蜂窩移動通信

蜂窩移動通信關鍵詞:蜂窩移動通信、CDMA、網(wǎng)絡、GSM移動通信系統(tǒng)。蜂窩移動通信是采用蜂窩無線組網(wǎng)方式，在終端和網(wǎng)絡設備之間通過無線通道連接起來，進而實現(xiàn)用戶在活動中可相互通信。其主要特征是終端的移動性，并具有越區(qū)切換和跨本地網(wǎng)自動漫游功能。蜂窩移動通信業(yè)務是指經(jīng)過由基站子系統(tǒng)和移動交換子系統(tǒng)等設備組成蜂窩移動通信網(wǎng)提供的話音、數(shù)據(jù)、視頻圖像等業(yè)務。其發(fā)展歷程先綜述如下：概念的提出：移動通信的發(fā)展歷史可以追溯到19世紀。1864年麥克斯韋從理論上證明了電磁波的存在；1876年赫茲用實驗證實了電磁波的存在；1900年馬可尼等人利用電磁波進行遠距離無線電通信取得了成功，從此世界進入了無線電通信的新時代。現(xiàn)代意義上的移動通信開始于20世紀20年代初期。1928年，美國Purdue大學學生發(fā)明了工作于2MHz的超外差式無線電接收機，并很快在底特律的警察局投入使用，這是世界上第一種可以有效工作的移動通信系統(tǒng)；20世紀30年代初，第一部調(diào)幅制式的雙向移動通信系統(tǒng)在美國新澤西的警察局投入使用；20世紀30年代末，第一部調(diào)頻制式的移動通信系統(tǒng)誕生，試驗表明調(diào)頻制式的移動通信系統(tǒng)比調(diào)幅制式的移動通信系統(tǒng)更加有效。在20世紀40年代，調(diào)頻制式的移動通信系統(tǒng)逐漸占據(jù)主流地位，這個時期主要完成通信實驗和電磁波傳輸?shù)膶嶒灩ぷ鳎诙滩úǘ紊蠈崿F(xiàn)了小容量專用移動通信系統(tǒng)。這種移動通信系統(tǒng)的工作頻率較低、話音質(zhì)量差、自動化程度低，難以與公眾網(wǎng)絡互通。在第二次世界大戰(zhàn)期間，軍事上的需求促使技術快速進步，同時導致移動通信的巨大發(fā)展。戰(zhàn)后，軍事移動通信技術逐漸被應用于民用領域，到20世紀50年代，美國和歐洲部分國家相繼成功研制了公用移動電話系統(tǒng)，在技術上實現(xiàn)了移動電話系統(tǒng)與公眾電話網(wǎng)絡的互通，并得到了廣泛的使用。遺憾的是這種公用移動電話系統(tǒng)仍然采用人工接入方式，系統(tǒng)容量小。蜂窩移動系統(tǒng)的改進從20世紀60年代中期至70年代中期，美國推出了改進型移動電話系統(tǒng)，它使用150MHz和450MHz頻段，采用大區(qū)制、中小容量，實現(xiàn)了無線頻道自動選擇及自動接入公用電話網(wǎng)。20世紀70年代中期，隨著民用移動通信用戶數(shù)量的增加，業(yè)務范圍的擴大，有限的頻譜供給與可用頻道數(shù)要求遞增之間的矛盾日益尖銳。為了更有效地利用有限的頻譜資源，美國貝爾實驗室提出了在移動通信發(fā)展史上具有里程碑意義的小區(qū)制、蜂窩組網(wǎng)的理論，它為移動通信系統(tǒng)在全球的廣泛應用開辟了道路。第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)：1978年，美國貝爾實驗室開發(fā)了先進移動電話業(yè)務（AMPS）系統(tǒng)，這是第一種真正意義上的具有隨時隨地通信能力的大容量的蜂窩移動通信系統(tǒng)。AMPS采用頻率復用技術，可以保證移動終端在整個服務覆蓋區(qū)域內(nèi)自動接入公用電話網(wǎng)，具有更大的容量和更好的語音質(zhì)量，很好地解決了公用移動通信系統(tǒng)所面臨的大容量要求與頻譜資源限制的矛盾。20世紀70年代末，美國開始大規(guī)模部署AMPS系統(tǒng)。AMPS以優(yōu)異的網(wǎng)絡性能和服務質(zhì)量獲得了廣大用戶的一致好評。AMPS在美國的迅速發(fā)展促進了在全球范

圍內(nèi)對蜂窩移動通信技術的研究。到20世紀80年代中期，歐洲和日本也紛紛建立了自己的蜂窩移動通信網(wǎng)絡，主要包括英國的ETACS系統(tǒng)、北歐的NMT-450系統(tǒng)、日本的NTT/JTACS/NTACS系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)都是模擬制式的頻分雙工（FrequencyDivisionDuplex，F(xiàn)DD）系統(tǒng)，亦被稱為第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)或1G系統(tǒng)。第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)（900/1800MHzGSM移動通信）：900/1800MHzGSM第二代數(shù)字蜂窩移動通信（簡稱GSM移動通信）業(yè)務是指利用工作在900/1800MHz頻段的GSM移動通信網(wǎng)絡提供的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務。GSM移動通信系統(tǒng)的無線接口采用TDMA技術，核心網(wǎng)移動性管理協(xié)議采用MAP協(xié)議。900/1800MHzGSM第二代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務包括以下主要業(yè)務類型：-端到端的雙向話音業(yè)務。-移動消息業(yè)務，利用GSM網(wǎng)絡和消息平臺提供的移動臺發(fā)起、移動臺接收的消息業(yè)務。-移動承載業(yè)務及其上移動數(shù)據(jù)業(yè)務。-移動補充業(yè)務，如主叫號碼顯示、呼叫前轉(zhuǎn)業(yè)務等。-經(jīng)過GSM網(wǎng)絡與智能網(wǎng)共同提供的移動智能網(wǎng)業(yè)務，如預付費業(yè)務等。-國內(nèi)漫游和國際漫游業(yè)務。900/1800MHzGSM第二代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務的經(jīng)營者必須自己組建GSM移動通信網(wǎng)絡，所提供的移動通信業(yè)務類型可以是一部分或全部。提供一次移動通信業(yè)務經(jīng)過的網(wǎng)絡可以是同一個運營者的網(wǎng)絡，也可以由不同運營者的網(wǎng)絡共同完成。提供移動網(wǎng)國際通信業(yè)務，必須經(jīng)過國家批準設立的國際通信出入口。800MHzCDMA移動通信：800MHzCDMA第二代數(shù)字蜂窩移動通信（簡稱CDMA移動通信）業(yè)務是指利用工作在800MHz頻段上的CDMA移動通信網(wǎng)絡提供的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務。CDMA移動通信的無線接口采用窄帶碼分多址CDMA技術，核心網(wǎng)移動性管理協(xié)議米用IS-41協(xié)議。800MHzCDMA第二代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務包括以下主要業(yè)務類型：-端到端的雙向話音業(yè)務。-移動消息業(yè)務，利用CDMA網(wǎng)絡和消息平臺提供的移動臺發(fā)起、移動臺接收的消息業(yè)務。-移動承載業(yè)務及其上移動數(shù)據(jù)業(yè)務。-移動補充業(yè)務，如主叫號碼顯示、呼叫前轉(zhuǎn)業(yè)務等。-經(jīng)過CDMA網(wǎng)絡與智能網(wǎng)共同提供的移動智能網(wǎng)業(yè)務，如預付費業(yè)務等。-國內(nèi)漫游和國際漫游業(yè)務。800MHzCDMA第二代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務的經(jīng)營者必須自己組建CDMA移動通信網(wǎng)絡，所提供的移動通信業(yè)務類型可以是一部分或全部。提供一次移動通信業(yè)務經(jīng)過的網(wǎng)絡，可以是同一個運營者的網(wǎng)絡，也可以由不同運營者的網(wǎng)絡共同完成。提供移動網(wǎng)國際通信業(yè)務，必須經(jīng)過國家批準設立的國際通信出入口。第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)

第三代數(shù)字蜂窩移動通信(簡稱3G移動通信)業(yè)務是指利用第三代移動通信網(wǎng)絡提供的話音、數(shù)據(jù)、視頻圖像等業(yè)務。第三代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務主要特征是可提供移動寬帶多媒體業(yè)務，其中高速移動環(huán)境下支持144kb/s速率，步行和慢速移動環(huán)境下支持384kb/s速率，室內(nèi)環(huán)境支持2Mb/s速率數(shù)據(jù)傳輸，并保證高可靠服務質(zhì)量(QoS)。第三代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務包括第二代蜂窩移動通信可提供的所有的業(yè)務類型和移動多媒體業(yè)務。第三代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務的經(jīng)營者必須自己組建3G移動通信網(wǎng)絡，所提供的移動通信業(yè)務類型可以是一部分或全部。提供一次移動通信業(yè)務經(jīng)過的網(wǎng)絡，可以是同一個運營者網(wǎng)絡設施，也可以由不同運營者的網(wǎng)絡設施共同完成。提供移動網(wǎng)國際通信業(yè)務，必須經(jīng)過國家批準設立的國際通信出入口。蜂窩移動通信的市場:今天，全球每年用于蜂窩系統(tǒng)的投資額已升至470億美元，網(wǎng)絡融合的實現(xiàn)，以及對寬帶和“綠色”通信的需求，成為促進移動網(wǎng)絡未來演進的關鍵要素。蜂窩系統(tǒng)或許是當今社會最重要的通信媒體。自本世紀初，在全球特別是在發(fā)展中國家，移動通信的滲透率不斷增長，已超越了固定通信。新興市場的服務提供商紛紛將焦點轉(zhuǎn)向移動通信技術，加大了對蜂窩系統(tǒng)的投資。這些變革刺激了全球通信業(yè)投資的增長，全球每年用于蜂窩系統(tǒng)的投資額已升至470億美元。GSM：全球應用最廣作為當前移動網(wǎng)絡技術的領頭羊，GSM的應用機會最多，為接近30億用戶提供服務并且被大約670家運營商在超過200個國家部署。它是目前全球應用最廣的移動技術。亞洲近年來GSM基礎設施應用最廣，其GSM用戶數(shù)超過全球GSM用戶數(shù)的40%。拉丁美洲、東歐、中東和非洲等發(fā)展中國家和地區(qū)也是重要的GSM市場。在滿足基本覆蓋和容量需求的前提下，未來幾年對GSM的需求將維持在一個較高水平。UMTS:市場發(fā)展的核心趨動力UMTS是一項重要的技術，但當前用于蜂窩基礎設施的機會相對較小。UMTS在未來幾年內(nèi)將成為加速蜂窩市場發(fā)展的核心驅(qū)動力。截至目前，全球己部署了210多個UMTS商用網(wǎng)絡，主要分布在西歐。日本在亞洲最先部署3G網(wǎng)絡，而亞洲的其他國家由于牌照審批、技術選擇，和處于市場發(fā)展初期等原因，部署3G的速度較慢。拉丁美洲、東歐、中東和非洲的發(fā)展中國家，過去的投資重點是滿足基本的無線通信需求，向3G的過渡才剛剛開始。因此UMTS的真正機會仍然在若干年后，尤其是在服務提供商希望通過下一代技術提供增強的移動數(shù)據(jù)業(yè)務的地區(qū)。CDMA：成熟并極具潛力CDMA目前的市場機會相當大。在全球，有超過98個國家的255家運營

商正在運營CDMA網(wǎng)絡。盡管這些網(wǎng)絡所服務的人群僅占全世界移動用戶的五分之一，但具體的用戶數(shù)高達4.5億。北美和亞洲在CDMA技術上的投資最大。亞洲CDMA用戶數(shù)的比例最高，有70家運營商為大約2.3億用戶提供服務（而北美用戶數(shù)為1.4億）。其余國家也在積極發(fā)展CDMA，以準備為8000萬左右的用戶提供服務，其中有6300萬用戶來自中美洲和拉丁美洲。由于北美運營商對此項技術的青睞，未來的行業(yè)投資重點將會是下一代系統(tǒng)技術（如EV-DO）。網(wǎng)絡將會由此轉(zhuǎn)型，運營商將能更加有效地提供移動數(shù)據(jù)應用和服務。供應商比較：愛立信在蜂窩設備領域排名第一。2007年愛立信總銷售收入約為210多億美元。據(jù)估計，它在移動基礎設施領域的收入超過了130億美元。僅次于愛立信的是合并后的諾基亞西門子網(wǎng)絡（簡稱諾西）。諾西2007年的總收入大約為240億美元（包含第一季度源于西門子的收入；因合并時間的緣故，官方的統(tǒng)計數(shù)據(jù)并不包含此部分收入），其中約有120億美元的收入來自移動基礎設施產(chǎn)品的銷售。阿爾卡特朗訊（簡稱阿朗）報告總收入為270億美元，其移動產(chǎn)品的銷售收入大約為100億美元。隨后是排名快速上升的華為，其收入增長速度在第一陣營的蜂窩設備供應商中為最快。2007年，華為的總銷售收入超過125億美元，其中有40億美元源于移動基礎設施的銷售。愛立信、諾西和華為在GSM和UMTS蜂窩技術領域處于領導地位。到目前為止，愛立信和諾西50%以上的移動基礎設施的銷售收入仍然主要來源于GSM。盡管兩家公司均宣稱其GSM產(chǎn)品線的單位銷售收入仍在上升，然而價格的急劇下降預示未來這一塊的收入占總收入的比重將會縮減。兩家公司都在向UMTS過渡，并把發(fā)展UMTS作為未來收入增長的主要手段。華為在這方面也一樣。2007年，華為的GSM發(fā)貨量超過了71.3萬載頻，奠定了其在GSM領域的領導地位。同年，愛立信和諾西的GSM發(fā)貨量分別為110萬載頻和82.2萬載頻。在CDMA領域，阿朗處于領先地位，這在很大程度上緣于它跟Verizon無線和Sprint的友好合作關系。這兩家美國運營商每年資本支出總和超過100億美元，其中有幾十億美元用于購買CDMA設備。華為與Reliance、Tata，以及北美以外的第一大CDMA運營商中國聯(lián)通等關系密切，近年來在CDMA技術上不斷進步。就CDMA設備合同數(shù)量而言，華為在2007年排名第一。該公司在2007年的CDMA設備銷售收入總計達到13.5億美元。北電和摩托羅拉也在較大程度上受益于CDMA基礎設施的銷售，其客戶群主要包括北美的移動運營商，以及全球的其他運營商。結(jié)語：移動網(wǎng)絡正在經(jīng)歷一個動態(tài)的轉(zhuǎn)型過程。網(wǎng)絡融合的實現(xiàn)，以及對寬帶和“綠色”通信的需求，成為促進移動網(wǎng)絡未來演進的關鍵要素。同時，降低支出的需求突出了發(fā)展規(guī)模經(jīng)濟的重要性。從根本上講，驅(qū)動運營商

網(wǎng)絡需求的因素包括：成本、業(yè)務交付環(huán)境、面向未來的演進，及可持續(xù)性發(fā)展能力等。這些因素決定了未來移動網(wǎng)絡的特征：網(wǎng)絡趨于采用SDR（SoftwareDefinedRadio，軟件無線電）、網(wǎng)絡IP化、綠色網(wǎng)絡。參考文獻：袁超偉.<CDNA蜂窩網(wǎng)移動通信〉.袁超偉.<CDMA蜂窩移動通信與網(wǎng)絡安全〉.楊大成.<CDMA2000lx移動通信系統(tǒng)〉.謝顯中.<TD—SCDMA第三帶移動通信系統(tǒng)技術與實現(xiàn)〉.韋惠民.<蜂窩移動通信技術〉.陸文遠等.陸地移動目標安全防范與管理系統(tǒng).湖南省通信學會年會論文集，1998年5月.王晶、姚宜斌等.基于GSM蜂窩移動通信系統(tǒng)的CORS新工作