移动通信技术的发展历程初

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1897年是人类移动通信元年。这一年，M·G·马可尼在固定站与一艘拖船之间完成了一项无线通信试验，由此揭开了世界移动通信历史的序幕。

公用移动通信始于1946年，这也是人类真正意义上开始使用移动通信技术的一年。在这一年，贝尔实验室根据美国联邦通信委员会（FCC）的计划在圣路易斯建立了世界上第一个公用移动电话系统（汽车上装通信机），系统工作于150Mhz频段，用现在的说法，属于大区移动通信系统。随后，前西德于1950年，法国于1956年，英国于1959年相继退出公用移动电话系统。贝尔实验室于20世纪50年代中期解决了公用电话网与移动电话网的续接问题。20世纪60年代中期，出现自动交换系统，解决了“直接拨号、自动选择无线频率并自动接入公用电话网” 的关键技术。其后，各种完善的移动电话网络系统相继出现，它们为移动通信技术的发展进步奠定了强有力的基础。必须指出的是，直到20世纪70年代中期，移动通信仍是属于大区移动通信系统，也就是说，不存在现在的“第几代”移动通信的说法。真正将移动通信技术按照“第几代”来描述时，已经是1979年及其以后出现的通信系统了。

第一代移动通信系统：20世纪70年代，微处理机与移动通信技术相结合给移动通信以生机，再利用频率利用技术，蜂窝移动通信系统出现了。蜂窝移动网的概念是贝尔实验室在1974年提出的，在这一年，贝尔实验室研制出了先进移动电话业务（AMPS）技术。1979年瑞典推出第一个使用的蜂窝系统NMT。1982年美国FCC向两家电信公司发放AMPS营业执照，于是北美开始提供蜂窝移动通信业务。1984年，英国将北美的AMPS系统的频率间隔改为25Khz（原来为30Khz），研制出自己的系统TAGS，在TAGS的基础上把工作频段扩展为916-949/871-904Mhz，发展为ETAGS系统。此外，日本也推出大容量移动电话系统HGMTS，还有前西德、意大利、法国、加拿大等均推出自己的系统。

人们把 NMT、AMPS、TAGS、HGMTS等称为第一代移动通信系统 (IG)，它们的特点是均为全双工的摸拟电话系统，工作频率一般为450-900Mhz，利用了频分多址技术FDMA，它仅能提供9.6kbit／s通信带宽。第一代移动通信系统在世界上形成北美、欧洲、日本三足鼎立的局面。

第二代移动通信系统：为了解决第一代蜂窝移动通信系统中存在的上述根本性技术缺陷，采用数字调制技术的第二代蜂窝移动通信系统或2G 系统从20 世纪90 年代开始逐渐发展起来。美国于l990年推出了数字AMPS，即DAMPS标准IS-54。l991年AT＆T选用IS-54，并在1992年 (也有说 1993年 )推出商用DAMPS。DAMPS系统支持话音、数据、简短留言和广播信息等多种业务。

欧洲邮政与电信行政会议 (CEPT)于 l982年 着手研制新一代移动通 信系统 GSM (原为Group Specil Mobile，后改为 Global System For Mobile Telecommuni cation)。GSM 的多址方式为TDMA／FDMA，工作频率为925-950／880-9l5Mhz，于l992年 (也有说l 991年)开始投入使用。

在亚洲，日本于1991年正式制定数字移动通信标准 PDC (Personal Digita1 Cellular system)。PDC也称为 JDC，是以时分多址为基础的，于 l 993年投入使用。

l991年，英国完成 DCS (Digital Cellular System1 800技术规范。DCS1800是基于CSM标准发展起来的个人通信系统 (PCN，可视为CSM在1．8Chz频段的延伸，与CSM 兼容。故有时也称 DCS1800为 CSM1800。1993年第一个 DCS1 800网络投入运营 。

1898年，美国高通 (Qualcomm)公司提出码分多址 (CDM)技术 ，于1993年被美国电信工业联合会 (TIA)接受。这种新的移动通信称为QCDMA (常说GDMA)。1997年QCDMA更改为GDMAONC对应标准为IS-95 (后变为ANSI95)。

GSM 900、 DGS1800， PCS1900， DAMPS、PDC和 CD MAONE被称为第二代移动通信 (2C)系统。这些系统的空中接口都采用了时分多址（Time Division Multiplex Access，TDMA）接入方式。1993 年，美国推出了基于码分多址（Code Division Multiplex Access，CDMA）接入技术的IS-95 系统。2G 系统以传送语音和低速数据业务为目的，与采用频分多址（Frequency Division Multiplex Access，FDMA）接入方式的1G 系统相比具有很多优点，如频谱效率高、系统容量大、保密性能好等。2G 系统的基本特性见表1-2。

这一代移动通信系统受干扰少，容量增加，数字化 ，工作频率高，话音质量好，保密性强，能实现漫游，提供多种业务 (数字话音、数据 、短信、上网、拍照等)。虽然有多种系统，但从多址方式看，只有两类。曾有人把 DCS1800、PCS1900、DAMPS1900称为二代半系统。

第三代移动通信系统：第二代移动通信系统优点不少，但也存在问题，诸如，带宽限制 了高速数据的应用，不能实现多媒体业务，多种标准 (如 GSM，DAMPS GDMA，PDC)并存，没有办法全球漫游等等而社会的发展要求信息交流快速、高效，并与时间、地点无关 。于是，人们提出新的移动通信方式。

1985年，原CCIR (现 TTU—R)提出一种新的移动通信方案 ，称为未来公共陆地移动通信系统 (FPLMTS)，并于同年11月成立IWP／l 3临时小组开始研究 FPLMTS。l992年世界无线电行政大会 (WARC)给FPIMTS分配频率 (1885~2025Mhz和2l00~2200Mhz)。ITU-R负责无线电接入技术标准化；1TU-T负责网络标准化 。

l986年欧洲电信标准协会 (ETSI)也提出新的移动通信系统UMTS (U n i v e r s a MobilcTc1econ1n1unication system) 。

FILMTS和UMTS被称为第三代移动通信系统即3G。

近年来，有关3G的介绍很多，其实大多数谈论的是无线传输技术方案 。第二代移动通信系统CSM和IS-95CDMA的网络协议CSM-MAP和1S-41(现称为ANSI 41)已是国际化。所以，第三代移动通信核心网必须要考虑如何利用第二代网络，即在CSM-MAP和IS-41基础上演进3C核心网，如3CPP的R99基于CSM／CPRS的核心网协议，3CPP2的A版本，其核心网基于 ANSI 41的 MSG／PDSN。

语音通信是第二代移动系统的主要服务，最近几年，移动通信设备则在大大增强对数据通信的支持能力，一些标准的移动通信设备当前可以提供速率达9.6Kbps的数据服务。但是这样低的数据通信速率显然无法满足移动设备多媒体数据通信的需求, 因此，厂商们纷纷在开发新的、速率更快的移动数据通信技术，其中最典型的就是GPRS（通用分组无线服务）、HSCSD（高速率电路交换数据）和EDGE。这三种技术都能够不同程度地解决更高数据速率的需求问题。第三代通信技术的使用使得系统操作更加灵活，它能够支持基站间的异步操作；支持自适应天线阵技术与多用户检测的技术；支持非平衡频带下采用时分双工的模式，采用单信元频率复用等。数据传输方式也向多样化发展，其可以同时支持分组交换和电路交换两种数据传输方式。

第四代移动通信系统：3G时代尚未真正到来 ，可是 ，已经暴露出不少问题，诸如无线传输技术和核心网技术是家族式的 ；多种标准并存难以实现全球漫游；最大数据速率达 不到2MBIT／S (实际上最多只能达到38KBIT／S)，无法满足用户对最高带宽的要求等。于是，被称为4G的新一代移动通信技术又成为研究的方向。4G的设计指标大大优于3G。

第四代移动通信技术已不完全是纸上谈兵比方说 ，美国已经建立了实验网，日本也对4C进行相应规划，中国已有科研机构 (如中国科学院计算所移动通信技术研发中心)从事4G研发。然而，目前对 4G的研究并不是在 ITU的组织下进行的，而是一些国家各自独立进行科研。因此，最终提出的标准和实施方案难免多种多样，这为实现全球漫游又埋下祸根，有可能走3G的老路。于是，5G的概念也破提出。

从上述的资料和数据中我们不难发现，短短20年间，移动通信技术发生了翻天覆地的变化，取得了较为显著地成果，并与人们的日常生活密切关联。这20多年来，移动通信技术经历了从1G到2G，2G到2.5G，2.5G到3G，甚至在不远的将来还将向4G、5G发展。这样的发展不单为技术自身的进步、通信系统性能的提高提供了源源不断的动力，也为人们的生活、工作提供了极大的便捷。期待着移动通信技术有更长远的发展，为丰富通信网络做出贡献。

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　第一代移动通信技术(1G)

　　主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。由于受到传输带宽的限制，不能进行移动通信的长途漫游，只能是一种区域性的移动通信系统。第一代移动通信有多种制式，我国主要采用的是TACS（Total Access Communications System）。第一代移动通信有很多不足之处，比如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务、不能提供自动漫游等。

　　第二代移动通信技术(2G)

　主要采用的是数字的时分多址(TDMA)技术和码分多址(CDMA)技术，与之对应的是全球主要有GSM和CDMA两种体制。

 

    GSM技术用的是窄带TDMA，允许在一个射频(即‘蜂窝’)同时进行8组通话。它是根据欧洲标准而确定的频率范围在900～1800MHz之间的数字移动电话系统，频率为1800MHz的系统也被美国采纳。GSM是1991年开始投入使用的。到1997年底，已经在100多个国家运营，成为欧洲和亚洲实际上的标准。GSM数字网也具有较强的保密性和抗干扰性，音质清晰，通话稳定，并具备容量大，频率资源利用率高，接口开放，功能强大等优点。不过它能提供的数据传输率仅为9.6kbit/s，

     值得一提的是QUALCOMM的2G CDMA技术的美国和亚洲也取得了成功。中国联通CDMA网络用的就是这种技术。CDMA的意思就是Code Division Multiple Access（码分多址），这种通信系统的容量大，通信质量高，抗干扰，但是技术上稍微复杂些。CDMA就是说，系统给每个用户分配了一个“Code（代码）”，系统根据不同的代码来识别不同的用户，而所有的用户共用相同的频率。CDMA系统的容量理论上是无限的，但是由于物理硬件及系统实现上的限制等，系统的容量总是有限的，但是一般来说，是TDMA容量的6倍以上。

 2.5G移动通信：

  针对GSM通信出现的缺陷，人们在2000年又推出了一种新的通信技术GPRS，该技术是在GSM的基础上的一种过渡技术。GPRS的推出标志着人们在GSM的发展史上迈出了意义最重大的一步，GPRS在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务。 

 

　　在这之后，通信运营商们又推出EDGE技术，这种通信技术是一种介于2G和3G之间的过渡技术，因此也有人称它为“2.5G”技术，它有效提高了GPRS信道编码效率的高速移动数据标准，它允许高达384KbPs的数据传输速 率。

第三代移动通信技术：

    目前全球有三大标准，分别是欧洲提出的WCDMA、美国提出的CDMA2000和我国提出的TD-SCDMA。

    3G基本是以CDMA为技术核心，开始是只有美国和欧洲两大阵营的较量。美国的3G标准（CDMA2000）就是在QUALCOMM的2G CDMA （IS95）基础上发展而来的，欧洲的3G标准是在其GSM网络的基础上结合宽带CDMA （WCDMA）技术而形成。后来，半路上杀出个程咬金，西门子和中国的大唐搞出了个中国的标准TD-SCDMA（时分-同步CDMA）。

    与之前的1G和2G相比，3G拥有更宽的带宽，其传输速度最低为384K，最高为2M，带宽可达 5MHz以上。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的一个主要特点。

    3G的发展也可分为两个阶段，3G的早期阶段，语音传输在原有的以“电路交换”为基础的网络上继续运行，而数据传输在新部署的以“IP分组交换”为核心网上传输。而真正的3G网络或者说下一代网络（Next Generation Network - NGN）阶段应该完全基于IP分组交换。这样一来，电路交换网络可以完全淘汰，而基于IP的语音传输可以完全实现免费，运营商的主要收入来自数据业务的服务，而不是象现在这样收入主要来自语音服务。不论技术标准如何竞争，市场如何发展，基本的发展方向是“无线”+“IP”+“高速”+“无缝漫游”。

第四代移动通信技术：

4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在 价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部 署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。目前4G的主要标准有WiMax和LTE。