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GSM（或全球移動通信系統）被定義為一套管理第二代或2G網絡的移動通信標準和協議，首先在歐洲開發和部署。本文介紹了GSM的工作原理、架構以及2022年的主要應用。 什么是GSM？ GSM（全球移動通信系統）是一套管理第二代或2G網絡的移動通信標準和協議，首先在歐洲開發和部署。

GSM（全球移動通信系統）是一種數字移動網絡，被歐洲和世界其他地區的手機用戶廣泛使用。GSM使用時分多址（TDMA）的變體，是三種數字無線電話技術中使用最廣泛的一種：TDMA，GSM和碼分多址（CDMA）。GSM對數據進行數字化和壓縮，然后將其與其他兩個用戶數據流一起發送到一個通道中，每個數據流都有自己的時間段。它在 900 兆赫 （MHz） 或 1，800 MHz 頻段工作。
GSM與其他技術一起，是無線移動通信發展的一部分，包括高速電路交換數據（HSCSD），通用分組無線電服務（GPRS），增強數據GSM環境（EDGE）和通用移動電信服務（UMTS）。 歷史 GSM的前身，包括美國的高級移動電話服務（AMPS）和英國的Total Access Communication System（TACS），都是用模擬技術構建的。然而，這些電信系統無法隨著更多用戶的采用而擴展。這些系統的缺點表明需要一種更有效的蜂窩技術，這種技術也可以在國際上使用。
為了實現這一目標，1983年，歐洲郵政和電信管理局會議（CEPT）成立了一個委員會，以制定歐洲數字電信標準。CEPT決定了新系統必須滿足的幾個標準：國際漫游支持，高語音質量，支持手持設備，低服務成本，支持新服務和綜合業務數字網絡（ISDN）功能。
1987年，來自13個歐洲國家的代表簽署了部署電信標準的合同。歐盟（EU）隨后通過法律，要求GSM作為歐洲的標準。1989年，GSM項目的責任從CEPT轉移到歐洲電信標準協會（ETSI）。
基于GSM的移動服務于1991年在芬蘭首次推出。同年，GSM標準頻段從900 MHz擴展到1，800 MHz。2010年，GSM占全球移動市場的80%。然而，一些電信運營商已經退役了他們的GSM網絡，包括澳大利亞的Telstra。2017年，新加坡退役了其2G GSM網絡。 網絡的組成 GSM網絡有四個獨立的部分，它們協同工作以作為一個整體運行：移動設備本身，基站子系統（BSS），網絡交換子系統（NSS）以及操作和支持子系統（OSS）。
移動設備通過硬件連接到網絡。訂閱者身份模塊 （SIM） 卡為網絡提供有關移動用戶的標識信息。
BSS 處理手機和 NSS 之間的流量。它由兩個主要組件組成：基站收發器（BTS）和基站控制器（BSC）。BTS包含與移動電話通信的設備，主要是無線電發射器接收器和天線，而BSC是其背后的智能。BSC 與一組基站收發器站通信并控制這些基站。
GSM網絡架構的NSS部分（通常稱為核心網絡）跟蹤呼叫者的位置，以實現蜂窩服務的交付。移動運營商擁有戰國策。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）。這些組件執行不同的功能，例如路由呼叫和短信服務 （SMS） 以及通過 SIM 卡驗證和存儲呼叫者帳戶信息。
由于許多GSM網絡運營商與外國運營商簽訂了漫游協議，因此用戶在前往其他國家時通常可以繼續使用手機。保存家庭網絡訪問配置的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。 安全詳細信息 盡管GSM被設計為安全的無線系統，但它仍然可能受到攻擊。GSM 使用身份驗證措施，例如質詢-響應身份驗證（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共享密鑰。
GMS 采用一些加密安全算法，包括加密明文數字的流密碼。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）來傳輸數據，例如通過網頁瀏覽。然而，GPRS使用的密碼GEA1和GEA2也在2011年被破解并發布。研究人員發布了開源軟件來嗅探GPRS網絡中的數據包。 GSM與CDMA與LTE的區別是什么？ GSM、CDMA和LTE（長期演進）蜂窩無線通信之間的巨大區別在于它們背后的技術以及它們旨在滿足的業務目標。GSM是三者中最古老的。GSM在歐洲作為標準開發和采用，使用當時可用的處理器/芯片技術來編碼和解碼數據。
有一段時間，移動運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。與現有模擬 AMPS 系統的不兼容在很大程度上導致了這些異常。為了提供必要的與GSM的臨時兼容性，他們評估了GSM對其網絡的規模經濟。運營商采用D-AMPS（數字高級移動電話服務），這是基于臨時標準（IS）-136的AMPS的數字版本，用于TDMA網絡（本身是電子工業協會/電信行業協會原始2GL D-AMPS標準IS-54的演變）。然而，最終很明顯，TDMA協議的頻譜效率不足以支持快速增長的蜂窩服務。這導致了CDMA協議的引入。
ITU IS-95，也稱為cdmaOne，于1993年成為CDMA數字蜂窩標準，在使用舊模擬AMPS系統的國家越來越受歡迎。也就是說，IS-95 需要強大的處理器，因為編碼和解碼 CDMA 比解碼和編碼 TDMA 需要更多的計算能力。因此，CDMA手機比GSM型號更昂貴。
蜂窩技術就是從那里發展而來的。在數據方面，GSM引入了GPRS，這導致了EDGE，而cdmaOne導致了ANSI-2000 1xRTT。這反過來又導致了EV-DO。由于其卓越的效率，3GPP在寬帶CDMA（W-CDMA）下采用CDMA協議在3G UMTS中實施。
相比之下，4G LTE是一種GSM技術，在數據傳輸速度方面是對3G的重大升級。但是，它不提供傳統意義上的電話方式。為了撥打常規電話，LTE使用專門的互聯網協議語音（VoIP）進行所謂的VoLTE。
CDMA和GSM技術最終通過LTE的編碼協議正交頻分多址（OFDMA）融合。OFDMA也是用于WiMAX和Wi-Fi網絡的編碼協議。
隨著5G變得越來越普遍，人們期望它將帶有新的編碼協議。現在預測5G是否會成為電信行業的漸進式發展或標志著這個市場的技術革命還為時過早。無論哪種方式，大多數電信行業觀察家都認為，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。基于GSM的技術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，運營商將在未來五年內關閉幾乎所有CDMA網絡。 GSM有哪些限制？ 盡管GSM是當今電信生態系統的首選技術，但它并非沒有缺點。以下是GSM的一些缺點：
電子干擾。 由于GSM使用脈沖傳輸技術，因此已知會干擾助聽器等電子設備。這種電磁干擾就是為什么機場、加油站和醫院等某些地方需要關閉手機的原因。
帶寬滯后。使用 GSM 技術時，多個用戶訪問相同的帶寬，隨著更多用戶加入網絡，有時會導致相當大的延遲。
數據傳輸速率有限。GSM提供的數據傳輸速率有限。為了實現更高的數據速率，用戶必須切換到具有更高級形式的GSM的設備。
中繼器。GSM技術要求運營商安裝中繼器以增加覆蓋范圍。