移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程

1、移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程摘要：自從1897年馬可尼的實驗證明了無線通信的可行性，人們對移動通信的 探索和在發(fā)展中不斷產(chǎn)生的需求推動了移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展，無可置疑，移 動通信越來越廣泛地滲透進(jìn)每個人的日常生活中。從上個世紀(jì)80年代中期第一 代模擬移動通信系統(tǒng)商用開始到如今，短短的十幾年間經(jīng)歷了 90年代初第二代、 第三代數(shù)字移動通信系統(tǒng)從萌芽到完善的整個發(fā)展過程，直至今天對第四代移動 通信系統(tǒng)如火如茶的研究和開發(fā)，足以表明移動通信的發(fā)展速度勢不可檔。本文 回顧了移動通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程。關(guān)鍵詞：移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展概況技術(shù)變革移動通信技術(shù)的出現(xiàn)，給世界帶來了巨大的改變，也對人們的生活帶了革命 性的變

2、化。隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)代人對信息交流、傳播的要求越來越髙， 對通信效率、品質(zhì)的追求也更加強烈，這直接推動了現(xiàn)代通信技術(shù)的髙速更迭。 移動通信系統(tǒng)的發(fā)展主要依賴于下述三個方面的技術(shù)進(jìn)步：計算技術(shù)、集成技術(shù) 和傳輸技術(shù)。從單基站大功率系統(tǒng)到多基站小功率系統(tǒng)，從單一覆蓋模式到蜂窩和微蜂窩 覆蓋模式，從小區(qū)域覆蓋到大區(qū)域覆蓋并實現(xiàn)了國甚至國際漫游，從純語音系統(tǒng) 到包括低速數(shù)據(jù)傳輸?shù)木C合傳輸系統(tǒng)，從模擬移動通信系統(tǒng)到數(shù)字移動通信系 統(tǒng)這些變化，使得移動通信技術(shù)在傳輸能力和傳輸質(zhì)量等方面獲得了巨大的 進(jìn)步。移動通信起源于無線通信，最早可追述到1901年馬克尼從英格蘭收到短波 無線電信號，但直到194

3、8年才出現(xiàn)第一臺(無線)移動，而真正發(fā)展是從20 世紀(jì)70年代開始的，迄今經(jīng)歷了第1代移動通信系統(tǒng)、第2代移動通信系統(tǒng)、 正在廣泛運用的第3代移動通信系統(tǒng)和剛剛?cè)腴T的4G系統(tǒng)的發(fā)展歷程。1第一代移動通信系統(tǒng)1974年，貝爾實驗室提出了蜂窩移動網(wǎng)的概念，同年其又研制出AMPS (Advanced Mobile Phone Service)并于1882年在美國正式運營同一時期,英 國的 TACS (Total Access Communication System)和北歐的 NMT (Nodic Mobile Telephone)等其他地方也出現(xiàn)了類似的技術(shù)，它們都是基于模擬信號的、實現(xiàn) 全雙工通

4、信、頻分多址的技術(shù)。蜂窩移動通信的岀現(xiàn)可以說是移動通信的一次革命。其頻率復(fù)用大大提髙了 頻率利用率并增大系統(tǒng)容量，網(wǎng)絡(luò)的智能化實現(xiàn)了越區(qū)轉(zhuǎn)接和漫游功能，擴大了 客戶的服務(wù)圍，但上述模擬系統(tǒng)有四大缺點：各系統(tǒng)間沒有公共接口；很難開展數(shù) 據(jù)承載業(yè)務(wù)；頻譜利用率低無法適應(yīng)大容量的需求；安全性差，易被竊聽，易做“假 機”尤其是在歐洲系統(tǒng)間沒有公共接口，相互之間不能漫游，對客戶造成很大的 不便，現(xiàn)在己經(jīng)被淘汰。有新的需求就會有新的發(fā)展，這些明顯的缺點正是導(dǎo)致 第二代移動通信系統(tǒng)發(fā)展的主要原因之一。除這個容量瓶頸外，第一代系統(tǒng)還受制于不同的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，因為這使得一個 用戶在不同國家的漫游變得不可能。比如在歐

5、洲，由于大多數(shù)國家很小，又有幾 個標(biāo)準(zhǔn)同時存在，因而，使用移動的人數(shù)愈來愈少。在中國，雖然實行統(tǒng)一的建 設(shè)規(guī)劃，同樣存在多個系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)共存的問題，使得網(wǎng)絡(luò)管理很復(fù)雜。所有這些都 在推動著第二代無線通信系統(tǒng)的發(fā)展：實現(xiàn)更髙的容量和兼容的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。2第二代移動通信系統(tǒng)20世紀(jì)80年代中期，當(dāng)模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)剛投放市場時，世界上的發(fā) 達(dá)國家就在研制第二代移動通信系統(tǒng)。其中最有代表性和比較成熟的制式有泛歐 GSM （Global System fior Mobile Communication）美國的 ADC （D-AMPS）和日 本的JDC （現(xiàn)在改名為PDC）等數(shù)字移動通信系統(tǒng)在這些數(shù)字系統(tǒng)中，

6、GSM的發(fā) 展最引人注目。1991年GSM系統(tǒng)正式在歐洲問世，網(wǎng)絡(luò)開通運行。在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界研究第二代系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的時候，到底是模擬好還是數(shù)字好并 沒有一致的看法，且存在著明顯不同的意見，因為這涉及到第二代無線通信系統(tǒng) 的最基本的特征，并且是一個不可逆轉(zhuǎn)的決定。但基于數(shù)字技術(shù)本身的巨大進(jìn)步 和由強大計算能力導(dǎo)致的信息傳遞和信息服務(wù)的無規(guī)則化運動，一些世界性的標(biāo) 準(zhǔn)委員會才最終選擇了數(shù)字技術(shù)作為第二代蜂窩無線通信的基準(zhǔn)。這些選擇確保 兩個目標(biāo)：第一是移動通信的升級能力，第二是移動通信和其它信息技術(shù)溶合的 能力。槪括起來，數(shù)字技術(shù)具有下述方面的優(yōu)點：增強的系統(tǒng)靈活性；髙效的數(shù)字調(diào) 制技術(shù)；提高了系統(tǒng)的

7、有效容量；加強的信源和信道編碼技術(shù)；提髙了抗干擾能 力；靈活的帶寬配置；增加新的服務(wù)項目；提髙接人和切換的能力和效率。GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)源于歐洲早在1982年，歐洲己有幾大模擬蜂窩移動 系統(tǒng)在運營，例如北歐多國的NMT （北歐移動）和英國的TACS（全接入通信系統(tǒng)）， 西歐其它各國也提供移動業(yè)務(wù)。當(dāng)時這些系統(tǒng)是國系統(tǒng)，不可能在國外使用為了 方便全歐洲統(tǒng)一使用移動，需要一種公共的系統(tǒng),1982年，北歐國家向CFPT （歐 洲郵電行政大會）提交了一份建議書，要求制定900MHz頻段的公共歐洲電信業(yè) 務(wù)規(guī)。在這次大會上就成立了一個在歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會（FTSI）技術(shù)委員會下的 “移動特別小組（Gr

8、oup Special Mobile）,簡稱“GSM,來制定有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和建 議書。：S61系統(tǒng)有幾項重要特點：防盜拷能力佳、網(wǎng)絡(luò)容量大、手機資源豐富、通 話清晰、穩(wěn)定性強不易受干擾、信息靈敏、通話死角少、手機耗電量低。然而，隨著寬帶技術(shù)在有線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和應(yīng)用，無線網(wǎng)絡(luò)提供寬帶業(yè)務(wù)的時 代必然要出現(xiàn)。加上跨網(wǎng)絡(luò)平臺的1P的出現(xiàn)，研究寬帶移動通信系統(tǒng)的外圍環(huán) 境趨于成熟，各種因素在促使第三代、第四代移動通信系統(tǒng)的發(fā)展。3第二半代移動通信系統(tǒng)在第三代移動系統(tǒng)向第三代的演化過程中，為II保證平滑過渡，提出了 2.5 代系統(tǒng)的概念，以其典型代農(nóng)GPRS為例，數(shù)據(jù)速率可達(dá)115Kb/s,顯然仍然無法 滿足

9、髙速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的要求。CDMA （Code Division Multiple Access）即碼分多 址，其技術(shù)的原理是基于擴頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數(shù)據(jù)， 用一個帶寬遠(yuǎn)大于信號帶寬的髙速偽隨機碼進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴 展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬 信號作相關(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴，以實現(xiàn)信息通 信因此它具有抗干擾性好，抗多徑衰落，安全性高，同頻率可在多個小區(qū)重復(fù)使 用，容量和質(zhì)量之間可做權(quán)衡取舍等屬性這些屬性使CDMA比其它系統(tǒng)有很大的 優(yōu)勢，比GSM更先進(jìn)，故也稱之為2.5G。4第三代移動通信系統(tǒng)盡

10、管第二代移動通信系統(tǒng)擁有著諸多優(yōu)點，它也為全球信息化做岀了巨大的 貢獻(xiàn)，但也存在著問題。其帶寬過低限制了告訴數(shù)據(jù)的應(yīng)用，不能很好的實行多 媒體業(yè)務(wù)，存在多種標(biāo)準(zhǔn)，無法實現(xiàn)全球漫游等。即便第2.5代移動通信系統(tǒng)也 不能滿足用戶對高速移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。為此，國際電信聯(lián)盟（ITU）很早就提 出發(fā)展1MT-2000第三代移動通信系統(tǒng)。目前，經(jīng)ITU認(rèn)可的3G無線傳輸技術(shù)主 要有三種標(biāo)準(zhǔn)，分別是W-CDMA,CDMA200和中國提出的TD-SCDMA。從技術(shù)的角度 來看，第一代向第二代的演進(jìn)一從模擬到數(shù)字是自然而然的，并且關(guān)注的主要都 是話音業(yè)務(wù)。第三代移動通信系統(tǒng)則試圖建立一個全球覆蓋、全球無縫漫游

11、的移 動綜合業(yè)務(wù)數(shù)字，提供與固定電信網(wǎng)的業(yè)務(wù)兼容、質(zhì)量相當(dāng)?shù)亩喾N語音和多種速 率的非話業(yè)務(wù)，相對于前兩代而言有著較高頻譜利用率。第二代移動通信系統(tǒng)向 第三代的演進(jìn)并沒有旨在建立一個新網(wǎng)絡(luò)，而是被看作一個可以不斷演進(jìn)的平 臺，并將注憊力從話音轉(zhuǎn)向移動多媒體，盡管實際與設(shè)想存在一定的差距。正如 事情都有其兩面性，第三代移動通信系統(tǒng)不可避免地有著一定的不足。雖然目前第三代移動通信系統(tǒng)的不足之處以及在實際研發(fā)中政策、經(jīng)濟等各 方面因素導(dǎo)致對它的眾多爭議，褒貶不一，但同時它也是一個極其活躍的研究熱 點，不僅引起世界各國研究機構(gòu)的極大興趣，也受到眾多網(wǎng)絡(luò)運營商以及設(shè)備開 發(fā)商的日益關(guān)注。人們?yōu)榱私鉀Q這一系

12、列問題，由國際電信聯(lián)盟（ITU）在1992 年的世界無線電管理大會中規(guī)定2GHz附近的頻率被指定給第三代移動通信系統(tǒng) 使用，并且于2000年在土耳其召開全會，對無線接口技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一，確立一個 能提供告訴數(shù)據(jù)接入的、單一的、通用的和全球的標(biāo)準(zhǔn)即IHT-2000（Tnternation Mobile Telecommunications-2000）4.1 WCDMAWCDMA就是Wideband CDMA,也就是寬帶的碼分多址技術(shù)該技術(shù)起源于日本 和歐洲早期的第三移動通信系統(tǒng)的研究它可支持384Kbps到2Mbps不等的數(shù)據(jù)傳 輸速率，在髙速移動的狀態(tài)，可提供384Kbps的傳輸速率，在低速或室環(huán)

13、境下， 則可提供高達(dá)2Mbps的傳輸速率而GS61系統(tǒng)目前只能傳送9. 6Kbps,固定線路 Modem也只是56Kbps的速率，由此可見WCDMA是無線的寬帶通訊。5第四代移動通信系統(tǒng)3G時代尚未真正來臨，其存在的問題就早己暴露，如：無線傳輸技術(shù)與核心 網(wǎng)技術(shù)都是家族式的；多種標(biāo)準(zhǔn)存在難以實現(xiàn)全球漫游；最大傳輸速率達(dá)不到 2Mbps,無法滿足用戶髙帶寬要求等。所以，就在3G通信技術(shù)正處于醞釀之中時, 更高的技術(shù)應(yīng)用己經(jīng)在實驗室進(jìn)行研發(fā)。因此，在我們期待第三代移動通信系統(tǒng) 所帶來的優(yōu)質(zhì)服務(wù)的同時，第四代移動通信系統(tǒng)的最新技術(shù)也在實驗室悄然進(jìn)行 當(dāng)中。那么到底什么是4G通信昵？到目前為比人們還無

14、法對4G通信進(jìn)行精確的定義，一些學(xué)者認(rèn)為4G通信的 概念來自其他無線服務(wù)的技術(shù)，從無線應(yīng)用協(xié)定、全球袖珍型無線服務(wù)到3G； 一些學(xué)者認(rèn)為4G通信是一個超越2010年以外的研究主題,4G通信是系統(tǒng)中的 系統(tǒng)，可利用各種不同的無線技術(shù)；但不管人們對4G通信進(jìn)行怎樣的定義，能夠 肯定的是4G通信將是一個比3G通信更完美的新無線世界，它將能創(chuàng)造岀許多消 費者難以想象的應(yīng)用4G最大的數(shù)據(jù)傳輸速率將超過100Mbit/s,這個速率是目 前移動數(shù)據(jù)傳輸速率的1萬倍，也是3G移動速率的50倍。4G手機將可以提供 髙性能的匯流媒體容，并通過ID應(yīng)用程序成為個人身份鑒定設(shè)備它也可以接受, 髙分辨率的電影和電視節(jié)目

15、，從而成為合并廣播和通信的新基礎(chǔ)設(shè)施中的一個紐 帶此外，4G的無線即時連接等某些服務(wù)費用將比3G便宜另外，4G有望集成不同 模式的無線通信一一從無線局域網(wǎng)和藍(lán)牙等室網(wǎng)絡(luò).蜂窩信號、廣播電視到衛(wèi)星 通信，移動用戶可以自由地從一個標(biāo)準(zhǔn)漫游到另一個標(biāo)準(zhǔn)。4G通信技術(shù)并沒有脫離以前的通信技術(shù)，而是以傳統(tǒng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，并 利用了一些新的通信技術(shù)，來不斷提高無線通信的網(wǎng)絡(luò)效率和功能的。如果說現(xiàn) 在的3G能提供一個髙速傳輸?shù)臒o線通信環(huán)境的話，那么4G通信將是一種超髙速無線網(wǎng)絡(luò)，一種不需要電纜的信息超級高速公路，這種新 網(wǎng)絡(luò)可使用戶以無線及三維空間虛擬實境連線。與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，4G通信技術(shù)最明顯的優(yōu)勢

16、在于通話質(zhì)量及數(shù)據(jù)通 信速度。然而，在通話品質(zhì)方面，目前的移動消費者還是能接受的隨著技術(shù)的發(fā) 展與應(yīng)用，現(xiàn)有移動網(wǎng)中手機的通話質(zhì)量還在進(jìn)一步提高。數(shù)據(jù)通信速度的髙速 化的確是一個很大優(yōu)點，它的最大數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到驚人的100Mbit/so另外由 于技術(shù)的先進(jìn)性確保了投資成本的大大減少，未來的4G通信費用也要比目前的 通信費用低?？谟夷壳安贩簯?yīng)用的3G移動通信系統(tǒng)相比,4G移動通信系統(tǒng)具有超高速傳輸、 通信服務(wù)多元化、智能化程度更高以及兼容性良好等優(yōu)勢，具有廣闊的市場前景 和巨大的經(jīng)濟潛力。目前，全球圍已經(jīng)有40多個國家和地區(qū)已經(jīng)在大力發(fā)展4G 通信技術(shù)，4G移動通信系統(tǒng)得到了長足的發(fā)展。但是，

17、目前世界通信制式混亂、 4G通信系統(tǒng)自身的容量限制以及現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的更新等問題都極影響了 4G 通信系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。目前的4G研究并不是在TTU組織之下進(jìn)行而是各國獨立開展的。在將來4G 標(biāo)準(zhǔn)制訂的時候，很有可能出現(xiàn)多種方案并存的狀況，如同現(xiàn)在的3G標(biāo)準(zhǔn)一樣 因此，5G, 6G乃至更多更新的標(biāo)準(zhǔn)出臺也很有可能。6展望移動通信的發(fā)展日新月異，相信在不遠(yuǎn)的將來，從家庭到單位再到城區(qū)到國 家乃至全球，都可以輕松實現(xiàn)高速的多功能的無障礙的自由通信。形成一個能為 人們提供最佳體驗為目標(biāo)而存在的智能信息空間，進(jìn)一步提髙和改善人們的生活 質(zhì)量手機也將不再只是打和發(fā)短信的工具了，通過手機，人們可以享受到像可視、 瀏覽新聞、查詢股價、收發(fā)、觀看電影等諸多綜合服務(wù)。更快的速度、更強大的 功能，隨著通信技術(shù)不斷的提高，人們的生活會變得更加得精彩。移動通信的進(jìn) 一步發(fā)展將使得人類的通信方式出現(xiàn)革命