发信人: ydc (高个子,大胖子), 信区: CRC
标  题: 论现代移动通信技术的最新发展趋势
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年12月14日18:59:35 星期四), 站内信件

  ――当今科学技术尤其是信息技术的迅猛发展正引领世界进入信息社会。伴随
      世界范围内的信息科技革命，通信技术以前所未有的速度在发展更新，特别
是
      通信技术与计算机技术的相互融合，使通信技术的发展日新月异，一个全新
的
      电信世界正展现在我们面前：1）世界走向互连，各种各样的网络使得不同
国家
      和地区的人及机器紧密联系在一起；2）Internet爆炸性发展，以Web应用力
代
      表的IP数据通信快速增长并正在改变人们的社会、文化、经济生活方式，带
动
      形成新的经济增长点；3）移动业务持续快速增长；4）电信行业、计算机行

      业、媒体行业趋于融合，计算机网、电信网、有线电视网走向合一；5）电
信经
      营国际化，市场开放化，竞争全方位展开。

      ――在电信领域，目前最亮丽的一道风景线，就是在固定通信业务平稳发展
的
      同时，移动业务保持了持续、快速地增长。1995年，全球无线市场上的用户
数
      为9000万，1997年则达到2亿，1998年的数字是2亿8000万。预计到2000年全
球
      会有将近5亿人使用移动电话。

      ――我国移动通信的发展速度则更是惊人。1992年，全国共有350个城市建
立了
      蜂窝移动电话网，用户总数约17．5万，1995年激增至360万，到1996年底近
700
      万，1998年的数字则为2400万。预计到1999年底，我国的移动用户数将超过

      4000万。

      ――移动通信业务之所以发展迅猛主要是其满足了人们在任何时间、任何地
点
      与任何个人进行通信的愿望。移动通信是实现未来理想的个人通信服务的必
由
      之路。在信息支撑技术、市场竞争和需求的共同作用下，移动通信技术的发
展
      更是突飞猛进，呈现出以下几大趋势：1）网络业务数据化、分组化；2）网
络
      技术宽带化；3）网络技术智能化；4）更高的频段；5）更有效利用频率；
6）
      各种网络趋于融合。了解、掌握这些趋势对移动通信运营商和设备制造商均
具
      有重要的现实意义。

      ――1 对数据、多媒体业务需求增加，网络业务数据化、分组化

      ――1．1无线数据――生机无限

      ――当前移动数据通信发展迅速，被认为是移动通信发展的一个主要方向。
近
      年来出现的移动数据通信主要有两种，一种是电路交换型的移动数据业务，
如
      TACS、AMPS和GSM中的承载数据业务以及GSM系统的HSCSD，另外一种是分组
交换
      型的移动数据业务，比较著名的有摩托罗拉的DataTAC、
      爱立信的Mobitex和GSM系统的GPBS。

      ――目前，无线数据业务只占GSM网络全部业务量中的很小一部分，但是在
未来
      的两年中这种状况将开始扭转，并大大改变。1999年以后，随着HSCSD、
GPRS等
      新的高速数据解决方案显露峥嵘，并成为数据应用的新的焦点，无线数据将
成
      为运营商经营计划中越来越重要的部分，它预示着未来大量的商业机遇。

      ――◆应用驱动市场

      ――无线数据业务的主要驱动力在于用户的应用。话音是单一的、容易理解
、
      应用的市场。然而无线数据则不同，无线数据最初的应用重点放在象运输管
理
      这样的专业市场。近期无线数据业务的目标市场是销售人员或现场工程师这
样
      的用户群。从这些先发目标的应用中积累无线数据的经验，并从中受益。随
着
      速率的增长，其他更通用的应用将会出现，无线数据业务将开始影响大众市

      场。

      ――在过去的十年里，传统的生活方式已经在迅速改变，人们更经常性地移

      动，职业和个人生活之间的分界变得模糊，人们需要不分时间、地点访问很
重
      要的信息。发生在用户身上的这种生活方式的改变将成为驱动无线数据业务
发
      展的重要因素。

      ――◆因特网的影响

      ――和通信的其他领域一样，无线数据业务的一个最重要的驱动力来自
      Internet。根据最近的研究，未来两年欧洲的因特网用户数量将翻一番。在
我
      国，因特网用户的年增长率将高达300％。显然用户在运动中接入因特网的
需求
      将会增长。

      ――为了满足接人因特网的需求，一个全球性的开放协议――无线应用协议

      （WAP）应运而生。WAP为将Internet的信息内容以及增值业务传送到移动终
端
      提供了一种开放的通用标准，实现了IP与GSM网络的桥接，是一个为厂商提
供加
      速市场增长、避免网络割接、保护运营商投资的标准，WAP确保任何与WAP兼
容
      的GSM手机都能工作。 WAP是实现无线数据市场快速发展的工具。

      ――◆数据速率的发展

      ――GSM承载业务所提供的GSM数据速率最高只能达到9．6kb/s。国际上
1998年
      引入的高速电路交换数据（HSCSD）技术将实现57kb/s的数据速率，对要求
连续
      比特率和传输时延小的应用是理想的，如会议电视、电子邮件、远程接入企
业
      的局域网和无线图像。1999年商用化的GPRS是第一个GSM分组数据应用，将
实现
      超过100kb/s的数据速率。对较短的"突发"类型业务是理想的，如信用卡认

      证、远程测量和远程事务处理。EDGE（增强数据速率GSM改进模式）使用修
改过
      的GSM调制方式来实现超过300kb/s的数据速率。EDGE会让GSM运营商特别受
益，
      他们不但可以赢得第三代移动通信的经营执照，还可以提供有竞争力的宽带
数
      据业务。

      ――1．2 个人多媒体通信――网络演进的方向

      ――对随时随地话音通信的追求使早期移动通信走向成功。移动通信的商业
价
      值和用户市场得到了证明，全球移动市场以超凡的速度增长。移动通信演进
的
      下一阶段是向无线数据乃至今个人移动多媒体转移，这一进展已经开始，并
将
      成为未来重要的增长点。

      ――个人移动多媒体通信将根据地点为人们提供无法想象的、完善的个人业
务
      和无线信息，将对人们工作和生活的各个方面产生影响。在个人多媒体世界

      里，话音邮件和电子邮件被传送到移动多媒体信箱中；短信将成为带有照片
和
      视频内容的电子明信片；话音呼叫将与实时图像相结合，产生大量的可视移
动
      电话。还将实现移动因特网和万维网浏览。象无线会议电视这样的应用将随
处
      可见，电子商务将蓬勃开展。对于运动中的用户还有随时随地的各种信箱和
娱
      乐服务。

      ――2 网络技术的宽带化

      ――在电信业历史上，移动通信可能是技术和市场发展最快的领域。业务、
技
      术、市场三者之间是一种互动的关系，伴随着用户对数据、多媒体业务需求
的
      增加，网络业务向数据化、分组化发展，移动网络必然走向宽带化。

      ――通过使用电话交换技术和蜂窝无线电技术，70年代末诞生了第一代模拟
移
      动电话。 AMPS（北美蜂窝系统）、NMT（北欧移动电话）和TACS（全向通信
系
      统）是三种主要的窄带模拟标准。第一代无线网络技术的一大成就就是去掉
了
      将电话连接到网络的用户线，用户第一次能够在他们所在的任何地方无线接
收
      和拨打电话。

      ――第二代系统引入了数字无线电技术，它提供更高的网络容量，改善了话
音
      质量和保密性，并为用户引入了无缝的国际漫游。今天世界市场的第二代数
字
      无线标准，包括GSM、D-AMPS、PDC（日本数字蜂窝系统）和IS-95CDMA等，
均仍
      为窄带系统。

      ――第三代移动系统，即IMT-2000，是一种真正的宽带多媒体系统，它能够
提
      供高质量宽带综合业务并实现全球无缝覆盖。2000年以后，虽然窄带移动电
话
      业务需求将依然很大，但随着Internet等高速数据通信及多媒体通信需求的
驱
      动，宽带多媒体综合业务将逐步增长，而且就未来信息高速公路建设的无缝
覆
      盖而言，宽带多媒体综合业务将逐步增长，而且就未来信息高速公路建设的
无
      缝覆盖而言，宽带移动通信作为整个移动市场份额的子集将显得愈来愈重要
。
      第三代系统预计在2002年投入商用。

      ――从第二代到第三代系统的变化并不像从第一代模拟网络到第二代数字网
络
      那样存在重大的技术变迁。从目前的技术发展现状和趋势来讲，第二代系统
将
      逐步平滑过渡到第三代系统，在此演进过程中，移动网络所能实现的数据速
率
      逐步升级；GSM承载业务所能提供的数据速率为9．61kb/s，1998年商用的
HSCSD
      技术实现了57kb/s的数据速率，1999年引入的GPRS将实现超过100kb/s的数
据速
      率，将在2000年引入的EDGE技术可实现超过300kb/s的数据速率。200l年后
投入
      商用的第三代系统将能够在广域网上实现384kb/s的数据速率，在办公室和
家中
      还可以达到2Mkb/s。

      ――3 网络技术的智能化

      ――移动通信需求的不断增长以及新技术在移动通信中的广泛应用，促使移
动
      网络得到了迅速发展。移动网络由单纯地传递和交换信息，逐步向存储和处
理
      信息的智能化发展，移动智能网由此而生。移动智能网是在移动网络中引人
智
      能网功能实体，以完成对移动呼叫的智能控制的一种网络，是一种开放性的
智
      能平台，它使电信业务经营者能够方便、快速、经济、有效地提供客户所需
的
      各类电信新业务，使客户对网络有更强的控制功能，能够方便灵活地获得所
需
      的信息。移动智能网通过把交换与业务分离，建立集中的业务控制点和数据

      库，进而进一步建立集中的业务管理系统和业务生成环境来达到上述目标。
通
      过智能网，运营公司可以最优地利用其网络，加快新业务的生成；可以根据
客
      户的需求来设计业务，向其他业务提供者开放网络，增加效益。

      ――关于移动智能网的研究，早在1995年就已开始，刚开始时并没有具体的
标
      准协议出现，各厂商各自制定了自己的标准，并且据此进行了不少的研究工

      作，如Alcate1、Norte1、Ericsson等都先后推出了自己的初期产品。这些
工作
      为最终移动智能网标准的形成积累了经验。

      ――1997年末，美国蜂窝电信工业协会（CTIA）制定了移动智能网的第一个
标
      准协议――IS-41D协议。1998年1月，欧洲电信标准研究所（ETSI）在GSM
       phase2＋阶段引入了CAMEL协议（移动通信高级逻辑的客户化应用程序），
当
      时的版本是phase1。1998年4月，ITU-T在新推出的智能网能力集-2标准中描
述
      了移动接入的功能实体，称为CAMEL phase2标准。

      ――伴随着移动网络向第三代系统的演进，网络的智能化程度也在不断地提

      升。智能网及其智能业务是构成未来个人通信的基本条件。

      ――4 更高的频段

      ――从第一代的模拟移动电话，到第二代的数字移动网络，再到将来的第三
代
      移动通信系统，网络使用的无线频段遵循一种由低到高的发展趋势。

      ――1981年诞生的第一个具有国际漫游功能的模拟系统NMT的使用频段为
      450MHz，1986年NMT变迁到MHz频段。我国目前的模拟TACS系统的使用频段也
为
      900MHz。在第二代网络中，GSM系统的开始使用频段为900MHz，IS-95 CDMA
系统
      为800MHz。为了从根本上提高GSM系统的容量，1997年出现了1800MHz系统，

      GSM900/1800双频网络迅速普及。 2000年将投入商用的第三代系统
IMT-2000则
      定在2GMHz频段。图1为移动网络使用频段演变历程的一个简单举例。


                               图1  移动网络使用频段的演变

      ――5 更有效利用频率

      ――无线电频率是一种宝贵资源。随着移动通信的飞速发展，频谱资源有限
和
      移动用户急剧增加的矛盾越来越尖锐，出现了"频率严重短缺"的现象。解决

      频率拥挤问题的出路是采用各种频率有效利用技术和开发新频段。

      ――模拟制的早期蜂窝移动通信系统采用频分多址方式，主要通过多信道共

      用、频率复用和波道窄带化等技术实现频率的有效利用。随着业务的发展，
模
      拟系统已远不能满足用户发展的需求。数字移动通信比模拟移动通信具有更
大
      的容量。同样的频分多址技术，数字系统要求的载干比较小，因而频率复用
距
      离可以小一些，系统的容量可以大一些。而且，数字移动通信还可采用时分
多
      址或码分多址技术，它比模拟的频分多址制在系统容量上大4～20倍。

      ――GSM作为最具代表性和最为成熟的数字移动通信系统，其发展历程就是
一部
      频率有效利用技术
      的演进史。 GSM采用时分多址制式，其对频率的有效利用主要是通过频率复
用
      技术的不断升级实现的。从传统的4×3方式，到3×3、l×3、MRP、2×6等
新的
      复用技术，频率复用的密集度逐步提升，频谱效率快速提高，GsM系统的容
量得
      到逐步释放。

      ――1995年开始投入商用的IS-95CDMA（窄带）系统，以无线技术的先进性
和大
      容量等特点著称。它以扩频技术为基础，不同用户的信号靠不同的编码序列
来
      区分，如果从频域或时域来观察，多个CDMA信号是相互重叠的，故理论上
CDMA
      系统的频谱利用率比GSM系统更高，网络容量更大。同时CDMA系统具有一定
的过
      载能力，即系统具备软容量。

      ――作为未来第三代移动通信系统主流无线接入技术的WCDMA（宽带码分多
址）
      能够更高效地利用无线电频率。它利用分层小区结构、自适应天线阵和相干
解
      调（双向）等技术，网络容量可得到大幅提高，可以更好地满足未来移动通
信
      的发展要求。

      ――6 网络趋于融合，走向统一

      ――6．1第三代移动通信系统的结构

      ――第三代系统的主要目标是将包括卫星在内的所有网络融合为可以替代众
多
      网络功能的统一系统，它能够提供宽带业务并实现全球无缝覆盖。为了保护
运
      营公司在现有网络设施上的投资，第二代系统向第三代系统的演进遵循平滑
过
      渡的原则，现有的GSM、D-AMPS、IS-136等第二代系统均将演变成为第三代
系统
      的核心网络，从而形成一个核心网家族，核心网家族的不同成员之间通过
NNI接
      口联结起来，成为一个整体，从而实现全球漫游。在核心网络家族的外围，
形
      成一个庞大的无线接入家族，现有的几乎所有的无线接人技术及WCDMA等第
三代
      无线接入技术均成为其成员。图2给出了第三代系统的网络结构，它充分显
示了
      未来电信网络的融合特征。



                           图2  第三代移动通信系统的网络结构

      ――6．2 未来的网络构架

      ――技术的发展和市场需求的变化。市场竞争的加剧以及市场管理政策的放
松
      将使计算机网、电信网、电视网等加快融合为一体，宽带IP技术成为三网融
合
      的支撑和结合点。未来的网络将向宽带化、智能化、个人化方向发展，形成
统
      一的综合宽带通信网，并逐步演进为由核心骨干层和接入层组成、业务与网
络
      分离的构架。图3给出了未来的网络构架。该图显示，未来的网络已完全融
合为
      一体。

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