淺析蜂窩移動通信技術(shù)的發(fā)展歷程及趨勢

李浩澤

（山東省萊蕪市第一中學，山東 萊蕪 271100）

0 引言

無線通信是通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的分支，廣泛應(yīng)用在金融、醫(yī)學、教育等行業(yè)。無線通信的出現(xiàn)可以追溯到兩千七百年前的中國周朝，當時就有利用烽火傳遞信息的方法。1985年，意大利工程師伽利爾摩·馬可尼使用感應(yīng)線圈和負荷天線實現(xiàn)了距離1.5mi的莫爾斯電報試驗，開創(chuàng)了人類進行無線通信的時代。這種無線電報以及后來發(fā)明的雷達技術(shù)滿足了極少部分人的通信需求，但是真正惠及大眾的則是蜂窩移動通信技術(shù)的出現(xiàn)，這也是本文敘述的重點。

1 第一代蜂窩移動通信技術(shù)

蜂窩移動通信的概念是在1947年由美國的貝爾實驗室率先提出，并在1979年研制成功，1983年正式商業(yè)運行。第一代移動通信技術(shù)，即1G，主要采用模擬技術(shù)和頻分多址技術(shù)，后者簡稱為FDMA技術(shù)，主要用于將不同的用戶分配在時隙相同而頻率不同的信道上。第一代移動通信技術(shù)系統(tǒng)容量小、帶寬低，因此只能經(jīng)營語音通話業(yè)務(wù)，并且不能進行長距離的移動通信。

盡管1G技術(shù)有著數(shù)據(jù)帶寬低、通話質(zhì)量低、容量小等缺點，但它是蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)的首次使用，對于后續(xù)移動通信技術(shù)的發(fā)展有著重要的奠基作用。

2 第二代蜂窩移動通信技術(shù)

1G技術(shù)并不能滿足大眾日益增長的移動通信業(yè)務(wù)的需要，因此在20世紀90年代，很多國家推出了第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)（2G），主要采用TDMA和FDMA的數(shù)字蜂窩技術(shù)。與1G相比，2G通信系統(tǒng)的容量和功能有了很大改進，開始在原有語音業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上發(fā)展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。并且，隨著數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，歐洲各國在移動通信的業(yè)務(wù)上形成了統(tǒng)一標準，大大促進了國際漫游業(yè)務(wù)的發(fā)展。

但是，此時的世界正面臨互聯(lián)網(wǎng)革命，公眾對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求大大增加。而2G通信技術(shù)的數(shù)據(jù)帶寬低于9.6Kbps，完全無法滿足公眾需求，這促使了蜂窩移動通信技術(shù)的再次革新。

3 第三代蜂窩移動通信技術(shù)

在第三代蜂窩移動通信技術(shù)（3G）出現(xiàn)之前，還有過2.5G通信技術(shù)。2.5G使用了GPRS技術(shù)，能夠利用時分多址信道實現(xiàn)一般速率的數(shù)據(jù)傳送。

3G移動通信系統(tǒng)主要采用CDMA技術(shù)。與2G的主要區(qū)別在于它的數(shù)據(jù)通信能力顯著提升，傳輸速率在幾百kbps以上，可以同時傳輸語音和數(shù)據(jù)信息，處理圖像、音樂、視頻等媒體形式。并且，國際電信聯(lián)盟首次就移動通信技術(shù)達成全球標準，分別為日本無線工業(yè)廣播協(xié)會的WCDMA、基于窄帶CDMA技術(shù)的CDMA2000、我國提出的TD-SCDMA以及美國電氣和電子工程師協(xié)會推出的WiMAX。在該階段，智能手機快速發(fā)展，涵蓋了游戲、工作、辦公、生活等諸多領(lǐng)域，使得3G技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈日漸成熟。

4 第四代蜂窩移動通信技術(shù)

第四代蜂窩移動通信技術(shù)（4G）就是我們大多數(shù)人正在使用的通信技術(shù)。它以傳統(tǒng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，使用了一些新的手段提高無線通信的網(wǎng)絡(luò)效率和功能。4G技術(shù)分為TDLTE和FDD-LTE兩大類別。所謂LTE，是指對3G技術(shù)的長時演進，改進并增強3G空中接入技術(shù)，采用正交頻分復用和多入多出的技術(shù)標準。

4G網(wǎng)絡(luò)擁有非常高的數(shù)據(jù)傳輸速度，是3G網(wǎng)絡(luò)的50倍，其視頻圖像的傳輸效果與高清電視相當。雖然4G技術(shù)已廣泛應(yīng)用，但還是存在一些問題，比如：缺少統(tǒng)一的國際標準，各移動通信系統(tǒng)彼此不兼容；4G信號容易被樓宇等障礙物遮擋；通信傳輸速度對硬件接收設(shè)備要求較高等。因此，科學家們也在致力于發(fā)展新一代通信技術(shù)。

5 蜂窩移動通信在中國的發(fā)展

1987年，蜂窩移動通信技術(shù)走進中國。當時，我國從瑞典引入了第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)，并在廣東省建成投入使用。鑒于對1G技術(shù)局限性的認識，我國在搭建1G網(wǎng)絡(luò)之后就投入專項資金研發(fā)2G通信技術(shù)。

1993年9月，我國第一個數(shù)字移動通信網(wǎng)在嘉興向公眾開放使用。之后，中國聯(lián)通和中國移動在全國進行組網(wǎng)建設(shè)。2001年，中國移動啟動了由1G向2G的轉(zhuǎn)網(wǎng)工作，并在年底關(guān)閉了原有的1G電話網(wǎng)。

我國移動通信從1G到2G的技術(shù)轉(zhuǎn)變?nèi)〉昧伺e世矚目的成就，但1G網(wǎng)絡(luò)和2G網(wǎng)絡(luò)均為國外引進。因此，在政府的引導下，我國科學家開始致力于3G網(wǎng)絡(luò)的研究與發(fā)展。2000年，我國的TD-SCDMA通信技術(shù)成為國際標準之一，開創(chuàng)了我國在國際標準化工作中的先河。此后，我國的3G用戶激增。

2014年12月，我國開始發(fā)放4G牌照，標志著我國移動通信產(chǎn)業(yè)進入4G時代。2017年9月，工信部發(fā)布《2017年9月份通信業(yè)經(jīng)濟運行情況》，數(shù)據(jù)顯示我國4G用戶總數(shù)已經(jīng)高達9.47億戶，占移動電話用戶的67.9%，遠超過發(fā)達國家的平均水平。

6 蜂窩移動通信的發(fā)展趨勢

盡管4G網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)相比前三代有著質(zhì)的飛躍，但隨著社會的不斷發(fā)展，人們對通信技術(shù)的要求也越來越高。2017年，中國移動宣布，5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)處于技術(shù)試驗階段，2018年會進行規(guī)模試驗，2019年預商用，2020年規(guī)模商用。這里所說的5G技術(shù)，官方名稱為IMT-2020。與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G不是簡單的升級，而是在現(xiàn)有平臺上提出的新技術(shù)轉(zhuǎn)型，它具有如下特點：（1）網(wǎng)絡(luò)的峰值速率可達10Gbps，是4G網(wǎng)絡(luò)的10倍；（2）網(wǎng)絡(luò)具有低延遲和高可靠性的特點；（3）更為環(huán)保節(jié)能，能耗是4G網(wǎng)絡(luò)的1/10；（4）可以支持大規(guī)模人群運用。

可以看出，5G蜂窩移動通信技術(shù)能夠為通信行業(yè)帶來質(zhì)的飛躍，幫助人們建設(shè)更美好的家園。

結(jié)論

蜂窩移動通信是一項革命性技術(shù)，在短短幾十年間，就歷經(jīng)了第一代的興起與消亡、第二代的研發(fā)與普及、第三代的嘗試與探索、第四代的應(yīng)用與推廣以及正在進行的第五代的研發(fā)。蜂窩移動通信實現(xiàn)了人們生產(chǎn)、生活的信息化，帶來了諸多便利。相信在越來越先進的科技支撐下，第五代蜂窩移動通信技術(shù)能夠給我們帶來前所未有的體驗，讓我們的生活更加豐富多彩。