第3章2G技术
由于第一代模拟移动通信系统存在着许多的不足和缺陷,因此,人们开始探索更新的移动通信技术。进入20世纪80年代后期,大规模集成电路、微型计算机、微处理器和数字信号处理技术的大量应用,为开发数字移动通信系统提供了技术保障,从此,移动通信技术进入了其发展的第二个时期——2G时代。
3.1GSM
3.1.1GSM简介
全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications,GSM)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。GSM系统于1991年正式在欧洲问世,网络开通运行。我国于20世纪90年代初引进并采用此项技术标准,此前一直是采用蜂窝模拟移动技术。目前,中国移动的GSM网为世界最大的移动通信网络。
GSM数字移动通信系统是在蜂窝系统的基础上发展而成的,主要包括GSM900(900MHz)、GSM1800(1800MHz)及GSM1900(1900MHz)几个频段。GSM在频分多址下实现了时分多址,当它工作在跳频方式时,又引入了码分多址。GSM频率复用大大提高了频率利用率并增大系统容量,网络的智能化实现了越区转接和漫游功能,扩大了客户的服务范围。
3.1.2GSM的特点
GSM系统作为一种开放式结构和面向未来设计的系统,具有下列主要特点。
1. 具有开放的接口和通用的接口标准
GSM体制在构建过程中,不仅空中接口,而且网络内部各个接口都高度标准化。各子系统之间或各子系统与各种公用通信网之间都明确和详细定义了标准化接口规范,保证任何厂商提供的GSM系统或子系统能互连互通,而且能够适应未来数字化发展的需求,具有不断自我发展的能力。
2. 安全保密性好
GSM系统具有模拟移动通信系统无法比拟的保密性和安全性。GSM系统赋予每个用户各种用途的特征号码(如IMSI、TMSI、IMEI等),这些号码连同一些加密算法都存储在相应的网络设备中。另一方面,系统的合法用户所拥有的SIM卡中也存储着该用户的特征号码、注册参数等用户的全部信息和相应的加密算法。通过GSM系统特有的位置登记、鉴权等方式,能够保证合法用户的正常通信,禁止非法用户的侵入。
3. 支持多种业务
GSM系统能够支持电信业务、承载业务和补充业务等多种业务形式。其中,电信业务是GSM的主要业务,包括语音、短信息、可视图文、传真和紧急呼叫等。GSM的承载业务跟ISDN定义一样,不需要调制解调器就能提供数据业务,包括300~9600b/s的电路交换异步数据、1200~9600b/s的电路交换同步数据和300~9600b/s分组交换异步数据等。GSM的补充业务更是多种多样,且能够不断推陈出新。
4. 能够实现跨国漫游
GSM系统设置国际移动用户识别码(IMSI)是为了实现国际漫游功能。在拥有GSM系统的所有国家范围内,无论用户是在哪个国家进行的注册,只要携带着自己的SIM卡进入任何一个国家,即使使用的不是自己的手机,也能保证用户号码不变。而且,在所有这些GSM系统的网络达成某些协议后,用户的跨国漫游应该能够自动实现。
5. 具有更大的系统容量、通信质量好
GSM系统比模拟移动通信系统容量增大了3~5倍,其主要原因是系统对载噪比(载波功率与噪声功率的比值)的要求大大降低了。另一个原因是半速率语音编码的实现,使信息速率降低,从而使占用带宽减小。此外,GSM系统抗干扰能力强,因而通信质量好,语音效果好。
6. 频谱效率提高
由于窄带调制、信道编码、交织、均衡和语音编码等技术的采用,使得频率复用的程度大大提高,能更有效地利用无线频率资源。
3.1.3GSM的系统结构
GSM数字蜂窝通信系统的主要组成部分可分为移动台(MS)、基站子系统(BSS)和网络子系统(NSS),如图31所示。
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