一、GSM系統的概述
1、GSM系統的淵源
GSM數字移動通信系統始源于歐洲。GSM原意為“移動特別小組（Group Special Mobile）”，是1982年歐洲郵電行政大會（CEPT）為開發第二代數字蜂窩移動系統而成立的機構。1982年北歐國家向歐洲郵電行政大會（CEPT）提交了一份建議書，要求制定900 MHz頻段的公共歐洲電信業務規范。1987年9月7日來自歐洲十五個國家的電信業務經營者在哥本哈根簽署了一項關于在1991年實現泛歐900 MHz數字蜂窩移動系統標準的諒解備忘錄（Memorandum of Understanding，MOU），隨著設備的開發和數字蜂窩移動通信網的建立，GSM逐步成為歐洲數字蜂窩移動通信系統的代名詞。歐洲的專家們將GSM搖身一變，重新命名為“Global System for Mobile Communications”，變成了“全球移動通信系統”的簡稱。而將原來GSM有關的技術標準化交給了歐洲電信標準化協會（ETSI，European Telecommunication Standard Institute），因此，時分多址(TDMA)數字蜂窩移動通信網GSM系統（包括GPRS系統）的所有標準規范均由ETSI制定。由于GSM技術的突出表現，成為國際上第二代蜂窩移動通信技術的標準制式之一。
2、GSM系統的標準化
ETSI在對時分多址(TDMA)數字蜂窩移動通信網GSM系統標準化的過程中，經歷了第一階段（phase 1）、第二階段（phase 2）和增強第二階段（phase 2 +）的演進。由于3G技術的發展，ETSI已凍結了GSM系統（包括GPRS系統）的所有標準的研究制定。
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我國通信標準化協會，參考ETSI的GSM規范，結合我國通信網絡的實際，也制定了一系列GSM系統的相應通信行業標準，為我國時分多址(TDMA)數字蜂窩移動通信網的建設和運行，提供了技術支撐。
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二、GSM系統體系結構
1、GSM的系統組成
在我國通信行業標準YD/T 5104《數字蜂窩移動通信網900/1800MHz TDMA工程設計規范》中規定：900/1800 MHz TDMA數字蜂窩移動通信網（GSM/GPRS移動通信網）由GSM交換子系統（NSS，Network Switching Subsystem）、GPRS核心子系統、基站子系統（BSS，Base Station Subsystem）、操作維護中心（OMC，Operation and maintenance center）和移動用戶設備組成（MS，Mobile station）。TDMA網絡的基站子系統（BSS）是由基站控制器（BSC，Base Station Controller）、（GPRS）分組控制單元（PCU，Packet control unit）、基站收/發信臺（BTS，Base Station Transceiver）等組成。其系統體系結構如圖2-1所示。
圖2-1：GSM系統體系結構
NSS管理著GSM系統的交換功能，移動交換中心（MSC，Mobile Switching Center）是NSS的中心單元。BSS提供并管理著MS和MSC之間的無線傳輸通道，同時管理各子系統的接口。BSC經由MSC將MS連接到網絡子系統(NSS)。移動臺(MS)通過空中接口(無線接口)與基站子系統(BSS)相連。基站子系統(BSS)包含的許多基站控制器（BSC）一并連接到MSC上。因此，每個MSC通過BSC控制著數百個收/發信臺(BTS)。在同一基站控制器(BSC)下的兩個收/發信臺(BTS)之間的移動臺切換，可不必經由MSC而由該BSC直接處理。操作支持子系統（OSS）支持一個或多個操作維護中心（OMC），用以監控系統中每個網元的性能和工作過程。
網絡交換子系統(NSS)處理外部網絡與基站控制器(BSC)之間的呼叫交換，和數個用戶數據庫的接入。MSC控制著全部BSC之間的業務，為了保證用戶的可移動性，NSS中設立了相關數據庫網元，如：本地用戶位置寄存器(HLR，Home Location Register)、訪問用戶位置寄存器(VLR，Visitor Location Register)、鑒權中心（AUC，Authentication Centre）和設備識別寄存器（EIR，Equipment Identity Register）等，它們的作用詳見下表2-1中。
表2-1：NSS中相關數據庫類網元的作用簡介
2、GSM系統的標準接口
為了適應各種環境和各類型設備，構成GSM系統，其網元（或實體）可有不同的配置方法。但是，各實體的連接，必須符合規定的接口標準和相應協議。
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三、GSM系統的主要業務
GSM系統主要提供基本通信業務、承載業務和補充業務。包括移動-固定用戶之間、移動-移動用戶之間的實時雙向會話，和移動用戶的緊急呼叫；移動-移動用戶之間的點對點和小區廣播式的短消息業務（通過獨立于GSM系統的短消息業務中心）；通過網絡完成文本、圖形信息檢索、電子函件功能的可視圖文接入；智能用戶電報傳送和傳真。
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四、GSM系統的技術特征
1、系統的無線技術特征
GSM是一種時分多址/頻分雙工傳輸數字信號的蜂窩無線電通信系統。它采用TDMA和FDMA混合多址方式。主要工作頻段是900MHz，占用45MHz的頻譜；補充工作頻段為1800MHz，引入GSM 1800系統的主要目的是為了解決900 MHz頻段頻率緊張，不能滿足高話務密度城市和地區業務發展的需要。為了降低傳播損耗，并有利于補償上下行功率不平衡，移動臺采用低頻段發射。相差45MHz的前向和反向有效頻段劃分成200kHz寬的信道共124對，即上下行頻帶內各有124個載波 （頻帶兩端有l00kHz保護帶）。每個信道用一個載波發送的8個時分用戶是時間共享的，實現時分多址（每個時隙寬576.92p，一幀8個時隙4.615ms）。顯然，整個GSM系統總共有124×8=992個物理信道。若頻道號用n=1~124表示，則上下行124對載頻。
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GSM網蜂窩小區可以是全向區，或者是120°定向的三扇區。為了防止多徑衰落和減少其他干擾，采用慢速跳頻（移動臺跳速為217跳/秒，周期4.615ms，相當每一TDMA幀一跳）。蜂窩覆蓋區半徑為35km（小密度用戶區）。由于采取了自適應均衡、跳頻和糾錯碼、交織等多種抗干擾措施，同頻道防護比（載/干比）C/I ≥12 dB，這樣得以在業務密集區采用3小區/9扇區區群結構，從而減小了頻道再用距離。另外，為了提高頻譜利用率，GSM系統還采用了功率控制、話音激活技術（講話時打開發射機的間斷傳輸技術DTX），以減小干擾，提高系統容量。
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GSM系統采用最小移頻鍵控GMSK數字調制技術、先進的呼叫處理技術和新的網絡技術。為降低MSC的計算負荷，在基站(BS)和MSC之間，增加了基站控制器(BSC)，幾個基站經過無線端口控制單元BSC，匯接到就近的MSC上。而且MSC和BSC之間的數據接口(A接口）實現了標準化，從而加強了其互操作性。用戶能自動選擇信號最強的基站與其他任意基站進行通信。并且，盡量多地由基站來控制交換、信令和過區切換，以減少基站和MSC之間的交換和運算。
2、GSM系統的服務區特征
我們知道，GSM網具有數字蜂窩結構，是一個小區制大容量數字移動通信網，它由許多包含有數個扇區的基站區組成。在整個服務區內，可以進行交換控制，實現移動臺的呼叫接續、位置更新、過區切換與漫游等服務功能。在GSM網絡結構中，定義了幾種服務區，如圖4-2所示：包括移動交換中心(MSC)服務區、移動交換中心(MSC)服務區、位置區(LA，Location Area)和基站區(BA，BTS Area)等，其釋義詳見下表4-2。為了確定移動臺的位置，就必然涉及到這些服務區。利用多應用程序控制系統的強大功能，可對移動臺的呼入呼出進行有效的路由選擇控制。
圖4-2：GSM系統定義的服務區示意圖
表4-2：GSM系統定義的服務區釋義
