國家部署了2G GSM，除了美國和南美洲的幾個國家。與現(xiàn)有模擬 AMPS 系統(tǒng)的不兼容在很大程度上導(dǎo)致了這些異常。為了提供必要的與GSM的臨時兼容性，他們評估了GSM對其網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。運(yùn)營商采用D-AMPS（數(shù)字高級移動電話服務(wù)），這是基于臨時標(biāo)準(zhǔn)（IS）-136的AMPS的數(shù)字版本，用于TDMA網(wǎng)絡(luò)（本身是電子工業(yè)協(xié)會/電信行業(yè)協(xié)會原始2GL D-AMPS標(biāo)準(zhǔn)IS-54的演變）。然而，最終很明顯，TDMA協(xié)議的頻譜效率不足以支持快速增長的蜂窩服務(wù)。這導(dǎo)致了CDMA協(xié)議的引入。
ITU IS-95，也稱為cdmaOne，于1993年成為CDMA數(shù)字蜂窩標(biāo)準(zhǔn)，在使用舊模擬AMPS系統(tǒng)的國家越來越受歡迎。也就是說，IS-95 需要強(qiáng)大的處理器，因?yàn)榫幋a和解碼 CDMA 比解碼和編碼 TDMA 需要更多的計算能力。因此，CDMA手機(jī)比GSM型號更昂貴。
蜂窩技術(shù)就是從那里發(fā)展而來的。在數(shù)據(jù)方面，GSM引入了GPRS，這導(dǎo)致了EDGE，而cdmaOne導(dǎo)致了ANSI-2000 1xRTT。這反過來又導(dǎo)致了EV-DO。由于其卓越的效率，3GPP在寬帶CDMA（W-CDMA）下采用CDMA協(xié)議在3G UMTS中實(shí)施。
相比之下，4G LTE是一種GSM技術(shù)，在數(shù)據(jù)傳輸速度方面是對3G的重大升級。但是，它不提供傳統(tǒng)意義上的電話方式。為了撥打常規(guī)電話，LTE使用專門的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議語音（VoIP）進(jìn)行所謂的VoLTE。
CDMA和GSM技術(shù)最終通過LTE的編碼協(xié)議正交頻分多址（OFDMA）融合。OFDMA也是用于WiMAX和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的編碼協(xié)議。
隨著5G變得越來越普遍，人們期望它將帶有新的編碼協(xié)議?，F(xiàn)在預(yù)測5G是否會成為電信行業(yè)的漸進(jìn)式發(fā)展或標(biāo)志著這個市場的技術(shù)革命還為時過早。無論哪種方式，大多數(shù)電信行業(yè)觀察家都認(rèn)為，其影響將是全球性的，也是巨大的。 GSM和CDMA：哪個更受歡迎？ 在GSM和CDMA之間，GSM - 以及它的后代5G New Radio（NR），UMTS和LTE - 更受歡迎?；贕SM的技術(shù)幾乎在世界上每個國家都部署。
相比之下，CDMA目前在不到10個國家使用。此外，運(yùn)營商將在未來五年內(nèi)關(guān)閉幾乎所有CDMA網(wǎng)絡(luò)。 GSM有哪些限制？ 盡管GSM是當(dāng)今電信生態(tài)系統(tǒng)的首選技術(shù)，但它并非沒有缺點(diǎn)。以下是GSM的一些缺點(diǎn)：
電子干擾。 由于GSM使用脈沖傳輸技術(shù)，因此已知會干擾助聽器等電子設(shè)備。這種電磁干擾就是為什么機(jī)場、加油站和醫(yī)院等某些地方需要關(guān)閉手機(jī)的原因。
帶寬滯后。使用 GSM 技術(shù)時，多個用戶訪問相同的帶寬，隨著更多用戶加入網(wǎng)絡(luò)，有時會導(dǎo)致相當(dāng)大的延遲。
數(shù)據(jù)傳輸速率有限。GSM提供的數(shù)據(jù)傳輸速率有限。為了實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率，用戶必須切換到具有更高級形式的GSM的設(shè)備。
中繼器。GSM技術(shù)要求運(yùn)營商安裝中繼器以增加覆蓋范圍。