移动通信技术发展史

1移动通信技术新发展及应用当今的社会已经进入了一个信息化的社会，没有信息的传递和交流，人们就无法适应现代化的快节奏的生活和工作。人们期望随时随地，及时可靠，不受时空限制地进行信息交流，提高工作的效率和经济效益。移动通信可以说从无线电发明之日就产生了。1897年，马可尼所完成的无线通信实验就是在固定站与一艘拖船之间进行的。而蜂窝移动通信的发展是在二十世纪七十年代中期以后的事。移动通信综合利用了有线、无线的传输方式，为人们提供了一种快速便捷的通讯手段。由于电子技术，尤其是半导体，集成电路及计算机技术的发展，以及市场的推动，使物美价廉、轻便可靠、性能优越的移动通信设备成为可能。现代的移动通信发展至今，主要走过了两代，而第三代现在正处于紧张的研制阶段，部分厂家已经推出实验产品。第一阶段是模拟蜂窝移动通信网，时间是本世纪七十年代中期至八十年代中期。1978年，美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信系统。而其它工业化国家也相继开发出蜂窝式移动通信网。这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即小区制，由于实2现了频率复用，大大提高了系统容量。第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统和后来的改进型系统TACS，以及NMT和NTT等。AMPS(先进的移动电话系统)使用模拟蜂窝传输的800MHz频带，在北美，南美和部分环太平洋国家广泛使用；TACS(总接入通信系统)使用900MHz频带，分ETACS(欧洲)和NTACS(日本)两种版本，英国，日本和部分亚洲国家广泛使用此标准。第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用，语音信号为模拟调制，每隔30KHz/25KHz一个模拟用户信道。第一代系统在商业上取得了巨大的成功，但是其弊端也日渐显露出来：(1)频谱利用率低(2)业务种类有限(3)无高速数据业务(4)保密性差，易被窃听和盗号(5)设备成本高(6)体积大，重量大。3为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷，数字移动通信技术应运而生，并且发展起来，这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统，时间是从八十年代中期开始。欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网(GSM)的体系。随后，美国和日本也制订了各自的数字移动通信体制。数字移动通网相对于模拟移动通信，提高了频谱利用率，支持多种业务服务，并与ISDN等兼容。第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的，因此又称为窄带数字通信系统。第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统，IS-95和欧洲的GSM系统。(1)GSM(全球移动通信系统)发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的DMA标准而设计的，支持64Kbps的数据速率，可与ISDN互连。GSM使用900MHz频带，使用1800MHz频带的称为DCS1800。GSM采用FDD双工方式和TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信号带宽200KHz。GSM标准体制较为完善，技术相对成熟，不足之处是相对于模拟系统容量增加不多，仅仅为模拟系统的两倍左右，无法和模拟系统兼容。(2)DAMPS(先进的数字移动电话系统)也称IS-54(北美4数字蜂窝)，使用800MHz频带，是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种，指定使用TDMA多址方式。(3)IS-95是北美的另一种数字蜂窝标准，使用800MHz或1900MHz频带，指定使用CDMA多址方式，已成为美国PCS(个人通信系统)网的首先技术。由于第二代移动通信以传输话音和低速数据业务为目的，从1996年开始，为了解决中速数据传输问题，又出现了2.5代的移动通信系统，如GPRS和IS-95B。移动通信现在主要提供的服务仍然是语音服务以及低速率数据服务。针对GSM通信出现的缺陷，人们在2000年又推出了一种新的通信技术GPRS，该技术是在GSM的基础上的一种过渡技术。GPRS的推出标志着人们在GSM的发展史上迈出了意义最重大的一步，GPRS在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务。在这之后，通信运营商们又推出EDGE技术，这种通信技术是一种介于2G和3G之间的过渡技术，因此也有人称它为“2.5G”技术，它有效提高了GPRS信道编码效率的高速移动数据标准，它允许高达384KbPs的数据传输速率，可以充分满足未来无线多媒体应用的带宽需求。EDGE提供了一个从GPRS到第三代移动通信的过渡性方案，从而使现有5的网络运营商可以最大限度地利用现有的无线网络设备，传输速率虽然没有3G快，但理论上也有100多K，实际应用基本可以达到拨号上网的速度，因此可以发送图片、收发电子邮件等，同时，还可以广泛应用于生产领域，在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒体通信业务。由于网络的发展，数据和多媒体通信的发展势头很快，所以，第三代移动通信的目标就是移动宽带多媒体通信。从发展前景看，由于自有的技术优势，CDMA技术已经成为第三代移动通信的核心技术。为实现上述目标，对3G3G是英文3rdGeneration的缩写，指第三代移动通信技术。无线传输技术(RTT：RadioTransmissionTechnology)提出了以下要求：(1)高速传输以支持多媒体业务。室内环境至少2Mbps；室内外步行环境至少384kbps；室外车辆运动中至少144kbps；卫星移动环境至少9。6kbps。(2)传输速率能够按需分配。(3)上下行链路能适应不对称需求。第三代移动通信系统最早由国际电信联盟(ITU)于1985年提出，当时称为未来公众陆地移动通信系统(FPLMTS，FuturePublicLandMobileTelecommunicationSystem)，1996年更名为IMT-2000(InternationalMobileTelecommunication-2000)，意即该系统工作在2000MHz频段，最高业务速率可达2000kbps，主要体制有WCDMA，6cdma2000和TD-SCDMA。1999年11月5日，国际电联ITU-RTG8/1第18次会议通过了IMT-2000无线接口技术规范建议，其中我国提出的TD-SCDMA技术写在了第三代无线接口规范建议的IMT-2000CDMATDD部分中。目前全球有三大标准，分别是欧洲提出的WCDMA、美国提出的CDMA2000和我国提出的TD-SCDMA。(1)WCDMA全称为WidebandCDMA，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合。该标准提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演进策略。GPRS是GeneralPacketRadioService(通用分组无线业务)的简称，EDGE是EnhancedDatarateforGSMEvolution(增强数据速率的GSM演进)的简称，这两种技术被称为2.5代移动通信技术。(2)CDMA2000CDMA2000是由窄带CDMA(CDMAIS95)技术发展而来的宽带CDMA技术，由美国主推，该标准提出了从CDMAIS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演进策略。CDMA20001x被称为2.5代移动通信技术。CDMA20003x与CDMA20001x的主要区别在于应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高。目前中国联通正在采用这一方案向3G7过渡，并已建成了CDMAIS95网络。(3)TD-SCDMA全称为TimeDivision——SynchronousCDMA(时分同步CDMA)，是由我国大唐电信公司提出的3G标准，该标准提出不经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，非常适用于GSM系统向3G升级。3G基本是以CDMA为技术核心，开始是只有美国和欧洲两大阵营的较量。美国的3G标准（CDMA2000）就是在QUALCOMM的2GCDMA（IS95）基础上发展而来的，欧洲的3G标准是在其GSM网络的基础上结合宽带CDMA（WCDMA）技术而形成。后来，半路上杀出个程咬金，西门子和中国的大唐搞出了个中国的标准TD-SCDMA（时分-同步CDMA）。与之前的1G和2G相比，3G拥有更宽的带宽，其传输速度最低为384K，最高为2M，带宽可达5MHz以上。不仅能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的无线应用，如无线接入Internet。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的一个主要特点。第三代移动通信网络能将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来，提高无线频率利用效率。提供包括卫星在内的全球覆盖并实现有线和无线以及不同无线网络之间业务的无缝连接。满足多媒体业务的要求，从而为用户提供更经济、内容更丰富的无线通信服务。83G的发展也可分为两个阶段，3G的早期阶段，语音传输在原有的以“电路交换”为基础的网络上继续运行，而数据传输在新部署的以“IP分组交换”为核心网上传输。而真正的3G网络或者说下一代网络（NextGenerationNetwork-NGN）阶段应该完全基于IP分组交换。这样一来，电路交换网络可以完全淘汰，而基于IP的语音传输可以完全实现免费，运营商的主要收入来自数据业务的服务，而不是象现在这样收入主要来自语音服务。不论技术标准如何竞争，市场如何发展，基本的发展方向是“无线”+“IP”+“高速”+“无缝漫游”。当下的一些语音服务，如德国的skype的语音服务就是基于在当下的IP（InternetProtocol）分组交换来进行实施。4G：第四代移动通信系统的提供便是希望能满足提供更大的频宽需求，满足第三代移动通信尚不能达到的在覆盖、质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要。4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可9以根据自身的需求确定所需的服务。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。目前4G的主要标准有WiMax和LTE。第四代移动通信标准应该比第三代标准具有更多的功能。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方宽带接入互联网，能够提供信息通信之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。同时，第四代移动通信系统还应该是多功能集成的宽带移动通信系统，是宽带接入IP系统。构思中的第四代移动通信的主要技术要求：（1）通信系统的数据速率可达到从20Mbit/s，最高传输速度将超过100Mbit/s，信息传输能力要比3G高出50倍以上，移动速率从步行到车速；（2）满足第三代移动通信不能达到在覆盖、质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要。宽带局域网应能与宽带综合业务数据网（B-ISDN）和异步传送模式（ATM）兼容，实现宽带多媒体通信，形成综合宽带通信网；（3）能自适应的分配资源，能够处理变化的业务流、信道条件不同的环境，有很强的自组织性和灵活性；（4）容量要达到第三代系统的5～10倍，传输质量优于第三代系统，不仅音质清晰，而且能进行高清晰度的图像传输；10（5）条件相同时小区覆盖范围大于或等于第三代系统，具有不同速率间的自动切换能力，以保证通信质量，网络的每比特成本要比第三代的低。2、第四代移动通信移动通信的特点和优势结合移动通信市场发展和用户需求，4G移动网络的根本任务是能够接收、获取到终端的呼叫，在多个运行网络(平台)之间或者多个无线接口之间，建立其最有效的通信路径，并对其进行实时的定位和跟踪。在移动通信过程中，移动网络还要保持良好的无缝连接能力，保证数据传