通信學論文-移動通信技術(shù)的發(fā)展趨勢.doc

通信學論文-移動通信技術(shù)的發(fā)展趨勢摘要本文詳細論述了現(xiàn)代移動通信技術(shù)的六大最新發(fā)展趨勢：網(wǎng)絡業(yè)務的數(shù)據(jù)化、分組化，網(wǎng)絡技術(shù)的寬帶化，網(wǎng)絡技術(shù)的智能化，更高的頻段，更有效利用頻率，網(wǎng)絡趨于融合、走向統(tǒng)一。了解、掌握這些趨勢對移動通信運營商和設備制造商均具有重要的現(xiàn)實意義。關(guān)鍵詞移動通信Internet無線數(shù)據(jù)IMT-2000智能網(wǎng)網(wǎng)絡融合1前言移動通信業(yè)務之所以發(fā)展迅猛主要是其滿足了人們在任何時間。任何地點與任何個人進行通信的愿望。移動通信是實現(xiàn)未來理想的個人通信服務的必由之路。在信息支撐技術(shù)、市場競爭和需求的共同作用下，移動通信技術(shù)的發(fā)展更是突飛猛進，呈現(xiàn)出以下幾大趨勢：網(wǎng)絡業(yè)務數(shù)據(jù)化、分組化，網(wǎng)絡技術(shù)寬帶化，網(wǎng)絡技術(shù)智能化，更高的頻段，更有效利用頻率，各種網(wǎng)絡趨于融合。了解、掌握這些趨勢對移動通信運營商和設備制造商均具有重要的現(xiàn)實意義。2網(wǎng)絡業(yè)務數(shù)據(jù)化、分組化2.1無線數(shù)據(jù)生機無限當前移動數(shù)據(jù)通信發(fā)展迅速，被認為是移動通信發(fā)展的一個主要方向。近年來出現(xiàn)的移動數(shù)據(jù)通信主要有兩種，一種是電路交換型的移動數(shù)據(jù)業(yè)務，如TACS、AMPS和GSM中的承載數(shù)據(jù)業(yè)務以及GSM系統(tǒng)的HSCSD；另外一種是分組交換型的移動數(shù)據(jù)業(yè)務，如摩托羅拉的DataTAC、愛立信的Mobitex和GSM系統(tǒng)的GPRS。目前，無線數(shù)據(jù)業(yè)務只占GSM網(wǎng)絡全部業(yè)務量中的很小一部分，但是在未來的兩年中這種狀況將開始扭轉(zhuǎn)，并大大改變。1999年以后，隨著HSCSD、GPRS等新的高速數(shù)據(jù)解決方案顯露崢嶸，并成為數(shù)據(jù)應用的新焦點，無線數(shù)據(jù)將成為運營商經(jīng)營計劃中越來越重要的部分，它預示著未來大量的商業(yè)機遇。（1）應用驅(qū)動市場無線數(shù)據(jù)業(yè)務的主要驅(qū)動力在于用戶的應用。話音是單一的、易于被大眾所接受的業(yè)務，然而無線數(shù)據(jù)則不同，無線數(shù)據(jù)最初的應用重點放在運輸管理這樣的專業(yè)市場。近期無線數(shù)據(jù)業(yè)務的目標市場是銷售人員或現(xiàn)場工程師這樣的用戶群。從這些先發(fā)目標的應用中積累無線數(shù)據(jù)的經(jīng)驗，并從中受益。在過去的十年里，傳統(tǒng)的生活方式已經(jīng)在迅速改變，人們更經(jīng)常性地移動，職業(yè)和個人生活之間的分界變得模糊，人們需要不分時間、地點訪問很重要的信息。發(fā)生在用戶身上的這種生活方式的改變將成為驅(qū)動無線數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)展的重要因素。（2）因特網(wǎng)的影響和通信的其他領域一樣，無線數(shù)據(jù)業(yè)務的一個最重要的驅(qū)動力來自Internet。根據(jù)最近的研究，未來兩年歐洲的因特網(wǎng)用戶數(shù)量將翻一番。在我國，因特網(wǎng)用戶的年增長率將高達300%，顯然用戶在運動中接入因特網(wǎng)的需求將會增長。為了滿足接入因特網(wǎng)的需求，一個全球性的開放協(xié)議無線應用協(xié)議（WAP）應運而生。WAP為將Internet的信息內(nèi)容以及增值業(yè)務傳送到移動終端提供了一種開放的通用標準，實現(xiàn)了IP與GSM網(wǎng)絡的橋接，是一個為廠商提供加速市場增長、避免網(wǎng)絡割接、保護運營商投資的標準，WAP確保任何與WAP兼容的GSM手機都能工作。（3）數(shù)據(jù)速率的發(fā)展GSM承載業(yè)務所提供的GSM數(shù)據(jù)速率最高只能達到9.6kbits。國際上1998年引入的高速電路交換數(shù)據(jù)（HSCSD）技術(shù)將實現(xiàn)57kbits的數(shù)據(jù)速率，對要求連續(xù)比特率和傳輸時延小的應用是理想的，如會議電視、電子郵件、遠程接入企業(yè)的局域網(wǎng)和無線圖像。1999年商用化的GPRS是第一個GSM分組數(shù)據(jù)應用，將實現(xiàn)超過100kbits的數(shù)據(jù)速率。對較短的“突發(fā)”類型業(yè)務是理想的，如信用卡認證、遠程測量和遠程事務處理。EDGE（增強數(shù)據(jù)速率GSM改進模式）使用修改過的GSM調(diào)制方式來實現(xiàn)超過300kbits的數(shù)據(jù)速率。EDGE會讓GSM運營商特別受益，他們不但可以贏得第三代移動通信的經(jīng)營執(zhí)照，還可以提供有競爭力的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務。2.2個人多媒體通信網(wǎng)絡演進的方向?qū)﹄S時隨地話音通信的追求使早期移動通信走向成功。移動通信的商業(yè)價值和用戶市場得到了證明，全球移動市場以超凡的速度增長。移動通信演進的下一階段是向無線數(shù)據(jù)乃至個人移動多媒體轉(zhuǎn)移，這一進展已經(jīng)開始，并將成為未來重要的增長點。個人移動多媒體將根據(jù)地點為人們提供無法想像的、完善的個人業(yè)務和無線信息，將對人們工作和生活的各個方面產(chǎn)生影響。在個人多媒體世界里，話音郵件和電子郵件被傳送到移動多媒體信箱中；短信將成為帶有照片和視頻內(nèi)容的電子明信片；話音呼叫將與實時圖像相結(jié)合，產(chǎn)生大量的可視移動電話，還將實現(xiàn)移動因特網(wǎng)和萬維網(wǎng)瀏覽。像無線會議電視這樣的應用將隨處可見，電子商務將蓬勃開展。對于運動中的用戶還有隨時隨地的各種信箱和娛樂服務。3網(wǎng)絡技術(shù)的寬帶化在電信業(yè)歷史上，移動通信可能是技術(shù)和市場發(fā)展最快的領域。業(yè)務、技術(shù)、市場三者之間是一種互動的關(guān)系，伴隨著用戶對數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務需求的增加，網(wǎng)絡業(yè)務向數(shù)據(jù)化、分組化發(fā)展，移動網(wǎng)絡必然走向?qū)拵ЩＭㄟ^使用電話交換技術(shù)和蜂窩無線電技術(shù)，70年代末誕生了第一代模擬移動電話。AMPS（北美蜂窩系統(tǒng)）、NMT（北歐移動電話）和TACS（全向通信系統(tǒng)）是三種主要的窄帶模擬標準。第一代無線網(wǎng)絡技術(shù)的一大成就就是去掉了將電話連接到網(wǎng)絡的用戶線。用戶第一次能夠在他們所在的任何地方無線接收和撥打電話。第二代系統(tǒng)引入了數(shù)字無線電技術(shù)，它提供更高的網(wǎng)絡容量，改善了話音質(zhì)量和保密性，并為用戶引入了無縫的國際漫游。今天世界市場的第二代數(shù)字無線標準，包括GSM、MMPS、PDC（日本數(shù)字蜂窩系統(tǒng)）和IS95CDMA等，均仍為窄帶系統(tǒng)。第三代移動系統(tǒng)，即IMT-2000，是一種真正的寬帶多媒體系統(tǒng)，它能夠提供高質(zhì)量寬帶綜合業(yè)務并實現(xiàn)全球無縫覆蓋。2000年以后，窄帶移動電話業(yè)務需求將依然很大，但隨著Internet等高速數(shù)據(jù)通信及多媒體通信需求的驅(qū)動，寬帶多媒體綜合業(yè)務將逐步增長，而且就未來信息高速公路建設的無縫覆蓋而言，寬帶移動通信作為整個移動市場份額的子集將顯得愈來愈重要。第三代系統(tǒng)預計在2002年投入商用。從第二代到第三代系統(tǒng)的變化并不像從第一代模擬網(wǎng)絡到第二代數(shù)字網(wǎng)絡那樣存在重大的技術(shù)變遷。從目前的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢來講，第二代系統(tǒng)將逐步子滑過渡到第三代系統(tǒng)，在此演進過程中，移動網(wǎng)絡所能實現(xiàn)的數(shù)據(jù)速率逐步升級：GSM承載業(yè)務所能提供的數(shù)據(jù)速率為9.6kbits，1998年商用的HSCSD技術(shù)實現(xiàn)了57kbits的數(shù)據(jù)速率，1999年引入的GPRS將實現(xiàn)超過100kbits的數(shù)據(jù)速率，將在2000年引入的EDGE技術(shù)可實現(xiàn)超過300kbits的數(shù)據(jù)速率。2001年后投入商用的第三代系統(tǒng)將能夠在廣域網(wǎng)上實現(xiàn)384kbits的數(shù)據(jù)速率，在辦公室和家中還可以達到2Mbits。4網(wǎng)絡技術(shù)的智能化移動通信需求的不斷增長以及新技術(shù)在移動通信中的廣泛應用，促使移動網(wǎng)絡得到了迅速發(fā)展。移動網(wǎng)絡由單純地傳遞和交換信息，逐步向存儲和處理信息的智能化發(fā)展，移動智能網(wǎng)由此而生。移動智能網(wǎng)是在移動網(wǎng)絡中引人智能網(wǎng)功能實體，以完成對移動呼叫的智能控制的一種網(wǎng)絡，是一種開放性的智能平臺，它使電信業(yè)務經(jīng)營者能夠方便、快速、經(jīng)濟、有效地提供客戶所需的各類電信新業(yè)務，使客戶對網(wǎng)絡有更強的控制功能，能夠方便靈活地獲取所需的信息。移動智能網(wǎng)通過把交換與業(yè)務分離，建立集中的業(yè)務控制點和數(shù)據(jù)庫，進而進一步建立集中的業(yè)務管理系統(tǒng)和業(yè)務生成環(huán)境來達到上述目標。通過智能網(wǎng)，運營公司可以最優(yōu)地利用其網(wǎng)絡，加快新業(yè)務的生成；可以根據(jù)客戶的需要來設計業(yè)務，向其他業(yè)務提供者開放網(wǎng)絡，增加收益。關(guān)于移動智能網(wǎng)的研究，早在1995年就已開始，剛開始并沒有具體的標準協(xié)議出現(xiàn)，各廠商各自制定了自己的標準，并且據(jù)此進行了不少的研究工作，如Alcatel、Nortel、Ericsson等都先后推出了自己的初期產(chǎn)品。這些工作為最終移動智能網(wǎng)標準的形成積累了經(jīng)驗。1997年末，美國蜂窩電信工業(yè)協(xié)會（CTIA）制定了移動智能網(wǎng)的第一個標準協(xié)議IS-41D協(xié)議。1998年1月，歐洲電信標準研究所（ETSI）在GSMphase2+階段引入了CAMEL協(xié)議（移動通信高級邏輯的客戶化應用程序），當時的版本是Phase1。1998年4月，ITU-T在新推出的智能網(wǎng)能力集一2標準中描述了移動接入的功能實體，稱為CAMELphase2標準。伴隨著移動網(wǎng)絡向第三代系統(tǒng)的演進，網(wǎng)絡的智能化程度也在不斷地提升。智能網(wǎng)及其智能業(yè)務是構(gòu)成未來個人通信的基本條件。5更高的頻段從第一代的模擬移動電話，到第二代的數(shù)字移動網(wǎng)絡，再到將來的第三代移動通信系統(tǒng)，網(wǎng)絡使用的無線頻段遵循一種由低到高的發(fā)展趨勢。1981年誕生的第一個具有國際漫游功能的模擬系統(tǒng)NMT的使用頻段為450MHz，1986年NMT變遷到900MHz頻段。我國目前的模擬TACS系統(tǒng)的使用頻段也為900MHz。在第二代網(wǎng)絡中，GSM系統(tǒng)的開始使用頻段為900MHz，IS-95CDMA系統(tǒng)為800MHz。為了從根本上提高GSM系統(tǒng)的容量，1997年出現(xiàn)了1800MHz系統(tǒng)，GSM9001800雙頻網(wǎng)絡迅速普及。2002年將投入商用的第三代系統(tǒng)IMT-2000則定位在2GHz頻段。6更有效利用頻率無線電頻率是一種寶貴資源。隨著移動通信的飛速發(fā)展，頻譜資源有限和移動用戶急劇增加的矛盾越來越尖銳，出現(xiàn)了“頻率嚴重短缺”的現(xiàn)象。解決頻率擁擠問題的出路是采用各種頻率有效利用技術(shù)和開發(fā)新頻段。模擬制的早期蜂窩移動通信系統(tǒng)采用頻分多址方式，主要通過多信道共用、頻率復用和波道窄帶化等技術(shù)實現(xiàn)頻率的有效利用。隨著業(yè)務的發(fā)展，模擬系統(tǒng)已遠不能滿足用戶發(fā)展的需求。數(shù)字移動通信比模擬移動通信具有更大的容量。同樣的頻分多址技術(shù)，數(shù)字系統(tǒng)要求的載干比較小，因而頻率復用距離可以小一些，系統(tǒng)的容量可以大一些。而且，數(shù)字移動通信還可采用時分多址或碼分多址技術(shù)，它比模擬的頻分多址制在系統(tǒng)容量上大4-20倍。GSM作為最具代表性和最為成熟的數(shù)字移動通信系統(tǒng)，其發(fā)展歷程就是一部頻率有效利用技術(shù)的演進史。GSM采用時分多址制式，其對頻率的有效利用主要是通過頻率復用技術(shù)的不斷升級實現(xiàn)的。從傳統(tǒng)的43方式，到33、13、MRP、26等新的復用技術(shù)，頻率復用的密集度逐步提升，頻譜效率快速提高，GSM系統(tǒng)的容量得到逐步釋放。1995年開始投入商用的IS95CDMA（窄帶）系統(tǒng)，以無線技術(shù)的先進性和大容量等特點著稱。它以擴頻技術(shù)為基礎，不同用戶的信號靠不同的編碼序列來區(qū)分，如果從頻域或時域來觀察，多個CDMA信號是相互重疊的，故理論上CDMA系統(tǒng)的頻譜利用率比GSM系統(tǒng)更高，網(wǎng)絡容量更大。同時CDMA系統(tǒng)具有一定的過載能力，即系統(tǒng)具備軟容量。作為未來第三代移動通信系統(tǒng)主流無線接入技術(shù)的WCDMA（寬帶碼分多址）能夠更高效地利用無線電頻率。它利用分層小區(qū)結(jié)構(gòu)、自適應天線陣和相干解調(diào)（雙向）等技術(shù)，網(wǎng)絡容量可得到大幅提高，可以更好地滿足未來移動通信的發(fā)展要求。7網(wǎng)絡趨于融合，走向統(tǒng)一7.1第三代移動通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第三代系統(tǒng)的主要目標是將包括衛(wèi)星在內(nèi)的所有網(wǎng)絡融合為可以替代眾多網(wǎng)絡功能的統(tǒng)一系統(tǒng)，它能夠提供寬帶業(yè)務并實現(xiàn)全球無縫覆蓋。為了保護運營公司在現(xiàn)有網(wǎng)絡設施上的投資，第二代系統(tǒng)向第三代系統(tǒng)的演進遵循平滑過渡的原則，現(xiàn)有的GSM、D-AMPSIS-136等第二代系統(tǒng)均將演變成為第三代系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡，從而形成一個核心網(wǎng)家族，核心網(wǎng)家族的不同成員之間