移动通信系统的现状和未来

17年，M.G．马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的，距离为18海里。标志着移动通信行业开始了起航。从世界上第一台手机摩托罗拉DynaTAC 8000X重2磅，通话时间仅半小时。到如今的苹果iphone4 厚度仅有9.3毫米，智能化的手机。从手机的变化可以看到世界移动系统通信行业飞速的发展。中国移动2009年九月公布的数据显示，截止8月31日，中国移动用户总数已经达到了5.03亿户，同时，中国移动的TD-SCDMA网络用户在8月份也达到了132.7万。而在中国和印度的带领下两千年世界移动用户数量就超过了50亿。

现代移动通信技术的发展始于本世纪20年代。从本世纪20年代至40年代早期发展阶段开始，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，到80年代中期数字移动通信系统发展和成熟时期。现代移动通信技术发展一共经历了五个阶段。移动通信系统主要有蜂窝系统，集群系统，AdHoc网络系统，卫星通信系统，分组无线网，无绳电话系统，无线电传呼系统等。

一．蜂窝通信系统

蜂窝系统是覆盖范围最广的陆地公用移动通信系统。在蜂窝系统中，覆盖区域一般被划分为类似蜂窝的多个小区。每个小区内设置固定的基站，为用户提供接入和信息转发服务。移动用户之间以及移动用户和非移动用户之间的通信均需通过基站进行。基站则一般通过有线线路连接到主要由交换机构成的骨干交换网络。蜂窝系统是一种有连接网络，一旦一个信道被分配给某个用户，通常此信道可一直被此用户使用。蜂窝系统一般用于语音通信。我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准,此前一直是采用蜂窝模拟移动技术,即第一代GSM技术2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络，进入2G（second generation）第二代移动通信技术时代。第二代移动通信技术基本可被切为两种，一种是基于TDMA所发展出来的以GSM为代表，另一种则是CDMA规格，复用﹙Multiplexing﹚形式的一种。其中GSM：基于TDMA所发展、源于欧洲、目前已全球化。而IS-95﹙也叫做cdmaOne﹚：基于CDMA所发展、是美国最简单的CDMA系统、用于美洲和亚洲一些国家。目前我国主要的两大GSM系统为GSM 900及GSM1800,由于采用了不同频率,因此适用的手机也不尽相同。不过目前大多数手机基本是双频手机,可以自由在这两个频段间切换。欧洲国家普遍采用的系统除GSM900和GSM1800另外加入了GSM1900,手机为三频手机。在我国随着手机市场的进一步发展,现也已出现了三频手机,即可在 GSM900GSM1800GSM1900三种频段内自由切换的手机,真正做到了一部手机可以畅游全世界。

到2000年第三代通信系统投入商用。第三代移动通信系统 IMT2000，是国际电信联盟（ITU）在1985 年提出的，当时称为陆地移动系统（FPLMTS）。1996 年正式更名为IMT2000。与现有的第二代移动通信系统相比优势在于全球普及和全球无缝漫游，同时也具有支持多媒体业务的能力，特别是支持 Internet 的能力。

且便于过渡和演进，而且高频谱利用率能够传送高达 2Mbit/s 的高质量图象。国际上目前最具代表性的第三代移动通信技术标准有三种，它们分别CDMA2000，WCDMA 和TD-SCDMA，其中，CDMA2000 和WCDMA 属于FDD 方式，TD-SCDMA 属于TDD 方式，系统的上、下行工作于同一频率。总体来说，在第三代移动通信系统中采用CDMA技术已达成共识，但各自实现方案还有较大差别，下面分别介绍并比较。

    （1） W-CDMA系统

由于欧洲的GSM系统已经在数字移动通信市场中占据了很大的份额，美国的窄带CDMA系统（IS-95）也正在迅速赶上来，而日本的第二代数字移动通信系统PDC仅限于国内使用，无法推广到其它国家，所以日本很早就开始从事第三代移动通信系统的开发工作，分别提出了基于TDMA（时分多址）和基于CDMA（码分多址）的第三代移动通信系统，希望在未来的市场中占据有利地位，尤其以DoCoMo公司（NTT）的W-CDMA系统最有竞争力，目前DoCoMo公司正在同爱立信、Motorola、Lucent，以及其它厂家合作，努力完善系统，争取在 1998年完成样机，1999年进行商业试验。

特点：意为宽频分码多重存取，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术。

优势：有较高的扩频增益，发展空间较大，全球漫游能力最强，技术成熟性最佳，上下行速率快。

（2） CdmaOne系统

CdmaOne是Lucent、 Motorola、Nortel、Qualcomm和三星联合提出的第三代移动通信系统方案，是从IS-95和IS-41的标准发展而来，因此它与AMPS、DAMPS和IS-95均有较好的兼容性。同时，又由于它采用了一些新技术，使其能完全满足第三代移动通信系统即IMT-2000/FPLMTS的要求

特点：CdmaOne扇区内采用连续导频信道广播，能提供于传输速率的功控、定时和相位纠正，能以较小的复杂度提供基站的快速捕获和邻近基站的快速搜索。

优势：节约功率、延长移动台的电池使用寿命和提高业务质量

（3） TD-CDMA

UMTS是ETSI针对第三代移动通信系统IMT-2000提出的解决方案，目前又分为 2个子方案即由德国的kaiserslautern大学、西门子公司、阿尔卡特公司提出并得到GSM网络运营者支持的TD-CDMA系统和由NTT DoCoMo、爱立信公司、诺基亚公司提出的W-CDMA系统。TD- CDMA可以单独运营以满足ETSI/UMTS和ITU/IMT- 2000的要求也可双模工作向后兼容GSM900和DCS1800，使第二代GSM900、DCS1800系统可以平滑过渡至IMT-2000，从而可以利用现有的GSM网络设备，节约了投资

特点： 全称Time Division - Synchronous CDMA(时分同步CDMA)，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性等独特优势。 

优势：中国自有3G技术，获支持

三代通信系统发展前景：

1998年底完成无线传输技术的选择，1999年完成标准的制定，2000年以后开始商用。现在以日本、欧洲和美国电信公司为主的联盟已分别提出了各自的第三代移动通信系统，决定最终结果的不仅是技术的先进，还有成本、系统的复杂性和市场需求，具体如下：（1） 市场需求。IMT-2000商用系统将在2000年左右推出，会在以后十年内逐渐占领市场，所以要研究今后几年人们对移动通信业务需求，IMT- 2000应能够提供那些业务。（2） 成本和系统复杂性。成本取决于系统本身的投入，及与已有系统设备的兼容性。从初期投入来分析，W-CDMA系统采用了一些新技术，要设计全新的基站和移动台，及整个网络结构，所以投入要大一些。（3） 技术先进性。运营商希望以较少的基站覆盖较大的区域，并且提高系统容量。从整体的性能来衡量，W-CDMA因为设计比较超前，可提供更多的业务、较大的系统容量而具有相当大的竞争力，TD-CDMA系统因为其本身的缺陷，无法充分发挥CDMA技术的优势。由于目前的移动运营商已在现有的第二代移动通信系统中投入了大量资金，因此必然希望将自己目前的系统平滑过渡到第三代系统；另外，欧、日、美电信公司都希望在未来的第三代移动通信系统市场中占有较大份额，都不会轻易放弃自己的方案。因此，国际电联很难最终形成一个统一的第三代移动通信标准，极有可能几种方案共存。

如果说2G、3G通信对于人类信息化的发展是微不足道的话，那么未来的4G通信却给了我们真正的沟通自由，并将彻底改变我们的生活方式甚至社会形态。

4G的优势：1.速度更快

    2.网络频谱更宽

    3.通信更加灵活

    4.智能性能更高

    5.兼容性能更加平滑

    6.提供各种增值服务

    7.实现更高质量的多媒体通信

    8.频谱使用效率更高

    9.通信费用更低

国际电信联盟(ITU)已经将WiMax、HSPA+、LTE正式纳入到4G标准里，加上之前就已经确定的LTE-Advanced 和WirelessMAN-Advanced这两种标准，目前4G标准已经达到了5种

TD-LTE是第一个4G无线移动宽带网络数据标准，由中国最大的电信运营商--中国移动修订与发布。在进行一系列的现场试验后，预计在未来2年内步入商用期。

二．集群通信系统

集群系统与蜂窝系统类似，也是一种有连接的网络，一般属于专用网络，规模不大，主要为移动用户提供语音通信。它的特点是只有一个基站，天线高度为几十米至百余米，覆盖半径为30公里，发射机功率可高达200瓦。用户数约为几十至几百，可以是车载台，也可是以手持台。它们可以与基站通信，也可通过基站与其它移动台及市话用户通信，基站与市站有线网连接。

三．卫星通信系统

卫星通信系统的通信范围最广，可以为全球每个角落的用户提供通信服务。在此系统中，卫星起着与基站类似的功能。卫星通信系统按卫星所处位置可分为静止轨道、中轨道和低轨道3种。卫星通信系统存在成本高、传输延时大、传输带宽有限等不足。 　　上述移动通信系统都需要有线网络通信基础设施的支持，如基站、交换机、卫星等。这些设施的建立和运转需要大量的人力和物力，因此成本比较高，同时建设的周期也长。Ad Hoc网络不需要基站的支持，由主机自己组网，因此，网络建立的成本低，同时时间短，一般只要几秒钟或几分钟。上述通信系统中，移动终端之间并不直接通信，并且移动终端只具备收发功能，不具备转发功能。而Ad Hoc网络由移动主机构成，移动主机之间可以直接通信，而移动主机不仅收发数据，同时还转发数据。此外目前的移动通信系统主要为用户提供语音通信功能，通常采用电路交换，拓扑结构比较稳定。而Ad Hoc网络使用分组转发技术，主要为用户提供数据通信服务，拓扑结构易于变化。