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    包括各代際公用數字蜂窩移動通信網絡(1G2G3G4G5G6G等)的系統、技術、業務與組網等方面的內容。

    公用移動通信網絡簡介

    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通信方式。依據此定義使得移動通信網絡的范疇很廣,從應用領域方面,它可分為公用移動通信網絡和專用移動通信網絡。而我們這里所指的移動通信網絡是特指公用蜂窩式移動通信網絡,早期是相對于固定電話通信網絡。公用蜂窩式移動通信網絡只是移動通信網絡的一種形式,但在實際中人們將其口語化了,成為了移動通信的代名詞。而公用蜂窩式移動通信網絡伊始是模擬系統,而后一直是數字蜂窩移動通信網絡的發展演進。公用蜂窩式移動通信網絡具有移動性、自由性,以及不受時間、地點限制等特征,是當今發展最快、應用最廣和技術最前沿的通信技術領域之一,而且與人們的日常工作和生活息息相關,且正在極大地影響和改變著我們的工作和生活方式。

    常說的移動通信技術中的“移動”是特指通信終端的移動性。為此,對于公用數字蜂窩移動通信網絡,除移動式通信終端外,其網絡應包括核心網絡(CN)和無線接入網絡(WAN)兩大部分。核心網絡(CN)部分主要是指交換機設備,另外,為了保證用戶終端的可移動性,它還包括了相關數據庫網元設備,如:本地用戶位置寄存器(HLR)、訪問用戶位置寄存器(VLR)、鑒權中心(AUC)和設備識別寄存器(EI)等。核心網的作用主要是提供話音呼叫、數據連接等的控制和交換,以及與外部其它網絡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,實現不同業務的提供。無線接入網絡部分主要是指與無線傳輸技術相關的設備,主要包括基站(BS)、基站控制器(BSC)等。主要實現無線傳輸功能,提供移動終端的接入,即核心網與移動終端的連接。

    公用蜂窩式移動通信網絡是一個不斷發展演進的過程,它是隨著通信技術特別是無線通信技術的發展,從技術上目前已經歷了五代。這些代際的演進,重點是無線接入網絡的演進,不斷的采用先進的無線技術,以不斷的提高其數據傳輸速率,不斷的滿足著人們夫人業務需求,從開始的僅有話音業務,逐步包括數據業務、視頻業務及多媒體業務等。目前第五代數字蜂窩移動通信網絡正在我國大規模地部署,已在大中城市提供服務;第六代已在開始研制之中。

    20世紀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的概念和理論,美、英、日等國紛紛研制出相應的通信系統,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,這一代系統的主要技術是模擬調制、頻分多址,使用頻段為800/900MHz,只能提供話音業務,故稱之為蜂窩式模擬移動通信系統,也稱之為第一代蜂窩移動通信系統(簡稱1G)。這一代主要是人們想解決固定電話線纜的束縛,以實現免受區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;業務種類受限,不利于開展ISDN;等等。

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

    1985ITU提出第三代數字蜂窩移動通信系統(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、可變速率的數據和高分辨率的圖像業務(并非真正的B-ISDN),而且是一個全球統一的移動通信網絡(真正的全球漫游),系統容量可以滿足全球人口需要,理論上可以達到5Wwhowherewhenwhomwhat)的通信。可采用微蜂窩(1kM半徑范圍)和微微蜂窩(百米以內)結構,主要采用碼分多址技術。直到1999年底,ITU方推薦了53G的技術體制的建議標準,其中三種主流技術體制為WCDMACDMA2000TD-SCDMA。值得一提的是,其中TD-SCDMA技術是由我國提出的,是我國通信人有史以來為世界通信事業做出的最大貢獻。3G網絡除提供2G網絡的話音業務、消息業務外,其提供的數據業務得到了極大的提高,其理論上上行數據傳輸速率可達2Mbit/s以上。

    第四代數字蜂窩移動通信系統(簡稱為4G)被ITU命名為IMT-Advanced”,以引導人們向新一代技術的演進,尤其是無線接入網絡(ITU稱之為無線接口技術(RIT))。在20121月推薦了4G的兩種地面無線接口技術(RIT):LTE-AdvancedWirelessMAN-Advanced。但在全球得到了普及應用的是3GPP 推出的LTE技術。

    LTE技術3GPP3G系統稱之為長期演進(LTELong Term Evolution)項目。它采用全IP網絡架構(包括核心網EPC),采用分布式基站系統(eNB)。無線接入網絡由于采用了正交頻分復用(OFDM)、多輸入多輸出天線(MIMO)等技術,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)、寬帶數據業務的快速接入,促進了移動互聯網的業務快速發展。它主要分為TD-LTEFD-LTE兩種技術體制,TD-LTE體制是DTD-SCDMA體制的演進;FD-LTE體制是對WCDMA體制的演進。

    第五代數字蜂窩移動通信系統(簡稱為5G)被ITU命名為“IMT-2020”,在2012ITUIMT-2020制定提出了5G應用的三大類場景,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的正式標準,但3GPP已響應了ITU的相關要求,已制定了5G的相關標準(從R15版本開始)。我國已在2020年開始大規模的組網建設,其部署采用獨立組網(SA)和非獨立組網(NSA)兩種模式。5G的目標峰值數據傳輸速率下行可達20Gbit/s、上行可達10Gbit/s,不僅滿足人們的高速數據業務需求,同時還能為垂直行業(工業互聯網、自動駕駛、VR/AR、醫療等)提供服務。

    然而,公用蜂窩式移動通信網絡代制的發展似乎無止境,目前第六代移動通信系統(6G)的相關技術及標準正在制定當中。敬請期待。

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