科學(xué)技術(shù)發(fā)展史結(jié)課論文

科學(xué)技術(shù)發(fā)展史結(jié)課論文——移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展史移動(dòng)通信可以說從無線電通信發(fā)明之日就產(chǎn)生了。1897年，M.G．馬可尼所完成的無線通信試驗(yàn)就是在固定站與一艘拖船之間進(jìn)行的，距離為18海里。

現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展始于上世紀(jì)20年代，大致經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段。

第一階段從20世紀(jì)20年代到40年代，為初級(jí)階段。在這期間，首先在短波幾個(gè)頻段上開發(fā)出專用移動(dòng)通信系統(tǒng)，其代表是美國(guó)底特律市警察使用的車載無線電系統(tǒng)。該系統(tǒng)工作頻率為2MHz，到40年代提高到30～40MHz可以認(rèn)為這個(gè)階段是現(xiàn)代移動(dòng)通信的起步階段，特點(diǎn)是專用系統(tǒng)開發(fā)，工作頻率較低。第二階段是從40年代中期至60年代初期。在此期間內(nèi)，公用移動(dòng)通信業(yè)務(wù)開始問世。1946年，根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)的計(jì)劃，貝爾系統(tǒng)在圣路易斯城建立了世界上第一個(gè)公用汽車電話網(wǎng)，稱為“城市系統(tǒng)”。當(dāng)時(shí)使用三個(gè)頻道，間隔為120kHz，通信方式為單工，隨后，西德(1950年)、法國(guó)(1956年)、英國(guó)(1959年)等國(guó)相繼研制了公用移動(dòng)電話系統(tǒng)。美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室完成了人工交換系統(tǒng)的接續(xù)問題。這一階段的特點(diǎn)是從專用移動(dòng)網(wǎng)向公用移動(dòng)網(wǎng)過渡，接續(xù)方式為人工，網(wǎng)的容量較小。

第三階段從60年代中期至70年代中期。在此期間，美國(guó)推出了改進(jìn)型移動(dòng)電話系統(tǒng)(1MTS)，使用150MHz和450MHz頻段，采用大區(qū)制、中小容量，實(shí)現(xiàn)了無線頻道自動(dòng)選擇并能夠自動(dòng)接續(xù)到公用電話網(wǎng)。德國(guó)也推出了具有相同技術(shù)水平的B網(wǎng)?？梢哉f，這一階段是移動(dòng)通信系統(tǒng)改進(jìn)與完善的階段，其特點(diǎn)是采用大區(qū)制、中小容量，使用450MHz頻段，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)選頻與自動(dòng)接續(xù)。

第四階段從70年代中期至80年代中期。

這是移動(dòng)通信蓬勃發(fā)展時(shí)期。1978年底，美國(guó)貝爾試驗(yàn)室研制成功先進(jìn)移動(dòng)電話系統(tǒng)(AMPS)，建成了蜂窩狀移動(dòng)通信網(wǎng)，大大提高了系統(tǒng)容量。1983年，首次在芝加哥投入商用。同年12月，在華盛頓也開始啟用。之后，服務(wù)區(qū)域在美國(guó)逐漸擴(kuò)大。到1985年3月已擴(kuò)展到47個(gè)地區(qū)，約10萬移動(dòng)用戶。其它工業(yè)化國(guó)家也相繼開發(fā)出蜂窩式公用移動(dòng)通信網(wǎng)。日本于1979年推出800MHz汽車電話系統(tǒng)(HAMTS)，在東京、大膠、神戶等地投入商用。西德于1984年完成C網(wǎng)，頻段為450MHz。英國(guó)在1985年開發(fā)出全地址通信系統(tǒng)(TACS)，首先在倫敦投入使用，以后覆蓋了全國(guó)，頻段為900MHz。法國(guó)開發(fā)出450系統(tǒng)。加拿大推出450MHz移動(dòng)電話系統(tǒng)MTS。瑞典等北歐四國(guó)于1980年開發(fā)出NMT—450移動(dòng)通信網(wǎng)，并投入使用，頻段為450MHz。

這一階段的特點(diǎn)是蜂窩狀移動(dòng)通信網(wǎng)成為實(shí)用系統(tǒng)，并在世界各地迅速發(fā)展。移動(dòng)通信大發(fā)展的原因，除了用戶要求迅猛增加這一主要推動(dòng)力之外，還有幾方面技術(shù)進(jìn)展所提供的條件。首先，微電子技術(shù)在這一時(shí)期得到長(zhǎng)足發(fā)展，這使得通信設(shè)備的小型化、微型化有了可能性，各種輕便電臺(tái)被不斷地推出。其次，提出并形成了移動(dòng)通信新體制。隨著用戶數(shù)量增加，大區(qū)制所能提供的容量很快飽和，這就必須探索新體制。在這方面最重要的突破是貝爾試驗(yàn)室在70年代提出的蜂窩網(wǎng)的概念。蜂窩網(wǎng)，即所謂小區(qū)制，由于實(shí)現(xiàn)了頻率再用，大大提高了系統(tǒng)容量。可以說，蜂窩概念真正解決了公用移動(dòng)通信系統(tǒng)要求容量大與頻率資源有限的矛盾。第三方面進(jìn)展是隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展而出現(xiàn)的微處理器技術(shù)日趨成熟以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，從而為大型通信網(wǎng)的管理與控制提供了技術(shù)手段。第五個(gè)階段是從80年代開始的。這是數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展和成熟時(shí)期。以AMPS和TACS為代表的第一代蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)是模擬系統(tǒng)。模擬蜂窩網(wǎng)雖然取得了很大成功，但也暴露了一些問題。例如，頻譜利用率低，移動(dòng)設(shè)備復(fù)雜，費(fèi)用較貴，業(yè)務(wù)種類受限制以及通話易被竊聽等，最主要的問題是其容量已不能滿足日益增長(zhǎng)的移動(dòng)用戶需求。解決這些問題的方法是開發(fā)新一代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。數(shù)字無線傳輸?shù)念l譜利用率高，可大大提高系統(tǒng)容量。另外，數(shù)字網(wǎng)能提供語音、數(shù)據(jù)多種業(yè)務(wù)服務(wù)，并與ISDN等兼容。實(shí)際上，早在70年代末期，當(dāng)模擬蜂窩系統(tǒng)還處于開發(fā)階段時(shí)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家就著手?jǐn)?shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究。到80年代中期，歐洲首先推出了泛歐數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)(GSM)的體系。隨后，美國(guó)和日本也制定了各自的數(shù)字移動(dòng)通信體制。泛歐網(wǎng)GSM已于1991年7月開始投入商用，預(yù)計(jì)1995年將覆蓋歐洲主要城市、機(jī)場(chǎng)和公路?？梢哉f，在未來十多年內(nèi)數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信將處于一個(gè)大發(fā)展時(shí)期，及有可能成為陸地公用移動(dòng)通信的主要系統(tǒng)。

第五階段的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)又可以分為一下幾個(gè)發(fā)展階段:第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)（1G），第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G），第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G），第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)（4G）。1G第一代移動(dòng)通信技術(shù)（1G）是指最初的模擬、僅限語音的蜂窩電話標(biāo)準(zhǔn)。1、發(fā)展階段：

20世紀(jì)70年代中期至80年代中期。1978年底，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功先進(jìn)移動(dòng)電話系統(tǒng)（AMPS），建成了蜂窩狀移動(dòng)通信網(wǎng)，大大提高了系統(tǒng)容量。1983年，首次在芝加哥投入商用。同年12月，在華盛頓也開始啟用。之后，服務(wù)區(qū)域在美國(guó)逐漸擴(kuò)大。

2、主要技術(shù)：

主要采用的是模擬技術(shù)和頻分多址(FDMA)技術(shù)。

3、代表系統(tǒng)：

移動(dòng)電話系統(tǒng)（AMPS），全球接入通信系統(tǒng)（TACS）

4、主要缺陷：

(1)

模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)制式復(fù)雜,不易實(shí)現(xiàn)國(guó)際漫游。

(2)

模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)不能提供綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)業(yè)務(wù),而通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)最終將向ISDN過渡。因此隨著非話業(yè)務(wù)的發(fā)展,綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)逐步投入使用,對(duì)移動(dòng)通信領(lǐng)域數(shù)字化要求越來越迫切。

(3)

模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)設(shè)備價(jià)錢高,手機(jī)體積大,電池充電后有效工作時(shí)間短,目前只能持續(xù)工作8小時(shí),給用戶帶來不便。

(4)

模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)用戶容量受限制,在人口密度很大的城市,系統(tǒng)擴(kuò)容困難.

2G為了彌補(bǔ)模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)的不足提出了第二移動(dòng)通信系統(tǒng)—數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)

發(fā)展階段：

20世紀(jì)80年代中期至20世紀(jì)末，是2G這樣的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展和成熟的時(shí)期。早在1983年，歐洲開始開發(fā)GSM。GSM是數(shù)字TDMA系統(tǒng)，1991年在德國(guó)首次部署，它是世界上第一個(gè)數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。1988年，NA-TDMA（北美TDMA）—有時(shí)也叫DAMPS(數(shù)字AMPS)在美國(guó)作為數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)得到了表決通過。1989年，美國(guó)Coequal公司開始開發(fā)窄帶CDMA。1995年美國(guó)電信產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（TIA）正式頒布了N-CDMA的標(biāo)準(zhǔn)，即IS-95A。隨著IS-95A的進(jìn)一步發(fā)展，于1998年TIA制訂了新的標(biāo)準(zhǔn)IS-95.

主要技術(shù)：

歐洲的GSM和美國(guó)的CDMA采用GSM

GPRS、CDMA的IS-95B技術(shù)，數(shù)據(jù)提供能力可達(dá)115.2kbit／s，全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）采用增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率（EDGE）技術(shù)，速率可達(dá)384kbit／s。

主要的第二代手機(jī)通訊技術(shù)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)有：

GSM：基于TDMA所發(fā)展、源于歐洲、目前已全球化。

IDEN：基于TDMA所發(fā)展、美國(guó)獨(dú)有的系統(tǒng)。被美國(guó)電信系統(tǒng)商N(yùn)ext-ell使用。

IS-136﹙也叫做D-AMPS﹚：基于TDMA所發(fā)展，是美國(guó)最簡(jiǎn)單的TDMA系統(tǒng)，用于美洲。IS-95﹙也叫做Caedmon﹚：基于CDMA所發(fā)展、是美國(guó)最簡(jiǎn)單的CDMA系統(tǒng)用于美洲和亞洲一些國(guó)家。PDC﹙Personal

Digital

Cellular﹚：基于TDMA所發(fā)展，僅在日本普及。4、主要特點(diǎn)：第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用了數(shù)字化，具有保密性強(qiáng)，頻譜利用率高，能提供豐富的業(yè)務(wù)，標(biāo)準(zhǔn)化程度高并為用戶提供無縫的國(guó)際漫游。使得移動(dòng)通信得到了空前的發(fā)展，從過去的補(bǔ)充地位躍居通信的主導(dǎo)地位。3G1、發(fā)展背景:在第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)中，通信標(biāo)準(zhǔn)的無序性所產(chǎn)生的百花齊放局面，雖然極大地促進(jìn)了移動(dòng)通信前期局部性的高速發(fā)展，但也較強(qiáng)地制約了移動(dòng)通信后期全球性的進(jìn)一步開拓，即包括不同頻帶利用在內(nèi)的多種通信標(biāo)準(zhǔn)并存局面，使得“全球通”漫游業(yè)務(wù)很難真正實(shí)現(xiàn)，同時(shí)現(xiàn)有帶寬也無法滿足信息內(nèi)容和數(shù)據(jù)類型日益增長(zhǎng)的需要。第二代移動(dòng)通信所投入的巨額軟硬件資源和已經(jīng)占有的寵大市場(chǎng)份額決定了第三代移動(dòng)通信只能與第二代移動(dòng)通信在系統(tǒng)方面兼容地平滑過渡，同時(shí)也就使得第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的制定顯得復(fù)雜多變，難以確定。2、發(fā)展階段：自2000年左右開始，伴隨著對(duì)第三代移動(dòng)通信的大量論述，以及2.5G（B2G）產(chǎn)品GPRS（通用無線分組業(yè)務(wù)）系統(tǒng)的過度，3G走上了通信舞臺(tái)的前沿。

3、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有三種：

歐洲的WCDMA系統(tǒng)、美國(guó)的CDMA2000系統(tǒng)和中國(guó)TD-SCDMA系統(tǒng)。

4、主要特點(diǎn)：

（1）具有全球范圍設(shè)計(jì)的，與固定網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)及用戶互連，無線接口的類型盡可能少和高度兼容性；

（2）具有與固定通信網(wǎng)絡(luò)相比擬的高話音質(zhì)量和高安全性；

（3）具有在本地采用2Mb/s高速率接入和在廣域網(wǎng)采用384kb/s接入速率的數(shù)據(jù)率分段使用功能；

（4）具有在2GHz左右的高效頻譜利用率，且能最大程度地利用有限帶寬；

（5）移動(dòng)終端可連接地面網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)，可移動(dòng)使用和固定使用，可與衛(wèi)星業(yè)務(wù)共存和互連；

（6）能夠處理包括國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)和視頻會(huì)議、高數(shù)據(jù)率通信和非對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆纸M和電路交換業(yè)務(wù)；

（7）支持分層小區(qū)結(jié)構(gòu)，也支持包括用戶向不同地點(diǎn)通信時(shí)瀏覽國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)的多種同步連接；

（8）語音只占移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的一部分，大部分業(yè)務(wù)是非話數(shù)據(jù)和視頻信息；

（9）一個(gè)共用的基礎(chǔ)設(shè)施，可支持同一地方的多個(gè)公共的和專用的運(yùn)營(yíng)公司；

（10）手機(jī)體積小、重量輕，具有真正的全球漫游能力；

（11）具有根據(jù)數(shù)據(jù)量、服務(wù)質(zhì)量和使用時(shí)間為收費(fèi)參數(shù)，而不是以距離為收費(fèi)參數(shù)的新收費(fèi)機(jī)制。

4G1、發(fā)展背景：

雖然3G較之2G可以提供更大容量、更加的通信質(zhì)量并且支持多媒體應(yīng)用，但是隨著人們對(duì)3G技術(shù)及其應(yīng)用研究的不斷深入，3G技術(shù)在支持IP多媒體業(yè)務(wù)、提高頻譜利用率以及資源綜合優(yōu)化等方面的局限性也漸露端倪，推動(dòng)了第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的產(chǎn)生。

2、主要技術(shù)：

以正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)為核心

3、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：

國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)已經(jīng)將Maxim、HSPA+、LTE、LTE-Advanced、WirelessMan-Advanced納入到4G標(biāo)準(zhǔn)里，目前4G標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)到了5種。

4、主要優(yōu)勢(shì)：

如果說2G、3G通信對(duì)于人類信息化的發(fā)展是微不足道的話，那么未來的4G通信卻給了人們真正的溝通自由，并徹底改變?nèi)藗兊纳罘绞缴踔辽鐣?huì)形態(tài)。它具有一下主要特點(diǎn)：

（1）通信速度更快

（2）網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬

（3）通信更加靈活

（4）智能性能更高

（5）兼容性能更平滑

（6）提供各種增值服務(wù)

（7）實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信

（8）頻率使用效率更高

（9）通信費(fèi)用更加便宜

5、存在缺陷：

（1）標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一

雖然從理論上講，3G手機(jī)用戶在全球范圍都可以進(jìn)行移動(dòng)通信，但是由于沒有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，各種移動(dòng)通信系統(tǒng)彼此互不兼容，給手機(jī)用戶帶來諸多不便。

（2）技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)

據(jù)研究這項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)人員而言，要實(shí)現(xiàn)4G通信的下載速度還面臨著一系列技術(shù)問題。例如，如何保證樓區(qū)、山區(qū)，及其它有障礙物等易受影響地區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度等問題。

（3）容量受到限制

人們對(duì)未來的4G通信的印象最深的莫過于它的通信傳輸速度會(huì)得到極大提升，從理論上說其所謂的每秒100MB的寬帶速度，比2009年最新手機(jī)信息傳輸速度每秒10KB要快1萬多倍，但手機(jī)的速度會(huì)受到通信系統(tǒng)容量的限制，如系統(tǒng)容量有限，手機(jī)用戶越多，速度就越慢。據(jù)有關(guān)行家分析，4G手機(jī)會(huì)很難達(dá)到其理論速度。如果速度上不去，4G手機(jī)就要大打折扣。

（4）市場(chǎng)難以消化

有專家預(yù)測(cè)在10年以后，第三代移動(dòng)通信的多媒體服務(wù)會(huì)進(jìn)入第三個(gè)發(fā)展階段，此時(shí)覆蓋全球的3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本建成，全球25%以上人口使用第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，第三代技術(shù)仍然在緩慢地進(jìn)入市場(chǎng)，到那時(shí)整個(gè)行業(yè)正在消化吸收第三代技術(shù)，對(duì)于第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的接受還需要一個(gè)逐步過渡的過程。

（5）設(shè)施難以更新

在部署4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之前，覆蓋全球的大部分無線基礎(chǔ)設(shè)施都是基于第三