移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)研究

唐鳴謙

（廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院 廣東 510925）

0 引言

隨著無(wú)線通信技術(shù)在全世界范圍的不斷擴(kuò)大，移動(dòng)用戶也呈現(xiàn)了大幅上升的趨勢(shì)，拒不完全統(tǒng)計(jì)，截止到2013年，全球移動(dòng)用戶的規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了50多億，移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚摹氨仨毱贰薄Ｔ谖覈?guó)，截止到2013年，移動(dòng)用戶的使用者已經(jīng)突破了10.5億的使用數(shù)量。在全球無(wú)線通信使用的過(guò)程中有兩個(gè)共同的特點(diǎn)；一是寬帶無(wú)線通信技術(shù)呈現(xiàn)出了前所未有的熱潮，二是在全世界范圍內(nèi)，公眾對(duì)于移動(dòng)通信技術(shù)的使用量保持較快增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。這兩種情況在十年前還沒有達(dá)到如此規(guī)模與發(fā)展態(tài)勢(shì)。

1 相關(guān)信息簡(jiǎn)述

1.1 移動(dòng)通信技術(shù)

移動(dòng)通信技術(shù)也就是我們經(jīng)常說(shuō)的移動(dòng)通信，也就是說(shuō)移動(dòng)通信中一方可以使用有線的方式、也可以使用無(wú)線的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)空間的連接于通信。移動(dòng)通信系統(tǒng)主要包括陸地蜂窩移動(dòng)通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信、無(wú)繩電話、無(wú)線尋呼等，他普遍應(yīng)用于社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎集中了有線和無(wú)線通信的最新技術(shù)成就。從某種程度上說(shuō)，移動(dòng)通信就是無(wú)線通信和有線通信的結(jié)合。

1.2 移動(dòng)通信技術(shù)的現(xiàn)狀分析

移動(dòng)通信的發(fā)展在經(jīng)歷了第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)、第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)、第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)以后，現(xiàn)在已經(jīng)步入到了第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)（IG）完成于20世紀(jì)90年代初，由于受到傳輸帶寬的限制，只能是一種區(qū)域性的移動(dòng)通信系統(tǒng)。第一代移動(dòng)通信的特點(diǎn)是業(yè)務(wù)量小，安全性差，沒有加密，質(zhì)量差和速度相對(duì)較低。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）起源于90年代初期，盡管2G技術(shù)在發(fā)展中不斷得到完善，但是無(wú)法真正意義上滿足移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)的需求，因此有人稱它為2.5G技術(shù)。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）是在1985年提出的，1996年正式更名為IMT2000。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)相比較前者有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。一是具有支持 Internet的能力，二是可以實(shí)現(xiàn)全球普及和全球無(wú)縫漫游，三是能夠傳送高質(zhì)量圖像，四是高頻譜利用率。但是，由于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)有有WCMA，CDMA2000和TD——SCDMA三大分支；所以，各成員間存在著相互兼容的問(wèn)題。第四代移動(dòng)通信技術(shù)的概念可稱為寬帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入到4G生活時(shí)代。第四代移動(dòng)通信技術(shù)主要包括移動(dòng)寬帶系統(tǒng)、寬帶無(wú)線固定接入、寬帶無(wú)線局域網(wǎng)和交互式廣播網(wǎng)絡(luò)。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)是集成多功能的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，4G的主要功能是可以在不同的固定、無(wú)線平臺(tái)和跨越不同的頻帶的網(wǎng)絡(luò)中提供無(wú)線服務(wù)。

2 無(wú)線通信技術(shù)熱點(diǎn)

2.1 后3G時(shí)代的LTE技術(shù)

第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）的演進(jìn)LTE項(xiàng)目是始于2004年3GPP的多倫多會(huì)議。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)在20MHz頻譜帶寬下改善了信號(hào)區(qū)邊緣用戶的性能，在這種情況下，LTE被廣泛采用，因此LTE項(xiàng)目有最強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.2 W i-Fi

W i-Fi是一種可以將家庭電腦、平板電腦和智能手機(jī)等設(shè)備終端以無(wú)線方式互相連接的技術(shù)。W i-Fi為用戶提供了無(wú)線的寬帶互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)，所以，W i-Fi更有利于使用者通過(guò)無(wú)線傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶在旅途中、在家里或者在辦公室地點(diǎn)能夠快速、便捷上網(wǎng)的途徑。

W i-Fi所具有的有是有幾下幾點(diǎn)：第一、傳輸速度非?？欤梢赃_(dá)到54Mbps，符合個(gè)人和社會(huì)信息化的需求。第二、無(wú)線電波的覆蓋范圍廣，可以實(shí)現(xiàn)大約100米的傳輸半徑。第三、廠商進(jìn)入該領(lǐng)域的門檻比較低，廠商可以不用耗費(fèi)大量資金來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線接入，可以實(shí)現(xiàn)用戶在進(jìn)入W i-Fi信號(hào)區(qū)域的高速接入因特網(wǎng)。

2.3 W iMAX技術(shù)

W iMax技術(shù)所指的就是全球微波互聯(lián)接入。是一種為企業(yè)和家庭用戶提供“最后一英里”的寬帶無(wú)線連接方案。W iMax構(gòu)建于高級(jí)無(wú)線技術(shù)，采用了代表未來(lái)通信技術(shù)發(fā)展方向的OFDM/OFDMA、AAS、M IMO等先進(jìn)技術(shù)，W iMax有效地提高了吞吐量和覆蓋范圍。4G主要是以正交頻分復(fù)用（OFDM）為技術(shù)核心的新的移動(dòng)通信技術(shù)。2007年在國(guó)際電信聯(lián)盟在日內(nèi)瓦舉行的無(wú)線通信全體會(huì)議上，WiMax正式被批準(zhǔn)成為第四個(gè)全球3G標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

①智能天線技術(shù)

智能天線（SA）原名自適應(yīng)天線陣列，這種智能天線是由由多個(gè)天線單元組成的，最后用相加器進(jìn)行合并。智能天線采用空分多址（SDMA）技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，將同頻率、同時(shí)隙的信號(hào)從空域區(qū)分開來(lái)，同時(shí)還可以有效地克服無(wú)線通信中復(fù)雜地形、建筑物結(jié)構(gòu)等對(duì)電波傳播的影響。這種技術(shù)既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量。隨著技術(shù)的日益成熟，智能天線將在未來(lái)的無(wú)線通信中得到更為廣泛的應(yīng)用。

②切換技術(shù)

切換技術(shù)是未來(lái)移動(dòng)終端在眾多通信系統(tǒng)中建立可靠移動(dòng)通信的基礎(chǔ)和重要技術(shù)。切換技術(shù)所指的主要是 MDHO和 F基站 S（快速基站切換），它主要有軟切換和硬切換；切換既可以由終端決策發(fā)起也可以由基站決策發(fā)起，這樣可以獲得分集合并增益以改善信號(hào)質(zhì)量。

③M IMO 技術(shù)

M IMO技術(shù)是未來(lái)移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)，是指在發(fā)射和接收端同時(shí)使用多個(gè)天線傳送和接收信號(hào)的無(wú)線通信技術(shù)。M IMO技術(shù)主要有兩種表現(xiàn)形式，即空間復(fù)用和空時(shí)編碼。M IMO技術(shù)有效地提高了系統(tǒng)性能，具有提高頻譜利用率、增加發(fā)射效率、減輕多徑衰落、有效抑制或消除共道干擾等優(yōu)點(diǎn)，可以大大提高覆蓋范圍。所以，M IMO技術(shù)是未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。

④全I(xiàn)P技術(shù)

全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)節(jié)約成本，并使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行更有效率，解決IP地址不足并能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)IP。IP與多種無(wú)線接入?yún)f(xié)議相兼容，所采用的無(wú)線接入方式和協(xié)議與核心網(wǎng)絡(luò)（CN）協(xié)議、鏈路層是分離獨(dú)立的。從目前來(lái)看，IPv6與目前的IPv4具有相同的QoS，但是IPv6能提供不同的服務(wù)，IPv6能夠?yàn)樗锌梢韵胂癯龅木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供一個(gè)全球惟一的地址自動(dòng)控制。

⑤軟件無(wú)線電技術(shù)

軟件無(wú)線電技術(shù)的基本思想是利用軟件加載方式來(lái)實(shí)現(xiàn)各種類型的無(wú)線電通信系統(tǒng)，軟件無(wú)線電的核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用A/D和D/A變換器。軟件無(wú)線電技術(shù)的軟件系統(tǒng)包括信源編碼軟件、信號(hào)流變換軟件和信令規(guī)則與處理軟件等。軟件無(wú)線電技術(shù)能實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用的可變 QoS。在 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，軟件將會(huì)變得非常繁雜，為此，專家們將軟件無(wú)線電技術(shù)作為通向第四代移動(dòng)通信的橋梁。

3 未來(lái)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展分析

3.1 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)化

網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)化有著傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)所無(wú)法具備的優(yōu)勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)化的主要特點(diǎn)就是效率高，成本低。近年來(lái)出現(xiàn)的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信主要有兩種，一種是電路交換型的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，另外一種是分組交換型的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。我們可以預(yù)測(cè)未來(lái)的移動(dòng)通信技術(shù)必然會(huì)在數(shù)據(jù)化這個(gè)方向上有一個(gè)大的發(fā)展。它主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

3.1.1 因特網(wǎng)的影響

伴隨著因特網(wǎng)用戶的增加，無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和通信的其他領(lǐng)域一樣，其中一個(gè)最重要的驅(qū)動(dòng)力就是來(lái)自Internet。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)因特網(wǎng)用戶的年增長(zhǎng)率高達(dá)300%左右，而西方國(guó)家也呈現(xiàn)了翻倍的趨勢(shì)。所以，因特網(wǎng)和移動(dòng)通信設(shè)備之間的距離將會(huì)越拉越緊，關(guān)系必定會(huì)越來(lái)越緊密。

3.1.2 應(yīng)用驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)

無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展不僅僅是技術(shù)的更新?lián)Q代，其中最主要的就是用戶的使用量。無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的主要驅(qū)動(dòng)力也在于用戶的應(yīng)用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們傳統(tǒng)的生活方式與交流方式與以前已經(jīng)大不相同，世界的距離因?yàn)橐苿?dòng)通信設(shè)備的使用而顯得不再那么遙遠(yuǎn)。今后，伴隨著人們選擇職業(yè)和個(gè)人生活之間的不斷變化，必然會(huì)造成人們更經(jīng)常性地移動(dòng)。在這種情況下，他們需要不分時(shí)間、地點(diǎn)訪問(wèn)對(duì)自己重要的信息。所以，這中現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用就是驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)的關(guān)鍵點(diǎn)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化

關(guān)于移動(dòng)智能網(wǎng)的研究，早在1995年就已開始，智能網(wǎng)及其智能業(yè)務(wù)是構(gòu)成未來(lái)個(gè)人通信的基本條件。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)由單純地傳遞和交換信息，逐步向存儲(chǔ)和處理信息的智能化發(fā)展。移動(dòng)智能網(wǎng)是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中引入智能網(wǎng)功能實(shí)體，以完成對(duì)移動(dòng)呼叫的智能控制的一種網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)智能網(wǎng)通過(guò)把交換與業(yè)務(wù)分離，進(jìn)一步建立集中的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和業(yè)務(wù)生成環(huán)境來(lái)達(dá)到上述目標(biāo)。伴隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)4G時(shí)代的到來(lái)，我們可以預(yù)見智能網(wǎng)及其智能業(yè)務(wù)是構(gòu)成未來(lái)個(gè)人通信的基本條件。

3.3 融和成為主旋律

融合是未來(lái)無(wú)線技術(shù)發(fā)展的主旋律，具體來(lái)講，主要有以下幾個(gè)鮮明的發(fā)展方向：第一、移動(dòng)與寬帶無(wú)線技術(shù)在互補(bǔ)和競(jìng)爭(zhēng)中走向融合。在具體實(shí)現(xiàn)上，既要兼顧網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端對(duì)寬帶無(wú)線技術(shù)與4G的支持，又要對(duì)終端產(chǎn)品進(jìn)行改造。第二、網(wǎng)絡(luò)泛化推動(dòng)短距離無(wú)線技術(shù)與蜂窩網(wǎng)技術(shù)走向融合。近年來(lái)，隨著通信技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)無(wú)線技術(shù)衍生出了一系列新業(yè)務(wù)。這種新業(yè)務(wù)將會(huì)促成無(wú)線技術(shù)與蜂窩網(wǎng)技術(shù)走向融合。第三，視頻、多媒體業(yè)務(wù)的需求刺激數(shù)字電視廣播和無(wú)線通信技術(shù)走向融合。

4 未來(lái)的移動(dòng)通信服務(wù)

移動(dòng)通信已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了人與人的互聯(lián)，也正在實(shí)現(xiàn)人與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)。在 4G新技術(shù)的推廣之下將使手機(jī)上網(wǎng)用戶數(shù)量產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。在將來(lái)的移動(dòng)通信服務(wù)中不僅可以實(shí)現(xiàn)人與人之間的互聯(lián)、人與物的互聯(lián)，甚至?xí)?shí)現(xiàn)物與物之間互聯(lián)。它可以實(shí)現(xiàn)“指尖上”的互聯(lián)，也可以實(shí)現(xiàn)“口頭上”的互聯(lián)，甚至可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)范圍內(nèi)或者遠(yuǎn)程控制下的家用物品和辦公用品的互聯(lián)。我們期待著，伴隨著移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，我們能夠更好地享受網(wǎng)絡(luò)給我們的生活和工作所帶來(lái)的便利，帶來(lái)更便捷的服務(wù)。

[1]郭鳳花，移動(dòng)通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，期刊論文，統(tǒng)計(jì)與咨詢，2003年.

[2]3GPPR 1-092655.ComparisonbetweenExplicitandImplicitFeedba cksforCoMP.2009年.

[3]林輝，TD-LTE-Advanced各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)4G要求，工業(yè)和信息化部電信研究院，2009年.

[4]楊光、陳金鷹，4G技術(shù)綜述，成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院，2010年.