移动通信的发展史
集体婚礼-
移动通信发展史
调研报告
组员：周小灵
韦娅彬
薛
琰
陈亦斌
陈
健
夏文伟
时间：
2
012
年
4
月
6
号
摘要
和关键字是我加上的，
标注为红色的是我认为可以删掉的，
我觉
得一代和二代大概
3
页不到的样子，<
/p>
3G
大概
3
页多
，这样的布局比
较好。还有一些标点符号和段落前的空两格我改了。
摘要：移动通信发展至今经历了三代，第一代主要是模拟制式
的频分双工；
2G
是基于数字传输的，主要采用
TDMA
和
CDMA
技术；<
/p>
3G
使用高的频带和
TDMA
技术
传输数据来支持多媒体业务。
未来的四代和五
代是在服务质量、
传输速率、
带宽
等方
面的再次提升。
关键字：移动通信技术
服务质量
数据传输速率
移动通信业务
引言
生活于
21
世纪的我们，每天都在用手机进行通信，似乎它早已成为我们生
活中不可或缺的一部分，甚至有时会觉得没了它生活总少了点什么。
作为
21
世纪的我们，作为通信专业的学生，我们即
应该了解时代的尖端技
术，
也应该了解技术的起源，
了解它的成长史。
很多技术的发展都是在原来的基
础上进行改进的，只有这样我们才能追本溯源，才能对得起自己的所学。
随着社会的进步、经济和科技的发展，特别是计算机、程控交换、数字通信
的
发展，
近些年来，
移动通信系统以其显著的特点和优越性能得以
迅猛发展，
应
用在社会的各个方面，到目前为止，全球移动用户
超过
1
亿
，预计到本世纪末
用户数将达到
2
亿。
无线通信的发展潜力大于有线通信的发展，它不仅仅提供普
通的电话业务功能，并能提供
或即将提供丰富的多种业务，满足用户的需求。
本调研基于对
移动发展各历程的调查，
介绍移动通信各阶段的发展，
及其相<
/p>
应的技术，
并对其做简要的描述，
让大家
对于移动的发展史有一定的了解。
同时
也对未来的移动通信的发
展进行展望。
从通信网的角度看，
移
动网可以看成是有线通信网的延伸，
它由无线和有线
两部分组成
。
无线部分提供用户终端的接入，
利用有限的频率资源在空中可
靠地
传送话音和数据；
有线部分完成网络功能，
包括交换、
用户管理、
漫游、
鉴权等，
构成公众陆地移动通信网
PLMN
。从陆地移动通信的具体实现形式来分主要有模
拟移动通信和数字移动通信这两部种
。
移动通信系统从
40
年代发展至今，
根据其发展历程和发展方向，
可以划
分为
三个阶段，
第四代是目前正在研究的热门，
而第五代是对未来的展望。
下面我们
就来看下各个阶段
的发展。
第一代移动通信
首先，让我们来瞻仰一下移动通信的最早起源。
移动通信的发展历史最早可以追溯到
19
世纪。
1864
年麦克斯韦从理论上
证
明了电磁波的存在；
1876
年赫兹用实验证实了电磁波的存在；
1900
年马可尼等
人利用电磁波进行远距离无线电通信取得了成功，
< br>从此世界进入了无线电通信的
新时代。
现代意义上的移动通信开始于
20
世纪
20
年代初期。
1928
年，
美国
Purdue
大
学学生发明了工作于
2MHz
的超外差式无线电接收机，并很快在底特律的警察局
投入使用，这是
世界上第一种可以有效工作的移动通信系统；
20
世纪
30
年代初，
第一部调幅制式的双向移动通信系
统在美国新泽西的警察局投入使用；
20
世纪
< br>30
年代末，
第一部调频制式的移动通信系统诞生，<
/p>
试验表明调频制式的移动通信系
统比调幅制式的移动通信系统更加
有效。
在
20
世纪
40
年代，
调频制式的移动通信
系统逐渐占据主流地位，
这个时期主
要完成通信实验和电磁波传
输的实验工作，
在短波波段上实现了小容量专用移动
通信系统。
这种移动通信系统的工作频率较低、话音质量差、自动化程度低，难
以与公众网络互通<
/p>
。在第二次世界大战期间，军事上的需求促使技术快速进步，
同时
导致移动通信的巨大发展。
战后，
军事移动通信技术逐渐被应用
于民用领域，
到
20
世纪
50
年代，
美国和欧洲部分国家相继成功研制了公用
移动电话系统，
在技
术上实现了移动电话系统与公众电话网络的
互通，
并得到了广泛的使用。
遗憾的
是
这种公用移动电话系统仍然采用人工接入方式，系统容量小。
1978
年，美国贝尔实验室开发了先进移动电话业务（
AMPS
）系统，这是第
一种真正意义上的
具有随时随地通信能力的大容量的蜂窝移动通信系统。
AMPS
采用频率复用技术，
可以保证移动终端在整个服务覆盖区域内自动接入公用电话
网，
具有更大的容量和更好的语音质量，
很好
地解决了公用移动通信系统所面临
的大容量要求与频谱资源限制的矛盾。
20
世纪
70
年代末，
美国开始大规模部署
AMPS
系统。
AMPS
以优异的网络性能和
服务质量获得了广大用户的一致好评。
AMPS
在美国的迅速
发展促进了在全球范围内对蜂窝移动通信技术的研究。到
20
世纪
80
年代中期，欧洲和日本也纷
纷建立了自己的蜂窝移动通信网络，主要包
括英国的
ETACS
系统、
北欧的
NMT-450
系统、
日本的
NTT/JTACS/NTAC
S
系统等。
这些系统都是模拟制式的频分双工（
Frequency Division Duplex
，
< br>FDD
）系统，
亦被称为第一代蜂窝移动通信系统或
1G
系统。
第一代移动通信系统
(1G)
是在
20
世纪
80
年代初提出的，它完成于
20
世纪
90
年代
初，如
NMT
和
AMPS
，其中，
NMT
于
1981
年投入运营。第一代移动通信系统是基
于模拟传输的，
其特点是业务量小、
质量差、
安全性差、
没有加密和速度低。
1
G
< br>主要基于蜂窝结构组网，
直接使用模拟语音调制技术，
传
输速率约
2
．
4kbjt
／
S
，
不同国家采用不同的
工作系统。
第一代移动通信系统属于模拟系统，
如
AMPS
和
TACS
系统，
主要采用频分多址
技术
FDMA
（
Frequency Division
Multiple Access
）
,
这种技术是最古老也是最
简单的。
但是，
由于模拟系统的系统容量小，
还有
FDMA
< br>技术在信道之间必须有警
界波段来使站点之间相互分开，这样在警界波段就会成很
大的带宽浪费。而且，
模拟系统的安全性能很差，
任何有全波段
无线电接收机的人都可以收听到一个单
元里的所有通话。
另外，
此技术对天线和基站的破坏也很严重。
因此模拟系统主
要以语音业务为主，基本上很难开展数据业务。
FDMA
是数据通知中的一种技术，即不同的用户分配在时隙相同而频率不同
的信道上。
按照这种技术，
把在频分多路传输系
统中集中控制的频段根据要求分
配给用户。
同固定分配系统相比
，
频分多址使通道容量可根据要求动态地进行交
换。
在
FDMA
系统中，分配给用户一个信道，即一对频谱，一个频谱用作前向信<
/p>
道即基站向移动台方向的信道，
另一个则用作反向信道即移动台向
基站方向的信
道。
这种通信系统的基站必须同时发射和接收多个
不同频率的信号，
任意两个移
动用户之间进行通信都必须经过基
站的中转，因而必须同时占用
2
个信道
(2
对
频谱
)
才能实现双工通信。
以往的模拟通信系统一律采用
FDMA
。频分多
址
(FDMA)
是采用调频的多址技
术
。业务信道在不同的频段分配给不同的用户。如
TACS
系统、
AMPS
系统等。频
分多址是把通信系
统的总频段划分成若干个等间隔的频道
(
也称信道
)
分配给不
同的用户使用。
这些频道互不交叠，
其宽度应能传输一路数字话音信息，
而在相
邻频道之间无明显的串扰。
采用
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
。第一代移动通信有很多不足之处，比如容
< br>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
能提供自动漫游频谱利用率低、
移动设备复杂、
费用较贵以及通
话易被窃听等，
最主要的问题是其容量已不能满足日益增长的移动用户需求。
众所周知
,
传输和处理
模拟信号的系统称为模拟通信系统
,•
而传输和处理数
字信号的系统称为数字通信系统。目前
,
实际中
应用的移动通信
,•
大多属于数字
通信
。
因为模拟移动通信系统投入运行以来
,
其用户虽迅速增长
,
但对经济发达国
家和地区
,
存在很多不足之处
,
这主要表现在以下几点
:
(1)
模拟移动通信系统制式复杂<
/p>
,
不易实现国际漫游。
(2)
模拟移动通信系统不能提供综
合业务数字网
(ISDN)
业务
,•<
/p>
而通信网的发展
趋势最终将向
ISDN
过渡。因此随着非话业务的发展
,•<
/p>
综合业务数字网逐步
投入使用
,
对移动通信领域数字化要求越来越迫切。
(3)
模拟移动通信系统设备价钱高
,
手机体积大
,
电池充电后有效工作时
间短
,
目
前
只能持续工作
8
小时
,
给用户带来不便。
(4)
模拟移动通信系统用户容量受限制
,
在人口密度很大的城市
,
系统扩容困难
.
••••
解决上述问题的最有效办法就是采用一种新技术
,•
即移动通信的数字化
,
称
为数字移动通信系统。
现在存在于世界各地比较实用的、
容量较大的系统主要有：
（<
/p>
1
）
北美的
AM
PS
；
(2)
北欧的
NMT-450/900
；
（
3
）英国的
TACS
；其工作频带都在
450MHz
和
900MHz
附近，
载频间隔在
30kHz
< br>以下。
鉴于移动通信用户的特点：
一个移动通信系统不<
/p>
仅要满足区内，
越区及越局自动转接信道的功能，
还应具有处理漫游用户呼叫
（包
括主被叫）
的功能。
因此移动通信系统不仅希望有一个与公众网之间开放的标准
接口，
还需要一个开放的开发接口。
由于移动
通信是基于固定电话网的，
因此由
于各个模拟通信移动网的构成
方式有很大差异，所以总的容量受着很大的限制。
鉴于模拟移
动通信的局限性，
因此尽管模拟蜂窝移动通信系统还会以一定的
增长率在近几年内继续发展，
但是它有着下列致命的弱点：
（<
/p>
A
）
各系统间没有公
共接口。
（
B
）无法与固定网迅速
向数字化推进相适应，数字承载业务很难开展。
(C
）频率利用
率低，无法适应大容量的要求。
（
D
）
安全
.
利用率低，易于被窃听，
易做<
/p>
假机
。
这些致命的弱点将妨碍其进一步发展，
因此模拟蜂窝移动通信将逐
步被数字蜂窝移动通信所替代。
然而，
在模拟
系统中的组网技术仍将在数字系统
中应用。
第二代移动通信
第二代移动通信系统
(2G)
开始于
20
世纪
80
年代末并完成
于
20
世纪
90
年代末，
1992
年第一个
GSM<
/p>
网络开始商用。
2G
是基于数字传输的，
并且有多种不同的标准
(
如
GSM
，
CT2
，
CT3
，
DECT
，
DCSl800)
，其传输速率可达
64kbit
／
s
。
GSM(
全球移
动系统
)
通信是目
前使用的最普遍的一种标准，
GSM
使用
900MHz
和
1
800MHz<
/p>
两个频
带。
GSM
通信系统采用数字传输技术并利用用户识别模块
(SIM)
技
术鉴别用户，
通
过对数据加密来防止偷听。
GSM
传输使用时分多址
(TD
—
MA)
和码分多址
(CDMA 1)<
/p>
技术来增加网络中信息的传输量。
GSM
不能实现全球无缝漫游。其他的
2G
系统是
IS
一
95CDMA
，
PDC
禾口
lS
一
1
36TDMA
等。
第二代移动通信，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。
2G
一出现就产生了竞争，就是以美国的技术为代表的一个利益集团和以欧
洲的技术为代表的另一个集团的竞争。
说到底，
在
QUALCOMM
的
CDMA
技术成熟之
前（
1995
）
，
2G
都是以
Time Division Multiple Access (TDMA
–
时分多址
)
为技术核心，美国的标准后来成了
IS136
标准，可是其市场基本是在美国。欧
洲的
TDMA<
/p>
标准后来就发展成了今天的
GSM
，这是
大家都熟悉的了。
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。
< br>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
< br>，和五、六年前用固定电话拨号上网的速度相当，而当时的
internet
几乎只提供纯文本的信息。
中国移动和联通的大部分网络都采用的是欧洲的
GSM
标准。由于采用了
TDMA
，大大地提高了系统的容
量，同时，由于数字技术的发展，
2G
全都采用数
字通信，也大大地提高了通信质量。美国和欧洲竞争的结果到目前看是欧洲的
GSM
标准占了完全的上风。
就连美国本土的电信运营商都在向
GSM
及其后续的
3G
方向发展。
值得一提的是
Q
UALCOMM
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）
< br>”
，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。可是，技术领先不等
于市场领先，
GSM
在中国经营了这么多年，网络
部署已经很完善，这就是为什么
联通的
CDMA
网络处于水深火热之中的原因之一。
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
< br>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，
可以
充分满足未来无线多媒体应用的带宽需求。
EDGE
提供了一个从
GPRS
到第三代移
动通信的过渡性方案，
从而使现有的网络运营商可以最大限度地利用现有的
无线
网络设备，传输速率虽然没有
3G
快，但理论上也有
100
多
K
，实际应用基本可
以达到拨号上网的速度，因此可以发送图片、收发电子
邮件等，同时，还可以广
泛应用于生产领域，
在第三代移动网络
商业化之前提前为用户提供个人多媒体通
信业务。
第
2
．
5
代移动通信系统
(2
．
5G)
是
2G
向
3G
发展过程中的中间过渡，它是
2G
的扩展和加强，
2
．
5G
是
2G
的
增强版。通用无线分组业务
(GPRS)
可以看作在
2G
和
3G
之间移动通
信技术发展的过渡时期，它是
GSM
的扩展，
< br>GPRS
于
2000
年开始运<
/p>