GSM（或全球移动通信系统）被定义为一套管理第二代或2G网络的移动通信标准和协议，首先在欧洲开发和部署。本文介绍了GSM的工作原理、架构以及2022年的主要应用。 什么是GSM？ GSM（全球移动通信系统）是一套管理第二代或2G网络的移动通信标准和协议，首先在欧洲开发和部署。

GSM（全球移动通信系统）是一种数字移动网络，被欧洲和世界其他地区的手机用户广泛使用。GSM使用时分多址（TDMA）的变体，是三种数字无线电话技术中使用最广泛的一种：TDMA，GSM和码分多址（CDMA）。GSM对数据进行数字化和压缩，然后将其与其他两个用户数据流一起发送到一个通道中，每个数据流都有自己的时间段。它在 900 兆赫 （MHz） 或 1，800 MHz 频段工作。
GSM与其他技术一起，是无线移动通信发展的一部分，包括高速电路交换数据（HSCSD），通用分组无线电服务（GPRS），增强数据GSM环境（EDGE）和通用移动电信服务（UMTS）。 历史 GSM的前身，包括美国的高级移动电话服务（AMPS）和英国的Total Access Communication System（TACS），都是用模拟技术构建的。然而，这些电信系统无法随着更多用户的采用而扩展。这些系统的缺点表明需要一种更有效的蜂窝技术，这种技术也可以在国际上使用。
为了实现这一目标，1983年，欧洲邮政和电信管理局会议（CEPT）成立了一个委员会，以制定欧洲数字电信标准。CEPT决定了新系统必须满足的几个标准：国际漫游支持，高语音质量，支持手持设备，低服务成本，支持新服务和综合业务数字网络（ISDN）功能。
1987年，来自13个欧洲国家的代表签署了部署电信标准的合同。欧盟（EU）随后通过法律，要求GSM作为欧洲的标准。1989年，GSM项目的责任从CEPT转移到欧洲电信标准协会（ETSI）。
基于GSM的移动服务于1991年在芬兰首次推出。同年，GSM标准频段从900 MHz扩展到1，800 MHz。2010年，GSM占全球移动市场的80%。然而，一些电信运营商已经退役了他们的GSM网络，包括澳大利亚的Telstra。2017年，新加坡退役了其2G GSM网络。 网络的组成 GSM网络有四个独立的部分，它们协同工作以作为一个整体运行：移动设备本身，基站子系统（BSS），网络交换子系统（NSS）以及操作和支持子系统（OSS）。
移动设备通过硬件连接到网络。订阅者身份模块 （SIM） 卡为网络提供有关移动用户的标识信息。
BSS 处理手机和 NSS 之间的流量。它由两个主要组件组成：基站收发器（BTS）和基站控制器（BSC）。BTS包含与移动电话通信的设备，主要是无线电发射器接收器和天线，而BSC是其背后的智能。BSC 与一组基站收发器站通信并控制这些基站。
GSM网络架构的NSS部分（通常称为核心网络）跟踪呼叫者的位置，以实现蜂窝服务的交付。移动运营商拥有战国策。NSS具有多种部件，包括移动交换中心（MSC）和家庭位置寄存器（HLR）。这些组件执行不同的功能，例如路由呼叫和短信服务 （SMS） 以及通过 SIM 卡验证和存储呼叫者帐户信息。
由于许多GSM网络运营商与外国运营商签订了漫游协议，因此用户在前往其他国家时通常可以继续使用手机。保存家庭网络访问配置的SIM卡可以切换到具有计量本地访问的SIM卡，从而显着降低漫游成本，同时不会减少服务。 安全详细信息 尽管GSM被设计为安全的无线系统，但它仍然可能受到攻击。GSM 使用身份验证措施，例如质询-响应身份验证（提示用户提供问题的有效答案）以及密码或密码短语形式的预共享密钥。
GMS 采用一些加密安全算法，包括加密明文数字的流密码。A5/1、A5/2 和 A5/3 是三种流密码，可确保用户的对话是私密的。但是，A5/1 和 A5/2 的算法已被破坏并发布，因此容易受到明文攻击。
GSM使用GPRS（一种基于分组的通信服务）来传输数据，例如通过网页浏览。然而，GPRS使用的密码GEA1和GEA2也在2011年被破解并发布。研究人员发布了开源软件来嗅探GPRS网络中的数据包。 GSM与CDMA与LTE的区别是什么？ GSM、CDMA和LTE（长期演进）蜂窝无线通信之间的巨大区别在于它们背后的技术以及它们旨在满足的业务目标。GSM是三者中最古老的。GSM在欧洲作为标准开发和采用，使用当时可用的处理器/芯片技术来编码和解码数据。
有一段时间，移动运营商在全球许多国家部署了2G GSM，除了美国和南美洲的几个国家。与现有模拟 AMPS 系统的不兼容在很大程度上导致了这些异常。为了提供必要的与GSM的临时兼容性，他们评估了GSM对其网络的规模经济。运营商采用D-AMPS（数字高级移动电话服务），这是基于临时标准（IS）-136的AMPS的数字版本，用于TDMA网络（本身是电子工业协会/电信行业协会原始2GL D-AMPS标准IS-54的演变）。然而，最终很明显，TDMA协议的频谱效率不足以支持快速增长的蜂窝服务。这导致了CDMA协议的引入。
ITU IS-95，也称为cdmaOne，于1993年成为CDMA数字蜂窝标准，在使用旧模拟AMPS系统的国家越来越受欢迎。也就是说，IS-95 需要强大的处理器，因为编码和解码 CDMA 比解码和编码 TDMA 需要更多的计算能力。因此，CDMA手机比GSM型号更昂贵。
蜂窝技术就是从那里发展而来的。在数据方面，GSM引入了GPRS，这导致了EDGE，而cdmaOne导致了ANSI-2000 1xRTT。这反过来又导致了EV-DO。由于其卓越的效率，3GPP在宽带CDMA（W-CDMA）下采用CDMA协议在3G UMTS中实施。
相比之下，4G LTE是一种GSM技术，在数据传输速度方面是对3G的重大升级。但是，它不提供传统意义上的电话方式。为了拨打常规电话，LTE使用专门的互联网协议语音（VoIP）进行所谓的VoLTE。
CDMA和GSM技术最终通过LTE的编码协议正交频分多址（OFDMA）融合。OFDMA也是用于WiMAX和Wi-Fi网络的编码协议。
随着5G变得越来越普遍，人们期望它将带有新的编码协议。现在预测5G是否会成为电信行业的渐进式发展或标志着这个市场的技术革命还为时过早。无论哪种方式，大多数电信行业观察家都认为，其影响将是全球性的，也是巨大的。 GSM和CDMA：哪个更受欢迎？ 在GSM和CDMA之间，GSM - 以及它的后代5G New Radio（NR），UMTS和LTE - 更受欢迎。基于GSM的技术几乎在世界上每个国家都部署。
相比之下，CDMA目前在不到10个国家使用。此外，运营商将在未来五年内关闭几乎所有CDMA网络。 GSM有哪些限制？ 尽管GSM是当今电信生态系统的首选技术，但它并非没有缺点。以下是GSM的一些缺点：
电子干扰。 由于GSM使用脉冲传输技术，因此已知会干扰助听器等电子设备。这种电磁干扰就是为什么机场、加油站和医院等某些地方需要关闭手机的原因。
带宽滞后。使用 GSM 技术时，多个用户访问相同的带宽，随着更多用户加入网络，有时会导致相当大的延迟。
数据传输速率有限。GSM提供的数据传输速率有限。为了实现更高的数据速率，用户必须切换到具有更高级形式的GSM的设备。
中继器。GSM技术要求运营商安装中继器以增加覆盖范围。