淺談移動通信技術的發(fā)展與未來

一、引言

伴隨著移動通信市場的快速發(fā)展，用戶對更高性能的移動通信系統(tǒng)提出了更高要求，希望享受更為豐富和高速的通信業(yè)務。發(fā)展無線通信需要綜合運用各種技術手段，從全局和長遠的眼光出發(fā)，采取一體化的思路規(guī)劃和建設網(wǎng)絡。發(fā)揮不同技術的個性，綜合布局，解決不同區(qū)域、不同用戶群對業(yè)務的不同需求，達成無線通信的整體優(yōu)勢和綜合能力。同時由于第二代移動通信無線頻率資源日趨緊張，已不能滿足長期的通信需求發(fā)展需要。

二、移動通信的發(fā)展歷程

第一代移動通信系統(tǒng)是在20世紀80年代初提出的，它完成于20世紀90年代初。第一代移動通信系統(tǒng)是基于模擬傳輸?shù)模涮攸c是業(yè)務量小、質(zhì)量差、交全性差、沒有加密和速度低。

第二代移動通信系統(tǒng)(2G)起源于90年代初期。在GSM Phase2+ 階段中，采用更密集的頻率復用、多復用、多重復用結構技術，引入智能天線技術、雙頻段等技術，有效地克服了隨著業(yè)務量劇增所引發(fā)的GSM 系統(tǒng)容量不足的缺陷;從而使GSM 功能得到不斷增強，初步具備了支持多媒體業(yè)務的能力。盡管2G技術在發(fā)展中不斷得到完善，但隨著用戶規(guī)模和網(wǎng)絡規(guī)模的不斷擴大，頻率資源己接近枯竭，語音質(zhì)量不能達到用戶滿意的標準，數(shù)據(jù)通信速率太低，無法在真正意義上滿足移動多媒體業(yè)務的需求。

三、無線技術綜合比較

目前無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。這主要表現(xiàn)在不同的接入技術具有不同的覆蓋范圍、不同的適用區(qū)域、不同的技術特點、不同的接入速率。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數(shù)據(jù)接入，而UWB可實現(xiàn)近距離的超高速無線接入。

首先，從標準化程度上看，本報告所涉及的技術中，僅僅WMN技術沒有成熟的標準體系，LMDS、MMDS、集群通信均有多種標準，只是沒有統(tǒng)一的國際標準，其余的技術均已經(jīng)完成標準化工作，并且都進行了試驗網(wǎng)建設和商業(yè)網(wǎng)建設。

從頻率上看，Wi-Fi技術、WMN均使用的是開放頻段，WiMax技術、3G技術等其他技術使用的是授權頻段。 從覆蓋范圍上看，Wi-Fi技術、WMN技術屬于局域網(wǎng)無線接入技術，僅覆蓋35m~100m;WiMax技術、3G技術、LMDS技術、MMDS技術、集群通信屬于城域網(wǎng)接入技術，覆蓋范圍在1km~54km不等，而衛(wèi)星通信、點對點微波則屬于廣域網(wǎng)技術，通常用于通信主干組網(wǎng)建設。從傳輸速率上看，點對點微波和衛(wèi)星通信屬于干線傳輸技術，不同的情況速率變化較大，而其余的技術均為接入技術，僅僅是3G技術接入速率最小，僅為384k，而其余技術均為幾十M甚至上百M的速率。從調(diào)制技術上看，其中WiFi技術、WiMax技術、WMN、3G技術均采用最新的調(diào)制技術OFDM，其余的技術均未采用OFDM調(diào)制技術。從天線技術上看，僅僅3G和WiMax技術采用了MIMO技術，而其他技術均未采用MIMO技術;從傳輸環(huán)境上看，僅僅WiMax技術和3G技術支持非視距傳輸，其余技術均要求視距傳輸環(huán)境;從網(wǎng)絡安全和QoS機制上看，WiMax技術和3G技術在這方面做得比較優(yōu)秀、完善，其余的均存在較大的問題。

四、無線技術的應用及展望

目前，在電網(wǎng)系統(tǒng)通信中仍然以具有高傳輸率、高帶寬、高可靠性等特性的光纖通信為主，但隨著電網(wǎng)對災難應急、配網(wǎng)自動化、辦公智能化等需求的提出，無線通信將以其迅速部署、不受地面限制等特點尋求到在電力系統(tǒng)通信中的應用。因此，無線通信可以成為電力系統(tǒng)通信的一個重要補充手段，為電力系統(tǒng)構建綜合通信網(wǎng)提供非常重要的一個部分。

1.第三代移動通信系統(tǒng)概述

第三代移動通信系統(tǒng)(3G)，也稱IMT2000，是正在全力開發(fā)的系統(tǒng)，其最基本的特征是智能信號處理技術，智能信號處理單元將成為基本功能模塊，支持話音和多媒體數(shù)據(jù)通信，它可以提供前兩代產(chǎn)品不能提供的各種寬帶信息業(yè)務，例如高速數(shù)據(jù)、慢速圖像與電視圖像等。如WCDMA的傳輸速率在用戶靜止時最大為2Mbps，在用戶高速移動時最大支持144Kbps，所占頻帶寬度5MHz 左右。 但是，第三代移動通信系統(tǒng)的通信標準共有WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA三大分支，共同組成一個IMT 2000家庭，成員間存在相互兼容的問題，因此已有的移動通信系統(tǒng)不是真正意義上的個人通信和全球通信;再者，3G的頻譜利用率還比較低，不能充分地利用寶貴的頻譜資源;第三，3G支持的速率還不夠高，如單載波只支持最大2Mbps 的業(yè)務，等等。這些不足點遠遠不能適應未來移動通信發(fā)展的需要，因此尋求一種既能解決現(xiàn)有問題，又能適應未來移動通信的需求的新技術(即新一代移動信:next generation mobile communication)是必要的。

第三代移動通信技術的基本特點:①全球統(tǒng)一頻段，統(tǒng)一標準，全球無縫覆蓋和漫游。②頻譜利用率高。③在144kbps(最好能在384kbps)能達到全覆蓋和全移動性，還能提供最高速率達2Mbps的多媒體業(yè)務。④支持高質(zhì)量話音、分組多媒體業(yè)務和多用戶速率通信。⑤有按需分配帶寬和根據(jù)不同業(yè)務設置不同服務等級的能力。⑥適應多用戶環(huán)境，包括室內(nèi)、室外、快速移動和衛(wèi)星環(huán)境。⑦安全保密性能優(yōu)良。⑧便于從第二代移動通信向第三代移動通信平滑過渡。⑨可與各種移動通信系統(tǒng)融合，包括蜂窩、無繩電話和衛(wèi)星移動通信等。⑩終端(手機)結構簡單，便于攜帶，價格較低。

2.第四代移動通信系統(tǒng)

4G系統(tǒng)中有兩個基本目標:一是實現(xiàn)無線通信全球覆蓋;二是提供無縫的高質(zhì)量無線業(yè)務。目前正在構思中的4G通信具有以下特征:①網(wǎng)絡頻譜更寬。要想使4G通信達到100Mbps的傳輸速率，通信運營商必須在3G網(wǎng)絡的基礎上進行大幅度的改造，以便使4G網(wǎng)絡在通信帶寬上比3G網(wǎng)絡的帶寬高出許多。據(jù)研究，每個4G信道將占有100MHz的頻譜，相當于W-CDMA 3G網(wǎng)絡的20倍;②通信速度更快。人們研究4G通信的最初目的是為了提高蜂窩電話和其他移動終端訪問Internet的速率，因此，4G通信最顯著的特征就是它有更快的無線傳輸速率。據(jù)專家估計，第四代移動通信系統(tǒng)的傳輸速率速率可以達到10M~20Mbps，最高可以達到100Mbps;③通信更加靈活。從嚴格意義上說，4G手機的功能已不能簡單劃歸“電話機”的范疇，因為語音數(shù)據(jù)的傳輸只是4G移動電話的功能之一而已。而且4G手機從外觀和式樣上看將有更驚人的突破，可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游、鞋都有可能成為4G終端;④智能性更高。第四代移動通信的智能性更高，不僅表現(xiàn)在4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化，更重要的是4G手機可以實現(xiàn)許多目前還難以想象的功能;⑤兼容性更平滑。要使4G通信盡快地被人們接收，還應該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下較為容易地過渡到4G通信。因此，從這個角度來看，4G通信系統(tǒng)應當具備全球漫游、接口開放、能跟多種網(wǎng)絡互聯(lián)、終端多樣化以及能從3G平穩(wěn)過渡等特點。

總之，隨著新問題、新要求的不斷出現(xiàn)， 第四代移動通信技術將會相應地調(diào)整、完善和進一步發(fā)展?？v觀移動通信技術的發(fā)展規(guī)律和第四代通信技術的優(yōu)點，我們相信，不遠的將來，人們將不受時間、地點限制，可以自由自在地利用移動網(wǎng)絡獲取和傳遞信息。從而人們的學習、工作、生活將會發(fā)生更深刻的變化。

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