移动通信技术的发展历程

第一代

第一代移动通信技术（1G）是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝标准，制定于上世纪80年代。Nordic移动（NMT）就是这样一种标准，应用于Nordic国家、东欧以及俄罗斯。其它还包括美国的高级移动系统（AMPS），英国的总访问通信系统（TACS）以及日本的JTAGS，西德的 C-Netz，法国的Radiocom 2000和意大利的RTMI。

第一代移动通信主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。在FDMA系统中，分配给用户一个信道，即一对频谱，一个频谱用作前向信道即基站向移动台方向的信道，另一个则用作反向信道即移动台向基站方向的信道。这种通信系统的基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号，任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转，因而必须同时占用2个信道(2对频谱)才能实现双工通信。

频分多址(FDMA)是采用调频的多址技术。业务信道在不同的频段分配给不同的用户。如TACS系统、AMPS系统等。频分多址是把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频道(也称信道)分配给不同的用户使用。这些频道互不交叠，其宽度应能传输一路数字话音信息，而在相邻频道之间无明显的串扰。

第一代移动通信有多种制式，我国主要采用的是TACS。第一代移动通信有很多不足之处，如容量有限、制式太多、互不兼容、性差、通话质量不高、不能提供数据业务和不能提供自动漫游等。

由于受到传输带宽的限制，不能进行移动通信的长途漫游，只能是一种区域性的移动通信系统，模拟蜂窝服务在许多地方正被逐步淘汰。

第二代

与第一代模拟蜂窝移动通信相比，第二代移动通信系统采用了数字化，具有性强、频谱利用率高、能提供丰富的业务、标准化程度高等特点，使得移动通信得到了空前的发展，从过去的补充地位跃居通信的主导地位。我国目前应用的第二代蜂窝系统为欧洲的GSM系统以及北美的窄带CDMA系统。

GSM（Global System for Mobile Communications），即全球移动通讯系统，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网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。

1、GSM无线电接口

GSM 是一个蜂窝网络，也就是说移动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。覆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；微微蜂窝则是那种很小的蜂窝只覆盖几十米的围，主要用于室，伞蜂窝则是用于覆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同样支持室覆盖，通过功率分配器可以把室外天线的功率分配到室天线分布系统上。这是一种典型的配置方案，用于满足室高密度通话要求，在购物中心和机场十分常见。然而这并不是必须的，因为室覆盖也可以通过无线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。

2、GSM网络结构

GSM系统后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。

（1）基站系统(基站和相关控制器）。.

（2）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。

（3）GPRS核心网(可选部分，用于基于报文的互联网连接)。

（4）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。

（5）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。

3、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性。A5/1是在欧洲围使用的强力算法，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。

4、GSM的技术特点

（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，使同频复用栽干比要求降低至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，而且报刊网络直接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ISDN、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。

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。全球移动通信系统可以提供全球漫游，当然也需要网络