淺談手機(jī)網(wǎng)絡(luò)模式與頻段

韓峰中國廣播電視國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作總公司　北京市　100124

淺談手機(jī)網(wǎng)絡(luò)模式與頻段

韓峰
中國廣播電視國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作總公司北京市100124

【摘要】通常我們使用的手機(jī)通信模式都有哪些，它們是如何發(fā)展的，每種制式的主要功能、使用的頻段是什么以及手機(jī)的輻射等，本文都做了簡單介紹。

【關(guān)鍵詞】手機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)模式通信頻段

在2015中國互聯(lián)網(wǎng)大會上，工信部副部長尚冰曾在發(fā)言中介紹說，中國移動通信3G和4G的用戶已達(dá)6.7億，其中4G用戶為2.25億，說明中國已成為全球4G第一大市場，由此標(biāo)志著我國進(jìn)入了4G時代。那么2G、3G、4G分別代表什么，手機(jī)都有哪些模式、哪些頻段呢？未來會不會有5G？接下來分別從移動通信網(wǎng)絡(luò)制式、手機(jī)的模式、通信頻段、SIM的使用以及手機(jī)信號對人體的輻射這五個方面，簡單介紹一下有關(guān)移動通信技術(shù)及手機(jī)硬件的一些基礎(chǔ)知識，方便讀者對這一領(lǐng)域的了解。同時在給購買手機(jī)的消費者提出了需要注意的事項，避免一些問題的產(chǎn)生。

1　移動通信網(wǎng)絡(luò)制式

我們通常用G來代表移動通信技術(shù)，G是Generation的縮寫，G前冠以數(shù)字用來表示移動通訊技術(shù)發(fā)展的階段，比如，1G表示第一代移動通訊技術(shù)，2G代表第二代移動通信技術(shù)，3G、4G以此類推。

第一代移動通信技術(shù)興起于20世紀(jì)80年代，首先主要應(yīng)用于歐州國家、美國和俄羅斯，其主要技術(shù)是以模擬技術(shù)為基礎(chǔ)的蜂窩無線電話系統(tǒng)（如現(xiàn)已淘汰的模擬移動網(wǎng)）和FDMA（Frequency DivisionMultipleAccess）頻分多址技術(shù)。1G網(wǎng)絡(luò)的典型代表有：AMPS主要用于當(dāng)時的美國，NMT主要用于當(dāng)時的北歐及俄羅斯，以及英國的TACS總訪問通信系統(tǒng)。下面簡要介紹1G的主要技術(shù)——頻分多址。從字面意思上講，就是把被分配用于通話的整條頻段，切分成多個互不干擾的子頻段，供不同用戶使用，這樣這些用戶就可以同時接入進(jìn)行通話，而且互不干擾，從總體上實現(xiàn)了信道復(fù)用，節(jié)約了帶寬。然而，1G有其先天的缺陷，在設(shè)計上只能用來傳輸語音信號，通話質(zhì)量也相對較差，同時受到網(wǎng)絡(luò)容量的限制，且各種制式無法直接互相兼容。更重要的是價格非常昂貴，發(fā)展中國家的用戶無法負(fù)擔(dān)。

通過對1G的技術(shù)進(jìn)行革新，移動技術(shù)領(lǐng)域逐漸進(jìn)入了第二代，即2G技術(shù)，以GSM和CDMA等為代表。GSM是GlobalSystemforMobileCommunications的縮寫，是一種基于TDMA（TimeDivision MultipleAccess）時分多址的技術(shù)，是歐洲開發(fā)的數(shù)字移動通信標(biāo)準(zhǔn)。TDMA是在同一頻段上再基于時間進(jìn)行切分，分割成很小的時隙，每個時隙都可以作為一個物理信道，在同一時刻針對同一用戶提供信號傳送。用這種方式，基站可以收到每個時隙發(fā)送過來的信號，在回傳給用戶時，回傳的信號按順序排列，用戶按順序接收正確的信號。因此，在用戶和基站之間建立嚴(yán)格的時間同步，是保證TDMA信號發(fā)送和接收正確的重要前提。TDMA針對時間進(jìn)行切分，在一個用戶不占用頻段的時刻把資源讓給其他用戶使用，很大程度上提高了頻段使用的效率。

CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）碼分多址技術(shù)，是在數(shù)字通信技術(shù)的分支擴(kuò)頻通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種數(shù)字通信技術(shù)。其主要特征是用放大器對傳送的帶寬數(shù)據(jù)進(jìn)行放大調(diào)制（編碼），使這個數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴(kuò)展后再發(fā)送出去。然后在接收端用相同的解碼器，對接收到的帶寬信號進(jìn)行解碼處理，使這個被擴(kuò)展了的寬帶信號再還原成窄帶信號，由此實現(xiàn)信息通信。由于編碼方式很多，增強(qiáng)了傳輸?shù)谋Ｃ苄?。而且兼容性很好，可以各地通用。但是，真正意義上的2G通常無法直接傳送如電子郵件、軟件等信息，只具有通話功能。

在移動通信技術(shù)從第二代向第三代發(fā)展過渡的過程中，出現(xiàn)了2.5G也就是我們俗稱的“二代半”，HSCSD、WAP、EDGE、Bluetooth、CDMA 1X等都是2.5G技術(shù)。2.5G的功能通常與GPRS技術(shù)有關(guān)，相對于2G服務(wù)，2.5G無線技術(shù)可以提供更高的速率和更多的功能。GPRS（GeneralPacket RadioService）通用分組無線服務(wù)技術(shù)，是GSM的升級技術(shù)。它的技術(shù)特點是，傳送和接收信號的雙方無需預(yù)先建立專用的信道占用關(guān)系，而是當(dāng)需要有數(shù)據(jù)傳送的時候，隨時可以發(fā)送。信道資源可以看作是由所有的用戶共享使用，這樣就大大提高了信道的使用效率。實現(xiàn)這一功能的技術(shù)是把數(shù)據(jù)像發(fā)快遞一樣，分割并打包成一定長度的包，在每個包的前面加一個包頭（分組頭），記錄這個包的發(fā)送目的地，好比我們在發(fā)快遞的時候?qū)懙泥]寄單記錄了快遞的寄送地址。在發(fā)送該數(shù)據(jù)包的時候，臨時尋找一個可用的信道資源（好比快遞員），將該數(shù)據(jù)報發(fā)送出去。

接下來，就是大家熟悉并較為廣泛使用的3G。3G是3rdGeneration的縮寫，是第三代移動通訊技術(shù)的簡稱，以WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三大主流技術(shù)為代表，是將無線通信與互聯(lián)網(wǎng)等多媒體相結(jié)合的一種通訊系統(tǒng)，能夠處理圖像、音樂、視頻流等多媒體形式，提供網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。WCDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess）寬帶碼分多址技術(shù)，是歐洲提出的一種寬帶CDMA技術(shù)，是基于GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)展出來的3G技術(shù)規(guī)范，與日本的寬帶CDMA技術(shù)基本相同，目前兩種技術(shù)正在進(jìn)一步融合。CDMA2000（CodeDivisionMultipleAccess2000）是由美國主推，從窄帶CDMA技術(shù)發(fā)展而來的。TD-SCDMA（TimeDivision-Synchronous CodeDivisionMultipleAccess）時分同步碼分多址技術(shù)，是由我國大唐電信提出的3G標(biāo)準(zhǔn)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)。該標(biāo)準(zhǔn)提出不經(jīng)過中間環(huán)節(jié)，直接向3G過渡，非常適合GSM系統(tǒng)向3G升級。3G能夠同時傳送聲音及數(shù)據(jù)信息。

隨著社會的不斷發(fā)展，用戶對移動通訊技術(shù)系統(tǒng)提出了更高性能的需求，希望享受內(nèi)容更豐富和速度更快的通訊業(yè)務(wù)，進(jìn)而由此產(chǎn)生了4G即第四代移動通訊技術(shù)。4G是第四代移動通訊技術(shù)的簡稱，是融合3G與WLAN為一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像且視頻圖像質(zhì)量與高清晰度電視相似的一種技術(shù)。根據(jù)國際電聯(lián)的定義，達(dá)到或超過100MBps的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都可以稱為4G。廣義上的4G包括三種技術(shù)：WiMAX、3GPP2和大家所熟悉的用于移動通信的LTE。LTE并非像前面其他名詞那樣是一個技術(shù)的名詞縮寫，而是“Long TermEvolution”（長期演進(jìn)）的縮寫，代表未來長期的通信技術(shù)演變。其主要技術(shù)是OFDM（Or-thogonalFrequencyDivisionMultiplexing）正交頻分多址技術(shù)。在通信系統(tǒng)中，信道所提供的帶寬通常會比傳送一路信號所真正需要的帶寬寬很多。在這種情況下，如果一個信道只用于傳送一路信號，就造成了極大的浪費。為了能夠充分利用信道的帶寬，就產(chǎn)生了頻分復(fù)用方法。OFDM技術(shù)的主導(dǎo)思想是將一個信道切分成若干正交子信道，將高速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，再調(diào)制到每個正交子信道上去傳輸，到了接收端，這些正交信號會通過解調(diào)技術(shù)被還原，同時可以減少子信道之間的相互干擾?；贠FDM技術(shù)，目前用于移動電話的主流技術(shù)有國際流行的FDD-LTE（頻分雙工LTE），以及我國自主研發(fā)、目前中國移動應(yīng)用的4G網(wǎng)絡(luò)TD-LTE（時分雙工LTE）。FDD模式與我們前面介紹過的模式類似，將頻率信道切分成若干正交子信道，并分配成對的子信道用于上行和下行，分別用于發(fā)送和接收信號。TD-LTE是將時間信道做正交調(diào)制分成若干子時隙，用于傳輸信號，無須成對的分配信道。

通信技術(shù)的發(fā)展是非常迅猛的，在這里提一下正在研究中的未來5G，即第五代移動通信技術(shù)。盡管目前還沒有哪家電信公司或標(biāo)準(zhǔn)制訂組織公開或官方提到5G，但是韓國三星、中國華為，以及日本、歐盟的通信技術(shù)公司等都在投入相當(dāng)?shù)馁Y源研究開發(fā)5G網(wǎng)絡(luò)。5G的目標(biāo)用戶體驗速率指標(biāo)是“GBps”級的，主要的研究方向，一是利用大規(guī)模天線陣列去提升系統(tǒng)頻譜效率，滿足系統(tǒng)的大容量和高速率需求；二是利用超密集組網(wǎng)增加基站部署密度，進(jìn)而大幅提升容量；三是利用新型多址技術(shù)使信道疊加傳輸，從而提高系統(tǒng)的接入能力；四是利用全頻譜接入技術(shù)更大化的復(fù)用各類頻譜資源，提高信道使用效率；五是研究新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，例如結(jié)合云計算等先進(jìn)技術(shù)以滿足用戶更多的需求。

2　手機(jī)的模式

有了以上這些移動通信網(wǎng)絡(luò)的制式，就會有不同的手機(jī)硬件去支持這些技術(shù)，然后在這些技術(shù)網(wǎng)絡(luò)中使用。手機(jī)硬件模式相應(yīng)的劃分為TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、 GSM等模式。

如果一臺手機(jī)可以同時支持多種模式，稱之為多模手機(jī)，也就是在不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)可以采用不同模式進(jìn)行通訊的手機(jī)，比如一臺手機(jī)既可以支持GSM又可以支持CDMA網(wǎng)絡(luò)，就說明用戶買這樣一臺手機(jī)，既可以插中國聯(lián)通卡使用也可以插中國移動卡使用。原理是這類手機(jī)的硬件針對不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提供多套發(fā)射、接收和處理信號的系統(tǒng)，能支持多種無線電信號處理方式和通信編碼方式。目前高通、三星、蘋果、華為、聯(lián)發(fā)科、中興等廠商都能生產(chǎn)這種手機(jī)芯片。

需要提醒的一點是，由于TD系統(tǒng)是我國特有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由中國移動公司運(yùn)營，因此從國外購買的手機(jī)如果使用中國移動的號碼，通常只能打電話發(fā)短信和使用2G網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)，而無法上3G和4G網(wǎng)絡(luò)。這是由于國外很多手機(jī)并未打算銷售到中國，從而在開發(fā)時沒有使用TD技術(shù)。在購買手機(jī)時消費者需要特別關(guān)注，確定該手機(jī)是否能夠支持TD系統(tǒng)。另一方面，由于多模手機(jī)開發(fā)難度較大，國際或我國本土的手機(jī)硬件公司經(jīng)常會專門生產(chǎn)TD模式的手機(jī)為中國用戶使用中國移動網(wǎng)絡(luò)。這種手機(jī)通常會在后蓋或打開后蓋內(nèi)部的標(biāo)貼中注明TD-CDMA或是TD-LTE，這樣的手機(jī)只能用于中國移動網(wǎng)絡(luò)的3G和4G，如果使用中國聯(lián)通或是中國電信的SIM卡，只能打電話、發(fā)短信或是使用2G網(wǎng)絡(luò)。這一點也是讀者在購買手機(jī)時需要特別注意的。

3　移動通信頻段

對手機(jī)通信制式細(xì)分，每個模式又分為不同的頻段。對我國來說，GSM是中國移動和中國聯(lián)通的2G，包括GSM850MHz、GSM900MHz、GSM1800MHz 和GSM1900MHz幾個頻段；TD-SCDMA是中國移動的3G，包括TD-SCDMA1880MHz、TD-SCDMA2300MHz和TD-SCDMA2600MHz；WCDMA是中國聯(lián)通的3G，包括WCDMA850MHz、WCDMA1900MHz和WCDMA2100MHz。TDD-LTE是另外一種世界通行的4G，包括中國移動的4G網(wǎng)絡(luò)TDD-LTE1900MHz、TDD-LTE2300MHz和TDD-LTE2600MHz；中國聯(lián)通和中國電信的4G網(wǎng)絡(luò)FDD-LTE1800MHz和FDD-LTE2600MHz。

多頻手機(jī)是指在同一個移動通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中能采用幾個頻率段進(jìn)行傳輸?shù)氖謾C(jī)，由于用戶數(shù)量的增加，單一的頻率資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶通話的需求，這就要求運(yùn)營商開辟新的頻段來擴(kuò)大用戶容量。市面上的“三頻手機(jī)”是指手機(jī)可以同時工作在GSM900MHz、DCS1800MHz和PCS1900MHz三個頻率段，手機(jī)將根據(jù)這幾個頻率段的信號做出選擇。哪個頻率段的信號強(qiáng)，就接入哪個基站的信號，靈活地進(jìn)行自動切換，從而大大提高了手機(jī)的接通率，徹底地緩解了頻率段容量緊張的問題，使網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步優(yōu)化。熱點地區(qū)超負(fù)荷的話務(wù)量高峰得到有效緩解，業(yè)務(wù)量大大提升。相應(yīng)的“十七頻手機(jī)”則指的是手機(jī)能支持17個頻率段，包括4個GSM頻率段、4個WCDMA頻率段、2個TDSCDMA頻率段、4個TD-LTE頻率段、3個FDDLTE頻率段。

4　SIM卡的使用

在實際使用中，手機(jī)有兩種功能相同而外觀形式不同的SIM卡，一種是卡片式SIM卡（俗稱大卡），這種形式的SIM卡符合有關(guān)IC卡的ISO標(biāo)準(zhǔn)，類似IC卡。另一種是嵌入式SIM卡（俗稱小卡）其大小只有25mm×15mm，是半永久性地裝入到移動設(shè)備中的卡。

接下來我們來說說手機(jī)待卡的情況，現(xiàn)在市面上主要有這樣幾種：單卡單待、雙卡雙待以及雙卡單待。從用戶角度解釋，單卡單待就是一個手機(jī)只能插入一張SIM卡使用，用戶大量使用的是這種手機(jī)，對于我們?nèi)粘Ｉ睿ǔＲ粋€手機(jī)一個號碼就夠了。對于雙卡單待，就是雖然可以插入兩張SIM卡，但不能同時使用兩個號碼，這種所謂的雙卡手機(jī)，簡單一點來說其實只是多了一個卡槽，用戶在使用一個號碼時，另一號碼無法使用，如兩個號碼經(jīng)常都會用到，則需要在兩個號碼之間來回切換。多用于經(jīng)常去某個固定國家出差的人士，到了那個國家就使用那邊的號碼，而回國后幾乎不使用國外號碼。那么雙卡雙待手機(jī)呢，就是一個手機(jī)能同時插入兩張SIM卡，并且這兩個號碼能夠同時使用。雙卡雙待手機(jī)大大方便了很多在同一國家需要同時使用兩個號碼的商務(wù)人士，不必一張卡用一部手機(jī)，尤其是對于商務(wù)旅行中更為輕便。當(dāng)然，為了靈活起見，這種手機(jī)也可以手動設(shè)置成單卡待機(jī)，即盡管插入兩張SIM卡，但只使用其中一個號碼，另一個號碼使其處于關(guān)機(jī)狀態(tài)。雙卡雙待手機(jī)多了這樣一個功能，同時也帶來了它的缺陷。在價格上，同樣型號的手機(jī)，雙卡要比單卡價格高。在性能上，平常一部手機(jī)供應(yīng)一個SIM卡使用，現(xiàn)在兩個卡同時使用，幾乎成倍的增加了手機(jī)的負(fù)荷，耗電增加電池待機(jī)時間下降，并且信號輻射也相應(yīng)有所增加。因此，我們在選擇手機(jī)的時候，要根據(jù)自身的需求去選擇。在購買手機(jī)的時候，更要問清待卡的模式，尤其在購買雙卡手機(jī)時，要問清是單待機(jī)還是雙待機(jī)。

5　手機(jī)的輻射

說到手機(jī)信號，很多人會提出疑問，究竟手機(jī)發(fā)出的信號對人體會不會產(chǎn)生危害呢？這里我們不妨說明一下，對于正規(guī)品牌和廠商生產(chǎn)的手機(jī)，在出廠前都會做嚴(yán)格的輻射測試。這類測試一般分為兩個類型，一個是測試手機(jī)發(fā)出的信號是否符合標(biāo)準(zhǔn)，另一個則是測試人在使用手機(jī)時人體所吸收的輻射是否符合衛(wèi)生健康標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)這兩項都符合時，一個新手機(jī)品種才會上市銷售，因此不必過分擔(dān)心手機(jī)輻射。但是需要提到的是，盡管我們購買的手機(jī)已經(jīng)通過國家標(biāo)準(zhǔn)甚至是國際標(biāo)準(zhǔn)檢驗，輻射雖然很低但仍然是存在的，而且其強(qiáng)度會隨著手機(jī)與人體之間的距離變化，距離越近則輻射越高。有很多人認(rèn)為手機(jī)即便在關(guān)機(jī)狀態(tài)下仍然會有輻射，他們做出這一判斷的依據(jù)就是如果我們關(guān)機(jī)，別人撥打電話時會聽到“您撥打的電話已關(guān)機(jī)”的提示。由此得出手機(jī)關(guān)機(jī)時仍然間斷性的發(fā)送信號，與附近的基站進(jìn)行交互，不然怎么能知道手機(jī)在關(guān)機(jī)狀態(tài)呢。其實這是個誤解，我們打開手機(jī)登陸移動網(wǎng)絡(luò)時，有一個注冊登陸的過程，關(guān)機(jī)時有個注銷登陸的過程，這樣移動公司網(wǎng)絡(luò)就能知道你所呼叫的用戶是否開機(jī)。因此，手機(jī)在關(guān)機(jī)狀態(tài)下是不會有輻射的。順便說一句，對于“您撥

打的電話不在服務(wù)區(qū)”的提示，是因為這臺手機(jī)既沒有注銷登陸服務(wù)，基站又無法聯(lián)系到該手機(jī)，多數(shù)情況是由于該手機(jī)所處的位置無基站覆蓋，如山區(qū)、大樓室內(nèi)死角或電梯間等。綜上所述，在不使用手機(jī)的時候，手機(jī)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離頭部及人體放置，例如在睡覺的時候盡量不要把手機(jī)放在枕邊或床頭桌上。還有一點需要提及，手機(jī)在通話時會釋放較多的能量，此時輻射要比非通話時高很多。在歐美一些研究中曾指出，每天使用手機(jī)打電話十小時會增加患腦癌的概率。在此出于保健的意識，我們建議在長時間通話時應(yīng)該使用耳機(jī)或免提，以減少輻射。

參考文獻(xiàn)

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審稿人：孫生和內(nèi)蒙古廣播電視臺正高級工程師

責(zé)任編輯：王學(xué)敏

【中圖分類號】G221

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】2096-0751（2016）01-0015-04

作者簡介：韓峰中國廣播電視國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作總公司高級工程師