无线移动通信技术的发展及应用.docx

无线移动通信技术的发展及应用刘 威（北京城市学院 理工学部 北京 100083）摘 要：本文介绍无线移动通信技术的发展进程及业务内容和频谱分配，同时提出在北京城市学院以无线移动办公及无线移动电子商务为基础，开展产学研一体化无线移动通信技术应用实践的设想。关键词：无线通信；移动通信；频谱一、前言当前以3G为代表的无线移动通信技术已经成熟，面对如饥似渴的市场需求，它正处在蓄势待发的状态。信息产业部专家指出，移动通信的持续高速增长引人注目，移动通信业务收入在整个电信业务收入中所占比重达到44.6。与此同时，基于移动通信网络的增值业务也发展迅速，移动数据业务收入已经占到移动通信业务收入的15。因此，移动通信业务已成为中国信息通信业持续快速增长的一个主要推动力。从各方面的情况来看，中国发展3G的条件已基本具备。北京城市学院身处无线移动通信市场的热点，应该提前抓住这一历史机遇，顺应中国信息通信产业的发展大流，以产学研一体化的方式，立足无线移动通信应用领域，为北京的城市建设和数字奥运服务。本文将从回顾历史开始，通过分析探讨各种无线移动通信业务模式和频谱情况，探讨适合北京城市学院的无线移动通信研发和应用思路。二、无线移动通信技术发展历史和趋势无线移动通信技术的发展始于上一世纪20年代，经历了五个发展阶段。 第一阶段从上一世纪20年代至40年代，为早期发展阶段。在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。该系统工作频率为2MHz，到40年代提高到3040MHz。可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段，特点是专用系统开发，工作频率较低。 第二阶段从40年代中期至60年代初期。在此期间内，公用移动通信业务开始问世。这一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡，接续方式为人工，网的容量较小。第三阶段从60年代中期至70年代中期，使用150MHz和450MHz频段，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段，其特点是采用大区制、中小容量，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接续。第四阶段从70年代中期至80年代中期。这是移动通信蓬勃发展时期。1978年底，美国贝尔试验室研制成功先进移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。第五阶段从80年代中期开始，这是数字移动通信系统发展和成熟时期，开发了新一代数字蜂窝移动通信系统。数字无线传输的频谱利用率高，可大大提高系统容量。另外，数字网能提供语音、数据多种业务服务，并与ISDN等兼容。实际上，早在70年代末期，当模拟蜂窝系统还处于开发阶段时，一些发达国家就着手数字蜂窝移动通信系统的研究。到80年代中期，欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网(GSM)的体系。目前，我们正处在这一阶段的第三代数字移动通信系统时代。这一时代的特点是通信频带进一步加宽，数据业务所占的比重大幅度增加，全面走向移动多媒体通信。当今无线移动通信的发展主要体现在五大技术的发展中：一是举世瞩目的3G技术，二是3.5ghz宽带固定无线接入的推广应用，三是WLAN标准的选用，四是宽带无线技术新宠WIMAX，五是超宽带无线接入技术UWB。这些技术的发展和应用导致无线移动通信的总体走势是接入多元、网络一体和综合布局。三、无线移动通信技术相关业务及频谱管理 信息产业部最新公布的电信业“十一五”规划应前期研究的22项课题，这些课题广泛涵盖了通信业发展战略、法制与行管、网络融合、第三代移动通信、普遍服务、电子商务与电子政务等关系到未来通信发展的重点业务领域，总共包括69个子课题。 分析这些课题，我们可从中找到适合我们自身特点的研究方向。从图一和图二中可看出，在各种不同的应用环境下，其业务带宽需求是不同的，从而产生不同的频谱分配和应用差异。1卫星移动通信系统 卫星移动通信系统，其最大特点是利用卫星通信的多址传输方式，为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动、灵活的移动通信服务，是陆地蜂窝移动通信系统的扩展和延伸，在偏远的地区、山区、海岛、受灾区、远洋船只及远航飞机等通信方面更具独特的优越性。2 无线接入系统 无线接入系统（又称无线本地环路），就是通过无线的方式，在有线管道铺设比较困难、投资大、电话用户密度大的市和近郊区，或电话用户稀少的远郊区、农村、山区等地方，提供固定电话的服务，作为有线电话网的补充和延伸。无线接入系统所使用的频段有150MHZ、450MHZ、800/ 900MHZ、13GHZ及3GHZ以上；所采用的技术有模拟蜂窝技术（包括TACS、AMPS、NMT等技术），数字蜂窝技术（包括GSMDCS1800-PCS1900、 800 /1900MHZ CDMA、DAMPS、PDC等技术），数字无线技术（包括DECT、PHS、PACS及美国Unlicensed PCS等）,扩展频谱技术及TDMA技术等等。3无线寻呼业务 无线寻呼业务是近几年发展非常迅速的移动通信业务之一。我国曾是世界上头号寻呼大国。无线寻呼信息除传统的个人信息外，还有大量的公共信息，如天气预报、国内外要闻、娱乐节目预告，以及专用信息，如股票、期货、银行对帐、日用商品、灾情等信息。目前，应该利用现有的无线寻呼网络，朝向规模经营、文字化、自动化、大联网、高速率、多业务、多用途，以及语音寻呼、双向信息寻呼和小区复用频率的组网方式等方面发展。4未来公众陆地移动通信系统FPLMTS FPLMTS又名IMT2000，表示该系统将在2000年后使用。FPLMTS属于第三代移动通信系统，WARC92为FPLMTS分配的频段为：18852025MHZ和21102200MHZ。其中19802010MHZ、21702200MHZ用于卫星通信业务。FPLMTS集合了各种移动通信系统的功能，用户只需使用单一的移动终端设备，就可以在全球任何地方、任何时候，获得与任何人进行高质量的移动通信服务，也就是大家所期望的个人通信。当前，我国第三代移动通信系统的体系仍然延续了二代移动通信的传统，趋向于采用混合组网，既有CDMA2000体制，也有我国自己提出的TD-SCDMA体制。四、无线移动通信技术应用设想目前北京城市学院在无线移动通信技术领域的工作刚刚开展，理工学部设立了3G和无线局域网专业，同时设立了针对无线移动通信技术应用的实验室，并立项进行移动办公和移动电子商务的研究和开发，开发成果将以产学研一体化的方式结合到教学实践中。从长远的战略角度看，我们拟从无线通信网络及应用、基于WEB的城市虚拟现实和电子制造三个方面开展研究，这是根据21世纪北京城市学院的战略目标和它所面临的环境确定的。第一，专家预测，21世纪是网络的世纪，关键领域将是那些与信息产业相关的领域，三次浪潮的预言已成为现实，我国正在努力从二线国家（工业化国家）向第三线国家（信息化国家）靠拢。为这一革命性的转变提供了客观条件的是网络技术的发展，传统产业将依靠网络求新生，新兴的信息产业将高速发展，依赖网络生存会有更多的机会。第二，我们认为无线通信网络在中国有更强的生命力和适应力（社会需求）：互联网经济在中国经历了和全球一样的历程，只是，滞后了一段时间，无数的泡沫都未逃脱破碎的命运，我们认为这部分归因于中国的国情，有线通信网络下的互联网电子商务在中国无法普及。但是，亿万中国人却几乎和世界同步地普及了手机，中国人更容易接受简洁、高效和容易推广的无线移动终端设备。这种情况，使人想到日本手机I-MODE网络模式的空前成功。我们认为，在中国会有一个无线电子商务的佳年盛世，这和世界权威机构所做的预测相一致。第三，3G无线移动信网络的运营必将带来人们生活和工作方式的革命性变化。其实，移动办公和无线电子商务等无线移动通信技术应用在国外已经成熟，只是这种便捷的方式无法大面积地和国外发达国家的高质量的有线通信技术相抗衡，其主要瓶颈是无线通信带宽不够。在中国，这种情况马上将会改变，信息产业部正在进行3G通信运营部署，其正式运营指日可待。届时，亿万中国手机用户可以通过无线连接，移动地实现网络交互，我们可以迈过有线互联网电子商务惨淡经营的时代，直接推广无线移动办公和电子商务。第四，以虚拟现实的方式提供人类的网络交互界面符合人类返醭归真的愿望。在繁杂的信息时代，人们更注重效率，节省时间是人们获取信息时的最大要求。虚拟现实可使人们以返醭归真的简单方式与网络交互。第五，电子制造业是通信网络和计算机应用和数字家电的基础。我们不可永远从国外购买通信和电子产品外壳内的芯片，必须开发自己的核心技术。为了国家和民族的未来，我们有义务承担起这个重任，也有条件进行这项工作。为了走一条可持续性科研发展的道路，我们应该以自身的长项为出发点，以学院和外界客观条件为前提，选择无线移动通信技术应用的突破口。实施上述方案的要点是沟通无线移动网络和现存其它网络的多媒体通信渠道。为了达到这一目标，应解决基于WEB的无线移动分布式数据库的建立问题，以及针对各类移动终端设备客户端的界面实现问题。我们设想首先建立一个通过固定和移动IP共同决定位置的移动计算网格，如图三所示，以此作为开展移动办公和移动电子商务的基础平台。该网格的主要思想是利用现有网络中具有固定IP的服务器作为移动节点的服务代理，以此沟通无线移动网络和WEB网络的交互，而这些性能不同的移动节点最终构成移动计算网格。该网格中的移动节点可以是高性能的笔记本电脑，也可以是中挡性能的掌上电脑，甚至是智能手机，它们的角色是在不