GSM技術(shù)發(fā)展歷史

全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)是迄今為止最為成功的全球性移動(dòng)通信系統(tǒng)。其開發(fā)始于1982年。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI)的前身歐洲郵政電信管理會(huì)議(CEPT)成立了移動(dòng)特別行動(dòng)小組(Groupe Speciale Mobile)，該小組得到了對(duì)有關(guān)泛歐數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的諸多建議進(jìn)行改進(jìn)的授權(quán)。

試圖完成的兩個(gè)目標(biāo)是：第一，用于無線通信的更好、更有效的技術(shù)解決方案——在那個(gè)時(shí)候，數(shù)字系統(tǒng)在用戶容量、易用性和可能的附加業(yè)務(wù)數(shù)目等方面都要優(yōu)于當(dāng)時(shí)還十分流行的模擬系統(tǒng)已經(jīng)是顯而易見的了。第二，實(shí)現(xiàn)全歐洲統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以支持跨越國(guó)界的漫游。這在以前是不可能做到的，因?yàn)楦鲊?guó)使用的是互不兼容的模擬系統(tǒng)。之后的若干年里，幾家公司為這種系統(tǒng)提出了一些建議。這些建議幾乎涵蓋了不同技術(shù)領(lǐng)域的所有可能技術(shù)措施。提出的多址方式包括時(shí)分多址(TDMA)，頻分多址(FDMA)和碼分多址(CDMA)提議采用的調(diào)制技術(shù)有高斯最小頻移鍵控(GMSK)、四進(jìn)制頻移鍵控(4FSK)、正交幅度調(diào)制(QAM)和自適應(yīng)差分脈沖調(diào)制(ADPM)。

所有提出的系統(tǒng)都進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和信道模擬器測(cè)試。除了技術(shù)因素，市場(chǎng)和政治因素也影響了決策的進(jìn)程。由于FDMA需要在移動(dòng)臺(tái)處進(jìn)行天線分集，因此基于FDMA的方案就不在最終的考慮之列。盡管這種分集的技術(shù)可行性已經(jīng)為日本的數(shù)字系統(tǒng)所證明，增大的天線尺寸使之仍然不能成為一個(gè)理想的選擇。CDMA最終也被排除在外，因?yàn)樵谀菚r(shí)采用CDMA方式所必需的信號(hào)處理看上去造價(jià)過高且不夠可靠。因此，只有TDMA系統(tǒng)在這一抉擇過程中得以保留。可是，最終的(TDMA)系統(tǒng)并非來自某個(gè)公司的建議，而反過來形成了一個(gè)折中的系統(tǒng)。究其原因是政治性的而非技術(shù)性的：選擇某一個(gè)公司的建議作為標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)給這家公司帶來相當(dāng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在20世紀(jì)90年代早期，人們意識(shí)到GSM應(yīng)當(dāng)擁有一些沒有包括在最初標(biāo)準(zhǔn)之中的功能特性。所以，包括這些功能的所謂第二階段規(guī)范直至1995年才開發(fā)完成。而包括分組無線電和EDGE所采用的更高效調(diào)制方案在內(nèi)的進(jìn)一步的功能提升是其后才逐漸引入的?；谶@些擴(kuò)充，GSM通常被稱為2.5代系統(tǒng)，這是因?yàn)槠涔δ鼙饶切┑诙到y(tǒng)強(qiáng)大，而又未能具備第三代系統(tǒng)的所有功能。GSM的成功出乎了所有人的意料。雖然最初它是作為歐洲系統(tǒng)來開發(fā)的，但在歐洲推廣應(yīng)用的同時(shí)，整個(gè)世界范圍內(nèi)就已經(jīng)開始了對(duì)GSM的廣泛應(yīng)用。澳大利亞是第一個(gè)簽訂基礎(chǔ)協(xié)議的非歐洲國(guó)家。從那時(shí)起，GSM逐漸成為了全球性的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，在2004年已擁有了超過十億的眾多用戶。當(dāng)然，也有個(gè)別的例外：日本和韓國(guó)就從未采用過GSM。GSM有三種版本，每一種都使用不同的載波頻率。最初的GSM系統(tǒng)使用900MHz附近的載頻。稍后增加了GSM-1800，也就是所謂的DCS-1800，用以支持不斷增加的用戶數(shù)目。它使用的載波頻率在1800MHz附近，總的可用帶寬大概是900MHz附近可用帶寬的三倍，并且降低了移動(dòng)臺(tái)的最大發(fā)射功率。除此之外，GSM-1800和最初的GSM完全相同。因此，信號(hào)處理、交換技術(shù)等方面無須做任何改變就可以同樣加以利用。更高的載波頻率意味著更大的路徑損耗，同時(shí)發(fā)射功率的降低會(huì)造成小區(qū)尺寸的明顯縮小。這一實(shí)際效果同更寬的可用帶寬一起使網(wǎng)絡(luò)容量可以得到相當(dāng)大的擴(kuò)充。第三種系統(tǒng)被稱做GSMl900或PCS-1900(個(gè)人通信系統(tǒng))，工作在1900MHz載頻上，并主要用于美國(guó)。

GSM是一個(gè)開放性標(biāo)準(zhǔn)。這意味著只就接口做出規(guī)定，而不限制具體的實(shí)現(xiàn)形式。作為一個(gè)例子，我們來考慮GSM采用的調(diào)制方式，即GMSK。GSM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了帶外發(fā)射的上限、相位抖動(dòng)、互調(diào)產(chǎn)物等內(nèi)容。如何達(dá)到所需的線性度則取決于設(shè)備制造商。因此，這一開放的標(biāo)準(zhǔn)確保了來自不同制造商的所有產(chǎn)品可以相互兼容，盡管在質(zhì)量和價(jià)格上它們可能仍然差別不小。對(duì)業(yè)務(wù)提供商而言，兼容性尤為重要。當(dāng)采用專有的系統(tǒng)時(shí)，業(yè)務(wù)提供商只能在網(wǎng)絡(luò)初建階段一次性地選定設(shè)備供應(yīng)商。對(duì)于GSM(以及其他開放性標(biāo)準(zhǔn))，業(yè)務(wù)提供商可以先從某家制造商那里購(gòu)入基站，而之后為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容又可以從另一家價(jià)格更合理的制造商那里購(gòu)進(jìn)基站。業(yè)務(wù)提供商同樣可以從一家公司購(gòu)買一些部件，而從另一家公司購(gòu)買其他部件