淺談通信技術(shù)的演進(jìn)

田容全+高書(shū)強(qiáng)

摘要：通信技術(shù)經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展史，逐步成熟并完善。通信技術(shù)在我國(guó)鐵路領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多，對(duì)于我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的高鐵事業(yè)，通信技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)有新形式。本文對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)1G，2G，2.5G，3G，4G進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述，并簡(jiǎn)述了5G系統(tǒng)的發(fā)展展望。

關(guān)鍵詞：通信技術(shù)，鐵路領(lǐng)域，高鐵事業(yè)，5G技術(shù)

1.通信技術(shù)的發(fā)展史

通信技術(shù)在人類(lèi)文明中的出現(xiàn)可以從貝爾發(fā)明了電話開(kāi)始計(jì)算，距今已近有一百多年的歷史了。通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程也歷經(jīng)了很多次革命性的進(jìn)步。由一開(kāi)始傳統(tǒng)的模擬通信，發(fā)展到現(xiàn)代的數(shù)字化通信；由最初的人工信息交換進(jìn)化到現(xiàn)在高校的自動(dòng)化信息交換；由電路交換和分組交換演變到現(xiàn)在的軟交換技術(shù)；大家都熟知，我們的通信技術(shù)也由最初的固定式的通信演變到現(xiàn)在的移動(dòng)通信技術(shù)。當(dāng)傳統(tǒng)的窄帶通信已經(jīng)不能滿足人類(lèi)日益增加的信息傳遞需要時(shí)，于是發(fā)展出了現(xiàn)在普遍的寬帶通信技術(shù)。現(xiàn)在的二十一世紀(jì)，是網(wǎng)絡(luò)或者說(shuō)是互聯(lián)網(wǎng)高度發(fā)達(dá)的世紀(jì)，是一個(gè)信息化的世紀(jì)。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，一系列新興技術(shù)如雨后春筍應(yīng)運(yùn)而生。因此，電信行業(yè)也在進(jìn)行著一個(gè)巨大的變革。

在互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的同時(shí)，電信領(lǐng)域方面的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也在飛速發(fā)展。以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主要內(nèi)容的新興的電信業(yè)務(wù)已經(jīng)成為人們耳熟能詳?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高速發(fā)展更是前無(wú)古人。在網(wǎng)絡(luò)這個(gè)大平臺(tái)上，語(yǔ)音技術(shù)的發(fā)展也有迅猛的勢(shì)頭。因此，通信技術(shù)與之適應(yīng)，也發(fā)展出了大量的多系列的語(yǔ)音壓縮技術(shù)，使得以來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的語(yǔ)音交換設(shè)想得以完美的實(shí)現(xiàn)。最后，以IP為基礎(chǔ)的分組交換網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越完善和成熟化，得益于網(wǎng)絡(luò)的大量資源，高額的利用率使得分則交換網(wǎng)絡(luò)能夠作為許多媒體和信息的載體，能夠同時(shí)進(jìn)行多種信息的處理和傳輸，并且保持高效和準(zhǔn)確。為了降低通信技術(shù)的經(jīng)濟(jì)成本，又發(fā)展出了密集波技術(shù)，其中典型的有密集波復(fù)用技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用大大降低了通信成本，從而提高了利益。

基于互聯(lián)網(wǎng)的撲拓結(jié)構(gòu)，通信網(wǎng)在其基礎(chǔ)上圍繞展開(kāi)，一步一步發(fā)生著演進(jìn)。其中，在鐵路方面通信技術(shù)也顯示了其神奇的價(jià)值。

2.通信技術(shù)在鐵路領(lǐng)域的應(yīng)用概述

應(yīng)用于鐵路的通信技術(shù)，主要有GSM-R系統(tǒng)。GSM-R系統(tǒng)是我國(guó)鐵路領(lǐng)域中最為成熟的通信技術(shù)。這種系統(tǒng)是專門(mén)為鐵路系統(tǒng)所發(fā)開(kāi)的，能夠很好地應(yīng)用于高速的鐵路環(huán)境中，GSM-R系統(tǒng)的應(yīng)用為鐵路的發(fā)展做出了難以估量的貢獻(xiàn)。

在我國(guó)，GSM-R系統(tǒng)的規(guī)劃大致可以被分為以下三個(gè)層次：一是利用GSM-R系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鐵路的信息化，并完成信息化系統(tǒng)和移動(dòng)通信系統(tǒng)的同步發(fā)展與運(yùn)作。二是利用GSM-R系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與CTC鐵路系統(tǒng)的同步工作性質(zhì)，同時(shí)，還要對(duì)鐵路系統(tǒng)的語(yǔ)音服務(wù)提供技術(shù)支撐。三是GSM-R系統(tǒng)與新建成的鐵路項(xiàng)目的同步作用的實(shí)現(xiàn)，從而對(duì)鐵路系統(tǒng)能夠進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以避免工作的重復(fù)和無(wú)效工作，從而提高了鐵路的建設(shè)效率，降低了鐵路建造的成本。

在我國(guó)，鐵路發(fā)展的標(biāo)志是我國(guó)高鐵系統(tǒng)的普遍運(yùn)行和普及。因此，通信系統(tǒng)在鐵路領(lǐng)域的應(yīng)用需要結(jié)合高鐵事業(yè)的發(fā)展進(jìn)行。與我國(guó)3G和4G技術(shù)的飛速發(fā)展相適應(yīng)，通信技術(shù)能夠使移動(dòng)寬帶與高鐵相結(jié)合。同時(shí)，更加令人振奮的是，伴隨著無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展和成熟，手機(jī)用戶在高鐵上的無(wú)線連接即無(wú)線寬帶的使用便更為之方便了。3G網(wǎng)絡(luò)效率低，信號(hào)差，這是其主要的缺點(diǎn)，因此目前3G網(wǎng)絡(luò)的下載速率大大降低，但是由于分組接入技術(shù)的引進(jìn)，成功使得3G速率得到較高的上升。因此，對(duì)于逐漸發(fā)展的高鐵通信技術(shù)而言，其屬于移動(dòng)通信的性質(zhì)，并且借鑒3G和4G技術(shù)的成熟經(jīng)驗(yàn)，來(lái)完成高鐵通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

另外，LTE技術(shù)作為3G技術(shù)長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)的成熟產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)LET技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。在未來(lái)的高鐵系統(tǒng)或者說(shuō)是鐵路系統(tǒng)發(fā)展的過(guò)程中，通信技術(shù)會(huì)由目前的系統(tǒng)演變進(jìn)入到4G時(shí)代。

3.移動(dòng)通信技術(shù)概述以及5G技術(shù)發(fā)展展望

第一代通信技術(shù)（1G）于二十世紀(jì)八十年代被提出，1G是以模擬傳輸為基礎(chǔ)，它所能處理的信息量少，業(yè)務(wù)量小，通信質(zhì)量很差，也不能保證通信過(guò)程的安全性要求，不具備加密技術(shù)，通信速度很低。隨之發(fā)展而來(lái)的第二代通信技術(shù)（2G）于二十世紀(jì)九十年代末期被使用。在1992年，第一個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用問(wèn)世，2G技術(shù)以數(shù)字傳輸為基礎(chǔ)，GSM即全球移動(dòng)系統(tǒng)，使用了900兆赫茲和800兆赫茲兩個(gè)頻率帶。GSM技術(shù)利用了SIM技術(shù)對(duì)用戶的模塊進(jìn)行識(shí)別和鑒別，并且發(fā)展出了加密技術(shù)，因此從2G時(shí)代開(kāi)始，通信過(guò)程便可以對(duì)偷聽(tīng)行為進(jìn)行防控。但是，2G技術(shù)不能夠在全球范圍內(nèi)漫游，這是其一大缺點(diǎn)。第2.5代通信技術(shù)（2.5G）是2G與3G之間的過(guò)度階段。2.5G對(duì)2G技術(shù)進(jìn)行了加強(qiáng)，GPRS即通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)是2G與3G技術(shù)中間的一個(gè)銜接過(guò)程，它對(duì)GSM技術(shù)進(jìn)行了較大的延伸和增強(qiáng)，是一種基于數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)方式，該技術(shù)能夠允許移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行E-mail和圖片信息的接受和發(fā)送。于二十世紀(jì)九十年代末，開(kāi)始了第三代通信技術(shù)（3G）。3G技術(shù)也是目前仍在開(kāi)發(fā)和使用的移動(dòng)通信技術(shù)。3G技術(shù)給復(fù)雜的多媒體技術(shù)提供了載體，能夠在全球范圍內(nèi)無(wú)縫漫游，速率快，質(zhì)量好，成本低并且保密性強(qiáng)，安全性高。第四代移動(dòng)通信技術(shù)（4G）現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)施，但是仍在研究階段。4G通信技術(shù)所帶來(lái)的超高的通訊速度和超高的容量設(shè)計(jì)，以及較低的運(yùn)營(yíng)成本和以IP為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)作用，使得4G技術(shù)初步實(shí)現(xiàn)了巨大的成效。4G能夠在以往的通信技術(shù)難以達(dá)到的高速率下進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和漫游功能，同時(shí)能夠?yàn)檩^低延時(shí)業(yè)務(wù)提供服務(wù)。

第五代通信系統(tǒng)（5G）雖然尚未清楚定義和應(yīng)用，但是其發(fā)展也是勢(shì)在必得。5G的概念基于4G技術(shù)的發(fā)展，因此該技術(shù)的演進(jìn)也是以4G技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)。5G的先進(jìn)性和完美的性能，使人類(lèi)進(jìn)入一個(gè)近乎于無(wú)暇的無(wú)線通信世界，在享受超高的傳輸速率的同時(shí)，還能體現(xiàn)到更多更廣的智能化服務(wù)。

通信技術(shù)于人類(lèi)文明的發(fā)展息息相關(guān)，是人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的體現(xiàn)，也是人類(lèi)生活質(zhì)量的保證。通信技術(shù)高度依賴于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)作為通信技術(shù)的技術(shù)手段支撐，也發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。通信工程領(lǐng)域與我國(guó)高鐵事業(yè)的結(jié)合，以及與我國(guó)各行各業(yè)的結(jié)合和相互作用都非常緊密，我們每天都在使用的移動(dòng)通訊設(shè)備就是通信技術(shù)的作用載體。我們?nèi)粘Ｖ袑?duì)數(shù)據(jù)的傳輸，信息的處理等，都離不開(kāi)通信技術(shù)，5G技術(shù)的發(fā)展令人興奮，通信技術(shù)的提升和創(chuàng)新仍在進(jìn)行中，系統(tǒng)的完善和改進(jìn)仍然是當(dāng)代科技的發(fā)展重點(diǎn)之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭小平，淺析移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)[J].通信技術(shù)，2007，06（18）：16-18.

[2]任哲，通信技術(shù)在高鐵方向的發(fā)展與演進(jìn)[J].信息通信.2014，05（25）：251.

[3]李丹，莊宏成.高速鐵路3G及TD-LTE 移動(dòng)通信關(guān)鍵問(wèn)題研究綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2013（5）.

[4]鄔賀銓.移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)掀起下一波浪潮[J].北京電子，2008（2）：32-34.

[5]師亞莉，通信網(wǎng)技術(shù)的演進(jìn)[J].西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào).2017，15（4）：4-9.

作者簡(jiǎn)介：

田容全（1996年5月4日），男，漢，籍貫：河北省高碑店市，身份證號(hào)：410603199605042510，職稱：鄭州大學(xué)在校本科生，研究方向信息與通信工程

高書(shū)強(qiáng)（1979年4月8日）男，民族漢身份證號(hào)：41010319790408241X，職稱：中級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和智能網(wǎng)絡(luò)endprint