一、概述

所謂移動通信，是指通信的雙方或至少一方處于運動中進行信息交換的一種通信方式。依據(jù)此定義使得移動通信網(wǎng)絡(luò)的范疇很廣，從應(yīng)用領(lǐng)域方面，它可分為公用移動通信網(wǎng)絡(luò)和專用移動通信網(wǎng)絡(luò)。而我們這里所指的移動通信網(wǎng)絡(luò)是特指公用蜂窩式移動通信網(wǎng)絡(luò)，早期是相對于固定電話通信網(wǎng)絡(luò)。所謂蜂窩式是指移動通信網(wǎng)絡(luò)中的基站的設(shè)置類似于蜜蜂蜂房式的形狀分布，以提高無線信號的有效覆蓋。

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公用蜂窩式移動通信網(wǎng)絡(luò)只是移動通信網(wǎng)絡(luò)的一種形式，但在實際中人們將其簡化了，成為了移動通信的代名詞。而公用蜂窩式移動通信網(wǎng)絡(luò)伊始是模擬系統(tǒng)，而后一直是數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進。公用蜂窩式移動通信網(wǎng)絡(luò)，對于終端用戶具有移動性、自由性，以及不受時間、地點限制等特征，是當(dāng)今發(fā)展最快、應(yīng)用最廣和技術(shù)最前沿的通信技術(shù)領(lǐng)域之一，而且與人們的日常工作和生活息息相關(guān)，且正在極大地影響和改變著我們的工作和生活方式。

二、技術(shù)體制的發(fā)展演進

公用蜂窩式移動通信網(wǎng)絡(luò)是一個不斷發(fā)展演進的過程，它是隨著通信技術(shù)特別是無線通信技術(shù)的發(fā)展，從技術(shù)體制上目前已經(jīng)歷了五代。這些代際的演進，重點是無線接入網(wǎng)絡(luò)的演進，不斷的采用先進的無線技術(shù)，以不斷的提高其數(shù)據(jù)傳輸速率，從而不斷地滿足著人們?nèi)找嬖鲩L的業(yè)務(wù)需求，從開始的僅有話音業(yè)務(wù)，逐步包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、視頻業(yè)務(wù)及多媒體業(yè)務(wù)等。隨著第五代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，不僅能滿足人們之間的通信需求，還能提供人與物、物與物間的通信需求。下圖2給出了蜂窩式移動通信技術(shù)體制演進過程簡圖。

圖2：蜂窩式移動通信技術(shù)體制演進過程簡圖

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1、第一代（1G）：模擬技術(shù)體制，僅提供話音業(yè)務(wù)

20世紀(jì)70年代末至80年代，由美國貝爾實驗室首先推出蜂窩移動系統(tǒng)的概念和理論，美、英、日等國紛紛研制出相應(yīng)的通信系統(tǒng)，具有代表性的有美國的AMPS、英國的TACS、北歐的NMT、日本的NAMTS等系統(tǒng)，這一代各系統(tǒng)的主要技術(shù)是模擬調(diào)制、頻分多址，使用頻段為800/900MHz，只能提供話音業(yè)務(wù)，故稱之為蜂窩式模擬移動通信系統(tǒng)，也稱之為第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)（簡稱1G，The first generation）。這一代主要是人們想解決固定電話線纜的束縛，以實現(xiàn)免受區(qū)域限制的移動性電話通信。模擬移動通信主要的缺陷是：頻譜利用率低，容量受限；制式互不兼容，不利于用戶漫游；業(yè)務(wù)種類受限，不利于開展ISDN；等等。

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2、第二代（2G）：窄帶數(shù)字技術(shù)體制，可提供話音業(yè)務(wù)與窄帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

90年代起，隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，國際上又紛紛推出蜂窩式數(shù)字移動通信系統(tǒng)，最具代表的是歐洲的GSM系統(tǒng)（TDMA技術(shù)）、美國的CDMA系統(tǒng)（IS-95標(biāo)準(zhǔn)），另有日本的PDC系統(tǒng)等，這一代蜂窩式移動通信以數(shù)字傳輸、時分多址、碼分多址為主要技術(shù)，最初這些系統(tǒng)也只能提供話音業(yè)務(wù)，把這一代稱之為第二代蜂窩式移動通信系統(tǒng)（簡稱2G）。在90年代末，國際上推出了GPRS/WAP技術(shù)，使第二代蜂窩式移動通信系統(tǒng)也可以提供窄代數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，故也有人把它稱之為第二代半蜂窩式移動通信系統(tǒng)（簡稱2.5G）。2G系統(tǒng)同時可為人們提供消息業(yè)務(wù)，包括短信息業(yè)務(wù)（SMS，也稱短信業(yè)務(wù)）和多媒體消息業(yè)務(wù)（MMS，也稱彩信業(yè)務(wù)）。

欲詳細了解2G相關(guān)系統(tǒng)、技術(shù)及業(yè)務(wù)介紹的請進入：GSM系統(tǒng)；CDMA系統(tǒng)；GPRS技術(shù)；WAP技術(shù)；SMS業(yè)務(wù)；MMS業(yè)務(wù)

3、第三代（3G）：窄帶數(shù)字技術(shù)體制，可提供話音、數(shù)據(jù)及圖像業(yè)務(wù)

從1985年ITU提出第三代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)（3G）的概念（被命名為IMT-2000）后，國際上就開始予以研究。這一代可以提供話音、可變速率的數(shù)據(jù)和高分辨率的圖像業(yè)務(wù)（并非真正的B-ISDN），而且可以實現(xiàn)真正的全球漫游，系統(tǒng)容量可以滿足全球人口需要，理論上可以達到5W（who、where、when、whom、what）的通信。可采用微蜂窩（1kM半徑范圍）和微微蜂窩（百米以內(nèi)）結(jié)構(gòu)，主要采用碼分多址技術(shù)。直到1999年底，ITU方推薦了5種3G的技術(shù)體制的建議標(biāo)準(zhǔn)，其中三種主流技術(shù)體制為WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。其中，WCDMA系統(tǒng)實在原GSM系統(tǒng)的演進；CDMA2000系統(tǒng)是在原CDMA系統(tǒng)的演進；值得一提的是，TD-SCDMA技術(shù)是由我國研制提出的，是我國通信人有史以來為世界通信事業(yè)做出的最大貢獻。3G網(wǎng)絡(luò)除提供2G網(wǎng)絡(luò)的話音業(yè)務(wù)、消息業(yè)務(wù)外，其提供的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)得到了極大的提高，其理論上上行數(shù)據(jù)傳輸速率可達2Mbit/s以上。

欲詳細了解3G相關(guān)系統(tǒng)介紹的請進入：WCDMA系統(tǒng)；CDMA2000系統(tǒng)；TD-SCDMA系統(tǒng)

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4、第四代（4G）：寬帶數(shù)字技術(shù)體制，可提供話音、數(shù)據(jù)及視頻通信業(yè)務(wù)和窄帶物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)

第四代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)（簡稱為4G）被ITU命名為“IMT-Advanced”，以引導(dǎo)人們向更新一代技術(shù)的演進，尤其是無線接入網(wǎng)絡(luò)（ITU稱之為無線接口技術(shù)（RIT））。在2012年1月ITU推薦了4G的兩種地面無線接口技術(shù)（RIT）：LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced。但在全球得到了普及應(yīng)用的是3GPP 推出的LTE技術(shù)。

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LTE技術(shù)是3GPP在3G系統(tǒng)上稱之為長期演進（LTE，Long Term Evolution）項目。它采用全IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（包括核心網(wǎng)EPC），采用分布式基站系統(tǒng)（eNB）。無線接入網(wǎng)絡(luò)由于采用了正交頻分復(fù)用（OFDM）、多輸入多輸出天線（MIMO）等技術(shù)，使得提供的接入能力更強，理論上峰值速率（20MHz帶寬）下行可達100Mbit/s，上行可達50Mbit/s。提供了話音（采用VoIP）、寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高速接入，促進了移動互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)快速發(fā)展。它主要分為TD-LTE（是對TD-SCDMA體制的演進）和FD-LTE兩種技術(shù)體制（是對WCDMA體制的演進）。

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5、第五代（5G）：寬帶數(shù)字技術(shù)體制，可提供各類通信業(yè)務(wù)和垂直行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

第五代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)（簡稱為5G）被ITU命名為“IMT-2020”，在2012年ITU為IMT-2020制定提出了其應(yīng)用的三大類場景，包括：增強移動寬帶（eMBB）、海量機器類通信（mMTC）和超可靠低時延通信（eMTC）。目前ITU正在制定IMT-2020的正式標(biāo)準(zhǔn)，將與前幾代不同，它將會是全球統(tǒng)一的一個技術(shù)體制。然而3GPP已響應(yīng)了IMT-2020的相關(guān)需求要求，并已制定了5G的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（從R15版本開始）。我國已在2020年開始大規(guī)模的5G組網(wǎng)建設(shè)，其部署采用獨立組網(wǎng)（SA）和非獨立組網(wǎng)（NSA）兩種模式。5G的目標(biāo)峰值數(shù)據(jù)傳輸速率下行可達20Gbit/s、上行可達10Gbit/s，不僅滿足人們的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，同時還能為垂直行業(yè)（工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛、VR/AR、醫(yī)療等）提供服務(wù)。

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6、第六代（6G）：空天地海全覆蓋的網(wǎng)絡(luò)，邁入萬物互聯(lián)時代

6G技術(shù)對數(shù)據(jù)傳輸速率、連接數(shù)量、時延等一系列指標(biāo)有著更高要求，6G時代將會在現(xiàn)有5G的場景上擴展到更廣泛的層面和空間，真正實現(xiàn)空天地海全覆蓋的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)任意設(shè)備之間的信息傳輸，即真正進入萬物互聯(lián)時代。目前第六代移動通信系統(tǒng)（6G）的相關(guān)需求、技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)正在研制制定當(dāng)中。敬請期待。

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三、網(wǎng)絡(luò)組成

常說的移動通信技術(shù)中的“移動”是特指通信終端的移動性。為此，對于公用數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)，除移動式通信終端外，其網(wǎng)絡(luò)組成還應(yīng)包括核心網(wǎng)絡(luò)（CN）和無線接入網(wǎng)絡(luò)（WAN）兩部分，其框圖如下圖3-1所示，三者間應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)接口連接。通常，核心網(wǎng)絡(luò)（CN）也被稱為網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS）；無線接入網(wǎng)絡(luò)（WAN）也被稱為基站子系統(tǒng)（BSS）。核心網(wǎng)絡(luò)（CN）部分主要是指交換機設(shè)備，另外，為了保證用戶終端的可移動性，它還包括了相關(guān)數(shù)據(jù)庫網(wǎng)元設(shè)備，如：本地用戶位置寄存器（HLR）、訪問用戶位置寄存器（VLR）、鑒權(quán)中心（AUC）和設(shè)備識別寄存器（EI）等。它們的作用詳見下表3中。

圖3-1：公用數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成框圖

表3：公用數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)數(shù)據(jù)庫網(wǎng)元設(shè)備的用途

核心網(wǎng)的作用主要是提供話音呼叫、數(shù)據(jù)連接等的控制和交換，以及與外部其它網(wǎng)絡(luò)的連接和路由選擇等。為此，它還可分為電路交換域、分組交換域等，實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)種類的提供。無線接入網(wǎng)絡(luò)部分主要是指與無線傳輸技術(shù)相關(guān)的設(shè)備，主要包括基站（BS）、基站控制器（BSC）等。主要實現(xiàn)無線傳輸功能，提供移動終端的接入，即核心網(wǎng)與移動終端的連接。下圖3-2為公用數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)示意圖。

圖3-2：公用數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)示意圖

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公用數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)式當(dāng)今現(xiàn)代通信領(lǐng)域發(fā)展演進最快、且為最熱門的通信技術(shù)，其技術(shù)實現(xiàn)越來越復(fù)雜，其應(yīng)用場景要求與精度越來越高，其提供的業(yè)務(wù)與應(yīng)用越來越廣泛。關(guān)鍵是該技術(shù)的發(fā)展，在不斷的影響和改變著人類的工作、生活，乃至社會。

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