GSM移动通信及协议栈基础知识
1 、GSM简述
GSM全名为：Global System for MobileCommunications，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。
2、GSM发展历史
蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信的⼀次⾰命。其频率复⽤⼤⼤提⾼了频率利⽤率并增⼤了系统容量，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，但上述模拟系统有四⼤缺点：(1)各系统间没有公共接⼝；(2) 很难开展数据承载业务；(3) 频谱利⽤率低，⽆法适应⼤容量的需求；(4)安全保密性差，易被窃听，易做“假机”。尤其是在欧洲系统间没有公共接⼝，相互之间不能漫游，对客户造成很⼤的不便。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(GroupSpecial Mobile)”，简称“GSM”，来制定有关的标准和建议书。
  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的⼀种数字蜂窝系统。截⾄2002年11⽉，中国⼿机⽤户2亿，⽐2001年年底新增5509.2万。
  ⽬前我国主要的两⼤GSM系统为GSM900及GSM1800，由于采⽤了不同频率，因此适⽤的⼿机也不尽相同。不过⽬前⼤多数⼿机基本是双频⼿机，可以⾃由在这两个频段间切换。欧洲国家普遍采⽤的系统除GSM900和GSM1800外加⼊了GSM1900，⼿机为三频⼿机。在我国随着⼿机市场的进⼀步发展，现也已出现了三频⼿机，即可在GSM900\GSM1800\GSM1900三种频段内⾃由切换的⼿机，真正做到了⼀部⼿机可以畅游全世界。
早期来看，GSM900发展的时间较早，使⽤的较多，反之GSM1800发展的时间较晚。物理特性⽅⾯，前者频谱较低，波长较长，穿透⼒较差，但传送的距离较远，⽽⼿机发射功率较强，耗电量较⼤，因此待机时间较短；⽽后者的频谱较⾼，波长较短，穿透⼒佳，但传送的距离短，其⼿机的发射功率较⼩，待机时间则相应地较长。
紧急呼叫是GSM系统特有的⼀种话⾳业务功能。即使在GSM⼿机设置了限制呼出和没有插⼊⽤户识别卡(SIM)的情况下，只要在GSM⽹覆盖的区域内，⽤户仅需按⼀个键，便可将预先设定的特殊号码(如1
10、119、120等)发⾄相应的单位(警察局、消防队、急救中⼼等)。这⼀简化的拨号⽅式是为在紧急时刻来不及进⾏复杂操作⽽专门设计的。
3、GSM的特点
  GSM系统有⼏项重要特点：防盗窃能⼒佳、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。
  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，使同频复⽤载⼲⽐要求降低⾄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，⽽且包括⽹络之间以及⽹络中各设备实体之间，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ISD
N、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。
4、GSM的频段
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 GSM900：900MHz、GSM1800：
1800MHz 及GSM1900：1900MHz等⼏个频段。即GSM900、DCS1800和PCS1900三个频段，⼀般的所谓的双频⼿机就是在GSM900和DCS1800频段切换的⼿机。PCS1900(PCS1900- Personal Communications System operating in the
1,900MHzband.)则是别的⼀些国家使⽤的频段(如美国)。
通信协议  GSM900/DCS1800/PCS1900的区别: GSM900是初始的GSM 系统, MOBILE的功率从输出1W-8W, GSM900的通道从1~124, DCS1800的通道从512~885; DCS1800是低功率的，最⾼是1W;
GSM900的频段：GSM900⼩区半径为35km，上⾏频段为890~915MHz，下⾏频段为935~960MHz。PHASE2：890~915MHz和935~960MHz；通道号1~124。上⾏和下⾏组成⼀频率对，上⾏就是⼿机
发射、接收；下⾏就是到⼿机。
GSM1800的频段：⼩区半径为2km(由于1800MHz⼿机的低功率)；上⾏频段为1710~1785MHz，下⾏频段为1805~1880MHz。PHASE2：SAME；通道号：512~885，为⾼密度的⽤户。
  GSM1900的频段：上⾏频段为1850~1910MHz，下⾏频段为1930~1990MHz。