綜述移動通信發展及其展望

摘 要 本文簡單概述了移動通信發展的經歷，給大家分別介紹了GSM網絡、WCDMA網絡、LTE網絡的一些基本情況，包括它們的發展歷程、網絡架構以及關鍵技術等，并在總結中比較了它們之間的區別，最后，結合當前的實際情況提出了對未來移動通信發展的一些展望。

關鍵詞 GSM網絡；WCDMA網絡；LTE網絡

1 GSM網絡

1.1 GSM網絡概述

第二代數字蜂窩移動通信系統的典型代表是美國的DAMPS系統、IS-95 和歐洲的GSM系統。

GSM系統主要由移動臺（MS）、移動網子系統（NSS）、基站子系統（BSS）和操作支持子系統（OSS）四部分組成[1]。

1.2 GSM關鍵技術

（1）工作頻段

我國陸地公用蜂窩數字移動通信網GSM通信系統采用900MHz頻段。

（2）頻道間隔

相鄰兩頻道間隔為200kHz。

（3）多址方案

GSM通信系統采用多址技術，頻分多址（FDMA）和時分多址（TDMA）結合，還加上跳頻技術。

（4）無線接口管理

2 WCDMA網絡

W-CDMA（寬帶碼分多址）是一個ITU（國際電信聯盟）標準，它是從碼分多址（CDMA）演變來的，能夠支持移動/手提設備之間的語音、圖像、數據以及視頻通信。

2.1 WCDMA網絡概述

第三代移動通信系統在2000年開始商用，能提供多種類型、高質量的多媒體業務，能實現全球無縫覆蓋，具有全球漫游能力，可與固定網絡相兼容，并可以小型便攜式終端在任何時候、任何地點進行任何種類的通信。由于其諸多的優點，吸引了全世界各個運營商、生產廠家與廣大用戶。

2.2 WCDMA關鍵技術

（1）CDMA技術

FDDWCDMA系統采用了寬帶的CDMA方式，吸納了了很多CDMA的關鍵技術，如直接擴頻，軟切換（包括更軟切換），功率控制等；

（2）電路交換

從R99版本標準來看，CS域采用的仍是基于64K電路交換的MSC架構，所有從UTRAN當中傳出的分組話音，需經適當的編解碼轉換，變為電路方式通過核心網傳送，反之則做相反的轉換；

（3）ATM技術及協議：

在WCDMA系統標準，尤其是R99和R4的UTRAN中，大量采用了ATM及其相關協議作為2層傳送機制和服務質量保證機制；

（4）IP承載及應用：

IP作為目前數據業務事實上的底層承載標準，在WCDMA系統標準當中獲得了廣泛采用，從UTRAN當中傳出的數據包，透過PS域，可承載于IP，通過SGSN傳至GGSN至公共數據網；

（5）分組語音技術：

R4以后，電路域的話音采用了分組語音技術；

（6）傳統信令：

WCDMA系統標準中由于考慮到對GSM核心網設備的向下兼容性，大量保留了傳統的信令和協議如MAP，ISUP等，這些信令對WCDMA系統網絡與GSM網絡的漫游切換和與PSTN系統的互聯至關重要[2]。

3 LTE網絡

LTE是由3GPP（第三代合作伙伴計劃）組織制定的UMTS（通用移動通信系統）技術標準的長期演進。LTE系統引入了OFDM（正交頻分復用）和MIMO（多輸入多輸出）等關鍵傳輸技術，顯著增加了頻譜效率和數據傳輸速率。

3.1 LTE網絡概述

系統構架為了實現LTE提出的目標而從整個系統架構上考慮演進，主要包括以下幾個方面：

接入網：扁平化、IP化，去掉RNC的物理實體，功能實體分解到基站和核心網元，大部分功能放在了eNodeB，減少了時延增強了調度功能，少部分功能放在了核心網，加強了移動性管理。

核心網：用戶面和控制面，原有SGSN實體分解為MME（控制面實體）和GateWay（用戶面實體）。

LTE的主要網元：

E-UTRAN接入網）：eNodeB組成

EPC（核心網）：MME、SGW、PGW

LTE的網絡接口：

X2接口：eNodeB之間的接口，支持數據和信令的直接傳輸

S1接口：連接eNodeB與核心網EPC的接口，其中S1-MME是eNodeB連接MME的控制面接口，S1-U是eNodeB連接SGW的用戶面接口

3.2 LTE網絡關鍵技術

（1）OFDM正交頻分復用技術

OFDM（正交頻分復用）本質是一個頻分系統， OFDM的基本原理是將高速的數據流分解為N個并行的低速數據流，在N個子載波上同時進行傳輸。這些在N個子載波上同時傳輸的數據符號，構成一個OFDM符號。

（2）MIMO系統自適應

MIMO系統自適應就是根據無線環境變化（信道狀態信息CSI）來調整自己的行為（變色龍行為）。

（3）小區干擾消除

小區間干擾消除技術方法包括加擾、跳頻傳輸、小區間干擾協調等。

4 總結與展望

通信技術日新月異，目前國內外許多組織機構以及學者都在研發5G網絡，結合相關文獻資料和實際情況，對5G提出下列展望：

（1）5G研究在推進技術變革的同時將更加注重用戶體驗，網絡平均吞吐速率、傳輸時延以及對虛擬現實、3D、交互式游戲等新興移動業務的支撐能力等將成為衡量5G系統性能的關鍵指標。

（2）5G系統研究將不僅僅把點到點的物理層傳輸與信道編譯碼等經典技術作為核心目標，而是從更為廣泛的多點、多用戶、多天線、多小區協作組網作為突破的重點，力求在體系構架上尋求系統性能的大幅度提高。

（3）室內移動通信業務已占據應用的主導地位，5G室內無線覆蓋性能及業務支撐能力將作為系統優先設計目標，從而改變傳統移動通信系統“以大范圍覆蓋為主、兼顧室內”的設計理念。

（4）高頻段頻譜資源將更多地應用于5G移動通信系統，但由于受到高頻段無線電波穿透能力的限制，無線與有線的融合、光載無線組網等技術將被更為普遍地應用。

按照移動通信的發展規律，5G技術將在2020年之后實現商用，其基本發展目標是滿足未來移動互聯網業務飛速增長的需求，并為用戶帶來新的業務體驗。5G移動通信系統容量的提升將從頻譜效率的進一步提高、網絡結構的變革和新型頻譜資源開發與利用技術等途徑加以實現，將派生出一系列新的無線移動通信核心支撐關鍵技術。

參考文獻

[1] 趙明宇，嚴學強.SDN和NFV在5G移動通信網絡架構中的應用研究[J].移動通信，2015，（14）：64-68.

[2] 柴蓉，胡恂，李海鵬，等.基于SDN的5G移動通信網絡架構[J].重慶郵電大學學報（自然科學版），2015，27（5）：569-576.

作者簡介

唐林英（1991-），女，湖南郴州人；學歷：碩士，現就職單位：中國聯合網絡通信有限公司中山市分公司，研究方向：無線移動通信核心支撐關鍵技術等。