工程电磁场导论 论文 浅谈我国三大运营商手机制式优劣势.docx

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工程电磁场导论论文浅谈我国三大运营商手机制式优劣势

工程电磁场导论节课论文

浅谈国内三大运营商手机制式优劣势

一、摘要。

现在大家的生活已经离不开手机了，但是大家真的关注过我们平时用的手机网络制式吗？

选手机的时候还是依旧看看是不是支持联通4G？

是不是全网通？

哪家的流量好不好用？

哪家手机辐射小？

为了解决大家的很多问题，帮助更多人正确认识手机网络制式，我们特别写了这篇论文，从相对浅层的知识去解决大家心中的疑问。

二、手机制式现状。

目前，我们国家主要有三大运营商，分别是中国移动通信集团公司、中国联合网络通信集团有限公司、中国电信集团公司。

从中国铁路通信并入中国移动，成为中移铁通以后，三大运营商都拥有了手机、固话、宽带业务，然而本文只涉及手机制式部分。

目前，中国移动正在使用的是2GGSM（全球移动通信系统GlobalSystemforMobileCommunication）、3GTDS-CDMA、4GTDD-LTE；中国联通采用2GGSM、3GWCDMA、4GFDD-LTE；中国电信则是2GGSM、2GCDMA、3GCDMA2000、4GFDD-LTE。

三、制式简介

1、GSM：

手机原本的功能就是用来通话的，后来92年的时候通过GSM网络多了短信功能。

首先我们来谈谈GSM，其实目前使用范围最广的就是GSM，我国的三大运营商都采用了GSM的制式，中国移动目前VOLTE尚未完全商用，所以GSM依然是使用最广泛的通话制式。

如左图为GSM的原理图。

GSM是一种时分信号，算是脉冲信号，通话的时候会间断性的发射功率相对高的电磁信号。

2、CDMA：

CDMA在CDMA蜂窝通信系统中，用户之间的信息传输是由基站进行转发和控制的。

为了实现双工通信，正向传输和反向传输各使用一个频率，即通常所谓的频分双工。

无论正向传输或反向传输，除去传输业务信息外，还必须传送相应的控制信息。

为了传送不同的信息，需要设置相应的信道。

但是，CDMA通信系统既不分频道又不分时隙，无论传送何种信息的信道都靠采用不同的码型来区分。

类似的信道属于逻辑信道，这些逻辑信道无论从频域或者时域来看都是相互重叠的，或者说它们均占用相同的频段和时间。

3、CDMA2000：

CDMA2000也称为CDMAMulti-Carrier，这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。

都一种说法，一入电信深似海，从此手机不好买，这都是CDMA和CDMA2000的“功劳”。

因为CDMA是由美国高通公司主导，而高通公司就是人称的“专利狂魔，业界毒瘤”。

由于高昂的专利授权费，各种手机纷纷放弃对CDMA的支持。

魅族手机的创始人黄章说过，我们宁愿失去电信用户，也不向高通妥协。

4、TDS-CDMA：

TD-SCDMA是由我国信息产业部电信科学技术研究院提出，与德国西门子公司联合开发。

主要技术特点:

时分同步码分多址技术，智能天线技术和软件无线技术。

它采用TDD双工模式，载波带宽为1.6MHz。

TDD是一种优越的双工模式，因为在第三代移动通信中，需要大约400MHz的频谱资源，在3GHz以下是很难实现的。

而TDD则能使用各种频率资源，不需要成对的频率，能节省未来紧张的频率资源，而且设备成本相对比较低，比FDD系统低20%~50%，特别对上下行不对称，不同传输速率的数据业务来说TDD更能显示出其优越性。

也许这也是它能成为三种标准之一的重要原因。

另外，TD-SCDMA独特的智能天线技术，能大大提高系统的容量，特别对CDMA系统的容量能增加50%，而且降低了基站的发射功率，减少了干扰。

TD-SCDMA软件无线技术能利用软件修改硬件，在设计、测试方面非常方便，不同系统间的兼容性也易于实现。

当然TD-SCDMA也存在一些缺陷，它在技术的成熟性方面比另外两种技术要欠缺一等。

因此，信息产业部也广纳合作伙伴一起完善它。

另外它在抗快衰落和终端用户的移动速度方面也有一定缺陷。

5、WCDMA：

WCDMA是一种3G蜂窝网络。

WCDMA使用的部分协议与2GGSM标准一致。

具体一点来说，WCDMA是一种利用码分多址复用方法的宽带扩频3G移动通信空中接口。

WCDMA源于欧洲和日本几种技术的融合。

WCDMA采用直扩模式，载波带宽为5MHz，数据传送可达到每秒2Mbit及384Kbps。

它采用DSFDD双工模式，与GSM网络有良好的兼容性和互操作性。

作为一项新技术，它在技术成熟性方面不及CDMA2000，但其优势在于GSM的广泛采用能为其升级带来方便。

因此，近段时间也倍受各大厂商的青睐。

WSCDMA采用最新的异步传输模式（ATM）微信元传输协议，能够允许在一条线路上传送更多的语音呼叫，呼叫数由现在的30个提高到300个，在人口密集的地区线路将不再容易堵塞。

6、LTE:

LTE部分要分为TDD-LTE和FDD-LTE两种制式来讲。

它们分别是时分双工和频分双工的两种网络制式。

各有各的优缺点，如下图所示，是它们工作方式的简述图。

从图中我们能很清晰明了地看出来，FDD-LTE的优点就是上行和下行使用不用频段的电磁波，这样的实际使用效果就是网络更快更稳定，同样，缺点就是要使用更多的频段，而且上行所需的频段通常很少，这么一来频段的利用率也就低了，运营成本就高了；而TDD-LTE的优势很明显，上下行的数据传输使用的是同一频段，通过时分双工来分配，在其他条件相同的情况下，这样的实际效果肯定不如FDD-LTE，但是频段使用的就少了，运营成本就下去，每一个频段的利用率自然就高了很多。

四、误区纠正。

误区一：

网速越快的制式，电磁辐射越大。

事实切切相反，现在网速越快的制式，实际的电磁辐射越小。

实际上，在3G基础上，4G网络主要依靠扩大信道带宽、降低信道噪声来提升性能，用一条公路来作比喻的话，4G就是在3G基础上扩大公路宽度，减少公路上的坑洼和障碍，使道路更平整、顺畅。

3G网络的移动信道带宽是1.6MHz，电信是1.25MHz，联通是5MHz（后期有改进），而TD-LTE4G网络采用了高达20MHz信道带宽。

另外4G网络对于信道噪声的控制也有所进步，同样提升了最终的网络速率，这两点是提升4G网络速度的根本因素。

了解2G和3G网络的人就知道，3G网络基站辐射其实是小于2G的，而4G网络也是同样的原理。

一方面，4G网络大部分在高频段，信号衰减快，为此，4G基站密度必须高于3G，单个基站的信号功率得以降低，辐射也更低。

另一方面在手机端，手机与基站之间传输信号的功率是动态调节的，两者距离越远、信号越差，手机为了连接网络，发射的功率就越高，辐射也越高。

而基站密度大了，意味着手机可以离基站更近，可以较小的功率传输信号，辐射也低。

误区二：

只有电信的CDMA手机才是“绿色手机”。

最初高通公司开始宣传CDMA手机制式的时候，就没少提绿色手机的概念。

起初的主要是再说，GSM脉冲信号的峰值功率很高，对人体的有害影响比较大。

如右图所示，是两种制式在通话是的信号发射模拟图。

GSM的只在五分之一的时间内进行信号发射，但是每次都是相对高功率的无线电，CDMA则是不间断地进行相对低功率的信号发射。

有的说法是说，GSM虽然瞬时功率高，但是只有五分之一的时间在发射电磁波，就上边的图中，有颜色部分的面积是差不多的，那对人体的实际影响应该也是差不多的。

但是其实我们还可以打个比方，CDMA对人体的影响好比是把手一直放在20摄氏度的水中，而GSM得影响则是每五秒钟就把手伸进100摄氏度的水中一秒钟，实际效果可想而知。

但是随着码分多址的其他衍生方案的出现，过去联通使用的，现金电信使用的CDMA制式已经不再是唯一的“绿色手机”了，WCDMA等其他制式，其实和CDMA最原始的本质是一样的。

五、浅析制式优劣势。

虽然说，任何事物都具有两面性，都有利有弊，但是我们也不能因此就不对身边的实际问题不做优劣评价。

只有给出一个客观公正的评价，才能对未来的技术进步有所展望，有了更好的想法，最终去进行实践，人类的科学技术才会因此发展下去。

从演变来说，中国移动的制式对中国通信标准的国际地位贡献最大。

TD-SCDMA起初是有西门子公司开发的，但是在欧洲市场没有得到好的支持，西门子公司不希望自己的研究成果因此泡汤，正好中国没有自己自主知识产权的网络制式，于是和西门子进行了交易，得到了TD-SCDMA的全部技术和产权信息。

（虽然依旧要遵循高通公司给出的专利反授权协定）虽然这是中国自主知识产权的技术，但是存在的问题比较多，网速慢而且不稳定，也因此坑害了中国移动的3G用户。

但是盛行一句话，如果G3也是3G，那么国美就是美国。

移动目前VOLTE尚处于测试和体验用户试用阶段，所以目前移动的通话肯定离不开GSM基站，之前的TD-SCDMA基站同样不能少，而且TD-SCDMA基站的运行成本很高，而且GSM到TD-SCDMA制式没有直接的演进的关系，这加重了运营商的运营压力，这方面电信的压力会小很多，因为电信采用的是CDMA和CDMA2000，相互之间有直接的演进关系，无论是当初的升级还是后期的运营维护，成本都会低很多，同时电信也开GSM基站，这样可以做到双模待机，让手机信号更好，信号死角更少。

联通目前和移动的情况类似，只不过联通使用的标准都是国际上使用最为广泛的标准，这也是联通的一大优势。

正是因为联通使用的制式都国际上使用最为广泛的，所以用户购买的改版机，对联通的网络制式是支持最好的。

这方面，电信的劣势最为明显，也是前文所提的，高通昂贵的专利授权费，让很多手机厂商望而却步，因此对电信的网络支持普遍比较差。

而中国移动的标准有很浓的自主知识产权味道，这在国际上的支持比电信的还要糟糕，但是在国内的话，移动的手机依然很多，而且价格更加实惠，主要移动为了推行自己的手机网络制式标准，对手机厂商进行补贴，而由于移动采用的是国内自主知识厂权的网络制式，这方面会得到国家的扶持，这会在很大程度上解决补贴的问题。

移动被称为国际上的基建狂魔，所以中国移动的信号覆盖是三大运营商中最好的，移动4G的网络，也是全世界最好用的4G网，没有之一。

综上所述，优劣势确实各有各的，所以才能形成如今三足鼎立的局势，虽然中移动的实力上要强很多，但是联通和电信的用户基础始终是有的，再加上北联通南电信的宽带分布，三大运营商还是不能随便分出高低优劣的。

六、未来制式展望。

既然各方都难分高下，那最后的成败就看未来的技术演进。

通过对各种论文资料的阅读和整理，我们初步认为，今后的发展趋势首先就是VOLTE的全面商用，慢慢摆脱GSM和CDMA系列全家，同时，CAT.X的网络标准会越来越高，最后过渡到超大规模天线（MassiveMIMO）技术、非正交多址接入（PDMA）技术。

最后的技术发展方向，也会和当初视频标准一样，最后以最高标准的多种形式存在，相互之间共同享有知识产权，产权由类似MPEGLA这样的提供全球技术许可替代方案的公司来进行授权。

这样专利之争也能比较好的得到解决，不会像CDMA时代那样被高通一家垄断。

七、结言。

文章的内容大多原创，部分技术细节是阅读他人文献后用自己的语言重新组织起来的，里边有我们个人的想法，可能存在一定的问题，但是我们今后还会进行根深入的了解和探索，相信存在的问题会慢慢得到解决，很多没有涉及的方面会进行补充。

如果读者有什么好的建议和想法，欢迎和我们一同交流讨论。

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