全球移动通信系统（Global System of Mobile communication，GSM），空中接口采用时分多址技术。GSM作为开放标准，提供了更容易的互操作性，允许网络运营商向用户提供漫游服务。GSM自20世纪90年代中期投入商用以来，是当前应用最为广泛的移动电话标准。全球超过200个国家和地区、超过10亿人使用GSM电话。

1.GSM的网络架构

GSM系统的网络庞大而复杂，可以提供所有服务。系统网络被分成很多部分，每一部分负责其中的一个功能。

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电话本的可拆卸的智能IC卡。用户在更换手机后仍能保存自己的信息。

GSM由交换子系统（MSC）、基站子系统（BS）、移动用户终端（MS）和中继线等子系统组成。图4-8是GSM的接口。

（1）交换子系统。交换子系统（MSC）与公用交换电话网（PSTN）连接，负责每个蜂窝覆盖区的系统管理，拥有每个移动用户的相关信息，管理用户越区通信切换，完成所有的网络管理功能（呼叫接续、维护、计费以及监控覆盖区内的非法行为等）。

图4-8 GSM的接口

交换子系统（MSC）由归属位置寄存器（HLR）、被访位置寄存器（VLR）、设备识别寄存器（EIR）、鉴权中心（AC）和操作管理中心（OMC）等功能组件组成。

（2）基站子系统。基站（BS）子系统负责管理无线资源，实现固定网络与移动用户之间的通信连接，传送信号和用户信息。基站（BS）子系统由一个基站控制器（BSC）、若干基站收发信系统（BTS）和基站天线组成。

图4-9 无线中继（转发器）装置

（3）移动用户终端。移动用户终端（MS）负责传送电话业务和非话业务。它由接收机、发信机、频率合成器、控制电路、拨号按钮和送受话器等组成。移动用户终端有车载台、手持台、便携台等多种类型。

（4）中继线。中继即转发装置，包括有线中继和无线中继两类。有线中继有DDN中继、IS-DN中继、光纤中继等。无线中继有微波中继和卫星中继。固定通信系统和无线通信系统之间的中继一般采用光纤、铜缆、微波中继以及卫星中继。图4-9是无线中继（转发器）装置。

2.无线接口(www.daowen.com)

空中接口是指移动用户终端和接入网之间的接口，简称Uu接口，通常也称为无线接口。

GSM是运行在多个不同无线电频率上的蜂窝网络，移动用户首先要连接到它能搜索到的最近的蜂窝单元区域，需要在任何地方和任何移动速度下，都能得到通信服务。无线通信网必须容易更改网络的拓扑配置。在移动通信网中，当呼叫用户时，应能实现漫游和不知不觉地越区无缝切换蜂窝覆盖区，必须每隔数秒为用户重新配置一次。

GSM网络有4种不同覆盖面积的蜂窝单元：巨蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝和伞蜂窝。巨蜂窝的基站天线安装在单独架设的竖立天线杆上或者建筑物顶上。微蜂窝的天线高度低于建筑物的平均高度，一般用于市区内。微微蜂窝只覆盖几十米的范围，主要用于室内。伞蜂窝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。

蜂窝覆盖的服务半径范围根据天线高度、增益和传播条件可以从百米到数十千米。GSM实际使用的最大覆盖半径距离为35km。扩展蜂窝的覆盖半径可以增加一倍或更多。

在购物中心和机场、车站等公共场所，为提高信号质量、减少干扰和回声以及满足高密度通话要求，GSM通过功率分配器可以把室外天线的功率分配到室内天线分布系统上。

3.GSM的射频频率分配

GSM900：上行频率为890～915MHz；下行频率为935～960MHz。

GSM900E：上行频率为880～915MHz；下行频率为925～960MHz。

GSM1800：上行频率为1710～1785MHz；下行频率为1805～1880MHz。

GSM1900：上行频率为1850～1910MHz；下行频率为1930～1990MHz。

4.GSM的安全性能

系统设计使用共享密钥用户认证。用户与基站之间的通信可以被加密。使用更长的鉴别密钥保证更安全以及网络和用户的双向验证，具有中等安全水平。GSM只有网络到用户的验证。虽然安全模块提供了保密和鉴别功能，但是鉴别能力有限而且可以伪造。

为了安全，GSM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保密性。A5/1是欧洲范围使用的强力算法，而A5/2是在其他国家使用的弱强度算法。已经发现两种加密算法中的严重漏洞，例如，某个单一密码受到攻击可能导致实时中断A5/2。如果系统支持多个不同加密算法，这样运营商就可以获得更高的安全等级。