综述移动通信发展及其展望

综述移动通信发展及其展望
摘要本文简单概述了移动通信发展的经历，给大家分别介绍了GSM网络、WCDMA网络、LTE网络的一些基本情况，包括它们的发展历程、网络架构以及关键技术等，并在总结中比较了它们之间的区别，最后，结合当前的实际情况提出了对未来移动通信发展的一些展望。

关键词GSM网络；WCDMA网络；LTE网络
1 GSM网络
1.1 GSM网络概述
第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统、IS-95 和欧洲的GSM系统。

GSM系统主要由移动台（MS）、移动网子系统（NSS）、基站子系统（BSS）和操作支持子系统（OSS）四部分组成[1]。

1.2 GSM关键技术
（1）工作频段
我国陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz频段。

（2）频道间隔
相邻两频道间隔为200kHz。

（3）多址方案
GSM通信系统采用多址技术，频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）结合，还加上跳频技术。

（4）无线接口管理
2 WCDMA网络
W-CDMA（宽带码分多址）是一个ITU（国际电信联盟）标准，它是从码分多址（CDMA）演变来的，能够支持移动/手提设备之间的语音、图像、数据以及视频通信。

2.1 WCDMA网络概述
第三代移动通信系统在2000年开始商用，能提供多种类型、高质量的多媒体业务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，可与固定网络相兼容，并可以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类的通信。

由于其诸多的优点，吸引了全世界各个运营商、生产厂家与广大用户。

2.2 WCDMA关键技术
（1）CDMA技术
FDDWCDMA系统采用了宽带的CDMA方式，吸纳了了很多CDMA的关键技术，如直接扩频，软切换（包括更软切换），功率控制等；
（2）电路交换
从R99版本标准来看，CS域采用的仍是基于64K电路交换的MSC架构，所有从UTRAN当中传出的分组话音，需经适当的编解码转换，变为电路方式通过核心网传送，反之则做相反的转换；
（3）ATM技术及协议：
在WCDMA系统标准，尤其是R99和R4的UTRAN中，大量采用了ATM 及其相关协议作为2层传送机制和服务质量保证机制；
（4）IP承载及应用：
IP作为目前数据业务事实上的底层承载标准，在WCDMA系统标准当中获得了广泛采用，从UTRAN当中传出的数据包，透过PS域，可承载于IP，通过SGSN传至GGSN至公共数据网；
（5）分组语音技术：
R4以后，电路域的话音采用了分组语音技术；
（6）传统信令：
WCDMA系统标准中由于考虑到对GSM核心网设备的向下兼容性，大量保留了传统的信令和协议如MAP，ISUP等，这些信令对WCDMA系统网络与GSM 网络的漫游切换和与PSTN系统的互联至关重要[2]。

3 LTE网络
LTE是由3GPP（第三代合作伙伴计划）组织制定的UMTS（通用移动通信系统）技术标准的长期演进。

LTE系统引入了OFDM（正交频分复用）和MIMO
（多输入多输出）等关键传输技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率。

3.1 LTE网络概述
系统构架为了实现LTE提出的目标而从整个系统架构上考虑演进，主要包括以下几个方面：
接入网：扁平化、IP化，去掉RNC的物理实体，功能实体分解到基站和核心网元，大部分功能放在了eNodeB，减少了时延增强了调度功能，少部分功能放在了核心网，加强了移动性管理。

核心网：用户面和控制面，原有SGSN实体分解为MME（控制面实体）和GateWay（用户面实体）。

LTE的主要网元：
E-UTRAN接入网）：eNodeB组成
EPC（核心网）：MME、SGW、PGW
LTE的网络接口：
X2接口：eNodeB之间的接口，支持数据和信令的直接传输
S1接口：连接eNodeB与核心网EPC的接口，其中S1-MME是eNodeB连接MME的控制面接口，S1-U是eNodeB连接SGW的用户面接口
3.2 LTE网络关键技术
（1）OFDM正交频分复用技术
OFDM（正交频分复用）本质是一个频分系統，OFDM的基本原理是将高速的数据流分解为N个并行的低速数据流，在N个子载波上同时进行传输。

这些在N个子载波上同时传输的数据符号，构成一个OFDM符号。

（2）MIMO系统自适应
MIMO系统自适应就是根据无线环境变化（信道状态信息CSI）来调整自己的行为（变色龙行为）。

（3）小区干扰消除
小区间干扰消除技术方法包括加扰、跳频传输、小区间干扰协调等。

4 总结与展望
通信技术日新月异，目前国内外许多组织机构以及学者都在研发5G网络，结合相关文献资料和实际情况，对5G提出下列展望：
（1）5G研究在推进技术变革的同时将更加注重用户体验，网络平均吞吐速率、传输时延以及对虚拟现实、3D、交互式游戏等新兴移动业务的支撑能力等将成为衡量5G系统性能的关键指标。

（2）5G系统研究将不仅仅把点到点的物理层传输与信道编译码等经典技术作为核心目标，而是从更为广泛的多点、多用户、多天线、多小区协作组网作为突破的重点，力求在体系构架上寻求系统性能的大幅度提高。

（3）室内移动通信业务已占据应用的主导地位，5G室内无线覆盖性能及业务支撑能力将作为系统优先设计目标，从而改变传统移动通信系统“以大范围覆盖为主、兼顾室内”的设计理念。

（4）高频段频谱资源将更多地应用于5G移动通信系统，但由于受到高频段无线电波穿透能力的限制，无线与有线的融合、光载无线组网等技术将被更为普遍地应用。

按照移动通信的发展规律，5G技术将在2020年之后实现商用，其基本发展目标是满足未来移动互联网业务飞速增长的需求，并为用户带来新的业务体验。

5G移动通信系统容量的提升将从频谱效率的进一步提高、网络结构的变革和新型频谱资源开发与利用技术等途径加以实现，将派生出一系列新的无线移动通信核心支撑关键技术。

参考文献
[1] 赵明宇，严学强.SDN和NFV在5G移动通信网络架构中的应用研究[J].移动通信，2015，（14）：64-68.
[2] 柴蓉，胡恂，李海鹏，等.基于SDN的5G移动通信网络架构[J].重庆邮电大学学报（自然科学版），2015，27（5）：569-576.
唐林英（1991-），女，湖南郴州人；学历：硕士，现就职单位：中国联合网络通信有限公司中山市分公司，研究方向：无线移动通信核心支撑关键技术等。