GSM网络更新换代 将退出通信舞台

一、 昔日霸主

GSM是有史以来最成功的移动通信制式，自从1991年商用以来，逐步成为移动通信市场的霸主。据GSA的统计数据，在巅峰时期，全球的GSM用户总数超过45亿，全球移动用户的占有率达80%。

即使是2017年，全球仍然有大量的用户采用GSM技术，另外还有大量的M2M（Machine to Machine）业务基于GSM/GPRS技术，GSM仍然拥有最多的用户。

中国也不例外，根据工信部发布的2016年通信运营业统计公报，表1列出了基站与移动电话用户的数量。

从表1看到，到2016年底，中国的4G用户取代了2G用户，成为移动电话用户的主流，实现了历史性的跨越。表中的4G用户，就是LTE用户，而2G用户就是GSM用户。

不过，尽管LTE用户已经成为中国移动电话用户的主流，但我国仍有3.8亿GSM用户。另外，在我国的3G、4G用户中，很多用户的终端是支持GSM技术的，换句话说，日常使用GSM网络的用户远远超过了4亿。

为什么GSM有如此之强的影响力？这与GSM的工作频段以及采用的FDD-TDMA的技术体制密切相关。GSM网络还采用了频率规划技术，大幅降低了邻区的干扰，使得通信质量更加稳定。这方面《TDMA空中接口技术》一书进行了阐述，这里就不引用了。

总之，目前GSM网络仍然在两个方面发挥着巨大的作用：

服务于人

GSM网络承担了移动用户大量的话音业务，并且是LTE用户话音业务回落的主要承担者。另外，GSM网络还承担了大量的短信业务。

服务于装置

由于GPRS的通信装置价格低廉、成熟稳定，GSRS网络是各种遥测、遥控M2M装置的首选网络。

二、 英雄迟暮

不过，由于GSM属于2G的技术范畴，与IS-95以及PHS属于同一代技术。因此，在技术更新异常迅猛的通信行业，在3G、4G乃至5G等后一代、下一代技术层出不穷的今天，尽管GSM仍然老当益壮，但已经是英雄迟暮了，规划GSM的未来，还是很有必要的。

为什么要将GSM请下通信的舞台，主要有两大原因。

首先是GSM技术在安全性上有明显的漏洞。

大家知道，GSM技术是20世纪80年代制定的，设计之初对网络安全要求并不高，只考虑了通信加密，因此GSM系统采用了单向鉴权的方式，只实施网络对终端鉴权。

单向鉴权为伪基站之流大开方便之门，而伪基站发送的垃圾短信是诱发通信诈骗的常用手段，成为近年来高发的通信诈骗的一大助推者。

从WCDMA技术开始，采用了双向鉴权，不但网络对终端鉴权，而且终端也对网络鉴权，避免了伪基站的肆虐。但是考虑到回落的需要，目前的3G/4G终端普遍支持GSM网络，还是有可能回落到同样发送GSM信号的伪基站上。

尽管《魔高一尺道高一丈：谈谈如何克制伪基站》一文中提出对GSM网络的短消息发送机制进行修改，也能弥补相当大的漏洞。但是由于涉及对现网设备的改造，运营商普遍对此不积极，工信部也没有采用有力的措施来推动，导致GSM网络的漏洞始终存在。

除了安全上弱点外，与WCDMA网络相比，GSM网络的话音业务频谱效率不高，这也是GSM网络的一大弱点。

根据《 WCDMA无线网络实战指南》一书的分析，单载波的WCDMA小区话音业务的极限容量为60个用户，相当于一个8载频的GSM小区。也就是说，一个WCDMA单载波基站所支持的话音信道数与1个采用8/8/8配置的GSM基站相当。

假定GSM网络采用最高复用效率的3*3频率复用，为了实现8/8/8配置，GSM网络在频率规划时需要准备72个频点，相当于14.4MHz的带宽，是WCDMA的5MHz带宽的3倍。由此可见，WCDMA网络的话音容量密度更大，更适合在高话务密度区域部署。

基于以上两点原因，尽管GSM网络还能发挥作用，更新换代必须摆上议事日程了。

三、 未雨绸缪

前面列举了GSM网络更新换代的必要性，GSA给出了世界移动用户数量按制式的预测，可见从2017年起，GSM网络的用户数量将会日渐萎缩，退出通信舞台的大局已定。

至于GSM在国内的退网，最早提出的时间点是2017年，但是通信业内也有观点是在2020年，某些文章还提出可能要到2025年。不管退网的时间点在哪里，作为一种极有影响力的移动通信制式，GSM的退网还是要早做准备，未雨绸缪的。

事实上本人在2012年就考虑了GSM退网的问题，在《中国移动：请准备GSM的华丽谢幕》一文中针对国内最大的GSM运营商中国移动，提出了如何应对GSM退网的策略。

我的看法是考虑到GSM的用户数量以及业务覆盖的范围，GSM的退网应该是个渐进的过程，分为准备期以及实施期两个阶段，目前是准备期，主要是为GSM的退网制定相应的策略以及时间表。

制定GSM的退网策略应该重点考虑以下问题：

GSM网络承载的语音业务何处去？

GSM网络的频段如何处理？

只支持GSM技术的终端如何处理？

大家普遍关心第2个问题，就是GSM网络使用的频段如何Refarming（重耕）？但我认为，如果不考虑第1个问题，直接谈第2个问题是没有意义的。关于第1个问题，由于涉及面广，将会有专门的文章来阐述，这里就略过了。

至于第3个问题，GSM终端主要分为用户终端以及数据装置，用户终端本身就有更新换代的过程，运营商甚至可以用新手机与只支持GSM的老旧手机进行一对一更换，处理起来比较简单。

数据装置很多都是安装在监测场地，进行一对一更换难度很大。考虑到这些装置不受垃圾短信的影响，业务量也不大。因此可以考虑为这些设备单独提供GPRS网络的服务，直到数据装置老化、淘汰或者达到了GPRS网络最后的服务期限。

当然，如果是新增的数据装置，运营商将会要求不能只支持GPRS，必须支持3G或者4G甚至NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄带物联网）。

另外，GSM退网的时间表也必须明确，不能只在运营商内部讨论，而应该在通信业界甚至全社会公诸于众。

四、 结束语

GSM是当下硕果仅存的2G技术，由于安全以及频谱利用率的缺陷，不可避免地面临被后起之秀取代的命运。GSM退网不再是悬而未决，而是摆上了议事日程。

不过，作为有着巨大影响力的移动通信制式，GSM技术值得为其安排一个体面的退出方案，这个退出方案分为准备期以及实施期，在准备期需要为GSM的退网制定相应的策略以及时间表。