淺談移動(dòng)通信技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展實(shí)踐

朱 俊

中國(guó)通信建設(shè)第四工程局有限公司，河南鄭州 450052

移動(dòng)通信技術(shù)的推廣有效縮短了人與人之間的距離，為各方面的聯(lián)系與發(fā)展提供了諸多便利。而隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與移動(dòng)通信技術(shù)的結(jié)合也越來越密切。文章將簡(jiǎn)要論述移動(dòng)通信技術(shù)的現(xiàn)狀，并淺談該技術(shù)的發(fā)展實(shí)踐方案。

1 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展歷程

迄今為止，移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了以下4代：移動(dòng)通信技術(shù)即為1G，是經(jīng)歷的第一代，是以模擬通信為主的，“大哥大”是第一代移動(dòng)終端的統(tǒng)稱。移動(dòng)通信技術(shù)的第二代即為2G，它成功地實(shí)現(xiàn)了從模擬通信向數(shù)字通信的過渡。諾基亞手機(jī)是這個(gè)時(shí)代非常重要的GSM手機(jī)。移動(dòng)通信技術(shù)的第三代即為3G，它是可以把窄帶網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的一種通信技術(shù)。進(jìn)而有了支持3G網(wǎng)絡(luò)的平板電腦，但是它的傳輸速率是非常低的。移動(dòng)通信技術(shù)的第四代即為4G，它是將通信從可以把窄帶推向?qū)拵У囊环N通信技術(shù)。它集成了3G和WLAN，并且下載速度可以達(dá)到100MbPs，上傳速度也比3G時(shí)候的快了將近10倍。在2012年1月18日，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）在無線通信會(huì)議上，正式考慮采用4G的移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并開始大規(guī)模應(yīng)用4G。

2 移動(dòng)通信技術(shù)現(xiàn)狀

從20世紀(jì)開始，移動(dòng)電話系統(tǒng)已得到了非常廣泛的應(yīng)用，各個(gè)國(guó)家都在開發(fā)系統(tǒng)并且將其限制在本國(guó)。在移動(dòng)電話的使用和發(fā)展的歷程中，此項(xiàng)新技術(shù)的出現(xiàn)，使得陳舊的技術(shù)慢慢地被替換。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)牽涉到2個(gè)方面，一是網(wǎng)絡(luò)，二是通信，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信是需要借助網(wǎng)絡(luò)線路來完成通信的，因此，在某些情況下再進(jìn)行接觸工作也會(huì)有相應(yīng)的困難出現(xiàn)，不能得到非常有效發(fā)揮?？茖W(xué)技術(shù)在不斷地發(fā)展，通信領(lǐng)域也在不斷地?cái)U(kuò)大，移動(dòng)通信模式也在不間斷地發(fā)生著改變。信息傳輸介質(zhì)的媒介是需要通過無線網(wǎng)絡(luò)來完成的，已經(jīng)無形中慢慢地取代了傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)。

在GPRS的產(chǎn)生情況下，GSM允許定量的用戶可以通過向用戶分配時(shí)隙來實(shí)現(xiàn)共享無線信道，GSM的頻率范圍在900～1800HMz之間，然而某些區(qū)域是除外的。最開始，提供一些短消息的唯一途徑就是GSM，在數(shù)據(jù)傳送的進(jìn)程中，以kB為單位是每秒傳輸數(shù)據(jù)量的計(jì)算方式。傳輸速率的限制最后都會(huì)致使電路交換數(shù)據(jù)和一般額無線分組相差無二?，F(xiàn)在無線數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)不斷進(jìn)步，覆蓋范圍也在繼續(xù)擴(kuò)展，數(shù)據(jù)的傳輸品質(zhì)、效率有著非常明顯的提高，GPRS有著更全面覆蓋范圍和全方位的移動(dòng)服務(wù)，為將來多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展提供了廣泛的平臺(tái)。GPRS是為了可以應(yīng)用這些方面而設(shè)計(jì)的，因?yàn)榭紤]到了實(shí)際的在線性，為了在任何時(shí)期內(nèi)實(shí)現(xiàn)，可以進(jìn)行傳輸和接收數(shù)據(jù)，大幅度地提高了無線資源可利用的效率，并且實(shí)現(xiàn)了多個(gè)使用者能夠共享一個(gè)無線信道?？蓪⑾滦行诺篮蜕闲行诺婪珠_來分配任務(wù)，從而能夠同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和語(yǔ)音呼叫功能。邏輯上，系統(tǒng)分組交換的任務(wù)是SGSN和GGSN，主要提供從SGSN區(qū)域分組到SGSN區(qū)域分組的路由，這樣就能實(shí)現(xiàn)2個(gè)網(wǎng)絡(luò)與外部的IP接口同時(shí)連接。信息轉(zhuǎn)換、加密、壓縮和移動(dòng)性的完成都是通過IP骨干網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)的，然后IP骨干網(wǎng)連接外部網(wǎng)絡(luò)，再將數(shù)據(jù)從相互的關(guān)聯(lián)的路由傳輸?shù)阶罱K地點(diǎn)。

此外，目前4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)進(jìn)入4.5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)時(shí)代，5G技術(shù)即將上市。根據(jù)GSA的統(tǒng)計(jì)，自2017年1月，全球201個(gè)國(guó)家已經(jīng)集中精力部署LTE網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，平均每個(gè)國(guó)家有500個(gè)以上的商人。再次，5G技術(shù)系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)目標(biāo)是使峰值數(shù)據(jù)速率達(dá)到平均每秒20Gbit/s，從而使用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均速度達(dá)到100Mbit的要求。此外，系統(tǒng)的頻譜效率應(yīng)該比原4G系統(tǒng)的頻譜效率高1倍，從而使移動(dòng)速度達(dá)到平均500km/h的標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，5G技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)保證1ms內(nèi)能達(dá)到10萬(wàn)終端/km2精確連接密度的標(biāo)準(zhǔn)要求，并努力使網(wǎng)絡(luò)的能量效率達(dá)到原4G技術(shù)系統(tǒng)的100倍。確保流量密度滿足10Mbit/s/㎡的要求。

3 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展實(shí)踐方案

3.1 促進(jìn)移動(dòng)通信技術(shù)與4G網(wǎng)絡(luò)的融合

目前，基于4G通信技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)與2G、3G相比，具有更先進(jìn)、技術(shù)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，并且還可以實(shí)現(xiàn)智能終端的目的，具備移動(dòng)傳輸速度快、覆蓋范圍廣泛、無縫切換等優(yōu)勢(shì)。它使網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用操作起來更加簡(jiǎn)單和方便，不僅提供了非常多樣化的網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)質(zhì)服務(wù)，而且還很大程度地滿足了廣大信息用戶的所需。為了促進(jìn)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，必須促進(jìn)基于4G的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與移動(dòng)通信技術(shù)的緊密結(jié)合，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高移動(dòng)通信技術(shù)的含量。

3.2 促進(jìn)無線網(wǎng)與GPRS的有機(jī)融合

此前，雖然全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的應(yīng)用程序和部署的使用范圍非常普遍，但是無線局域網(wǎng)還是只能在某一地區(qū)范圍內(nèi)使用。從技術(shù)的投資與發(fā)展的角度來看，如果用戶終端可以接入無線局域網(wǎng)服務(wù)，那么無線局域網(wǎng)肯定是用戶的首要選擇。如果無線局域網(wǎng)服務(wù)不能使用，切換到低速率的廣域網(wǎng)用戶也可以自由調(diào)換，這樣用戶就可以正常使用所有服務(wù)，和其他GPRS用戶沒有什么不同。通過將WLAN與GPRS相結(jié)合，一些網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地訪問IP地址和寬帶無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，公共區(qū)域的終端是完全能夠?qū)崿F(xiàn)使用。因此，多接口、多連接的概念和移動(dòng)IP協(xié)議的廣泛應(yīng)用也引起了當(dāng)前無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的廣泛的關(guān)注。從WLAN和WCDMA的綜合角度來看，WCDMA的技術(shù)指標(biāo)主要表現(xiàn)在2種模式：支持高速數(shù)據(jù)傳輸和變速傳輸。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是由UTRAN、CN和用戶設(shè)備3部分組成。用戶設(shè)備是通過空中接口與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備從而來實(shí)現(xiàn)連接通信，最終才能為使用者提供數(shù)據(jù)域和電路域的多種應(yīng)用。ME可以提供服務(wù)和應(yīng)用程序。MSIM負(fù)責(zé)識(shí)別用戶，就像GIS中的SIM卡。無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)是UTRAN核心的組成部分。RNS通過連接口再連接到CN。1個(gè)或者多個(gè)B節(jié)點(diǎn)和無線網(wǎng)絡(luò)控制器是RNS的非常重要組成部分。邏輯上，CN可分為2個(gè)部分：分組域和電路域。移動(dòng)交換中心、網(wǎng)關(guān)MSC、服務(wù)器支持節(jié)點(diǎn)、接入點(diǎn)位置、歸屬位置寄存器、設(shè)備標(biāo)識(shí)寄存器、認(rèn)證中心等都是物理實(shí)體的組成部分。

3.3 正確接入公共無線

從熱點(diǎn)區(qū)集中數(shù)據(jù)需求的角度來分析觀察，WCDMA即使在升級(jí)后仍舊需要公共無線的接入。WCDMA與GPRS系統(tǒng)相似度比較高。核心網(wǎng)的分組交換包括2種GPRS支持節(jié)點(diǎn)。為了保證正常通信，GPRS的連接操作必須先注冊(cè)核心網(wǎng)。HA連接表中，WCDMMAG和GPRS MAC對(duì)應(yīng)于相同的IP地址，歸屬地址是由GGSN動(dòng)態(tài)的分配給MN，全部的HA連接表僅緩存MN和COA歸屬地址。除此之外，4G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還應(yīng)得到保護(hù)，安全網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)激活混合接入、遠(yuǎn)程驗(yàn)證和隔離控制功能，使系統(tǒng)的功能最大化發(fā)揮。

4 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展前景

伴隨著4G技術(shù)的成熟和大范圍的使用，人們開始展望未來的移動(dòng)通信——5G。5G就是意義上的第五代移動(dòng)通信技術(shù)。如果說2G網(wǎng)絡(luò)用于語(yǔ)音，3G用于語(yǔ)音和數(shù)據(jù)，4G用于寬帶互聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)，那么在5G時(shí)代，計(jì)算機(jī)功能和通信的集成應(yīng)該是無處不在的。5G不僅實(shí)現(xiàn)人們之間隨時(shí)隨地連接外，還實(shí)現(xiàn)了人和物、物和物之間的快速連接。5G的總體愿景是“信息隨心至，萬(wàn)物觸手及”。低延遲、高可靠性、低功耗是5G的特點(diǎn)。車物互聯(lián)網(wǎng)帶來的巨大的終端接入、數(shù)據(jù)流需求和各種應(yīng)用體驗(yàn)的推廣需求，促進(jìn)了5G的研究。每10年更新1次是無線通信技術(shù)通常的更新頻率。3G開始成熟和商業(yè)化是在2000年，4G開始成熟和商業(yè)化是在2010年。目前對(duì)于5G的研究，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，在2020年它的成熟度應(yīng)該可以符合預(yù)期的規(guī)律。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，全面推動(dòng)移動(dòng)通信技術(shù)的良好發(fā)展，則需要全面優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)移動(dòng)通信技術(shù)與4G網(wǎng)絡(luò)的融合，使無線網(wǎng)與GPRS達(dá)到有機(jī)結(jié)合，正確接入公共無線網(wǎng)絡(luò)。