移動通信發(fā)展概述

1、移動通信發(fā)展概述移動通信發(fā)展概述 讀書報告 講師：聽了彭勝亮老師的“移動通信發(fā)展概述”講座后, 才發(fā)現(xiàn)身為一名通信系的學(xué)生，我對通信的概念及其 發(fā)展的了解還遠遠不夠，但同時也激起了我對它的興 趣，促使我加深了對它的了解。以下是我聽了彭老師的講座后，在課上與課后所 了解的有關(guān)通信方面的內(nèi)容。一、什么是通信通信，指人與人或人與自然之間通過某種行為或 媒介進行的信息交 流與傳遞，從廣義上指需要信息的 雙方或多方在不違背各自意愿的情況下采用任意方 法，任意媒質(zhì)，將信息從某方準確安全地傳送到另方。通信在不同的環(huán)境下有不同的解釋，在出現(xiàn)電波 傳遞通信后通信(Communication)被單一解釋為信息 的

2、傳遞，是指由一地向另一地進行信息的傳輸與交 換，其目的是傳輸消息。然而，通信是在人類實踐過 程中隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展對傳遞消息的要求不斷 提升使得人類文明不斷進步。在各種各樣的通信方式 中，利用“電”來傳遞消息的通信方法稱為電信 (Telecommunication),這種通信具有迅速、準確、 可靠等特點，且?guī)缀醪皇軙r間、地點、空間、距離的 限制，因而得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用； 在現(xiàn)今因電 波的快捷性使得從遠古人類物質(zhì)交換過程中就結(jié)合 文化交流與實體經(jīng)濟不斷積累進步的實物性通信(郵 政通信)被人類理解為制約經(jīng)濟發(fā)展的阻礙。在古代，人類通過驛站、飛鴿傳書、烽火報警、 符號、身體語言、眼神、觸碰等

3、方式進行信息傳遞。 在現(xiàn)代科學(xué)水平的飛速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了無線電、固 定電話、移動電話、互聯(lián)網(wǎng)甚至視頻電話等各種通信 方式。通信技術(shù)拉近了人與人之間的距離，提高了經(jīng)濟的效率，深刻地改變了人類的生活方式和社會面 貌。二、無線通信的興起無線通信與早期的電報、電話通信不同，它不是 依靠有形的金屬導(dǎo)線，而是利用無線電波來傳遞信息 的。早在2000多年前，人類就已發(fā)現(xiàn)了電和磁這兩 種自然現(xiàn)象，然而長期以來，人們只知道摩擦生電、 靜電、瞬時放電這些簡單的電現(xiàn)象； 至于磁，則被看 作是某種物質(zhì)所具有的特殊性質(zhì)。人類第一次發(fā)現(xiàn)電與磁之間有聯(lián)系是在 1820年， 丹麥物理學(xué)家奧斯特（Oersted ）偶然把一根導(dǎo)

4、線同 一枚磁針并排放著，當(dāng)電流通過導(dǎo)線時，他十分驚訝 地發(fā)現(xiàn)，磁針幾乎轉(zhuǎn)了 90度，而當(dāng)電流以相反方向 通過時，磁針向相反方向偏轉(zhuǎn)。這個發(fā)現(xiàn)當(dāng)時在科學(xué) 界引起了轟動，因為這說明電能生磁。電流既然可以 產(chǎn)生磁性，那么磁能否產(chǎn)生電流呢？之后，法拉第歷經(jīng)十多年的探索與實驗，終于在 1831年得出了一個永久性磁鐵同一導(dǎo)線作相對運動 時，會在導(dǎo)線中產(chǎn)生電流的結(jié)論。這就是物理學(xué)上著 名的電磁感應(yīng)定律。而麥克斯韋的麥克斯韋方程組系統(tǒng)而完整地概括 了電磁場的基本規(guī)律，并預(yù)言了電磁波的存在。麥克 斯韋提出的核心思想：電場和磁場不是彼此孤立的，它們相互聯(lián)系、相互激發(fā)組成一個統(tǒng)一的電磁場。光 學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)融為一體

5、，物理學(xué)第一次完成了偉大 的綜合。在那之后，赫茲用實驗證實了電磁波的存在。同 時證實了在直線傳播時，電磁波的傳播速度與光速相 同。赫茲實驗公布后，轟動了全世界的科學(xué)界。由法 拉第開創(chuàng)，麥克斯韋總結(jié)的電磁理論，至此才取得決 定性的勝利。1888年，成了近代科學(xué)史上的一座里 程碑。赫茲的發(fā)現(xiàn)具有劃時代的意義，它不僅證實了 麥克斯韋發(fā)現(xiàn)的真理，更重要的是開創(chuàng)了無線電電子 技術(shù)的新紀元。馬可尼在麥克斯韋的電磁波理論和赫茲電磁波實 驗的基礎(chǔ)上，采用電磁波作為傳播媒介，發(fā)明了能夠 快速、遠距離傳送信息的無線電報，開創(chuàng)了人類現(xiàn)代 通信事業(yè)的新紀元。1901年12月，在英國與紐芬蘭 之間（三千五百四十公里），

6、實現(xiàn)橫過大西洋的無線電 通訊，使無線電達到實用階段。馬可尼在“歷史上最 有影響的100人”中的名次比貝爾排得高些，只是因 為無線電通訊比電報的發(fā)明更為重要。無線電通信為人類通信開辟了一個潛力巨大的新 領(lǐng)域一一無線通信領(lǐng)域，用無線電波傳播信息不僅極 大地降低了有線通信面臨的架線成本和覆蓋面問題， 也使人類通信開始走向無限空間。三、移動通信發(fā)展史現(xiàn)代移動通信技術(shù)的發(fā)展歷史可以追溯到 20世紀 20年代，到目前為止，大致經(jīng)歷了以下五個發(fā)展階 段：第一階段從20世紀20年代至40年代,為現(xiàn)代移 動通信的起步階段。在此期間，主要完成了通信實驗 和電波傳播試驗工作，在短波頻段（330 MHz）上實 現(xiàn)了小

7、容量專用移動通信系統(tǒng)，其代表是美國底特 律市警察使用的車載無線電系統(tǒng)。這種系統(tǒng)話音質(zhì)量 差，自動化程度低，僅限于專用，不能與公眾網(wǎng)相 連。第二階段是從20世紀40年代中期至60年代初期。 在此期間，各種公用移動通信系統(tǒng)相繼建立。首先是 1946年，美國貝爾系統(tǒng)在圣路易斯城建立的稱為“城市系統(tǒng)”的公用汽車電話網(wǎng)，這是世界上第一 個公用移動通信系統(tǒng)。繼而，西德、法國、英國等國 也陸續(xù)研制出了公用移動電話系統(tǒng)。這一階段的特點是開始從專用移動網(wǎng)向公用移動 網(wǎng)過渡，自動化程度有所提高。第三階段是從20世紀60年代中期至70年代中期。 這一階段是移動通信系統(tǒng)改進和完善的階段。在此期 間，各國陸續(xù)推出了改進

8、的移動通信系統(tǒng)，其代表 是美國的改進型移動電話系統(tǒng)一一IMTS這一階段的 特點是使用了新頻段，采用大區(qū)制，實現(xiàn)了系統(tǒng)的 中小容量，自動化程度進一步提高。第四階段是從20世紀70年代中期至80年代中期。 在此期間，由于微電子技術(shù)及計算機技術(shù)的長足發(fā) 展和移動用戶數(shù)量的急劇增加，促使移動通信得到 了蓬勃發(fā)展。這個階段小區(qū)制的蜂窩移動通信系統(tǒng)得 到了大規(guī)模應(yīng)用，采用的是模擬技術(shù)，其代表是美國 的AMPSI統(tǒng)和歐洲的TAC繇統(tǒng)。(移動通信大發(fā)展的原因：1、微電子技術(shù)；2、移 動通信新體制；3、微處理器、計算機技術(shù))第五階段是從20世紀80年代中期到現(xiàn)在。這是 數(shù)字移動通信發(fā)展和成熟的時期。在此期間，用

9、戶數(shù)量急劇增加，頻率資源相對緊缺，第一代模擬蜂 窩移動通信系統(tǒng)的缺陷日益暴露出來。這個階段的特 點是數(shù)字移動通信系統(tǒng)得到了大規(guī)模的應(yīng)用，其代表 是歐洲的GS防口美國的CDMIA也就是通常所說的第 二代移動通信技術(shù)(2G)。數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)相對于模擬 蜂窩網(wǎng)，其頻譜利用率和系統(tǒng)容量得到了很大的提 高。這個階段的移動通信系統(tǒng)已經(jīng)提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。業(yè) 務(wù)類型大大豐富。針對這些問題，新一代的數(shù)字蜂窩 移動通信系統(tǒng)被開發(fā)出來并得以廣泛應(yīng)用。四、蜂窩移動通信發(fā)展歷第一代眄年代尋二代90年弋 救字第三代苑帶業(yè)羿7D- SCDMA第一代一一模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)采用了蜂窩組網(wǎng)技術(shù)模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)主要有：(1)北美的

10、AMPS(2)北歐的 NMT-450/90O;(3)英國的TACS其工作頻帶都在450MHzF口 900MHz付近，載頻間 隔在30kHz以下。第二代一一數(shù)字移動電話系統(tǒng)90年代開發(fā)出了以數(shù)字傳輸、時分多址和窄帶碼 分多址為主體的移動電話系統(tǒng)，稱之為第二代移動電 話系統(tǒng)。代表產(chǎn)品分為兩類：TDM原統(tǒng)：TDM照列中比較成熟和最有代表性的制式有：泛歐GSM(全球移動通信系統(tǒng))美國D-AMPS(數(shù)字AMPS日本PDC(個人數(shù)字蜂窩電話)N-CDM原統(tǒng)：主要是以高通公司為首研制的基于IS-95的 N-CDMA窄帶CDMA,由美國電信工業(yè)協(xié)會制定， 按雙模式設(shè)計。第二代移動電話系統(tǒng)的不足之處：頻帶太窄，

11、不能提供如高速數(shù)據(jù)、慢速圖像與電視圖像等的各種寬帶信息業(yè)務(wù)；無線頻率資源緊張，抗干擾抗衰落能力不強，系統(tǒng)容量不能滿足需要；頻率利用率低，切換容易掉話；不同系統(tǒng)彼此間不能兼容，使用的頻率也不一樣， 全球漫游比較困難。(GSMB然號稱“全球通”，實 際未能實現(xiàn)真正的全球漫游，尤其是在移動電話用戶 較多的國家如美國、日本均未得到大規(guī)模的應(yīng)用)第三彳tIMT-2000第三代移動通信技術(shù)(3G Third Generation )的理論研究、技術(shù)開發(fā)和標(biāo)準制定工作起始于80年代中期，國際電信聯(lián)盟(ITU)將該系統(tǒng)正式命名為 國際移動通信 2000 (IMT-2000, InternationalMobi

12、le Telecommunications in the year 2000)。歐洲電信標(biāo)準協(xié)會(ETSI)稱其為通用移動通信系統(tǒng)(UMTS, Universal Mobile Telecommunication System)。如下圖所示:IMT-2000 Terrestrial Radic InterfacesIMT-2000CDMADirect SpreadIMT-200D IMT-2000CDMACDMAMult/-C9rrr TDDUTRA FDD(WCDMA)CDMA 2000 UTRA TOD HCR &UTRA TOD LCR(TD-SCDMA)UWC-136IMT-S

13、CIMT-2000TOMA SCUMC4 36/EDGEE-DECTIMT-FT1MT2000FDMAfTDMADECT其包含三種主流技術(shù)：WCDMAWCDMA標(biāo)準化組織3GP的制定CDMA20Q0 CDMA200體制是基于IS-95的標(biāo)準 基礎(chǔ)上提出的3G標(biāo)準，目前其標(biāo)準化工作由3GPP2 來完成。TD-SCDMATD-SCDM標(biāo)準由中國無線通信標(biāo)準 組織CWTS!出，目前已經(jīng)融合到3GP聯(lián)于 WCDMA-TDD相關(guān)規(guī)范中。三種主流技術(shù)的比較比較分類比較項目WCDMACDMA2000TD-SCDMA國內(nèi)主導(dǎo)運營商中國聯(lián)通中國電信中國移動技術(shù)比較核心網(wǎng)基于 GSM-MAP基于 ANSI-41基

14、于 GSM-MAP雙工方式FDDFDDTDD雙向信道帶寬（MHz ）2X 52X 1.251X 1.6碼片速率（Mcps ）3.841.22881.28編碼方式卷積碼Turbo 碼卷積碼Turbo 碼卷積碼Turbo 碼幀長（ms ）10ms20ms10ms (分兩個 5ms 子-10 -幀）基站同步異步（同步可選）同步同步功率控制（Hz ）開環(huán)十快速閉環(huán) 1500開環(huán)十快速閉環(huán) 800開環(huán)十慢速閉環(huán) 200性能比較下/上行理論峰值吞吐率（Mbit/s ）14.4/5.63.1/1.81.68/0.56單載波語音容量（Erl ）41.221.010.6效率比較在中國的工作頻段（MHz ）200

15、08002000在中國的頻率資源（MHz ）305085頻譜效率最低一般最高（上下行的非對稱性）成本比較單載波平均造價（萬元）321.5覆蓋能力較差800MHz頻率具備天然的廣覆蓋優(yōu)勢較差建網(wǎng)成本W(wǎng)CDMA 只能兼容GSM 的核心網(wǎng)，基站設(shè)施都需要 重新建設(shè)cdmaOne 可平滑過渡到 cdma2000 ,無需新增基 站同 WCDMA策略比較產(chǎn)業(yè)鏈最成熟和豐富基本成熟待進一步完善終端豐富、穩(wěn)定較豐富、較穩(wěn)定款式有限性能待提高品牌Wo天翼G3發(fā)展策略六個統(tǒng)一：統(tǒng)一品牌；統(tǒng)一 業(yè)務(wù);統(tǒng)一包裝；統(tǒng)一資費； 統(tǒng)一終端政策；統(tǒng)一服務(wù)標(biāo) 準；三個領(lǐng)先：網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)先；業(yè)務(wù) 領(lǐng)先;服務(wù)領(lǐng)先；固網(wǎng)、移動網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)

16、務(wù) 的融合捆綁發(fā)展。三不：不換卡；不換號；不登 記；三融合：網(wǎng)絡(luò)融合；業(yè)務(wù)融 合;應(yīng)用融合；五、未來的移動通信技術(shù)雖然現(xiàn)在的移動通信技術(shù)已經(jīng)使我們的生活更 上一層了，但是未來我們將進入信息社會一一一個以 人為本、更加注重精神糧食的社會，人性、環(huán)境和信 息將成為這個社會的關(guān)鍵詞。因此在未來的信息通信 系統(tǒng)必須圍繞以人為本來進行研究開發(fā)。潛在的研究-11 -方向包括：如何滿足人性的需求和充分利用五個感官 （觸、嘗、聽、看、聞）及人工智能；如何通過智能化 來補充人的能力；如何通過機器人和可佩帶設(shè)備來實 現(xiàn)新的通信方式；如何克服通信質(zhì)量的限制來擴大人 的空間。在人類通信中，如何很好地實現(xiàn)感情的相互傳

17、遞是今后十分重要的課題。雖然可視電話和虛擬現(xiàn)實 能夠完成用戶影像和活動情況（在電腦空間的有限范 圍之內(nèi)）的傳遞，但是對傳遞感情而言它們是遠遠不 夠的。如果我們能把聲音、圖像或數(shù)據(jù)加在一起，再 加入真實的感覺（包括通信時的感情、用戶周圍的氛 圍以及用戶實際活動情況），那么就有可能建立更加 充滿感情的通信方式，有人把這種通信方式稱作遙現(xiàn)"（Telepresence）例如，日本現(xiàn)正在開發(fā)一種叫 替 身"（Avatar）的接口。這種接口能把你自己的實際感 覺傳送給有形的機器人，利用手勢和機器人的攝像頭 來遙控機器人，完成與另一方的通信。人的腦電波、 肌電能力和其它生物信息通過無線網(wǎng)傳給替身機器 人，此機器人不僅用作虛擬替身，而且還用作有重量 和大小的實際替身。這種全新的無線通信方式的應(yīng)用 領(lǐng)域?qū)O其廣泛，包括公共場所、