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GSM技术及其在物联网终端技术研究中的应用

时间:2023-10-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:1982年在欧洲邮电行政大会上成立“移动特别小组”简称“GSM”,开始制定使用于泛欧各国的一种数字移动通信系统的技术规范。1990年完成了GSM900的规范,产生一套12章规范系列。在GSM系统中,漫游是在SIM卡识别号以及被称为IMSI的国际移动用户识别号的基础上实现的。

GSM技术及其在物联网终端技术研究中的应用

1.GSM技术简介

全球移动通信技术GSM(Global System for Mobile Communications)数字移动通信系统源于欧洲。早在20世纪80年代初,欧洲已有几大模拟蜂窝移动系统在运营,例如北欧的NMT(北欧移动电话)和英国的TACS(全接入通信系统),西欧其他各国也提供移动业务。但是模拟系统有一些束缚:第一,即使是80年代初的过低估计,移动业务的潜在需求也远远超过当时模拟蜂窝网的预计容量;第二,运营中的不同系统不能向用户提供兼容性:一个TACS终端不能进入NMT网,一个NMT终端也不能进入TACS网。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年在欧洲邮电行政大会(CEPT)上成立“移动特别小组”(Group Special Mobile)简称“GSM”,开始制定使用于泛欧各国的一种数字移动通信系统的技术规范。1990年完成了GSM900的规范,产生一套12章规范系列。随着设备的开发和数字蜂窝移动通信网的建立,GSM逐渐演变为“全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication)”的简称。

GSM是当前应用最为广泛的移动电话标准,自90年代中期投入以来,GSM标准的设备占据当前全球蜂窝移动通信设备市场80%以上,全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。所有用户可以在签订了“漫游协定”移动电话运营商之间自由漫游。

2.GSM系统结构

GSM系统主要由移动台(MS)、移动网子系统(NSS)、基站子系统(BSS)和操作支持子系统(OSS)四部分组成。

(1)移动台(MS),移动台是公用GSM移动通信网中用户使用的设备,也是用户能够直接接触的整个GSM系统中的唯一设备。移动台的类型不仅包括手持台,还包括车载台和便携式台。随着GSM标准的数字式手持台进一步小型、轻巧和增加功能的发展趋势,手持台的用户将占据整个用户的很大部分。

(2)基站子系统(BSS),基站子系统(BSS)是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分。通过无线接口直接与移动台相接,负责无线发送接收和无线资源管理。另一方面,基站子系统与网络子系统(NSS)中的移动业务交换中心(MSC)相连,实现移动用户之间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接,传送系统信号和用户信息等。当然,要对BSS部分进行操作维护管理,还要建立BSS与操作支持子系统(OSS)之间的通信连接。

(3)移动网子系统(NSS)。移动网子系统(NSS)主要包含有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能,它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其他通信网用户之间通信起着管理作用。NSS由一系列功能实体构成,整个GSM系统内部,即NSS的各功能实体之间和NSS与BSS之间都通过符合CCITT信令系统No.7协议和GSM规范的7号信令网络互相通信。

(4)操作支持子系统(OSS)。操作支持子系统(OSS)需完成许多任务,包括移动用户管理、移动设备管理乃至网络操作和维护。(www.xing528.com)

3.GSM技术特点

GSM的主要特点可以归结为:

(1)频谱效率高,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)容量大,因每个信道传输带宽增添,降低了同频复用载干比,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)话音质量好,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,而且包括网络之间及网络中各种设备实体之间的接口。

(5)安全性好,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ISDN、PSTN等的互联与其他网络的互联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,它象征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。在GSM系统中,漫游是在SIM卡识别号以及被称为IMSI的国际移动用户识别号的基础上实现的。这意味着用户不必带着终端设备而只需带其SIM卡进入其他国家即可。终端设备可以租借,仍可达到用户号码不变且计费账号不变的目的。

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