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、传播的要求越来越高,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高速更迭。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1948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、实现全双工通信、频分多址的技术。
蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信的一次革命。其频率复用大大提高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:实现更高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,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。
概括起来,数字技术具有下述方面的优点:增强的系统灵活性;高效的数字调制技术;提高了系统的有效容量;加强的信源和信道编码技术;提高了抗干扰能力;灵活的带宽配置;增加新的服务项目;提高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(Group Special Mobile),简称“GSM,来制定有关的标准和建议书。
GS6l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Il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,显然仍然无法满足高速数据业务的要求。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高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出了巨大的