通信工程師考試培訓移動通信的發(fā)展[1]

12.1.2 移動通信的發(fā)展

1.移動通信發(fā)展簡史

回顧移動通信發(fā)展的歷史，可以發(fā)現(xiàn)移動通信的每一步發(fā)展總是與技術上的突破有密切的關系?，F(xiàn)代移動通信，從技術上說，是微電子技術、大規(guī)模集成電路技術、計算機技術、數(shù)字通信技術等技術發(fā)展的產(chǎn)物；從學科領域上說，是無線通信，程控交換，計算機通信，衛(wèi)星通信等多領域、多學科綜合發(fā)展的產(chǎn)物?？v觀移動通信的整個發(fā)展歷史進程，大致可分6個階段。

第一階段是從20世紀的20年代至20世紀40年代，移動通信的早期萌芽（起步）階段。

在此期間，在短波的幾個頻段上建立了一些專用的、簡單的移動通信系統(tǒng)，如1921年開通的美國底特律瞀察車載無線電通信系統(tǒng)。

第二階段是20世紀40年代中期到20世紀60年代初期，移動通信的初期發(fā)展階段。

此期間，在專用移動通信發(fā)展的基礎上，開始向公用移動通信系統(tǒng)過渡。如1946年美國Bell公司在圣路易斯建立的稱為“城市系統(tǒng)”的世界上第一個公用汽車電話系統(tǒng)等。

第三階段是20世紀60年代中期到20世紀70年代中期，移動通信系統(tǒng)的改進和完善階段。在這一階段，公用移動電話規(guī)模逐步擴大，采用大區(qū)制組網(wǎng)，中等容量，實現(xiàn)了無線信道自動選取和與公用電話網(wǎng)自動接續(xù)，并開始使用便攜式移動終端，如美國的改進型移動電話系統(tǒng)（IMTS)、德國的B網(wǎng)等。

第四階段是20世紀70年代中期至20世紀80年代中期，蜂窩移動移動通信誕生與蓬勃發(fā)展階段。

隨著移動通信業(yè)務的發(fā)展，用戶數(shù)的增長和頻率資源有限的矛盾越來越尖銳。為此，美國貝爾實驗室于20世紀70年代初提出了蜂窩系統(tǒng)的理論。據(jù)此理論,20世紀80年代初AMPS系統(tǒng)首先在美國投入商用，隨后英國也于1983年制定了TACS標準，并被世界上許多所采用。其他的系統(tǒng)還有日本的HAMTS系統(tǒng)、西德的C網(wǎng)、瑞典等北歐四國的NMTM50等。

第五階段是20世紀80年代中期到20世紀90年代中期，數(shù)字蜂窩系統(tǒng)誕生、移動通信產(chǎn)業(yè)的成熟期。

模擬蜂窩網(wǎng)雖然取得了很大成功，但也暴露了一些問題。例如，標準多樣不兼容、頻譜利用率低、移動設備復雜、費用較高、業(yè)務種類受限制以及通話易被竊聽等，更主要的問題是其容量已不能滿足日益增長的移動用戶需求。解決這些問題的方法是開發(fā)新一代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。數(shù)字無線傳輸?shù)念l譜利用率高，可大大提高系統(tǒng)容量。另外，數(shù)字網(wǎng)能提供語音、數(shù)據(jù)多種業(yè)務服務，并與ISDN等兼容。歐洲郵政和電信行政會議（CEPT)于1982年開始制訂泛歐數(shù)字蜂窩系統(tǒng)標準，1991年GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)投入商用，后被世界上眾多所采用，現(xiàn)已成為世界上擁有移動用戶數(shù)最多的移動通信系統(tǒng)。除GSM外，還有美國的IS-54,IS-95(cdmaOne),以及日本的PDC等數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)等，統(tǒng)稱第二代蜂窩移動電話系統(tǒng)。

第六階段是21世紀初，第三代移動通信系統(tǒng)的誕生期。

隨著多媒體通信的興起，Internet、信息高速公路的普及，移動通信業(yè)務己不能只局限于語音通信和低速數(shù)據(jù)通信，為此國際電聯(lián)（ITU)著手制定了新一代蜂窩移動通信標準。這個名為IMT-2000的第三代蜂窩移動通信標準于2000年正式頒布，歐洲提出的WCDMA、美國提出的cdma2000,以及我國提出的TD-SCDMA均被ITU正式確定為第三代移動通信標準。

第三代移動通信承諾提供全球漫游、通過衛(wèi)星和地面通信系統(tǒng)以無線方式接入全球電信基礎設施，并為公共和專用網(wǎng)絡的固定和移動用戶提供服務。它體現(xiàn)了跨網(wǎng)絡、跨領域、跨技術的個人通信特征，在全球范圍提供移動終端的無縫漫游，具有支持高速多媒體業(yè)務的能力（最髙速率達2Mbit/s),并便于過渡及演進，目前己在許多和地區(qū)開通運營。

與其他現(xiàn)代技術的發(fā)展一樣，移動通信的發(fā)展也呈現(xiàn)飛速發(fā)展的趨勢。目前，在第二代數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)向第三代過渡方興未艾之時，關于4G等未來移動通信的討論和研究也早已如火如荼地展開，引導著通信朝著其較高目標“5W”邁進。

2.移動通信發(fā)展趨勢

隨著科學技術的不斷進步、市場需求的不斷提高，移動通信在廣泛普及的同時，也正不斷向前發(fā)展。其發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下方面。

(1)小型化

目前世界各國均把移動臺小型化、微型化作為技術發(fā)展的一個主要目標，大量采用超大規(guī)模集成電路（ASIC)、表面貼裝技術、微處理器等技術，使移動臺的體積、重量和能耗等大大下降，集成了微處理器、基帶和RF組件的單芯片手機也將誕生。

(2)寬帶化

①無線移動通信發(fā)展趨勢

近十幾年來，蜂窩移動通信在無線通信領域的發(fā)展可謂一支獨秀，但隨著寬帶業(yè)務的迅速發(fā)展，移動化和寬帶化成為了整個通信和網(wǎng)絡技術領域的兩大技術發(fā)展趨勢。移動與寬帶的結合恰恰代表著兩個發(fā)展最快，最具發(fā)展前景的技術和業(yè)務趨勢?！耙苿訉拵Щ?、寬帶移動化”正是這種趨勢的真實寫照，如圖12-1所示。

蜂窩移動通信的發(fā)展順應了“移動寬帶化”這種發(fā)展趨勢。蜂窩移動通信從20世紀80年代初期第一代模擬蜂窩移動通信商用開始，基本上每10年商用一代新的技術，每15?20年的時間推出一新代技術。目前全球范圍內(nèi)第二代（2G>、二代半（2.5G)蜂窩移動通信網(wǎng)絡占據(jù)主流，第乇代移動通信已經(jīng)步入規(guī)模商用階段，在今后數(shù)年將是3G和2G/2.5G并存發(fā)展的時期。但蜂窩移動通信技術的演進一刻也沒有停頓過，頻譜效率越來越高，蜂窩系統(tǒng)支持的速率也越來越高，從目前2G/2.5G的幾十kbit/s,增加到3G初期的幾百kbit/s,再到3G增強型（3G+)的幾Mbit/s,然后到3G進一步增強型（E3G)的幾十到上百Mbit/s,再到超3G(B3G)的上百Mbit/s?IGbit/s。

②3G的進一步演進

Internet應用及多媒體業(yè)務的大規(guī)模普及使得移動通信寬帶化的需求越來越強烈，雖說3G-開始就著眼于多媒體業(yè)務，但它仍定位于語音通信與手機數(shù)據(jù)業(yè)務。作為手機數(shù)據(jù)業(yè)務的3G系統(tǒng)在支持IP數(shù)據(jù)業(yè)務時頻譜效率低，其面向連接固定帶寬的結構不適應突發(fā)式IP數(shù)據(jù)業(yè)務的需求。為此，3GPP和3GPP2都認識到目前的系統(tǒng)提供Intemet接入業(yè)斧的局限性，試圖在原來的體系框架內(nèi)，在下行鏈路中采用分組接入技術，大幅度提卨1P數(shù)據(jù)下載和流媒體速率。3GPP在R5規(guī)范中增加了高速下行分組接入（HSDPA),通過采用自適應調(diào)制與編碼（AMC)技術、HARQ技術、快速調(diào)度等，使得下行速率可以達到10Mbit/s以上。隨后進一步在R6規(guī)范中增加高速上行分組接入（HSUPA〉，以解決上行鏈路分組化問題，提高上行速率，使之達到理論峰值速率5.8Mbit/s、實際峰值速率2Mbit/s以上的水平：同時進一步引入自適應波束成形和MIMO等天線陣處理技術，將下行峰值速率提高到30Mbit/s左右。在HSDPAPhase3(第三階段），通過引入OFDM空中接口技術和64QAM等，更是將下行峰值速率提髙到100Mbit/s以上。而3GPP2陣營的cdma2000IXEV-DO也已推出兩個版本，即Rel0和RelA。Rel0支持的前、反向峰值速率分別為2.4Mbit/s和153.6kbit/s。而cdma2000IXEV-DORelA在IXEV-DORel0的基礎上對前、反向鏈路進行改進和增強，引入新的技術，使得前向鏈路支持的峰值速率達到3.1Mbit/s,反向鏈路支持的峰值速率達到1.8Mbit/s。

[1]  [2]