數字系統將如何解決模擬系統的不足

由于2G的標準主要的差異在空中接口，是頻譜效率競爭，是同一水平下不同系統之間的競爭，當時這些系統在解決模擬系統的不足上面做得都挺好，下面就以GSM標準為例，說明一下2G數字系統是如何解決模擬系統存在的問題。

首先我們回顧一下，模擬系統有什么不足？模擬系統的不足主要有，標準多且不統一，安全的問題，漫游問題，頻譜效率低且頻譜少，服務質量不足。

在標準的問題上，歐洲通信主管部門應該最先意識到標準化的重要性，也最早標準化的組織和協作上穩(wěn)步推進的。從最開始確定開發(fā)第二代系統，到組織各個公司設立常設技術組討論和制定技術規(guī)范，再到說服歐洲英法德意等大國同意并支持GSM標準。

在爭取到國家和運營商支持以后，設備商在標準上的投入，以及在系統設備開發(fā)上面的投資也就更保險了。通過第一個技術協議之后，做標準的還繼續(xù)進行研究，而設備商的主力則立即投入了系統設備的開發(fā)，在第一個局點商用以后立即在全球進行標準的推廣，為了推廣，還將GSM的法文名稱（移動特別組Groupe Spécial Mobile committee）改為英文名稱（全球移動通信標準GlobalStandard for Mobile Communications），簡寫不變，但是含義改變，有利于標準在全球的推廣。

模擬系統的安全問題有兩個，第一個是系統很容易被竊聽，因為當時空口傳遞的是模擬信號，并且是連續(xù)的，也是未加密的，因此只要有特定的工具，可以類似調收音機方式連續(xù)掃描頻率，確定了某個信道是要被監(jiān)聽對象的通話的信道，那么就可以毫無聲息的監(jiān)聽。

而數字化之后的空口發(fā)送的是數字信號，如果要監(jiān)聽，監(jiān)聽的工具要復雜很多，因為要不同層的協議層層解碼，才能得到相應的語音編碼的數據包，這個是從技術復雜度上講。另外一個機制就是GSM本身編碼和頻率系統本身就比較復雜，比如GSM有跳頻的技術，就是一個用戶的語音在不同時間在不同的頻點上發(fā)送（技術本身是為了提升頻率效率），客觀上加大了無線空口信號跟蹤的難度。

最后也是最重要的，就是GSM的空口是加密的，手機在發(fā)送信號之前用一個加密算法加密，網絡接收之后再解密，這個加密算法還是很牛的，一直到了2008年才黑客破解了算法，但是由于計算能力的原因，不可能投入實際中去破解某個用戶的語音。。國外的GSM空口一般都是加密的，而中國的空口是沒有加密的，原因不得而知。

模擬系統在早期或者標準協議中是不能實現漫游的，即一個城市的移動電話拿到另一個城市是不能使用的。后期在部分國家通過改造實現了人工漫游，通過人工登記獲得一個臨時號碼，手機就可以在漫游地使用，再后來，又有了自動漫游，也就是不用換號碼也能跨區(qū)使用手機。

由于GSM系統采用了高效的調制解調器，信道編碼，交織，跳頻等各種提升頻譜效率的技術手段，并且采用更加緊密的頻率復用的方式，使得GSM系統比原來的模擬系統有了很大的提高。再加上采用更小的小區(qū)，分層網絡等，也能夠更好的提升系統的容量。GSM整體的容量是原來的模擬系統的3-5倍。因為這個涉及到更多的技術和細節(jié)，這里就只簡單提一下，只要知道GSM的頻譜效率要高很多，容量也會大很多。

通過數字化的編碼技術，在編碼過程中加了不少糾錯的措施，使得部分信號丟失也能夠做一些恢復，也保證了只要信號質量在一定門限以上，語音質量就達到一定的水準。而模擬系統傳遞的是模擬信號，任何信號的丟失都會影響語音質量。

因此從系統設計來講，GSM已經基本解決了模擬系統中的不足，能夠快速部署，大量的發(fā)展移動用戶。當然，頻譜效率和容量的提升是移動系統永遠的追求，因此在后續(xù)2G向3G和4G的演進中，新的標準又進一步提升了頻譜效率。