GSM和3G在技术上实现的手段是什么？

Question

主要是运营商的硬件方面，GSM和3G各用什么技术来实现呢？
有什么不同？或各有什么特点？网络改造难度如何？

有相关资料的请提供一下好吗？
不讨论终端（如手机）的问题。

Answer 1

我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM技术（2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络）。GSM（全球移动通信系统）是一种广泛应用于欧洲及世界其他地方的数字移动电话系统。GSM使用的是时分多址的变体，并且它是目前三种数字无线电话技术（TDMA、GSM和CDMA）中使用最为广泛的一种。GSM将资料数字化，并将数据进行压缩，然后与其它的两个用户数据流一起从信道发送出去，另外的两个用户数据流都有各自的时隙。GSM实际上是欧洲的无线电话标准，据GSM MoU联合委员会报道，GSM在全球有15亿的用户，并且用户遍布140多个国家。因为许多GSM网络操作员与其他国外操作员有漫游协议，因此当用户到其他国家之后，仍然可以继续使用他们的移动电话。 美国著名通信公司Sprint的一个辅助部门，美国个人通信正在使用GSM作为一种宽带个人通信服务的技术。这种个人通信服务将最终为爱立信、摩托罗拉以及诺基亚现在正在生产的手持机建立400多个基站。手持机包括电话、短信寻呼机和对讲机。 GSM及其他技术是无线移动通信的演进，无线移动通信包括高速电路交换数据、通用无线分组系统、基于GSM网络的数据增强型移动通信技术以及通用移动通信服务。

特点

使用直观 GSM系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。 技术特点 1.频谱效率。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。由于每个信道传输带宽增加，使同频复用栽干比要求降低至9dB，故GSM系统的同频复用模式可以缩小到4/12或3/9甚至更小（模拟系统为7/21）；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。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，而且报刊网络直接以及网络中各设备实体之间，例如A接口和Abis接口。 5. 安全性。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等的互连。与其他网络的互连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，它标志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。

基本通信原理
GSM是Global System for Mobile Communication 的缩写。意思是全球移动通信系统。分GSM900、DCS1800和PCS1900三个频段，一般的所谓的双频手机就是在GSM900和DCS1800频段切换的手机。PCS1900(PCS1900 - Personal Communications System operating in the 1,900MHz band.)则是别的一些国家使用的频段(如美国)。 GSM900/1800分别是工作在890~960mhz/1710~1880mhz频段的。GSM900的手机最大功率是8W（实际中移动台没这么大的功率，一般的手机最大功率是2W，车载台功能大）， 而DCS1800的手机的最大功率是1W。 GSM900/DCS1800/PCS1900的区别: GSM900是初始的GSM 系统, MOBILE 的功率从输出1W-8W, GSM900的通道从1 ~124, DCS1800的通道从512~885; DCS1800是低功率的, 最高是1W; GSM的频段：GSM900 小区半径35km 上行890~915MHZ 下行将935~960MHZ PHASE2: 890~915MHZ 和935~960MHZ; 通道号1---124. GSM1800小区半径2km(由于1800mhz手机的低功率) 上行1710~1785MHZ 下行1805~1880MHZ。 PHASE2: SAME; 通道号 :512—885. 为高密度的用户. GSM1900: 1850~1910MHZ 1930~1990MHZ 上行和下行组成一频率对, 上行就是手机发射、基站接收；下行就是基站到手机。 例如935-960 和890-915 相差45MHZ, 第二个通道上, 上行落后下行三个时隙.

网络组成
GSM1. BTS 基站：base transceiver station 基站首要是收发器，收发器的多少决定小区的容量，一个收发器能支持8个用户。一个小区由3个天线，一个发射，两个接收（分级接收）。（收发器和天线的关系）？？？ a) 每个BTS都会有一套收发器。 b) 一个BTS覆盖一个小区，BTS发送BCH信号在RF信道的0时隙。BCH帮助Mobile识别/寻找网络。 c) 小区的手机用户容量依靠信道数 d) GSM空中接口的数据传输速率是13Kbps, 即BTS收发语音数据速率是13KB/S. e) 有BTS命令手机设置其发射功率、迁时、切换。 2. BSC base station controller 基站控制器： a) 几个BTS基站连接一个BSC, 基站安排信道配置、切换、和BTS连接BSC; 所有的BSC连接至MSC, b) 每个BTS连结BSC用abis 接口，是2Mbps的连接。使用microwave link、optical fiber、 co-axial line等方式连接. c) Microwave link 经常是最好的连接方式选择。 d) BSC连结MSC使用的是A口 e) 在BSC可提供小区广播等服务。 3. MSC mobile switching center 是网络的核心，呼叫建立、保持、和释放；链接BSC和PSTN、 认证、呼叫转接、短信息、收费等。当用户增加到一定数量时，可增加MSC；MSC与MSC之间使用GMSC连结（GATEWAY） a) 当呼叫建立时，MSC起到保持通话和断开通话的功能。 b) 存储所有的用户数据和它们的相关特征。 c) 介于MS和PSTN之间，交换通信数据. d) MSC是GSM 网络的心脏。是与别的GSM 网络、非GSM网络的连接口。 e) MSC主要功能：认证、位置更新、连接、收费、呼叫转接、SMS。 f) 当用户增加时，超过一个MSC的容量， 就需要多一个MSC， 就增加一倍的用户 4. TRAN------Trans coding/rate adapter unit 速率适配器。 a) TRAN转换13KB/S的GSM速率为标准的64KB/S; TRAN作为一MSC 的一部分。 b) Trans coding 也使用在下行时，将64kbps转换成16kbps. c) Trans coding在MSC\BSC\BTS中。 5. HLR Home location register归属位置寄存器。 GSMa) 在MSC中有所有的用户数据库存在于HLR。HLR中有永久用户数据库。 b) 用户发出呼叫时，MSC从HLR之中获得用户数据。是用户核心数据库，大部分在SIM卡中的数据都可以在HLR中获得。 6. VLR visiting location register 访问位置寄存器。 a) 在VLR中有被激活的所有的用户号码。 b) 当别的MSC中的用户漫游到新的MSC时，MSC和HLR之间通信，新的MSC就将漫游的用户注册到它的VLR中。 c) 当手机漫游时，用户访问区被别的网络覆盖，而且归属位置网络批准它使用被访问的网络，它的用户信息将从HLR被拷贝到VLR(访问位置寄存器)中暂存。 7. 鉴权中心AUC----Authentication center a) 是SIM 卡的验证过程。 b) 每个SIM卡有一个IMSI， 在IMSI有加密码 c) 在HLR中有IMSI和密码 d) 手机通信时，首先验证SIM 卡的合法性，由AUC 进行验证。 8. 装备身份注册：EIR----Equipment identify register a) 包含了IMEI信息。所有的手机IMEI都存储在EIR中，是手机的数据库。 b) 在GSM中有助于验证当手机遗失时，运营商可以禁止已经报失手机的使用。 c) EIR分类：Permitted list\evaluation list\stolen list\unknown 9. 收费中心BC---Billing center a) BC产生每一个用户的费用状况. b) 直接连到MSC, 由MSC发送收费信息给BC（通话时） c) BC处理按单位计费。 10. 操作运营中心：OMC----operation and maintenance center. a) 每个GSM网络超过100 个BTS组成，每一个实体需要操作和维护。 b) 一些远程操纵是必要的，检测和远程进入。 c) 有时有两种OMC(不同的供应商)，OMC-S: Deal with switch; OMC-R :deal with radio network。 11. 短信中心：SMSC信息通过短信息中心发到指定的手机。 a) 信息通过SMSC传输 b) 信息可通过人工终端（连到SMSC）发送。 c) 短信中心SMS CENTER---MSC/VLR----BSC----BTS.----MS 12. 语音服务中心： a) 它拥有所有语音用户的数据库； b) 它也存储了语音信息。 13. 设备报警： a) BTS, BSC, Trans coder failure. b) Link failure c) Module failure(transceiver, processor)  小区身份，网络中每个小区都由唯一的识别号，CI: Cell Identity. 一个小区由56个用户可同时通话  调制方式: GSM 采用的是0.3GMSK调制 高斯最小频移键控，0.3是描述滤波器带宽和比特率的关系,不是相位调制，是一种典型的数字调频调制，实际上是调频。0和1代表的是载波加减不同的频率+67.708KHZ 和-67.708KHZ，1被看作是相位增加90度，0被看作是相位在相反方向改变，两个频率表示频移键控; 语音编码速率时13kbps. 数据速率(调制速率)BIT传送速率是270.833Kbps。刚好是四倍于射频频移。这样一来就有效的减少调制频谱和提高了通道利用率. 高斯滤波: 剧烈的频率变化会导致频谱扩散, 所以用滤波器进行滤波平滑后, 减少频谱扩散; RF载频加67.708和减67.708KHZ; 靠频率转移.  GSM网络系统：手机和机站的接口是空中接口， 基站(BS)和基站控制台BSC是靠abis接口2Mbps的连接。（是光纤或者常用微波连接， DCS1800 Abis接口经常使用微波连接）, 一个BSC控制20~30个BTS；基站控制台BSC到交换局是A口连接。 手机和基站的最大距离是34.9km。

**********************************************************************

“3G”（英语 3rd-generation）或“三代”是第三代移动通信技术的简称是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音(通话)及数据信息(电子邮件、即时通信等)。代表特征是提供高速数据业务。 相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、CDMA等数字手机 (2G)，第三代手机（3G）一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统,未来的3G必将与社区网站进行结合，WAP与web的结合是一种趋势，如时下流行的微博客网站：大围脖、新浪微博等就已经将此应用加入进来。 3G[1]与2G的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆比特/每秒)、384kbps(千比特/每秒)以及144kbps的传输速度（此数值根据网络环境会发生变化)。 3G[2]是第三代通信网络，目前国内支持国际电联确定三个无线接口标准，分别是中国电信的CDMA2000，中国联通的WCDMA，中国移动的TD-SCDMA，GSM设备采用的是时分多址，而CDMA使用码分扩频技术，先进功率和话音激活至少可提供大于3倍GSM网络容量，业界将CDMA技术作为3G的主流技术，国际电联确定三个无线接口标准，分别是CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA。原中国联通的CDMA现在卖给中国电信，中国电信已经将CDMA升级到3G网络，3G主要特征是可提供移动宽带多媒体业务。 1995年问世的第一代模拟制式手机（1G）只能进行语音通话； 1996到1997年出现的第二代GSM、CDMA等数字制式手机（2G）便增加了接收数据的功能，如接收电子邮件或网页； 其实，3G并不是2009年诞生的，早在2007年国外就已经产生3G了，而中国也于2008年成功开发出中国3G，下行速度峰值理论可达3.6Mbit/s（一说2.8Mbit/s），上行速度峰值也可达384kbit/s。不可能像网上说的每秒2G，当然，下一部电影也不可能瞬间完成。 注：G3不是代表3G，而是“Guide3”的缩写，Guide有两层意思，动词代表引领、影响、支配等意思，名词代表引领者、向导的意思。综合起来的大意是引领另外两家友商进入3G时代。“3”代表着3G时代下的移动+宽带+固网+手机电视+……融合，更大胆的猜想是暗喻中国移动将超越现有3G概念，在TD-LTE时代提供适合上述融合业务应用的网络支撑、终端、服务等等，引领人们进入真正的3G生活。因此G3是个很庞杂的概念，除非中国移动出尔反尔要推“G3”自有品牌的手机，否则结果就只有一个——战略性品牌，将涵盖全球通、神州行、动感地带等等品牌业务。

Answer 2

GSM（全球移动通信：Global System For Mobile Communication）是1992年欧洲标准化委员会统一推出的标准，它采用数字通信技术、统一的网络标准，使通信质量得以保证，并可以开发出更多的新业务供用户使用。GSM移动通信网的传输速度为9.6K/s。目前，全球的GSM移动用户已经超过5亿，覆盖了1/12的人口，GSM技术在世界数字移动电话领域所占的比例已经超过70%。由于GSM相对模拟移动通讯技术是第二代移动通信技术，所以简称2G。目前，我国拥有8000万以上的GSM用户，成为世界第一大运营网络。
GPRS（通用无线分组业务：General Packet Radio Service）是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。简单的说，GPRS是一项高速数据处理的技术，其方法是以“分组”的形式传送数据。网络容量只在所需时分配，不要时就释放，这种发送方式称为统计复用。目前，GPRS移动通信网的传输速度可达115k/s。GPRS是在GSM基础上发展起来的技术，是介于第二代数字通信和第三代分组型移动业务之间的一种技术，所以通常称为2.5G。
WAP（无线应用通讯协议：Wireless Application Protocol）是移动通信与互联网结合的第一阶段性产物。这项技术让使用者可以用手机之类的无线装置上网，透过小型屏幕遨游在各个网站之间。而这些网站也必须以WML（无线标记语言）编写，相当于国际互联网上的HTML（超文件标记语言）。打个比喻，GPRS和GSM都是马路，而WAP是在马路上的汽车。中国移动开通GPRS之后，WAP就行驶在GSM和GPRS两条马路上，而行驶在GPRS的马路上可以提高数据传输速度。因此，现有WAP上的内容一样可以通过GPRS进行浏览和应用。WAP是2.5G的协议。
3G是3rd Generation的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代手机是指将无线通信与互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2M/s、384k/s以及144k/s的传输速度。CDMA被认为是第三代移动通信（3G）技术的首选，目前的标准有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。
一个重要的提示：在《什么是宽带和宽带网》一文中，曾经提到了宽/窄带的分水岭数据问题（骨干网传输速率在2.5Gbyte以上、接入网传输速率达到1Mbyte的网络定义为宽带），所以显然所有2G和2.5G的产品和技术都不是宽带技术，而能称得上宽带技术的只有3G及其后续技术。据说现在是有人要跳过3G，直接研究4G，不过具体的细节就不知道了。 CDMA
CDMA（码分多址：Code-Division Multiple Access）是数字移动通信进程中出现的一种先进的无线扩频通信技术，它能够满足市场对移动通信容量和品质的高要求，具有频谱利用率高、话音质量好、保密性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆覆盖广等特点，可以大量减少投资和降低运营成本。CDMA最早由美国高通公司推出，近几年由于技术和市场等多种因素作用得以迅速发展，目前全球用户已突破5000万，我国也在北京、上海等城市开通了CDMA电话网。
3G的标准
国际电信联盟（ITU）在2000年5月确定W-CDMA、CDMA2000和TDS-CDMA三大主流无线接口标准，写入3G技术指导性文件《2000年国际移动通讯计划》（简称IMT-2000）。
W-CDMA：即Wideband CDMA，也称为CDMA Direct Spread，意为宽频分码多重存取，其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡，而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此W-CDMA具有先天的市场优势。
CDMA2000：CDMA2000也称为CDMA Multi-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMA One数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMA One结构直接升级到3G，建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多3G手机已经率先面世。
TD-SCDMA：该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向ITU提出。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外，由于中国内的庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准。
1、3G对传统的光网络技术有什么挑战？
从目前的光网络上看，SDH无疑是最主流的技术。在2G时代，SDH对TDM业务的适配是非常成功的。而在3G时代，由于各Iu接口采用了ATM协议，意味着我们的光网络必须支持ATM技术。有人会问，是不是这意味着ATM的复兴呢？回答是否定的。我们利用ATM技术并不代表着我们要用ATM组网，也就是说，我们可以在SDH基础上对ATM业务进行支持，这就是MSTP带给我们的好处。
2、3G对光网络的带宽需求究竟有多大？ 这是个很头痛的问题。如果真正达到3G定义的在静态环境上有2M的速率，那么一个基站的扇区带不了几个用户，即便是步行速率的384K，数量也很有限。由此可见，我们在3G建设的初期，就按照3G的定义来估算我们的带宽需求，那将是一个不可估量的数字。从目前的情况看，必须对数据业务进行限数，即对各种高速率的数据用户进行数量限制，而对速率为12.2K的语音用户进行大幅度的支持。
3、3G下什么样的产品或是厂商能够更好的生存？
有网友在论坛上问我，光通信厂商如何在3G下更好的生存？这个问题基本已超出了技术范围，我说我只能瞎说两句。首先，我觉得3G对光网络产品有很大的挑战。我看到，很多厂家的3G无线设备上集成了STM-1光口，有的甚至能在明年推出1＋1备份的光口做MSP。假如有一天，在RAN上我看不到一端光端机，我也不会惊讶。而且，AAL2交换技术作为ATM业务汇聚的一种新技术，本身已经超过了MSTP提供的基于VPI/VCI的交换，这样意味着Node B有可能比MSTP更具竞争力。
4、运营商在3G下的光网络策略是如何的？ 对于老牌的电信/网通而言，由于光网络一直遵从的是本地固定电话汇接网的结构，不仅网络结构上不符合3G的业务形式，而且目前网络中富余资源太少，很难利用。这就意味着，至少在C3层面上，我们需要一个全新的“传输B平面”，也就是说，需要重新建立一个符合3G业务特征，为3G预留容量的光网络。
而对于联通/移动而言，由于它们已经在CDMA和GSM上积累了丰富的运营经验，而且它们的光网络和无线网络挂钩密切，因此应该考虑以利旧和扩容为主要思路。尤其它们的光网络建立较晚，MSTP产品占大多数，在升级的条件下可以更好的支持ATM业务。 3G的热潮从2000年开始已经很久了，但直到最近才真正有所动静，光纤在线希望这一次3G不再是海市蜃楼的虚幻，它能带着光通信一起飞跃到光明的彼岸。

Answer 3

首先，说明一下，成本主要在基站。
GSM无非就BTS+BSC，BTS是基站，BSC控制基站。中间传输有MSTP设备和以前的电缆（SDH的ip化，比ptn老一代）。然后BTS到天线叫天馈，有些地方有铁塔。
天馈过后有天线。然后BSC接着MSC(类似核心交换机），互相交换。

3G把BTS叫nodeB，(有些地方用bbu+rru,只是把以前馈线改成光纤，方便分布，移动的TD最喜欢）。BSC在3G里叫RNC。

微观来说：GSM和3G不同主要在空中接口不一样（无线电传输方式不一样），因此，变化是BSC和BTS。再次，工信部分配的频率也不一样，因此还要改一下天线。至于RNC（或BSC）连MSC,MSC基本都可以简单升级实现3G，成本远比基站低，一个城市才几台，容易实现。

改造方面，在原有基站上，新的基站设备可以升级（基站就是按某种格式传输数据，因此该一下软件或换个插板就能支持3G），旧的要换。成本一般按载频算。BBU和RRU的出现方便了一些天馈上的改造，加个光纤而已。

上面就是硬件的变化了。
然后说说布网和改造，首先空中接口不一样就注定网络规划不一样（怎么分载频，小区等）因此，天线方向，距离那些就不一样了。因此有些地方要加站等。

再次，上面都叫通信设备，而一个基站的运营成本又40%是通信设备，还有50%是配电以及空调等。加设备要改供电和减少发热，而后者是非常重要的。所以就有个共建共享等问题。而有些原来机房不够大，位置不适合3G覆盖的就难改了，要重新建或换个。移动TD把功耗压低就为了减少后面成本。

再者就是传输设备，因为原来是mstp,有光纤，现在光纤两端换成大容量的就可以解决，成本也低，是基站的5%成本。现在还有什么ptn啊，GPON啊都只是换光纤两端设备，就像你拨号上网换个adsl猫一样方便。

改造还涉及一大堆外包企业的可行调研，设计，施工。要是你想了解的只是硬件方面就没必要了解这些了。本回答被网友采纳

Answer 4

GSM简介: GSM全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，俗称"全球通"，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术。
3G简介: 3G即为英文3rd Generation的缩写，代表着第三代移动通信技术。
GSM系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。
GSM数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化委员会设计出来的，它是在蜂窝系统的基础上发展而成。包括GSM900MHz、GSM1800MHz及GSM1900MHz等几个频段。GSM系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量底等。
3G是第三代移动通信技术，是下一代移动通信系统的通称。3G系统致力于为用户提供更好的语音、文本和数据服务。与现有的技术相比较而言，3G技术的主要优点是能极大地增加系统容量、提高通信质量和数据传输速率。此外利用在不同网络间的无缝漫游技术，可将无线通信系统和Internet连接起来，从而可对移动终端用户提供更多更高级的服务。