移动通信网络的发展历程

1、移动通信网络的发展历程摘要：自从1897年马可尼的实验证明了无线通信的可行性，人们对移动通信的 探索和在发展中不断产生的需求推动了移动通信技术的飞速发展，无可置疑，移 动通信越来越广泛地渗透进每个人的日常生活中。从上个世纪80年代中期第一 代模拟移动通信系统商用开始到如今，短短的十几年间经历了 90年代初第二代、 第三代数字移动通信系统从萌芽到完善的整个发展过程，直至今天对第四代移动 通信系统如火如茶的研究和开发，足以表明移动通信的发展速度势不可档。本文 回顾了移动通信系统的发展历程。关键词：移动通信网络发展概况技术变革移动通信技术的出现，给世界带来了巨大的改变，也对人们的生活带了革命 性的变

2、化。随着社会和经济的发展，现代人对信息交流、传播的要求越来越髙， 对通信效率、品质的追求也更加强烈，这直接推动了现代通信技术的髙速更迭。 移动通信系统的发展主要依赖于下述三个方面的技术进步：计算技术、集成技术 和传输技术。从单基站大功率系统到多基站小功率系统，从单一覆盖模式到蜂窝和微蜂窝 覆盖模式，从小区域覆盖到大区域覆盖并实现了国甚至国际漫游，从纯语音系统 到包括低速数据传输的综合传输系统，从模拟移动通信系统到数字移动通信系 统这些变化，使得移动通信技术在传输能力和传输质量等方面获得了巨大的 进步。移动通信起源于无线通信，最早可追述到1901年马克尼从英格兰收到短波 无线电信号，但直到194

3、8年才出现第一台(无线)移动，而真正发展是从20 世纪70年代开始的，迄今经历了第1代移动通信系统、第2代移动通信系统、 正在广泛运用的第3代移动通信系统和刚刚入门的4G系统的发展历程。1第一代移动通信系统1974年，贝尔实验室提出了蜂窝移动网的概念，同年其又研制出AMPS (Advanced Mobile Phone Service)并于1882年在美国正式运营同一时期,英 国的 TACS (Total Access Communication System)和北欧的 NMT (Nodic Mobile Telephone)等其他地方也出现了类似的技术，它们都是基于模拟信号的、实现 全双工通

4、信、频分多址的技术。蜂窝移动通信的岀现可以说是移动通信的一次革命。其频率复用大大提髙了 频率利用率并增大系统容量，网络的智能化实现了越区转接和漫游功能，扩大了 客户的服务围，但上述模拟系统有四大缺点：各系统间没有公共接口；很难开展数 据承载业务；频谱利用率低无法适应大容量的需求；安全性差，易被窃听，易做“假 机”尤其是在欧洲系统间没有公共接口，相互之间不能漫游，对客户造成很大的 不便，现在己经被淘汰。有新的需求就会有新的发展，这些明显的缺点正是导致 第二代移动通信系统发展的主要原因之一。除这个容量瓶颈外，第一代系统还受制于不同的系统标准，因为这使得一个 用户在不同国家的漫游变得不可能。比如在欧

5、洲，由于大多数国家很小，又有几 个标准同时存在，因而，使用移动的人数愈来愈少。在中国，虽然实行统一的建 设规划，同样存在多个系统标准共存的问题，使得网络管理很复杂。所有这些都 在推动着第二代无线通信系统的发展：实现更髙的容量和兼容的系统标准。2第二代移动通信系统20世纪80年代中期，当模拟蜂窝移动通信系统刚投放市场时，世界上的发 达国家就在研制第二代移动通信系统。其中最有代表性和比较成熟的制式有泛欧 GSM （Global System fior Mobile Communication）美国的 ADC （D-AMPS）和日 本的JDC （现在改名为PDC）等数字移动通信系统在这些数字系统中，

6、GSM的发 展最引人注目。1991年GSM系统正式在欧洲问世，网络开通运行。在学术界和工业界研究第二代系统标准的时候，到底是模拟好还是数字好并 没有一致的看法，且存在着明显不同的意见，因为这涉及到第二代无线通信系统 的最基本的特征，并且是一个不可逆转的决定。但基于数字技术本身的巨大进步 和由强大计算能力导致的信息传递和信息服务的无规则化运动，一些世界性的标 准委员会才最终选择了数字技术作为第二代蜂窝无线通信的基准。这些选择确保 两个目标：第一是移动通信的升级能力，第二是移动通信和其它信息技术溶合的 能力。槪括起来，数字技术具有下述方面的优点：增强的系统灵活性；髙效的数字调 制技术；提高了系统的

7、有效容量；加强的信源和信道编码技术；提髙了抗干扰能 力；灵活的带宽配置；增加新的服务项目；提髙接人和切换的能力和效率。GSM数字移动通信系统源于欧洲早在1982年，欧洲己有几大模拟蜂窝移动 系统在运营，例如北欧多国的NMT （北欧移动）和英国的TACS（全接入通信系统）， 西欧其它各国也提供移动业务。当时这些系统是国系统，不可能在国外使用为了 方便全欧洲统一使用移动，需要一种公共的系统,1982年，北欧国家向CFPT （欧 洲邮电行政大会）提交了一份建议书，要求制定900MHz频段的公共欧洲电信业 务规。在这次大会上就成立了一个在欧洲电信标准学会（FTSI）技术委员会下的 “移动特别小组（Gr

8、oup Special Mobile）,简称“GSM,来制定有关的标准和建 议书。：S61系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、手机资源丰富、通 话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。然而，随着宽带技术在有线网络的发展和应用，无线网络提供宽带业务的时 代必然要出现。加上跨网络平台的1P的出现，研究宽带移动通信系统的外围环 境趋于成熟，各种因素在促使第三代、第四代移动通信系统的发展。3第二半代移动通信系统在第三代移动系统向第三代的演化过程中，为II保证平滑过渡，提出了 2.5 代系统的概念，以其典型代农GPRS为例，数据速率可达115Kb/s,显然仍然无法 满足

9、髙速数据业务的要求。CDMA （Code Division Multiple Access）即码分多 址，其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髙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 信因此它具有抗干扰性好，抗多径衰落，安全性高，同频率可在多个小区重复使 用，容量和质量之间可做权衡取舍等属性这些属性使CDMA比其它系统有很大的 优势，比GSM更先进，故也称之为2.5G。4第三代移动通信系统尽

10、管第二代移动通信系统拥有着诸多优点，它也为全球信息化做岀了巨大的 贡献，但也存在着问题。其带宽过低限制了告诉数据的应用，不能很好的实行多 媒体业务，存在多种标准，无法实现全球漫游等。即便第2.5代移动通信系统也 不能满足用户对高速移动数据业务的需求。为此，国际电信联盟（ITU）很早就提 出发展1MT-2000第三代移动通信系统。目前，经ITU认可的3G无线传输技术主 要有三种标准，分别是W-CDMA,CDMA200和中国提出的TD-SCDMA。从技术的角度 来看，第一代向第二代的演进一从模拟到数字是自然而然的，并且关注的主要都 是话音业务。第三代移动通信系统则试图建立一个全球覆盖、全球无缝漫游

11、的移 动综合业务数字，提供与固定电信网的业务兼容、质量相当的多种语音和多种速 率的非话业务，相对于前两代而言有着较高频谱利用率。第二代移动通信系统向 第三代的演进并没有旨在建立一个新网络，而是被看作一个可以不断演进的平 台，并将注惫力从话音转向移动多媒体，尽管实际与设想存在一定的差距。正如 事情都有其两面性，第三代移动通信系统不可避免地有着一定的不足。虽然目前第三代移动通信系统的不足之处以及在实际研发中政策、经济等各 方面因素导致对它的众多争议，褒贬不一，但同时它也是一个极其活跃的研究热 点，不仅引起世界各国研究机构的极大兴趣，也受到众多网络运营商以及设备开 发商的日益关注。人们为了解决这一系

12、列问题，由国际电信联盟（ITU）在1992 年的世界无线电管理大会中规定2GHz附近的频率被指定给第三代移动通信系统 使用，并且于2000年在土耳其召开全会，对无线接口技术进行统一，确立一个 能提供告诉数据接入的、单一的、通用的和全球的标准即IHT-2000（Tnternation Mobile Telecommunications-2000）4.1 WCDMAWCDMA就是Wideband CDMA,也就是宽带的码分多址技术该技术起源于日本 和欧洲早期的第三移动通信系统的研究它可支持384Kbps到2Mbps不等的数据传 输速率，在髙速移动的状态，可提供384Kbps的传输速率，在低速或室环

13、境下， 则可提供高达2Mbps的传输速率而GS61系统目前只能传送9. 6Kbps,固定线路 Modem也只是56Kbps的速率，由此可见WCDMA是无线的宽带通讯。5第四代移动通信系统3G时代尚未真正来临，其存在的问题就早己暴露，如：无线传输技术与核心 网技术都是家族式的；多种标准存在难以实现全球漫游；最大传输速率达不到 2Mbps,无法满足用户髙带宽要求等。所以，就在3G通信技术正处于酝酿之中时, 更高的技术应用己经在实验室进行研发。因此，在我们期待第三代移动通信系统 所带来的优质服务的同时，第四代移动通信系统的最新技术也在实验室悄然进行 当中。那么到底什么是4G通信昵？到目前为比人们还无

14、法对4G通信进行精确的定义，一些学者认为4G通信的 概念来自其他无线服务的技术，从无线应用协定、全球袖珍型无线服务到3G； 一些学者认为4G通信是一个超越2010年以外的研究主题,4G通信是系统中的 系统，可利用各种不同的无线技术；但不管人们对4G通信进行怎样的定义，能够 肯定的是4G通信将是一个比3G通信更完美的新无线世界，它将能创造岀许多消 费者难以想象的应用4G最大的数据传输速率将超过100Mbit/s,这个速率是目 前移动数据传输速率的1万倍，也是3G移动速率的50倍。4G手机将可以提供 髙性能的汇流媒体容，并通过ID应用程序成为个人身份鉴定设备它也可以接受, 髙分辨率的电影和电视节目

15、，从而成为合并广播和通信的新基础设施中的一个纽 带此外，4G的无线即时连接等某些服务费用将比3G便宜另外，4G有望集成不同 模式的无线通信一一从无线局域网和蓝牙等室网络.蜂窝信号、广播电视到卫星 通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。4G通信技术并没有脱离以前的通信技术，而是以传统通信技术为基础，并 利用了一些新的通信技术，来不断提高无线通信的网络效率和功能的。如果说现 在的3G能提供一个髙速传输的无线通信环境的话，那么4G通信将是一种超髙速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路，这种新 网络可使用户以无线及三维空间虚拟实境连线。与传统的通信技术相比，4G通信技术最明显的优势

16、在于通话质量及数据通 信速度。然而，在通话品质方面，目前的移动消费者还是能接受的随着技术的发 展与应用，现有移动网中手机的通话质量还在进一步提高。数据通信速度的髙速 化的确是一个很大优点，它的最大数据传输速率达到惊人的100Mbit/so另外由 于技术的先进性确保了投资成本的大大减少，未来的4G通信费用也要比目前的 通信费用低。口右目前卜泛应用的3G移动通信系统相比,4G移动通信系统具有超高速传输、 通信服务多元化、智能化程度更高以及兼容性良好等优势，具有广阔的市场前景 和巨大的经济潜力。目前，全球围已经有40多个国家和地区已经在大力发展4G 通信技术，4G移动通信系统得到了长足的发展。但是，

17、目前世界通信制式混乱、 4G通信系统自身的容量限制以及现有网络基础设施的更新等问题都极影响了 4G 通信系统的进一步发展。目前的4G研究并不是在TTU组织之下进行而是各国独立开展的。在将来4G 标准制订的时候，很有可能出现多种方案并存的状况，如同现在的3G标准一样 因此，5G, 6G乃至更多更新的标准出台也很有可能。6展望移动通信的发展日新月异，相信在不远的将来，从家庭到单位再到城区到国 家乃至全球，都可以轻松实现高速的多功能的无障碍的自由通信。形成一个能为 人们提供最佳体验为目标而存在的智能信息空间，进一步提髙和改善人们的生活 质量手机也将不再只是打和发短信的工具了，通过手机，人们可以享受到像可视、 浏览新闻、查询股价、收发、观看电影等诸多综合服务。更快的速度、更强大的 功能，随着通信技术不断的提高，人们的生活会变得更加得精彩。移动通信的进 一步发展将使得人类的通信方式出现革命