高速铁路通信技术
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第三章 移动通信

第一节 移动通信的发展历程

移动通信,确切地说蜂窝式移动通信,就正式商业运营而言,至今也不过只有30年左右的历史,就其发展历程看,大约每十年就更新一代。目前第三代移动通信已经正式开始商用。

第一代(1G)以模拟式蜂窝网为主要特征,是20世纪70年代末20世纪80年代初开始商用化的。其中最具代表性的是北美的AMPS、欧洲的TACSD两大系统,另外还有北欧NMT及日本的HCMTS系统等。

从技术特色上看,第一代以解决两个动态性中最基本的用户这一重动态性为核心并适当考虑到第二重信道动态性。主要实现措施是采用频分多址FDM方式实现对用户的动态寻址功能,并以蜂窝式网络结构和频率规划实现载频再用方式,达到扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。在信道动态特性匹配上,适当采用了性能优良的模拟调频方式,并利用基站二重空间分集方式抵抗空间选择性衰落。

第二代(2G)以数字化为主要特征,构成数字式蜂窝移动通信系统,它于20世纪90年代初正式走向商用。其中最具代表性的有欧洲的时分多址(TDM)GSM、美国的码分多址(CDMA)IS-95和日本的PDC系统等。

第三代移动通信系统(3G)以多媒体业务为主要特征,是宽带移动通信系统,它于本世纪初刚刚投入商业化运营。主要针对第二代不能提供中高速数据业务提出的。

3G是“第三代移动通信技术”(3rd-Generation)的缩写,也就是IMT-2000(International Mobile Telecommunications-2000),是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。3G服务能够同时传送声音(通话)及信息(电子邮件、实时通信等),其代表特征是提供高速数据业务,速率一般在几百kb/s以上。

3G规范是由国际电信联盟(ITU)所制定的IMT-2000规范的最终发展结果。原先制定的3G远景,是能够以此规范达到全球通信系统的标准化。目前3G存在四种标准:CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA,WiMAX。2000年5月,国际电信联盟正式公布第三代移动通信标准,中国提交的TD-SCDMA正式成为国际标准,与欧洲WCDMA、美国CDMA2000成为3G时代最主流的三大技术之一。

4G是第四代通信技术的简称,G是generation(一代)的简称。4G通信是一个比3G通信更完美的新无线世界,其最大的数据传输速率超过100Mbit/s,这个速率是目前移动电话数据传输速率的1万倍,也是3G移动电话速率的50倍。4G手机将可以提供高性能的汇流媒体内容,并通过ID应用程序成为个人身份鉴定设备。它也可以接受高分辨率的电影和电视节目,从而成为合并广播和通信的新基础设施中的一个纽带。此外,4G的无线即时连接等某些服务费用将比3G便宜。

5G是英文5th-Generation的缩写,指的是移动电话系统第五代,也是4G之后的延伸,正在研究中,还没有任何电信公司或标准订定组织(像3GPP、WiMAX论坛及ITU-R)的公开规格或官方文件有提到5G。中国(华为)、韩国(三星电子)、日本、欧盟都在投入相当的资源研发5G网络。华为计划在2018年与合作伙伴建设5G试验网,2019年完成5G互操作测试,并于2020年率先实现5G商用。

未来移动通信网络在业务上将走向数据化和分组化,网络将是全IP网络。近些年来,移动通信的飞速发展已使它成为现代通信领域中的一大支柱通信产业与通信方式,与以光缆为主体的骨干核心网并驾齐驱。移动通信在接入方面的灵活性与光缆在骨干线路与核心网容量、质量上的优越性能完美结合,构筑了未来通信发展的一个基本框架与蓝图。移动通信将向数据化、高速化、宽带化、频段更高化方向发展,移动数据、移动IP将成为未来移动网的主流业务。

就未来通信而言,发展方向是个人通信,即在全球范围内逐步实现全球一网(统一的网络结构)。每人一号(—个身份号码),在任何时间、任何地点(海、陆、空)以任何通信方式与任何对象(人或机器)进行任何业务(语音、数据、图像等)的无缝隙、不间断通信,这是人类为未来通信绘制的理想蓝图。