浅谈移动通信技术的发展方向

浅谈移动通信技术的发展方向

作者：陈华林

来源：《中国科技纵横》2010年第14期

摘要:在过去的20年中,自商用以来,移动通信技术得到迅猛的发展和广泛的应用。移动通信技术在现代人们的生活中起到了越来越重要的作用,移动通信技术的发展过程也是有其可比性的,在本文中,了解一些移动通信技术的概论,及其过去的发展历史和过程,继而研究和展望未来移动通信技术的发展方向。

关键词:移动通信技术个人通信

1 移动通信概述

移动通信始于蜂窝网(cellular Net work),因而早年亦称蜂窝通信。蜂窝系统的观点由美国贝尔实验室于 70 年代提出它的提出是移动通信发展中的一次技术飞跃,它以小区的频率复用技术,克服了大区制频谱利用率低的缺点,真正解决了移动通信的广域覆盖和漫游问题。80年代初,城市蜂窝网建成,蜂窝技术的发明标志着一个移动通信时代的到来,在短短十几年的时间内,移动通信无论在技术上,还是在业务量上都得到了巨大的发展。

第二代移动通信网以GSM、Q—CDMA(IS—95) 为代表,前者采用时分多址(TDMA)技术,后者采用码分多址(CD2)MA技术。

GSM源自欧洲,即移动通信特别设计小组,后来改称全球移动通信系统。其最先是作为泛欧移动通信的标准而开发研究的。1992年第一个数字蜂窝系统 GSM 系统推出使用,它采用新的多址技术 TDMA,它较模拟系统容量大,约为模拟 TACS 的两倍,模拟AMPS的三倍,而且互调干扰小,无远近效应。由于它技术较成熟,已在世界各地推广。其占领了欧洲绝大部分市场,亚洲一些国家也采用,我国目前的数字蜂窝系统主要是GSM 系统,采用TDMA技术的还有美国DAMPS 系统、日本的PDC系统等。

2 现有移动通信现状

移动通信的技术发展路线相对清晰,为移动通信的健康和持续规模发展奠定了良好的基础。移动通信的技术发展趋势在无线部分主要体现在频谱效率更高、数据速率更高;网络部分则既充分考虑与现有2G网络的后向兼容,同时逐步向基于IP的方向演进。

但随着宽带业务的迅速发展,移动化和宽带化已经成为整个通信和网络技术领域的两大技术发展趋势。宽带接入为手段的互联网业务在全球范围内迅速发展。全球的宽带用户已经超过1亿。宽带接入也是我国业务量增长最快,收入增长最快的领域。

移动与宽带的结合恰恰又是代表着两个发展最快,最具发展前景的技术和业务趋势。如前所述,移动通信技术已经从2G向提供越来越高数据速率的 3G、3G增强型和未来的B 3G演进,也就是向着宽带化方向发展。

3 移动通信的发展历程

移动通信自20世纪初诞生以来,整个发展大致可分为三个阶段:

第一阶段是20世纪40年代以前,这是移动通信的早期发展阶段:在这阶段,进行了一些传播特性的测试,并在短波的频段上进行了一些通信应用。

第二阶段是40年代至60年代后期,在这个阶段发展了一些具有拨号、半双工功能的移动通信系统,但它们还都停留在专用系统的水平上。第一阶段和第二阶段的移动通信系统都是基于噪声受限原理的,采用与无线播和电视广播相同的方法,即系统被设计成以最大信号覆盖整个眼务区域,通过简单地使用高功率发射机提供一个很大的衰落冗余,以保证在最深的瑞利衰落情况下,也可使到达接收机的信号满足所需的电平。在这个阶段,移动通信系统存在着系统功能弱、容量有限、频率利用率低和质量差等局限性。

第三阶段是70年代至今。由于蜂窝理论的应用,频率复用的概念得以实用化。蜂窝移动通信系统是基于干扰受限,它通过分割小区,有效地控制干扰,在相隔一定距离的基站,重复使用相同的频率,从而实现频率复用,大大提高了频谱的利用率.有效地提高了系统的容量。

从80年代开始,GSM系统发展和应用较为成熟,由于它规定了统一、开放的标准,因而可用不同厂家的设备组成系统,在不同系统之间可实现漫游,具有频率利用率高、成本低、保密性好等特点,在欧洲大部分国家及亚太地区得到广泛的应用。

4 未来移动通信的定位与前景

4.1 从3G走向4G

移动通信经历了 1G和 2G,完成了从模拟技术向数字技术的过渡,现正在向3G过渡和走向更远的 4G,把移动通信从窄带推向宽带。

3G定位于多媒体 IP业务,传输容量更大,灵活性更高,形成了家族式的世界单一标准,并将引入新的商业模式。前一阶段,由于面临标准不稳定、产品不成熟、资金不充足、服务不摸门等困难,3G的发展并不顺利。2004年将是3G走向大规模商用的关键年。

可以预料,在3G大规模商用以后,多媒体服务与应用将会得到广泛应用,而随之3G在速率、Q oS、无缝传输等方面的局限性也将日益显露出来,势必需要带宽更宽的无线系统。故移动通信的下一步必定是走向容量更大、速率更高、功能更强的4G,以在移动环境中支持高清晰度视像和其它宽带多媒体业务与应用。

在4G时代,需要多种多样的接入和组网能力。4G 系统需要新的射频技术、高效的无线接入技术、新的自适应多址和信道编码技术、基于软件无线电的多模终端与基站技术、系统兼容和演进技术与策略、“天-地”一体化技术、网络智能化技术。

4.2 对4G系统的技术要求

未来4G的系统容量必须至少10倍于3G系统,而每比特成本却要降低为3G 的 1/ 10～

1/100,以致不会让用户在扩大信息量时经济负担过重。为了按用户需求提供多种多媒体业务,4G 必须引入各种QoS水平。在IP网中还必须支持IPv6,好给移动终端提供巨量的 IP地址,尤其在人-机通信和机-机通信中使用。

在组网方面,关键是构成一个具有足够可靠性的 IP网和提供灵活的网络配置,能使各种接入方法(将来接入方法会更多)实现无缝连接。至于终端,除了现有终端进一步演进成为通用的几合一移动终端以外,功能有限的芯片型终端(非常之小,自身不能提供任何业务)可望浮出水面,形成无所不在的环境。

5 结语

20多年来,移动通信经历了从 1G到2G,从 2G到 2.5G,再向3G前进的发展历程。经过十多年的努力,3G的技术标准与网络设备均获得了长足的进展,已日趋成熟并逐步进入商用市场。欧洲已经开始了3G的使用,主要用于移动上网,移动多媒体等热点的使用上,但AMC是运营情况不容乐观。所以我国发展3G就应该在服务的业务上有所突破,才能做到从TDDA2G到 3G的平稳过渡。可喜的是我国随着 2008年奥运会的到来,正在加速3G项目的进程,其中包括决定采用哪种技术标准,以及网络的建设等。

参考文献

[1]章坚武,姚庆栋.个人通信的研究发展现状与面临的问题.通信技术,1998,1:35～39.