GSM modem,GSM modem的組成/原理/分類/作

GSM的概念
GSM全名為：Global System for Mobile Communications，中文為全球移動通訊系統(tǒng)，俗稱"全球通"，是一種起源于歐洲的移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是第二代移動通信技術(shù)，其開發(fā)目的是讓全球各地可以共同使用一個移動電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，讓用戶使用一部手機(jī)就能行遍全球。我國于20世紀(jì)90年代初引進(jìn)采用此項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，此前一直是采用蜂窩模擬移動技術(shù)，即第一代GSM技術(shù)（2001年12月31日我國關(guān)閉了模擬移動網(wǎng)絡(luò)）。目前，中國移動、中國聯(lián)通各擁有一個GSM網(wǎng)，為世界最大的移動通信網(wǎng)絡(luò)。GSM系統(tǒng)包括 GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及 GSM-1900：1900MHz等幾個頻段 。 GSM系統(tǒng)有幾項重要特點(diǎn)：防盜拷能力佳、網(wǎng)絡(luò)容量大、手機(jī)號碼資源豐富、通話清晰、穩(wěn)定性強(qiáng)不易受干擾、信息靈敏、通話死角少、手機(jī)耗電量低。

目前我國主要的兩大GSM系統(tǒng)為GSM 900及GSM1800，由于采用了不同頻率，因此適用的手機(jī)也不盡相同。不過目前大多數(shù)手機(jī)基本是雙頻手機(jī)，可以自由在這兩個頻段間切換。歐洲國家普遍采用的系統(tǒng)除GSM900和GSM1800另外加入了GSM1900，手機(jī)為三頻手機(jī)。在我國隨著手機(jī)市場的進(jìn)一步發(fā)展，現(xiàn)也已出現(xiàn)了三頻手機(jī)，即可在GSM900GSM1800GSM1900三種頻段內(nèi)自由切換的手機(jī)，真正做到了一部手機(jī)可以暢游全世界。

GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
GSM的歷史可以追溯到1982年，當(dāng)時，北歐四國向CEPT（Conference Europe of Post and Telecommunications)提交了一份建議書，要求制定900MHZ頻段的歐洲公共電信業(yè)務(wù)規(guī)范，以建立全歐統(tǒng)一的蜂窩系統(tǒng)。同年，成立了移動通信特別小組（GSM-Group Special Mobile)。在1982年～1985年期間，討論焦點(diǎn)是制定模擬蜂窩網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)還是制定數(shù)字蜂窩網(wǎng) 標(biāo)準(zhǔn)問題，直到1986年決定為制定數(shù)字蜂窩網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。1986年，在巴黎對不同公司、不同方案的系統(tǒng)（8個）進(jìn)行了比較，包括現(xiàn)場試驗。1987年5月選定窄帶TDMA方案。與此同時，18個國家簽署了諒解備忘錄，相互達(dá)成履行規(guī)范的協(xié)議。1988年頒布了GSM標(biāo)準(zhǔn)，也稱泛歐數(shù)字蜂窩通信標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)階段，GSM包括兩個并行的系統(tǒng)：GSM900和DCS1800， 這兩個系統(tǒng)功能相同，主要是頻率不同。在GSM建議中，未對硬件作出規(guī)定，只對功能 和接口制定了詳細(xì)規(guī)定，這樣便于不同產(chǎn)品可以互通。GSM建議共有12個系統(tǒng)。

GSM系統(tǒng)的主要組成
GSM數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的主要組成部分可分為移動臺、基站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)。 基站子系統(tǒng)（簡稱基站BS）由基站收發(fā)臺（BTS）和基站控制器（BSC）組成；網(wǎng)絡(luò)子系 統(tǒng)由移動交換中心（MSC）和操作維護(hù)中心（OMC）以及原地位置寄存器（HLR）、訪問 位置寄存器（VLR）、鑒權(quán)中心（AUC）和設(shè)備標(biāo)志寄存器（EIR）等組成。

移動臺（MS）即便攜臺（手機(jī)）或車載臺。也可以配有終端設(shè)備（TE）或終端 適配器（TA）。移動臺是物理設(shè)備，它還必須包含用戶識別模塊（SIM），SIM卡和硬件設(shè)備一起組成移動臺。沒有SIM卡，MS是不能接入GSM網(wǎng)絡(luò)的（緊急業(yè)務(wù)除外）。
基站收發(fā)臺（BTS）包括無線傳輸所需要的各種硬件和軟件，如發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、支持各種上小區(qū)結(jié)構(gòu)（如全向、扇形、星狀和鏈狀）所需要的天線，連接基站控制器的接口 電路以及收發(fā)臺本身所需要的檢測和控制裝置等。
基站控制器（BSC）是基站收發(fā)臺和移動交換中心之間的連接點(diǎn)，也為基站收發(fā)臺和操作維修中心之間交換信息提供接口。一個基站控制器通?？刂茙讉€基站收發(fā)臺，其主要功能是進(jìn)行無線信道管理、實施呼叫和通信鏈路的建立和拆除，并為本控制區(qū)內(nèi)移動臺的過區(qū)切換進(jìn)行控制等。
移動交換中心（MSC）是蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的核心，其主要功能是對位于本MSC控制區(qū)域內(nèi)的移動用戶進(jìn)行通信控制和管理。例如：
1）信道的管理和分配；

2）呼叫的處理和控制；

3）過區(qū)切換和漫游的控制；

4）用戶位置信息的登記與管理；

5）用戶號碼和移動設(shè)備號碼的登記和管理；

6）服務(wù)類型的控制；

7）對用戶實施鑒權(quán)；

8）為系統(tǒng)中連接別的MSC及為其它公用通信網(wǎng)絡(luò)，如公用交換電信網(wǎng)（PSTN）、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDN）提供鏈路接口，保證用戶在轉(zhuǎn)移或漫游的過程中實現(xiàn)無間隙的服務(wù)。

由此可見，MSC的功能與固定網(wǎng)絡(luò)的交換設(shè)備有相似之處（如呼叫的接續(xù)和信息 的交換），也有特殊的要求（如無線資源的管理和適應(yīng)用戶移動性的控制）。

原地位置寄存器（HLR）是一種用來存儲本地用戶位置信息的數(shù)據(jù)庫。在蜂窩通 信網(wǎng)中，通常設(shè)置若干個HLR，每個用戶都必須在某個HLR（相當(dāng)于該用戶的原籍）中登記。登記的內(nèi)容分為兩類：一種是永久性的參數(shù)，如用戶號碼、移動設(shè)備號碼、接入的優(yōu)先等級、預(yù)定的業(yè)務(wù)類型以及保密參數(shù)等；另一種是暫時性的需要隨時更新的參數(shù)，即用戶當(dāng)前所處位置的有關(guān)參數(shù)，即使用戶漫游到HLR所服務(wù)的區(qū)域外，HLR也要登記由該區(qū)傳送來的位置信息。這樣做的目的是保證當(dāng)呼叫任一個不知處于哪一個地區(qū)的移動用戶時，均可由該移動用戶的原地位置寄存器獲知它當(dāng)時處于哪一個地區(qū)，進(jìn)而建立起通信鏈路。
訪問位置寄存（VLR）是一種用于存儲來訪用戶位置信息的數(shù)據(jù)庫。一個VLR通常為一個MSC控制區(qū)服務(wù)，也可為幾個相鄰MSC控制區(qū)服務(wù)。當(dāng)移動用戶漫游到新的MSC控制區(qū)時，它必須向該地區(qū)的VLR申請登記。VLR要從該用戶的HLR查詢有關(guān)的參數(shù)，要 給該用戶分配一個新的漫游號碼（MSRN），并通知其HLR修改該用戶的位置信息，準(zhǔn)備為其它用戶呼叫此移動用戶時提供路由信息。如果移動用戶由一個VLR服務(wù)區(qū)移動到另一個VLR服務(wù)區(qū)時，HLR在修改該用戶的位置信息后，還要通知原來的VLR，刪除此移動用戶的位置信息。
鑒權(quán)中心（AUC）的作用是可靠地識別用戶的身份，只允許有權(quán)用戶接入網(wǎng)絡(luò)并獲得服務(wù)。*設(shè)備標(biāo)志寄存器（EIR）是存儲移動臺設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，用于對移動設(shè)備的鑒別和監(jiān)視，并拒絕非移動臺入網(wǎng)。
操作和維護(hù)中心（OMC）的任務(wù)是對全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和操作，例如系統(tǒng)的自檢、報警與備用設(shè)備的激活、系統(tǒng)的故障診斷與處理、話務(wù)量的統(tǒng)計和計費(fèi)數(shù)據(jù)的記錄與傳遞，以及各種資料的收集、分析與顯示等。

GSM Modem的概念
GSM Modem，也叫做GSM手機(jī)模塊，它是一種實現(xiàn)GSM通信的調(diào)制解調(diào)的設(shè)備，它是在隨著無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，許多從來沒有的應(yīng)用從理想變成了現(xiàn)實，如車輛導(dǎo)航﹑遠(yuǎn)程監(jiān)控﹑無線上網(wǎng)﹑無線POS﹑物流控制、社區(qū)安防等，越來越多的設(shè)備開始要求具備無線通訊能力的這種背景下誕生的，該模塊采用發(fā)展最成功的無線通訊技術(shù)，能提供短消息﹑話音通訊和數(shù)據(jù)通訊三大功能。其中，短消息業(yè)務(wù)將使該無線通訊模塊獲得最廣泛的應(yīng)用，所以有時也將該無線通訊模塊簡稱為GSM短消息模塊。 GSM短消息具有隨時在線（Always Online）﹑不需撥號﹑價格便宜﹑覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，特別適合于需傳送小流量數(shù)據(jù)的應(yīng)用，如車輛調(diào)度/安全/導(dǎo)航﹑監(jiān)控/監(jiān)測等領(lǐng)域。以往這些領(lǐng)域往往采用集群通訊﹑CDPD網(wǎng)或有線MODEM來進(jìn)行通訊，但這些技術(shù)大多存在通訊范圍有限﹑費(fèi)用高﹑每次通訊需先撥號等缺點(diǎn)。 例如在車輛調(diào)度中，車載終端上往往帶有GPS衛(wèi)星定位模塊，每隔幾分中就需把GPS模塊的位置信息傳送到調(diào)度中心去，如果采用撥號的方式，則每隔幾分中就需打一次電話，費(fèi)用高，而采用GSM-MODEM無線通訊模塊后，則可以利用隨時在線的短消息業(yè)務(wù)，通過無處不在的GSM公網(wǎng)將信息傳送到調(diào)度中心，調(diào)度員也可將調(diào)度任務(wù)隨時下發(fā)到車載終端上。同時，駕駛員還能通過通訊模塊的話音通訊功能與調(diào)度中心進(jìn)行話音聯(lián)系。而且還能通過它的數(shù)據(jù)通訊功能下載地方的地圖，為行車提供指導(dǎo)。

GSM Modem的應(yīng)用領(lǐng)域:
目前，利用GSM-MODEM實現(xiàn)的無線數(shù)據(jù)交換網(wǎng)已進(jìn)入實用階段，其應(yīng)用前景十分廣闊。主要可應(yīng)用于：

GSM/SMS機(jī)房監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)管理系統(tǒng) 銀行儲蓄點(diǎn)機(jī)房監(jiān)控、通信行業(yè)遠(yuǎn)端無人值守站機(jī)房監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)（如移動通信基站、微波站、直放站、光纖中 繼站等）、其他無人值守點(diǎn)（如倉庫、辦公樓等）的監(jiān)控。

GSM/SMS/GPS移動車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng) 車輛跟蹤防盜、公安、110、交警車輛監(jiān)控調(diào)度、銀行運(yùn)鈔車、郵政運(yùn)輸車監(jiān)控調(diào)度、出租車管理調(diào)度、公交車輛調(diào)度和指示、集團(tuán)車輛監(jiān)控調(diào)度、監(jiān)獄押運(yùn)車的監(jiān)控調(diào)度、物流運(yùn)輸企業(yè)的車輛調(diào)度。

GSM-MODEM 無線POS機(jī) 在商場、超市購物，在酒店消費(fèi)，用手機(jī)結(jié)算。

GSM-MODEM 數(shù)據(jù)采集網(wǎng) 電表、水表、煤氣表數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。

GSM/SMS移動性數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng) 公安移動性數(shù)據(jù)（身份證、犯罪檔案等）查詢、交警移動性數(shù)據(jù)（車輛、司機(jī)檔案等）查詢、其他外勤人員移動性數(shù)據(jù)查詢。

GSM無線接入系統(tǒng) 無線固定電話接入（WLL）、無線計費(fèi)公用電話、火車、汽車、輪船等移動載體付費(fèi)電話。

GSM/SMS無線安防系統(tǒng) 銀行、儲蓄網(wǎng)點(diǎn)、商店、住宅等重要場所的安全防護(hù)。