GSM与CDMA技术制式概论-移动通信
一、概述之三
• 90年代初，美国Qualcomm公司提出CDMA技术，并在 1993年有TIA完成标准化成为IS-95标准，这也是3G标 准中CDMA2000技术的雏形；IS-95引入了直接序列扩 谱CDMA空中接口的概念。CDMA技术有其国固有的很 多优点，如比FDMA及TDMA系统高的多的容量（频率 效率）、良好的话音质量及保密性等等。
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多址技术
• 物理传输媒介是一个公共资源, 可以根据建立在不同使用技术的不同标准
细分为单独的信道，信道就是指：在传输媒介上为每个用户单独分配 的,专用的一个通道。
• 这里列出了三种主要的多址技术:
– FDMA Frequency Division Multiple Access
• 每个用户使用一个不同的频率 • 一个信道是一个频率
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64kb/s PCM Existing GSM
CDMA 8kb/s CDMA 13kb/s
GSM EFR
话音质量对比：
Excellent 5 Good 4 Fair 3 Poor 2 Bad 1
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A-to-D C O N V E R T E R
64kbps
20ms Sample
Codebook Feedback Coded Result Loop VOCODER
– TDMA Time Division Multiple Access
• 每个用户使用一个时间上的一个不同窗口(时隙) (“time slot”)
• 一个信道是在一个指定频率上的一个指定的时隙
– CDMA Code Division Multiple Access
• 每个用户在所有的时间内使用相同的频率,通过不 同的code patterns区分
GSM与CDMA技术制式概论－移动通信
作者 ：
1Байду номын сангаас
一、概述之一
• 第二代：数字蜂窝移动通信系统（解决标准和制式的统 一，解决跨国家漫游）--时分多址（TDMA）的数字移 动通信系统 GSM（Global System for Mobile Communications)系统。
• GSM标准化得工作主要由欧洲电信标准委员会(ETSI ) 下属的特别移动组(Smg)完成。只要分为第一阶段和第 2+阶段。1990年第一阶段规范冻结。1992年，2+阶段 标准化工作开始。GSM空中接口的基本原则包括：每载 波8个时隙，200KHZ/载波带宽，慢跳频。
Pitch Filter
Formant Filter
服务质量高
覆盖对比：
在反向链路预算上， CDMA比GSM高5dB
反向链路预算比较
在相同覆盖条件下， 基站数量大大减少，节 省投资，指CDMA
• CDMA –小区覆盖随负载的变化而变 化 * 在无负载的情况下，小区半 径是标准GSM的3倍 * 在每扇区20信道的负载条件 下，半径是标准GSM的2倍
– 50个GSM载波(10MHz/200KHz) – 每载波8个时隙(包括控制信道和业务信道) – 每小区3个扇区 – 频率复用系数(通常)=4 – 可配置的站型为S444 – 支持有效话音信道数 – =48 * 8 * /4 = 96-------------->87
在相同频谱利用度的情况下， CDMA的容量是GSM的5.5倍
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一、概述之二
• GSM2+阶段的主要特性包括： • 增强的全速率语音编码器(EFR); • 适应多速率编解码器(AMR); • 14.4kbit/s数据业务（GPRS); • 增强数据速率（EDGE). • 1988年，美国制定了基于TDMA技术的IS-54/IS-136标
准（IS-136是一种模拟/数字双模标准，可以兼容 AMPS).
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什么是CDMA?
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工作频率对比
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CDMA工作频率：
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什么是多址技术 ?
• 由于在电话和无线通信系统初期，运营商力图在一条电路上同时提 供尽可能多的业务。
• 媒介的类型 -- 举例:
– 双绞线 – 同轴电缆 – 光纤 – 空中接口(无线信号)
• 多址技术的优点
– 增加容量:为更多用户提供服务 – 减少资金投入 – 降低每用户的费用 – 管理方便
• GSM –小区在加载的情况下，覆盖 保持不变
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频率规划
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减少掉话几率
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术语定义：
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CDMA扩频系统
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• 第三代移动通信系统由卫星移动通信网和地面移动通信 网所组成，将形成一个对全球无缝覆盖的立体通信网络， 满足城市和偏远地区各种用户密度，支持高速移动环境， 提供持话音、数据和多媒体等多种业务（最高速率可达 2Mbps)的先进移动通信网，基本实现个人通信的要求。
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业务速率对比：
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三种主流3G标准主要技术性能的比较
• 一个信道是一个唯一的 (一套) code pattern(s)
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CDMA与GSM的小区容量对比：
• CDMA 10 MHz – 8个CDMA载波 – 每载波、每扇区20个话音 信道 – 每小区3个扇区 – 频率复用系数=1 – 支持有效话音信道数=8 * 20 * 3 = 480
• GSM 10 MHz
简述移动通信的网络制式
简述移动通信的⽹络制式⽹络制式就是⽹络的类型。
1、GSM/CDMAGSM 和 CDMA 是两种不同的 2G ⽹络制式。
中国移动和中国联通采⽤的2G⽹络制式为GSM，⽽中国电信的2G⽹络制式采⽤了CDMA。
GSM全球移动通信系统（Global System of Mobile communication），是全球应⽤最⼴泛的移动电话标准。
GSM被认为是第⼆代移动通信标准（2G），同时它是⼀个开放的标准，当前由3GPP持续开发中，在中国中国联通、中国移动都有运营。
在GSM之后，还出现了 GPRS 和 EDGE，⼆者都是基于GSM的演进技术，是⼀个从GSM过渡到3G的技术⽅案。
GPRS通⽤分组⽆线服务技术（General Packet Radio Service)，它是GSM移动电话⽤户可⽤的⼀种移动数据业务。
GPRS可说是GSM 的延续，被称为“2.5G”，即介于⼆代和三代移动通信技术之间的技术。
EDGE增强型数据速率GSM演进技术（Enhanced Data Rate for GSM Evolution ），它也是⼀种GSM到3G的过渡技术，它能够充分利⽤现有GSM资源，⽐GPRS更加优良，因此被称为“2.75G”技术。
CDMA码分多址(CodeDivisionMultipleAccess)，被称为 “2.5G” 技术。
它的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有⼀定信号带宽信息数据，⽤⼀个带宽远⼤于信号带宽的⾼速伪随机码进⾏调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。
在中国由中国电信运营。
2、WCDMA/TD-SCDMA/CDMA2000WCDMA、TD-SCDMA 和 CDMA2000 是三种不同的 3G ⽹络制式。
中国联通、中国移动和中国电信采⽤的3G⽹络制式分别对应 WCDMA、TD-SCDMA 和 CDMA2000。
WCDMA宽带码分多址（Wideband Code Division Multiple Access），是⼀种第三代⽆线通讯技术。
GSM CDMA
GSM/CDMA基本概念GSM是Global System for Mobile Communications的缩写，意为全球移动通信系统，是世界上主要的蜂窝系统之一。
目前世界上大概有75%的手机使用的标准是GSM。
GSM是基于窄带TDMA制式，允许在一个射频同时进行8组通话。
它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。
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）。
目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，GSM手机用户总数在1．4亿以上，为世界最大的移动通信网络。
CDMA即code－division multiple access的缩写，译为“码分多址分组数据传输技术”，被称为第2．5代移动通信技术。
目前采用这一技术的市场主要在美国、日本、韩国等，全球用户达9500万。
CDMA手机具有话音清晰、不易掉话、发射功率低和保密性强等特点，发射功率只有GSM手机发射功率的1／60，被称为“绿色手机”。
更为重要的是，基于宽带技术的CDMA使得移动通信中视频应用成为可能。
原理与方法GSMGSM是英文Global System for Mobile Communication的缩写，是全球移动通信系统的简称，是欧洲80年代末研制出来的以数字为主的第二代移动电话系统，是目前全球最成熟的数字移动电话网络标准之一，已被欧洲、中东、东南亚、澳州等150多个国家和地区采用。
GSM数字移动电话系统在射频调制、多地址方式、语音编码、信道编码和数字信号处理、控制信道、保密和鉴权等六个方面采取了新技术，具有容量大、国际国内漫游、通话质量好、抗干扰能力强、保密性能好等显著特点，能够提供非话业务及全面的语音、文字和数据业务能力，并提供一些智能增值业务，如：短消息服务、语音信箱、呼叫转移、多方通话、传真存储转发及数据通信等。
移动通信中的GSM、CDMA及GPRS
行通话 。通俗地讲 就是在一个频率 信道 内， 按相 同的时间间 隔划 分若干 时隙 ． 每个时隙 承载一个用 户信息 ， 户共 同 占 用 用 一定 的频段 并依 时间顺 序依次 发送 和接 收信号来 实 现通 信 。Ｇ Ｍ 移动 网 的通 话容量 为模拟 网的 ３ ， Ｓ 倍 除提供话 音通 信外 ． 还可提 供综合数据业务及 图文传 真等业 务 ， 另外 保密 性 和抗 干扰能 力大 大加强 ．非法 盗用 现象 也被彻底 杜绝 。
的信道里 ， 一个 信道只能传输 一路话音信号 。简 而言之 就是
以频率信道划分来 满足多用户 同时通 信 的系统 。 由于同频干
扰问题 ，同一频率在 同一小 区 中不能重 复使用 ，为此模 拟移
ＷＡ Ｐ也 叫无线应用协议 ， １ ９ 是 ９ ７年 成立无线应用协议
动网的最大缺 陷是 频谱 资源 占用较 大 ， 同时还存 在着易被盗 打、 易被窃听 、 漫游不 便 、 功能较少 等问题 。 随着 移动技 术 的
通 ＷＡ Ｐ业务 的地 区随时 随地上 网获 得 ＷＡ Ｐ网站提供 的网 上服务 。 由于 ＷＡ Ｐ协 议是 基 于 Ｇ Ｍ 网络 之 上的 ．而 现有 Ｓ
道由一 连 串周期性 的时隙构成 ， 同 的信号码源 被分配 到不 不
同的时隙里 ， 多个 移动 电话可 同时在一个小 区的同一信 道进
电话 ， 网络 性质为时分多址 方式 （ＤＭ 。 Ｔ Ａ） 时分多址 即一 个信
动用户提供 了一种通 过移 动电话直接连接互 联网的手段 。
移动用户使用 带有 ＷＡ Ｐ功能 的手 机（ 如诺基亚 ７ １ 、 １０ 摩
托罗拉 Ｌ ０ ０ 爱 立信 Ｒ ２ Ｓ 、 门子 ３６ ２０ 、 ３０ Ｃ 西 ５ ８等 ） 就可 以在开
GSM cdma 简介
FDMA的使用：
采用等间隔频道配置方法，频道序号为76~124，共49个频道，频 道序号和频道标称中心频率的关系为： 上行：fl(n)=890.2MHZ+(n-1)*0.2MHZ 下行：fh(n)= fl(n)+45MHZ
若采用全向天线，建议采用N=7的复用方式，其7组频率可从下面12
一个载频上可以同时有8个人在打手机：只要满 足抽样定理即可
1.全球通(GSM)系统简介
信道的分类
专用信道：主要是指用于传送用户语音或数据的 业务信道，另外还包括一些用于控制的专用控制 信道。 公共信道：主要是指用于传送基站向移动台广播 消息的广播控制信道和用于传送MSC与MS间建 立连接所需的双向信号的公共控制信道
信道容量：1000 区群小区数：4； 每小区信道数：250～333。
1.全球通(GSM)系统简介
越区切换：硬切换 小区半径：500m-35km 支持电信业务（电话、紧急呼叫、传真和短消息服 务等 ）、承载业务（同步数据等 ）和补充业务 （会议电话和计费通知等 ） 标准化程度高，可以与多种网络互通
1.全球通(GSM)系统简介
一辆车相当于一个载频，8个人座，其中有一个是控制者 （公用信道），其他是专用信道。
1.全球通(GSM)系统简介
调制方式：采用GMSK 信道传输速率：270.8kbps； 发射功率：
基站：每载波500W，每时隙平均500／8＝ 62.5W； 移动台：每载波（峰值）为2.5W，8W和20W。
用户不必携带终端设备而只需带着SIM卡进入其他有GSM 网络覆盖的国家，租借终端设备，仍能达到用户号码不 变、计费号码不变之目的。
CDMA与GSM
CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division Multiple Access)，它是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。
CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。
接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。
GSM是Global System for Mobile Communications的缩写，意为全球移动通信系统，是世界上主要的蜂窝系统之一。
GSM是基于窄带TDMA制式，允许在一个射频同时进行8组通话。
GSM80年代兴起于欧洲，1991年投入使用。
到1997年底，已经在100多个国家运营，成为欧洲和亚洲实际上的标准，到了2001年，在全世界的162个国家已经建设了400个GSM通信网络。
但GSM系统的容量是有限的，在网络用户过载时，就不得不构建更多的网络设施。
值得欣慰的是GSM在其他方面性能优异，它除了提供标准化的列表和信令系统外，还开放了一些比较智能的业务如国际漫游等。
GSM手机的方便之处在于它提供了一个智能卡，人们称之为SIM卡，并且机卡可以分离，这样用户更换手机并且定制个人信息这方面都十分便利了。
GSM手机还允许用户接收160字长度的短信息。
CDMA和GSM是2G通信的主流制式，从技术上来说，它们之间的区别就在于无线发送接收的制式不同，调制解调的方法不同。
对于用户来说，它们的不同在于：1. 通话质量。
CDMA的通话质量要高于GSM，在相同环境下打电话，CDMA的杂音要比GSM小很多。
2. 手机辐射。
由于CDMA采用了出色的功率控制技术，因此CDMA手机的辐射要比GSM 小很多。
3. 高速数据上网。
CDMA1x可以提供高达153.6kbps的上网速率，比GSM GPRS的20几k要快多了。
移动通讯技术GSM,TDD,FDD简明理论
Transmission Medium
各用户使用不同的频率
频率
FDMA
FDMA频分多址技术
时间
TDMA时分多址技术
各用户使用不同的时隙
频率
TDMA
时间
CDMA码分多址技术
各用户使用不同的正交代码序列
频率
管塔实例2： 具有2层圆形平台 的管塔
铁塔分类（拉线塔）
拉线塔特点： 安装极为方便快速，造价便宜
，用于紧急情况，对于一些乡村用 户量较小，又要进行连续覆盖的情 况较为适用。
但是由于其自身的特点，该塔 的稳固合承载力较差。
拉线塔：
由于塔自身的特 点，所以我们可 以看到，塔周围有很 多的拉线，这也是拉 线塔名称的来源。
力强
工程量大
占地面积小,安装 承载力小，寿命 适合城市，适合
方便，美观
短
挂移动通信天线
结构简单,安装方 承载力差,占地面 适合乡村，面积
便
积大
广阔的地方
铁塔分类（自立塔）
自立塔特点： 自立塔一般是全钢结构，可以安装在地面
或者屋顶，90％以上的通信铁塔都是自立塔 ，原因是通信对铁塔稳固性的要求很高。 按照材料,自立塔又分为： 钢管塔 角钢塔（最常用，费用最低！） 钢杆塔（刚性好，费用很高！） 按照塔脚的数目又分为： 三角塔，四角塔，八角塔等等，由于四角塔 架的抗扭性能好，侧向刚度大，所以90％通信 使用四角塔。
高功率 大范围 用户少
移动通信的分类
卫星移动通信
利用卫星转发信号也可实现移动通信，对于车载移动通信可采用赤道固定卫 星，而对手持终端，采用中低轨道的多颗星座卫星较为有利。
GSM与CDMA的比较
2、3GSM系统关键技术 工作频段的分配
1）.工作频段 中国陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz频段： 890～915（移动台发、基站收） 935～960（基站发、移动台收） 双工间隔为45MHz，工作带宽为25MHz，载频间隔为200kHz。 随着业务的发展，可视需要向下扩展，或向1.8GHz频段的GSM1800过 渡，即1800MHz频段： 1710～1785（移动台发、基站收） 1805～1880（基站发、移动台收） 双工间隔为95MHz，工作带宽为75MHz，载频间隔为200kHz。
c.鉴权 鉴权的计算如下图所示。其中RAND是网络侧对用户的提问，只有合法 的用户才能够给出正确的回答SRES。 RAND是由网络侧AUC的随机数发生器产生的，长度为128比特，它的值 随机地在0～2128－1（成千上万亿）范围内抽取。
SRES称为符号响应，通过用户唯一的密码参数（Ki）的计算获取，长 度为32比特。 Ki以相当保密的方式存储于SIM卡和AUC中，用户也不了解自己的Ki， Ki可以是任意格式和长度的。 A3算法为鉴权算法，由运营者决定，该算法是保密的。A3算法的唯一 限制是输入参数的长度（RAND是128比特）和输出参数尺寸（SRES必 Байду номын сангаас是32比特）。
26帧的复帧：它包括26个TDMA帧（26*8BP），持续时长120ms。51个 这样的复帧组成一个超帧。这种复帧用于携带TCH（和SACCH加FACCH ）。
51帧的复帧：它包括51个TDMA帧（51*8BP），持续时长3060/13ms。 26个这样的复帧组成一个超帧。这种复帧用于携带BCH和CCCH。
d-3.密钥Kc 开始加密之前，密钥Kc必须是移动台和网络同意的。GSM中选择在鉴 权期间计算密钥Kc；然后把密钥存贮于SIM卡的永久内存中。在网络 一侧，这个“潜在”的密钥也存贮于拜访MSC/VLR中，以备加密开始 时使用。
CDMA和GSM的区别
CDMA和GSM的区别：CDMACDMA (Code Divisio n Multipl e Access)译为“码分多址分组数据传输技术”，被称为第2.5代移动通信技术。
目前采用这一技术的市场主要在美国、日本、韩国等。
CDMA手机具有话音清晰、不易掉话、发射功率低和保密性强等特点，发射功率只有G SM手机发射功率的1/60，被称为“绿色手机”。
更为重要的是，基于宽带技术的CDMA使得移动通信中视频应用成为可能。
CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。
接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。
CDMA的优点包括：CDMA中所提供的语音编码技术，可以把用户对话时周围环境的噪音降低，使通话更为清晰。
CDMA利用展频的通讯技术，因而可以减少手机之间的干扰，并且可以增加用户的容量。
而且手机的功率相对较低，不但可以使使用时间增长，更重要的是可以降低电磁波辐射，在一定程度上减少对人的伤害。
CDMA的带宽可以进行较大的扩展，还可以传输影像。
就安全性能而言，CDMA具有良好的认证体制，更因为其传输的特性，大大地增强了防止被人盗听的能力。
GSM全名为：GlobalSystemfor MobileCommuni cation s，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，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。
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）。
手机制式GSM_CDMA和3G简介和比较
Code Division Multiple Access
码分多址数字无线技术
3代 3代
2.5 代 2.5 代
2代
2代
GSM
CDMA
• 中国电信使用的语音通话网络是CDMA 网络
CDMA中所提供语音编码技术，通话品质 比目前GSM好，且可把用户对话时周围环境 噪音降低，使通话更清晰。 就安全性能而言，CDMA不但有良好的认 证体制，更因其传输特性，用码来区分用户， 防止被人盗听的能力大大增强。
全球通
我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准 GSM系统包括 GSM 900：900MHz、GSM1800： 1800MHz 及 GSM1900：1900MHz等几个频段 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
电信CDMA->2GБайду номын сангаас联通CDMA->2.5G
Global System for Mobile Communications
• 中国移动和中国联通语音通话是GSM网络
全球移动通讯系统Global System of Mobile communication就 是众所周知的GSM是当前应用最为广泛的移动电话标准。 全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。 所有用户可以在签署了"漫游协定"移动电话运营商之间自由漫游。 GSM 较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是 数字式的，因此GSM被看作是第二代(2G)移动电话系统。 这说 明数字通讯从很早就已经构建到系统中。GSM是一个当前由 3GPP开发的开放标准。
频率规划简单
频率规划 简单
CDMA与GSM移动通信技术的区别与应用场景
CDMA与GSM移动通信技术的区别与应用场景在移动通信领域，CDMA和GSM是两种广泛应用的技术标准，这两种技术虽然都可以实现移动电话通信，但其技术原理和具体应用场景却存在较大差异。
首先，CDMA是Code Division Multiple Access的缩写，即代码分割多址技术。
CDMA技术采用数字编码技术，对通信信号进行扩频处理后再传输，因此其具有较强的抗干扰能力，并且能够支持较大的用户量。
相比之下，GSM则是Global System for Mobile Communications的缩写，即全球移动通讯系统。
GSM技术则采用时分复用技术，将频率资源划分成不同时间段，每个时间段只分配给特定用户使用。
从技术原理上来看，CDMA技术具备多用户同时传输的能力，这就导致它可以实现更高效的网络资源利用以及更大的用户容量。
另外，CDMA在传输过程中采用了较强的冗余编码技术，这提升了数据传输的完整性和安全性。
相比之下，GSM技术则采用较为简单的时分复用技术，因此其网络资源利用效率相对比较低。
在具体应用场景上，CDMA通常被应用在较为繁忙的城市环境中，比如高楼大厦密集的商业中心、人口密集的城市区域等。
这是因为CDMA技术的网络资源利用率相对更高，能够支持更多的用户接入并保障更高的通信质量。
而在较为稀疏的农村或者山区地区，由于网络资源利用率较低，因此GSM技术则更适用。
另外，CDMA和GSM技术在漫游时也存在较大差异。
作为一种全球性的通信标准，GSM技术的国际漫游非常方便，用户可以在全球主要国家和地区（除了美国、加拿大等少数地区）使用同一部手机进行通信，而不需要更换设备。
相比之下，CDMA技术在国际漫游方面则存在一定的限制，需要企业间的合作和协商，才能实现不同地区之间的互联互通。
综合来看，CDMA和GSM技术各有优劣，在不同的环境中各有适应场景。
在技术发展的今天，市场上还出现了更多新的通信技术和标准，比如3G、4G、5G等，这些新兴的通信技术也在不断提高移动通信质量、扩大用户群体、提高网络资源利用效率等方面发挥了更大作用。