移动通信的发展史.docx

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移动通信的发展史

移动通信开展史

调研报告

组员：

周小灵

韦娅彬

薛琰

陈亦斌

陈健

夏文伟

时间：

2021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，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：

移动通信开展至今经历了三代，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；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效劳质量、传输速率、带宽等方面的再次提升。

关键字：

移动通信技术效劳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，每天都在用进行通信，似乎它早已成为我们生活中不可或缺的一局部，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。

很多技术的开展都是在原来的根底上进行改良的，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、经济和科技的开展，特别是计算机、程控交换、数字通信的开展，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开展，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到达2亿。

无线通信的开展潜力大于有线通信的开展，它不仅仅提供普通的业务功能，并能提供或即将提供丰富的多种业务，满足用户的需求。

本调研基于对移动开展各历程的调查，介绍移动通信各阶段的开展，及其相应的技术，并对其做简要的描述，让大家对于移动的开展史有一定的了解。

同时也对未来的移动通信的开展进行展望。

从通信网的角度看，移动网可以看成是有线通信网的延伸，它由无线和有线两局部组成。

无线局部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；有线局部完成网络功能，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年代开展至今，根据其开展历程和开展方向，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开展。

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。

移动通信的开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，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大学学生创造了工作于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30年代末，第一部调频制式的移动通信系统诞生，试验说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。

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开展。

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，美国和欧洲局部国家相继成功研制了公用移动系统，在技术上实现了移动系统与公众网络的互通，并得到了广泛的使用。

遗憾的是这种公用移动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效劳覆盖区域内自动接入公用网，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效劳质量获得了广阔用户的一致好评。

AMPS在美国的迅速开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/NTACS系统等。

这些系统都是模拟制式的频分双工〔FrequencyDivisionDuplex，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、平安性差、没有加密和速度低。

1G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〔FrequencyDivisionMultipleAccess〕,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，模拟系统的平安性能很差，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，根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道即基站向移动台方向的信道，另一个那么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假设干个等间隔的频道（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缺乏之处，比方容量有限、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,但对经济兴旺国家和地区,存在很多缺乏之处,这主要表现在以下几点:

（1）模拟移动通信系统制式复杂,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,•而通信网的开展

趋势最终将向ISDN过渡。

因此随着非话业务的开展,•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,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方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：

〔1〕北美的AMPS；

（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以下。

鉴于移动通信用户的特点：

一个移动通信系统不仅要满足区内，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开展，但是它有着以下致命的弱点：

〔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〕平安.利用率低，易于被窃听，易做"假机"。

这些致命的弱点将阻碍其进一步开展，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1800MHz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（CDMA1）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一136TDMA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TimeDivisionMultipleAccess（TDMA–时分多址）为技术核心，美国的标准后来成了IS136标准，可是其市场根本是在美国。

欧洲的TDMA标准后来就开展成了今天的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，和五、六年前用固定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局部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，由于数字技术的开展，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。

就连美国外乡的电信运营商都在向GSM及其后续的3G方向开展。

值得一提的是QUALCOMM的2GCDMA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CodeDivisionMultipleAccess〔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。

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网络处于水深炽热之中的原因之一。

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的根底上的一种过渡技术。

GPRS的推出标志着人们在GSM的开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分组数据接入效劳。

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，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，实际应用根本可以到达拨号上网的速度，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开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之间移动通信技术开展的过渡时期，它是GSM的扩展，GPRS于2000年开始运行。

GpRS是一种数据业务，它能够使移动设备发送和接收电子邮件及图片信息。

GPRS的常用速度为115kbit／s，通过使用增强数据率的GSM（EDGE）最大速率可达384kb；t／S，而典型的GSM数据传输速率为96kbit／s。

900/1800MHzGSM第二代数字蜂窝移动通信（简称GSM移动通信）业务是指利用工作在900/1800MHz频段的GSM移动通信网络提供的话音和数据业务。

GSM移动通信系统的无线接口采用TDMA技术，核心网移动性管理协议采用MAP协议。

900/1800MHzGSM第二代数字蜂窝移动通信业务包括以下主要业务类型：

-端到端的双向话音业务。

-移动消息业务，利用GSM网络和消息平台提供的移动台发起、移动台接收的消息业务。

-移动承载业务及其上移动数据业务。

-移动补充业务，如主叫号码显示、呼叫前转业务等。

-经过GSM网络与智能网共同提供的移动智能网业务，如预付费业务等。

-国-端到端的双向话音业务。

-移动消息业务，利用CDMA网络和消息平台提供的移动台发起、移动台接收的消息业务。

-移动承载业务及其上移动数据业务。

-移动补充业务，如主叫号码显示、呼叫前转业务等。

-经过CDMA网络与智能网共同提供的移动智能网业务，如预付费业务等。

-国TDMA系列中比较成熟和最有代表性的制式有：

泛欧GSM、美国D-AMPS和日本PDC。

〔1〕D-AMPS是在1989年由美国电子工业协会EIA完成技术标准制定工作，1993年正式投入商用。

它是在AMPS的根底商改造成的，数模兼容，基站和移动台比较复杂。

〔2〕日本的JDC〔现已更名为PDC〕技术标准在1990年制定，93年使用，只限于本国使用。

〔3〕欧洲邮电联合会CEPT的移动通信特别小组〔SMG〕在88年制定了GSM第一阶段标准phase1，工作频带为900MHz左右，90年投入商用；同年，应英国要求，工作频带为1800MHz的GSM标准产生。

上述三种产品的共同点是数字化，时分多址、话音质量比第一代好，保密性好、可传送数据、能自动漫游等。

三种不同制式各有其优点，PDC系统频谱利用率很高，而D-AMPS系统容量最大，但GSM技术最成熟，而且它以OSI为根底，技术标准公开，开展规模最大。

N-CDMA〔码分多址〕系列主要是以高通公司为首研制的基于IS-95的N-CDMA〔窄带CDMA〕。

北美数字蜂窝系统的标准是由美国电信工业协会制定的，1987年开始系统研究，1990年被美国电子工业协会接受，由于北美地区已经有统一的AMPS模拟系统，该系统按双模式设计。

随后频带扩展到1900MHz，即基于N-CDMA的PCS1900。

能不能把这一段改为2代的缺点，然后他是怎么样向3G开展的。

第三代移动通信

第三代移动通信系统（3G）开始于20世纪90年代未，3G是目前正在全力开发

和实施的移动通信系统，已经在局部国家运营，2003年在英国投入运营。

3G统一不同的移动技术标准，使用高的频带和TDMA技术传输数据来支持多媒体业务。

3G不仅提供从125kbit／s到2Mbit／S的传输速率，而且能够提供多种宽带业务。

其主要特点是无缝全球漫游、高速率、高频谱利用率、高效劳质量、低本钱和高保密性等。

3G的欧洲标；隹是通用移动通信系统（UMTS）。

UMTS通信系统仍然采用数字传输技术并利用SIM鉴别对数据加密。

信息传输使用宽带码分多址（WCDMA）并能得到384kbit／s到2048kbit／s的传输速率。

第三代数字蜂窝移动通信（简称3G移动通信）业务是指利用第三代移动通信网络提供的话音、数据、视频图像等业务。

第三代数字蜂窝移动通信业务主要特征是可提供移动宽带多媒体业务，其中高速移动环境下支持144kb/s速率，步行和慢速移动环境下支持384kb/s速率，室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根本是以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2GCDMA〔IS95〕根底上开展而来的，欧洲的3G标准是在其GSM网络的根底上结合宽带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。

不仅能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、

方便的无线应用，如无线接入Internet。

能够实现高速数据传输和宽带多媒体效劳是第三代移动通信的一个主要特点。

第三代移动通信网络能将高速移动接入和基于互联网协议的效劳结合起来，提高无线频率利用效率。

提供包括卫星在3G的开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〞为根底的网络上继续运行，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〔NextGenerationNetwork-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效劳，而不是象现在这样收入主要来自语音效劳。

不管技术标准如何竞争，市场如何开展，根本的开展方向是“无线〞+“IP〞+“高速〞+“无缝漫游〞。

当下的一些语音效劳，如德国的skype的语音效劳就是基于在当下的IP〔InternetProtocol〕分组交换来进行实施。

随着用户的不断增长和数字通信的开展，第二代移动系统逐渐显示出它的缺乏之处。

首先是频带太窄，不能提供如高速数据、慢速图像与电视图像等的各种宽带信息业务；其次是GSM虽然号称“全球通〞，实际未能实现真正的全球漫游，尤其是在移动用户较多的国家如美国，日本均未得到大规模的应用。

而随着科学技术和通信业务的开展，需要的将是一个综合现有移动系统功能和提供多种效劳的综合业务系统，所以国际电联要求在2000年实现商用化的第三代移动通信系统，即IMT-2000，它的关键特性有：

〔1〕包含多种系统；

〔2〕世界范围设计的高度一致性；

〔3〕IMT-2000内业务与固定网络的兼容；

〔4〕高质量；

〔5〕世界范围内使用小型便携式终端。

现今具有代表性的第三代移动通信系统技术主要存在三个标准：

〔1〕中国的TD-SCDMA。

TD-SCDMA系统是一个综合了时分双功〔TDD〕、时分多址

〔TDMA〕、码分多址〔CDMA〕、频分多址〔FDMA〕的一个系统。

TD-SCDAM系

统的小区的根本覆盖范围为11.3km。

当然也可以通过允许干扰或减少时隙的方法突破11.3km的限制。

TD-SCDMA系统采用智能天线、多用户检测等关键技术，这些技术可以降低系统的干扰，从而使得TD-SCDMA小区呼吸效应不象WCDMA系统这样明显，因此TD-SCDMA的容量和覆盖计算可分别考虑，然后根据系统受限的情况取定最终的设计规模。

〔2〕以Qualcomm公司为代表提出的与IS-95系统反向兼容的宽带cdmaOne建议。

建议采用多级DS-CDMA，射频信道带宽1.25/10/20MHz，PN码片率为1.288/3.6864/7.3728/14.7456Mbps。

采用多级的目的在于将5MHz分为3个1.25MHz带宽的信道，以便于IS-95后向兼容，可以共享或重叠。

美国考虑在IMT-2000网络开展目标上，支持宽带分组交换网为核心，将当前的从功能上分层的网络模式演变成端到端的客户-效劳器模式。

〔3〕专门开发与GSM系统反向兼容的UMTS标准，包括两个子方案：

一个是日本的W-CDMA，另一个是欧洲的TD-CDMA。

日本最大的移动运营商NTTDoCoMo提出的建议为相干多码率宽带CDMA〔W-CDMA〕。

由于日本的第二代移动系统并没有成为全球化标准，而在第三代IMT-2000网络技术方案上，日本决心走全球化合作的道路。

在支持ITU的IMT-2000家族及接口概念根底上，有意参照无线传输技术的合作方式，支持欧洲的GSMUMTS的网络概念。

现在爱立信等公司以与NTTDoCoMo公司合作，共同提出无线传输技术采用W-CDMA，而核心网路那么沿用GSM网络平台，其目的在于能从GSM演进到第三代IMT-2000。

欧洲西门子和阿尔卡特等公司提出了一种TD-CDMA。

该方案将FDMA/TDMA/CDMA组合在一起。

其特点是信道间隔扩展为1.6MHz，但它的帧结构和时隙结构与GSM相同，扩展因子为16，可支持每时隙8个用户。

由于每时隙仅8个用户〔码分〕，故可采用联合检测〔JointDetection〕从而不需快速功率控制和减少码间干扰，另外还可采用时分双工〔TDD〕。

移动台将采用双模，以便在网络、信令层与GSM兼容。

此方案便于由GSM平滑过渡到第三代，故受到很多GSM供给商支持。

接下来我们来介绍一下IMT-2000的频谱分配。

1992年世界无线电管制大会

的规定：

IMT-2000频谱分配如下：

上行频段：

1885~2025MHz；下行频段：

2110~2200MHz；移动卫星业务频段：

1980~2021MHz；2170~2200MHz。

从上面的分配可以看出，其上、下行频段是不对称的，因此有的系统提出利用不对称的频段以TDD方式提供业务。

但是在IMT-2000频谱分配上，各国家和地区的考虑并不相同，不可能完全遵照这样的频谱安排。

3G主要将被应用于数据业务，能使人很明显地感觉到速度快了，保密性更高，接力切换的技术