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移動通信技術的發展趨勢
摘要本文詳細論述了現代移動通信技術的六大最新發展趨勢：網絡業務的數據化、分組化，網絡技術的寬帶化，網絡技術的智能化，更高的頻段，更有效利用頻率，網絡趨于融合、走向統一。了解、掌握這些趨勢對移動通信運營商和設備制造商均具有重要的現實意義。關鍵詞 移動通信 Internet 無線數據 IMT-2000 智能網 網絡融合
1前言
移動通信業務之所以發展迅猛主要是其滿足了人們在任何時間。任何地點與任何個人進行通信的愿望。移動通信是實現未來理想的個人通信服務的必由之路。在信息支撐技術、市場競爭和需求的共同作用下，移動通信技術的發展更是突飛猛進，呈現出以下幾大趨勢：網絡業務數據化、分組化，網絡技術寬帶化，網絡技術智能化，更高的頻段，更有效利用頻率，各種網絡趨于融合。了解、掌握這些趨勢對移動通信運營商和設備制造商均具有重要的現實意義。
2網絡業務數據化、分組化
2.1無線數據——生機無限當前移動數據通信發展迅速，被認為是移動通信發展的一個主要方向。近年來出現的移動數據通信主要有兩種，一種是電路交換型的移動數據業務，如TACS、AMPS和GSM中的承載數據業務以及GSM系統的HSCSD；另外一種是分組交換型的移動數據業務，如摩托羅拉的 DataTAC、愛立信的Mobitex和GSM系統的GPRS。
目前，無線數據業務只占GSM網絡全部業務量中的很小一部分，但是在未來的兩年中這種狀況將開始扭轉，并大大改變。1999年以后，隨著HSCSD、GPRS等新的高速數據解決方案顯露崢嶸，并成為數據應用的新焦點，無線數據將成為運營商經營計劃中越來越重要的部分，它預示著未來大量的商業機遇。
（1）應用驅動市場
無線數據業務的主要驅動力在于用戶的應用。話音是單一的、易于被大眾所接受的業務，然而無線數據則不同，無線數據最初的應用重點放在運輸管理這樣的專業市場。近期無線數據業務的目標市場是銷售人員或現場工程師這樣的用戶群。從這些先發目標的應用中積累無線數據的經驗，并從中受益。
在過去的十年里，傳統的生活方式已經在迅速改變，人們更經常性地移動，職業和個人生活之間的分界變得模糊，人們需要不分時間、地點訪問很重要的信息。發生在用戶身上的這種生活方式的改變將成為驅動無線數據業務發展的重要因素。
（2）因特網的影響
和通信的其他領域一樣，無線數據業務的一個最重要的驅動力來自Internet。根據最近的研究，未來兩年歐洲的因特網用戶數量將翻一番。在我國，因特網用戶的年增長率將高達300%，顯然用戶在運動中接入因特網的需求將會增長。
為了滿足接入因特網的需求，一個全球性的開放協議——無線應用協議（WAP）應運而生。WAP為將Internet的信息內容以及增值業務傳送到移動終端提供了一種開放的通用標準，實現了IP與GSM網絡的橋接，是一個為廠商提供加速市場增長、避免網絡割接、保護運營商投資的標準，WAP確保任何與WAP兼容的GSM手機都能工作。
（3）數據速率的發展
GSM承載業務所提供的GSM數據速率最高只能達到9.6kbit／s。國際上1998年引入的高速電路交換數據（HSCSD）技術將實現57kbit／s的數據速率，對要求連續比特率和傳輸時延小的應用是理想的，如會議電視、電子郵件、遠程接入企業的局域網和無線圖像。1999年商用化的GPRS是第一個GSM分組數據應用，將實現超過100kbit／s的數據速率。對較短的“突發”類型業務是理想的，如信用卡認證、遠程測量和遠程事務處理。EDGE（增強數據速率GSM改進模式）使用修改過的GSM調制方式來實現超過300kbit／s的數據速率。EDGE會讓 GSM運營商特別受益，他們不但可以贏得第三代移動通信的經營執照，還可以提供有競爭力的寬帶數據業務。
2.2個人多媒體通信——網絡演進的方向
對隨時隨地話音通信的追求使早期移動通信走向成功。移動通信的商業價值和用戶市場得到了證明，全球移動市場以超凡的速度增長。移動通信演進的下一階段是向無線數據乃至個人移動多媒體轉移，這一進展已經開始，并將成為未來重要的增長點。個人移動多媒體將根據地點為人們提供無法想像的、完善的個人業務和無線信息，將對人們工作和生活的各個方面產生影響。在個人多媒體世界里，話音郵件和電子郵件被傳送到移動多媒體信箱中；短信將成為帶有照片和視頻內容的電子明信片；話音呼叫將與實時圖像相結合，產生大量的可視移動電話，還將實現移動因特網和萬維網瀏覽。像無線會議電視這樣的應用將隨處可見，電子商務將蓬勃開展。對于運動中的用戶還有隨時隨地的各種信箱和娛樂服務。
3網絡技術的寬帶化
在電信業歷史上，移動通信可能是技術和市場發展最快的領域。業務、技術、市場三者之間是一種互動的關系，伴隨著用戶對數據、多媒體業務需求的增加，網絡業務向數據化、分組化發展，移動網絡必然走向寬帶化。
通過使用電話交換技術和蜂窩無線電技術，70年代末誕生了第一代模擬移動電話。AMPS（北美蜂窩系統）、NMT（北歐移動電話）和TACS（全向通信系統）是三種主要的窄帶模擬標準。第一代無線網絡技術的一大成就就是去掉了將電話連接到網絡的用戶線。用戶第一次能夠在他們所在的任何地方無線接收和撥打電話。
第二代系統引入了數字無線電技術，它提供更高的網絡容量，改善了話音質量和保密性，并為用戶引入了無縫的國際漫游。今天世界市場的第二代數字無線標準，包括GSM、MMPS、PDC（日本數字蜂窩系統）和IS95 CDMA等，均仍為窄帶系統。
第三代移動系統，即IMT-2000，是一種真正的寬帶多媒體系統，它能夠提供高質量寬帶綜合業務并實現全球無縫覆蓋。2000年以后，窄帶移動電話業務需求將依然很大，但隨著Internet等高速數據通信及多媒體通信需求的驅動，寬帶多媒體綜合業務將逐步增長，而且就未來信息高速公路建設的無縫覆蓋而言，寬帶移動通信作為整個移動市場份額的子集將顯得愈來愈重要。
第三代系統預計在2002年投入商用。
從第二代到第三代系統的變化并不像從第一代模擬網絡到第二代數字網絡那樣存在重大的技術變遷。從目前的技術發展現狀和趨勢來講，第二代系統將逐步子滑過渡到第三代系統，在此演進過程中，移動網絡所能實現的數據速率逐步升級： GSM承載業務所能提供的數據速率為9.6kbit／s，1998年商用的HSCSD技術實現了57kbit／s的數據速率，1999年引入的GPRS將實現超過100kbit／s的數據速率，將在2000年引入的 EDGE技術可實現超過300kbit／s的數據速率。2001年后投入商用的第三代系統將能夠在廣域網上實現384kbit／s的數據速率，在辦公室和家中還可以達到2Mbit／s。
4網絡技術的智能化
移動通信需求的不斷增長以及新技術在移動通信中的廣泛應用，促使移動網絡得到了迅速發展。移動網絡由單純地傳遞和交換信息，逐步向存儲和處理信息的智能化發展，移動智能網由此而生。移動智能網是在移動網絡中引人智能網功能實體，以完成對移動呼叫的智能控制的一種網絡，是一種開放性的智能平臺，它使電信業務經營者能夠方便、快速、經濟、有效地提供客戶所需的各類電信新業務，使客戶對網絡有更強的控制功能，能夠方便靈活地獲取所需的信息。移動智能網通過把交換與業務分離，建立集中的業務控制點和數據庫，進而進一步建立集中的業務管理系統和業務生成環境來達到上述目標。通過智能網，運營公司可以最優地利用其網絡，加快新業務的生成；可以根據客戶的需要來設計業務，向其他業務提供者開放網絡，增加收益。
關于移動智能網的研究，早在1995年就已開始，剛開始并沒有具體的標準協議出現，各廠商各自制定了自己的標準，并且據此進行了不少的研究工作，如Alcatel、Nortel、Ericsson等都先后推出了自己的初期產品。這些工作為最終移動智能網標準的形成積累了經驗。
1997年末，美國蜂窩電信工業協會（CTIA）制定了移動智能網的第一個標準協議——IS-41D協議。1998年1月，歐洲電信標準研究所（ETSI）在GSM phase2+階段引入了CAMEL協議（移動通信高級邏輯的客戶化應用程序），當時的版本是Phase1。1998年4月，ITU-T在新推出的智能網能力集一2標準中描述了移動接入的功能實體，稱為CAMEL phase2標準。
伴隨著移動網絡向第三代系統的演進，網絡的智能化程度也在不斷地提升。智能網及其智能業務是構成未來個人通信的基本條件。
5更高的頻段
從第一代的模擬移動電話，到第二代的數字移動網絡，再到將來的第三代移動通信系統，網絡使用的無線頻段遵循一種由低到高的發展趨勢。1981年誕生的第一個具有國際漫游功能的模擬系統NMT的使用頻段為450MHz，1986年NMT變遷到900MHz頻段。我國目前的模擬TACS系統的使用頻段也為900 MHz。在第二代網絡中，GSM系統的開始使用頻段為900MHz，IS-95 CDMA系統為800MHz。為了從根本上提高GSM系統的容量，1997年出現了1800MHz系統，GSM 900／1800雙頻網絡迅速普及。2002年將投入商用的第三代系統 IMT-2000則定位在2GHz頻段。
6更有效利用頻率
無線電頻率是一種寶貴資源。隨著移動通信的飛速發展，頻譜資源有限和移動用戶急劇增加的矛盾越來越尖銳，出現了“頻率嚴重短缺”的現象。解決頻率擁擠問題的出路是采用各種頻率有效利用技術和開發新頻段。
模擬制的早期蜂窩移動通信系統采用頻分多址方式，主要通過多信道共用、頻率復用和波道窄帶化等技術實現頻率的有效利用。隨著業務的發展，模擬系統已遠不能滿足用戶發展的需求。數字移動通信比模擬移動通信具有更大的容量。同樣的頻分多址技術，數字系統要求的載干比較小，因而頻率復用距離可以小一些，系統的容量可以大一些。而且，數字移動通信還可采用時分多址或碼分多址技術，它比模擬的頻分多址制在系統容量上大4-20倍。
GSM作為最具代表性和最為成熟的數字移動通信系統，其發展歷程就是一部頻率有效利用技術的演進史。GSM采用時分多址制式，其對頻率的有效利用主要是通過頻率復用技術的不斷升級實現的。從傳統的4×3方式，到3×3、1×3、MRP、2×6等新的復用技術，頻率復用的密集度逐步提升，頻譜效率快速提高， GSM系統的容量得到逐步釋放。1995年開始投入商用的IS－95 CDMA（窄帶）系統，以無線技術的先進性和大容量等特點著稱。它以擴頻技術為基礎，不同用戶的信號靠不同的編碼序列來區分，如果從頻域或時域來觀察，多個CDMA信號是相互重疊的，故理論上CDMA系統的頻譜利用率比GSM系統更高，網絡容量更大。同時CDMA系統具有一定的過載能力，即系統具備軟容量。作為未來第三代移動通信系統主流無線接入技術的WCDMA（寬帶碼分多址）能夠更高效地利用無線電頻率。它利用分層小區結構、自適應天線陣和相干解調（雙向）等技術，網絡容量可得到大幅提高，可以更好地滿足未來移動通信的發展要求。
7網絡趨于融合，走向統一
7.1第三代移動通信系統的結構
第三代系統的主要目標是將包括衛星在內的所有網絡融合為可以替代眾多網絡功能的統一系統，它能夠提供寬帶業務并實現全球無縫覆蓋。為了保護運營公司在現有網絡設施上的投資，第二代系統向第三代系統的演進遵循平滑過渡的原則，現有的GSM、D-AMPS IS-136等第二代系統均將演變成為第三代系統的核心網絡，從而形成一個核心網家族，核心網家族的不同成員之間通過NNI接口聯結起來，成為一個整體，從而實現全球漫游。在核心網絡家族的外圍，形成一個龐大的無線接入家族，現有的幾乎所有的無線接入技術以及 WCDMA等第三代無線接入技術均將成為其成員。
7.2未來的網絡構架
技術的發展、市場需求的變化、市場競爭的加劇以及市場管制政策的放松將使計算機網、電信網、電視網等加快融合為一體，寬帶IP技術成為三網融合的支撐和結合點。未來的網絡將向寬帶化、智能化、個人化方向發展，形成統一的綜合寬帶通信網，并逐步演進為由核。心骨干層和接八層組成、業務與網絡分離的構架。
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