移动通信技术的发展历程

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第一代
第一代移动通信技术(1G)是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝标准,制定于上世纪80年代。Nordic移动(NMT)就是这样一种标准,应用于Nordic国家、东欧以及俄罗斯。其它还包括美国的高级移动系统(AMPS),英国的总访问通信系统(TACS)以及日本的JTAGS,西德的 C-Netz,法国的Radiocom 2000和意大利的RTMI。
永暑礁第一代移动通信主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。在FDMA系统中,分配给用户一个信道,即一对频谱,一个频谱用作前向信道即向移动台方向的信道,另一个则用作反向信道即移动台向方向的信道。这种通信系统的必须同时发射和接收多个不同频率的信号,任意两个移动用户之间进行通信都必须经过的中转,因而必须同时占用2个信道(2对频谱)才能实现双工通信。
频分多址(FDMA)是采用调频的多址技术。业务信道在不同的频段分配给不同的用户。如TACS系统、AMPS系统等。频分多址是把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频道(也称信道)分配给不同的用户使用。这些频道互不交叠,其宽度应能传输一路数字话音信息,而在相邻频道之间无明显的串扰。
第一代移动通信有多种制式,我国主要采用的是TACS。第一代移动通信有很多不足之处,如容量有限、制式太多、互不兼容、性差、通话质量不高、不能提供数据业务和不能提供自动漫游等。
由于受到传输带宽的限制,不能进行移动通信的长途漫游,只能是一种区域性的移动通信系统,模拟蜂窝服务在许多地方正被逐步淘汰。
第二代
与第一代模拟蜂窝移动通信相比,第二代移动通信系统采用了数字化,具有性强、频谱利用率高、能提供丰富的业务、标准化程度高等特点,使得移动通信得到了空前的发展,从过去的补充地位跃居通信的主导地位。我国目前应用的第二代蜂窝系统为欧洲的GSM系统以及北美的窄带CDMA系统。
GSM(Global System for Mobile Communications),即全球移动通讯系统,起源于欧洲的移动通信技术标准,是第二代移动通信技术,其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动网络标准,让用户使用一部手机就能行遍全球。
1、GSM无线电接口
GSM 是一个蜂窝网络,也就是说移动要连接到它能搜索到的最近的蜂窝单元区域。GSM 网络运行在多个不同的无线电频率上。
GSM网络一共有4种不同的蜂窝单元尺寸:巨蜂窝,微蜂窝,微微蜂窝和伞蜂窝。覆盖面积因不同的环境而不同。巨蜂窝可以被看作那种天线安装在天线杆或者建筑物顶上那种;微蜂窝则是那些天
线高度低于平均建筑高度的那些,一般用于市区;微微蜂窝则是那种很小的蜂窝只覆盖几十米的围,主要用于室,伞蜂窝则是用于覆盖更小的蜂窝网的盲区,填补蜂窝之间的信号空白区域。
蜂窝半径围根据天线高度、增益和传播条件可以从百米以下数十公里。实际使用的最长距离GSM规支持到35公里。还有个扩展蜂窝的概念,蜂窝半径可以增加一倍甚至更多。
GSM同样支持室覆盖,通过功率分配器可以把室外天线的功率分配到室天线分布系统上。这是一种典型的配置方案,用于满足室高密度通话要求,在购物中心和机场十分常见。然而这并不是必须的,因为室覆盖也可以通过无线信号穿越建筑物来实现,只是这样可以提高信号质量减少干扰和回声。
2、GSM网络结构
GSM系统后面的网络被人们看作是极其庞大和复杂的,这样就可以提供所有的所需的服
国际标准舞教学务。它被分成很多的部分,每一部分负责其中的一个功能。
青岛老人被特勤打
(1)系统(和相关控制器)。.
(2)网络和交换系统(网络的每一部分都要与其他部分无缝衔接)。有时也被叫做核心网。
(3)GPRS核心网(可选部分,用于基于报文的互联网连接)。
(4)所有的系统元素组合出许多的象语音通话和短信这样的GSM服务。
(5)身份识别Module 。
GSM的一个关键特征就是用户身份模块(SIM), 也叫SIM卡。SIM卡是一个保存用户数据和本的可拆卸智能卡IC。用户就可以更换手机後还能保存自己的信息。换句话说用户也可以使用现在的手机而使用不同运营商的SIM卡。有些运营商为了防止用户转换到别的网络在手机上做手脚,使得它只能用一个特定的SIM卡,或者同一个网络的SIM卡,这就是众所周知的SIM卡封锁,这在某些国家并不合法。
3、GSM安全
GSM 被设计具有中等安全水平。系统设计使用共享密钥用户认证。用户与之间的通讯可以被加密。The development of UMTS introduces an optional USIM, that 使用更长鉴别密钥保证更好的安全以及网络和用户的双向验证。GSM只有网络到用户的验证(而且还不是 vica versa).虽然安全模块提供了和鉴别功能,但是鉴别能力有限而且可以伪造。
GSM为了安全使用多种加密算法。A5/1和A5/2两种串流密码用于保证在空中语音的性。A5/1是在欧洲围使用的强力算法,而A5/2则是在其他国家使用的弱强度算法。在两种算法中严重漏洞都已经被发现,例如一个单一密文攻击可能实时的中断掉A5/2. 但是系统支持多个不同算法,这样运营商就可以换一个安全等级更强的。
4、GSM的技术特点
(1)频谱效率
由于采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术,使系统具有高频谱效率。
(2)容量
由于每个信道传输带宽增加,使同频复用栽干比要求降低至9dB,故GSM系统的同频复用模式可以缩小到4/12或3/9甚至更小(模拟系统为7/21);加上半速率话音编码的引入和自动话务分配以减少越区切换的次数,使GSM系统的容量效率(每兆赫每小区的信道数)比TACS系统高3~5倍。
(3)话音质量
鉴于数字传输技术的特点以及GSM规中有关空中接口和话音编码的定义,在门限值以上时,话音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量无关。
(4)开放的接口
GSM标准所提供的开放性接口,不仅限于空中接口,而且报刊网络直接以及网络中各设备实体之间,例如A接口和Abis接口。
(5)安全性
通过鉴权、加密和TMSI的使用,达到安全的目的。鉴权用来验证用户的入网权利。加密用于空中接口,由SIM卡和网络AUC的密钥决定。TMSI是一个由业务网络给用户指定的临时识别号,以防止有人跟踪而泄漏其地理位置。
(6)与ISDN、PSTN等的互连
文姜与其他网络的互连通常利用现有的接口,如ISUP或TUP等。
在SIM卡基础上实现漫游。漫游是移动通信的重要特征,它标志着用户可以从一个网络自动进入另一个网络。全球移动通信系统可以提供全球漫游,当然也需要网络
运营者之间的某些协议,例如计费。
第二代半
第二代半无线通信技术即2.5G,是指介于2G和3G之间的(过渡性)移动通信技术。2.5G移动通信技术是从2G迈向3G的衔接性技术,由于3G是个相当浩大的工程,所牵扯的层面多且复杂,要从目前的2G迈向3G不可能一下就衔接得上,因此出现了介于2G和3G 之间的2.5G。HSCSD、WAP、EDGE、蓝牙(Bluetooth)、EPOC等技术都是2.5G技术。
1、高速电路交换数据服务
这是GSM网络的升级版本,HSCSD(High Speed Circuit Switched Data)能够透过多重时分同时进行传输,而不是只有单一时分而已,因此能够将传输速度大幅提升到平常的二至三倍。目前新加坡M1与新加坡电讯的移动都采用HSCSD系统,其传输速度能够达到57.6kbps。
2、整合封包无线服务
GPRS(General Packet Radio System)是封包交换数据的标准技术。由于具备立即联机的特性,对于使用者而言,可说是随时都在上线的状态。GPRS技术也让服务业者能够依据数据传输量来收费,而不是单纯的以联机时间计费。这项技术系与GSM网络配合,传输速度可以达到115kbps。
3、全球增强型数据提升率
完全以目前的GSM标准为架构,EDGE(Enhanced Dataratesfor Global Evolution)不但能够将GPRS的功能发挥到极限,还可以透过目前的无线网络提供宽频多媒体的服务。EDGE 的传输速度可以达到384kbps,可以应用在诸如无线多媒体、电子、网络信息娱乐以及电视会议上。
4、无线应用通讯协议
WAP(Wireless Application Protocol)是移动通信与互联网结合的第一阶段性产物。这项技术让使用者可以用手机之类的无线装置上网,透过小型屏幕遨游在各个之间。而这些也必须以WML(无线标记语言)编写,相当于国际互联网上的HTML(超文件标记语言)。
5、蓝牙
蓝牙是一种短距的无线通讯技术,电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来,传统的电线在这里就毫无用武之地了。透过芯片上的无线接收器,配有蓝牙技术的电子产品能够在十公尺的距离彼此相通,传输速度可以达到每秒钟1兆字节。以往红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之的距离,而现在有了蓝牙技术,这样的麻烦也可以免除了。
6、EPOC
由Symbian所开发的EPOC是一种能够让移动摇身一变成为无线信息装置(例如智能)的操作系统,满足使用者对于数据的需求。它支持信息传送、网页浏览、办公室作业、公用事业以及个人信息管理(PIM)的应用,也有软件可以和个人计算机与服务器作同步的沟通。
第三代
第三代移动通信技术(3rd-generation,3G),是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术,指将无
线通信与国际互联网等多媒体通信相结合的新一代移动通信系统。3G服务能
功能减退
够同时传送声音及数据信息,速率一般在几百kbps以上。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、会议、电子商务等多种信息服务。目前3G存在四种标准:CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA,WiMAX。
1、3G标准沈阳市装备制造工程学校
它们分别是WCDMA(欧洲版)、CDMA2000(美国版)和TD-SCDMA(中国版)。
国际电信联盟(ITU)在2000年5月确定WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三大主流无线接
口标准,写入3G技术指导性文件《2000年国际移动通讯计划》(简称IMT—2000);2007年,WiMAX亦被接受为3G标准之一。 CDMA是Code Division Multiple Access (码分多址)的缩写,是第三代移动通信系统的技术基础。第一代移动通信系统采用频分多址(FDMA)的模拟调制方式,这种系统的主要缺点是频谱利用率低,信令干扰话音业务。第二代移动通信系统主要采用时分多址(TDMA)的数字调制方式,提高了系统容量,并采用独立信道传送信令,使系统性能大大改善,但TDMA的系统容量仍然有限,越区切换性能仍不完善。CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。下面分别介绍一下3G的几种标准:
(1)W-CDMA
也称为WCDMA,全称为Wideband CDMA,也称为CDMA Direct Spread,意为宽频分码多重存取,这是基于GSM网发展出来的3G技术规,是欧洲提出的宽带CDMA技术,它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同,目前正在进一步融合。W-CDMA的支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商,日本公司也或多或少参与其中,包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电,以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。该标准提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演进策略。这套系统能够架设在现有的GSM网络上,对于系统提供商而言可以较轻易地过渡。预计在GSM系统相当普及的亚洲,对这套新技术的接受度会相当高。因此W-CDMA具有先天的市场优势。
(2)CDMA2000
CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术,也称为CDMA Multi-Carrier,它是由美国高通北美公司为主导提出,摩托罗拉、Lucent和后来加入的国三星都有参与,国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的,可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G,建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、和北美,所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的,许多3G手机已经率先面世。该标准提出了从CDMA IS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演进
策略。CDMA20001x被称为2.5代移动通信技术。CDMA20003x与CDMA20001x的主要区别在于应用了多路载波技术,通过采用三载波使带宽提高。目前中国电信正在采用这一方案向3G过渡,并已建成了CDMA IS95网络。
(3)TD-SCDMA
全称为Time Division - Synchronous CDMA(时分同步CDMA),该标准是由中国大陆独自制定的3G标准,1999年6月29日,中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信)向ITU提出,但技术发明始于西门子公司,TD-SCDMA具有辐射低的特点,被誉为绿3G。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中,在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外,由于中国地庞大的市场,该标准受到各大主要电信设备厂商的重视,全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD—SCDMA标准。该标准提出不经过2.5代的中间环节,直接向3G过渡,非常适用于GSM 系统向3G升级。军用通信网也是TD-SCDMA的核心任务。
(4)WiMAX
WiMAX 的全名是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access),又称为802·16无线城域网,是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。将此技术与需要授权或免授权的微波设备相结合之后,由于成本较低,将扩大宽带无线市场,改善企业与服务供
应商的认知度。2007年10月19日,在国际电信联盟在日瓦举行的无线通信全体会议上,经过多数国家投票通过,WiMAX正式被批准成为继WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA之后的第四个全球3G标准。
2、3G在中国的发展
3G中国是中国最大的专业化3G手机网络商务服务平台的注册商标。3G中国包括行业、企业、产品、服务和贸易功能等,是企业在3G网络上实现wap建设、行业新媒体传播、移动商务运营、无线及时沟通的集成型系统服务平台,其行业整合的推广理念和3G网络无线通讯的全新营销模式,形成一个的3G无线信息网络。它的所有功能设置和增值服务,都为使用者提供完善、高效的3G体验,完美体现3G时代强势商务涵。
中国已经成为全球最大的移动通信消费国,2008年中国移动通信用户已经超过6亿,手机新闻、手机博客、手机收发等一系列移动互联网的新发展得到普及,然而这一切都仅仅被应用于个人,移动商务的应用需求越来越迫切,让企业通过移动互联网实现企业与用户之间的信息互动,并由此开展深层次、全方位应用是今天企业的最大需求,伴随工业和信息化部的成立,“3G中国”的启动成为下一步“以信息化带动工业化”的重要举措。
2008年6月2日,中国电信、中国联通及中国网通H股公司均发公告,公布了电信重组细节,而此时,
距离5月23日上述运营商由于电信重组停牌,刚刚过去6个半交易日。随着电信重组方案的确定:中国移动铁通=中国移动,中国联通(CDMA网) 中国电信=中国电信,中国联通(GSM网) 中国网通=中国联通,从而中国电信运营商形成了三足鼎立之势。在本次电信重组中,中国铁通被并入中国移动集团,变成了中国移动一家全资子公司。那么此前中国铁通无论是固定用户还是宽带用户都被转成中国移动的用户。伴随着“六合三”的改革重组完成后,33G牌照也将发放,当时就有专家估计,按进度国家或将在今年第四季发放3G牌,最快明年第三季中国将步入第三代移动通信时代。将发放的33G牌基本采用三个不同标准,TD-SCDMA(时分同步码分多址)为中国自主研发的3G标准,目前已被国际电信联盟接受,与WCDMA(宽带码分多址)和CDMA2000合称世界3G的三大主流标准。
根据电信业重组方案,3G牌照的发放方式是:新中国移动获得TD-SCDMA牌照,新中国电信获得CDMA2000牌照,中国联通获得WCDMA牌照。
国务院总理2008年12月31日主持召开国务院常务会议,同意启动第三代移动通信牌照发放工作。会议指出,TD-SCDMA作为第三代移动通信国际标准,是我国科技自主创新的重要标志,国家将继续支持研发、产业化和应用推广。发放第三代移动通信牌照对于拉动需,优化电信市场竞争结构,促进TD-SCDMA产业链成熟,具有重要作用。电信企业改革重组工作基本完成,已具备发放第三代移动通信TD-SCDMA和WCDMA、CDMA2000牌照的条件。会议同意工业和信息化部按照程序,启动牌照发放工作。
2009年1月7日14:30,工业和信息化部为中国移动、中国电信和中国联通发放3第三代移动通信(3G)牌照,此举标志着我国正式进入3G时代。其中,批准:中国移动增加基于TD-SCDMA技术制式的3G牌照(TD-SCDMA为我国拥有自主产权的3G技术标准);中国电信增加基于CDMA2000技术制式的3G牌照;中国联通增加了基于WCDMA技术制式的3G牌照。
第四代
就在3G通信技术正处于酝酿之中时,更高的技术应用已经在实验室进行研发。因此在人们期待第三代移动通信系统所带来的优质服务的同时,第四代移动通信系统的最新技术也在实验室悄然进行当中。那么到底什么是4G通信呢?
1、4G的概念
到2009年为止人们还无法对4G通信进行精确地定义,有人说4G通信的概念来自其他无线服务的技术,从无线应用协定、全球袖珍型无线服务到3G;有人说4G通信是一个超越2010年以外的研究主题,4G通信是系统中的系统,可利用各种不同的无线技术;但不管人们对4G通信怎样进行定义,有一点人们能够肯定的是4G通信可能是一个比3G通信更完美的新无线世界,它可创造出许多消费者难以想象的应用。
4G最大的数据传输速率超过100Mbit/s,这个速率是移动数据传输速率的1万倍,也是

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