数字系统将如何解决模拟系统的不足

由于2G的标准主要的差异在空中接口，是频谱效率竞争，是同一水平下不同系统之间的竞争，当时这些系统在解决模拟系统的不足上面做得都挺好，下面就以GSM标准为例，说明一下2G数字系统是如何解决模拟系统存在的问题。

首先我们回顾一下，模拟系统有什么不足？模拟系统的不足主要有，标准多且不统一，安全的问题，漫游问题，频谱效率低且频谱少，服务质量不足。

在标准的问题上，欧洲通信主管部门应该最先意识到标准化的重要性，也最早标准化的组织和协作上稳步推进的。从最开始确定开发第二代系统，到组织各个公司设立常设技术组讨论和制定技术规范，再到说服欧洲英法德意等大国同意并支持GSM标准。

在争取到国家和运营商支持以后，设备商在标准上的投入，以及在系统设备开发上面的投资也就更保险了。通过第一个技术协议之后，做标准的还继续进行研究，而设备商的主力则立即投入了系统设备的开发，在第一个局点商用以后立即在全球进行标准的推广，为了推广，还将GSM的法文名称（移动特别组Groupe Spécial Mobile committee）改为英文名称（全球移动通信标准GlobalStandard for Mobile Communications），简写不变，但是含义改变，有利于标准在全球的推广。

模拟系统的安全问题有两个，第一个是系统很容易被窃听，因为当时空口传递的是模拟信号，并且是连续的，也是未加密的，因此只要有特定的工具，可以类似调收音机方式连续扫描频率，确定了某个信道是要被监听对象的通话的信道，那么就可以毫无声息的监听。

而数字化之后的空口发送的是数字信号，如果要监听，监听的工具要复杂很多，因为要不同层的协议层层解码，才能得到相应的语音编码的数据包，这个是从技术复杂度上讲。另外一个机制就是GSM本身编码和频率系统本身就比较复杂，比如GSM有跳频的技术，就是一个用户的语音在不同时间在不同的频点上发送（技术本身是为了提升频率效率），客观上加大了无线空口信号跟踪的难度。

最后也是最重要的，就是GSM的空口是加密的，手机在发送信号之前用一个加密算法加密，网络接收之后再解密，这个加密算法还是很牛的，一直到了2008年才黑客破解了算法，但是由于计算能力的原因，不可能投入实际中去破解某个用户的语音。。国外的GSM空口一般都是加密的，而中国的空口是没有加密的，原因不得而知。

模拟系统在早期或者标准协议中是不能实现漫游的，即一个城市的移动电话拿到另一个城市是不能使用的。后期在部分国家通过改造实现了人工漫游，通过人工登记获得一个临时号码，手机就可以在漫游地使用，再后来，又有了自动漫游，也就是不用换号码也能跨区使用手机。

由于GSM系统采用了高效的调制解调器，信道编码，交织，跳频等各种提升频谱效率的技术手段，并且采用更加紧密的频率复用的方式，使得GSM系统比原来的模拟系统有了很大的提高。再加上采用更小的小区，分层网络等，也能够更好的提升系统的容量。GSM整体的容量是原来的模拟系统的3-5倍。因为这个涉及到更多的技术和细节，这里就只简单提一下，只要知道GSM的频谱效率要高很多，容量也会大很多。

通过数字化的编码技术，在编码过程中加了不少纠错的措施，使得部分信号丢失也能够做一些恢复，也保证了只要信号质量在一定门限以上，语音质量就达到一定的水准。而模拟系统传递的是模拟信号，任何信号的丢失都会影响语音质量。

因此从系统设计来讲，GSM已经基本解决了模拟系统中的不足，能够快速部署，大量的发展移动用户。当然，频谱效率和容量的提升是移动系统永远的追求，因此在后续2G向3G和4G的演进中，新的标准又进一步提升了频谱效率。