科学技术发展史结课论文

科学技术发展史结课论文——移动通信技术发展史移动通信可以说从无线电通信发明之日就产生了。1897年，M.G．马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的，距离为18海里。

现代移动通信技术的发展始于上世纪20年代，大致经历了五个发展阶段。

第一阶段从20世纪20年代到40年代，为初级阶段。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30～40MHz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。第二阶段是从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。1946年，根据美国联邦通信委员会(FCC)的计划，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。当时使用三个频道，间隔为120kHz，通信方式为单工，随后，西德(1950年)、法国(1956年)、英国(1959年)等国相继研制了公用移动电话系统。美国贝尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。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。在此期间，美国推出了改进型移动电话系统(1MTS)，使用150MHz和450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。德国也推出了具有相同技术水平的B网。可以说，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。1983年，首次在芝加哥投入商用。同年12月，在华盛顿也开始启用。之后，服务区域在美国逐渐扩大。到1985年3月已扩展到47个地区，约10万移动用户。其它工业化国家也相继开发出蜂窝式公用移动通信网。日本于1979年推出800MHz汽车电话系统(HAMTS)，在东京、大胶、神户等地投入商用。西德于1984年完成C网，频段为450MHz。英国在1985年开发出全地址通信系统(TACS)，首先在伦敦投入使用，以后覆盖了全国，频段为900MHz。法国开发出450系统。加拿大推出450MHz移动电话系统MTS。瑞典等北欧四国于1980年开发出NMT—450移动通信网，并投入使用，频段为450MHz。

这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展。移动通信大发展的原因，除了用户要求迅猛增加这一主要推动力之外，还有几方面技术进展所提供的条件。首先，微电子技术在这一时期得到长足发展，这使得通信设备的小型化、微型化有了可能性，各种轻便电台被不断地推出。其次，提出并形成了移动通信新体制。随着用户数量增加，大区制所能提供的容量很快饱和，这就必须探索新体制。在这方面最重要的突破是贝尔试验室在70年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即所谓小区制，由于实现了频率再用，大大提高了系统容量。可以说，蜂窝概念真正解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。第三方面进展是随着大规模集成电路的发展而出现的微处理器技术日趋成熟以及计算机技术的迅猛发展，从而为大型通信网的管理与控制提供了技术手段。第五个阶段是从80年代开始的。这是数字移动通信系统发展和成熟时期。以AMPS和TACS为代表的第一代蜂窝移动通信网是模拟系统。模拟蜂窝网虽然取得了很大成功，但也暴露了一些问题。例如，频谱利用率低，移动设备复杂，费用较贵，业务种类受限制以及通话易被窃听等，最主要的问题是其容量已不能满足日益增长的移动用户需求。解决这些问题的方法是开发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。随后，美国和日本也制定了各自的数字移动通信体制。泛欧网GSM已于1991年7月开始投入商用，预计1995年将覆盖欧洲主要城市、机场和公路。可以说，在未来十多年内数字蜂窝移动通信将处于一个大发展时期，及有可能成为陆地公用移动通信的主要系统。

第五阶段的蜂窝移动通信系统又可以分为一下几个发展阶段:第一代移动通信系统（1G），第二代移动通信系统（2G），第三代移动通信系统（3G），第四代移动通信系统（4G）。1G第一代移动通信技术（1G）是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准。1、发展阶段：

20世纪70年代中期至80年代中期。1978年底，美国贝尔实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。1983年，首次在芝加哥投入商用。同年12月，在华盛顿也开始启用。之后，服务区域在美国逐渐扩大。

2、主要技术：

主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。

3、代表系统：

移动电话系统（AMPS），全球接入通信系统（TACS）

4、主要缺陷：

(1)

模拟移动通信系统制式复杂,不易实现国际漫游。

(2)

模拟移动通信系统不能提供综合业务数字网(ISDN)业务,而通信网的发展趋势最终将向ISDN过渡。因此随着非话业务的发展,综合业务数字网逐步投入使用,对移动通信领域数字化要求越来越迫切。

(3)

模拟移动通信系统设备价钱高,手机体积大,电池充电后有效工作时间短,目前只能持续工作8小时,给用户带来不便。

(4)

模拟移动通信系统用户容量受限制,在人口密度很大的城市,系统扩容困难.

2G为了弥补模拟移动通信系统的不足提出了第二移动通信系统—数字蜂窝移动通信系统

发展阶段：

20世纪80年代中期至20世纪末，是2G这样的数字移动通信系统发展和成熟的时期。早在1983年，欧洲开始开发GSM。GSM是数字TDMA系统，1991年在德国首次部署，它是世界上第一个数字蜂窝移动通信系统。1988年，NA-TDMA（北美TDMA）—有时也叫DAMPS(数字AMPS)在美国作为数字标准得到了表决通过。1989年，美国Coequal公司开始开发窄带CDMA。1995年美国电信产业协会（TIA）正式颁布了N-CDMA的标准，即IS-95A。随着IS-95A的进一步发展，于1998年TIA制订了新的标准IS-95.

主要技术：

欧洲的GSM和美国的CDMA采用GSM

GPRS、CDMA的IS-95B技术，数据提供能力可达115.2kbit／s，全球移动通信系统（GSM）采用增强型数据速率（EDGE）技术，速率可达384kbit／s。

主要的第二代手机通讯技术规格标准有：

GSM：基于TDMA所发展、源于欧洲、目前已全球化。

IDEN：基于TDMA所发展、美国独有的系统。被美国电信系统商Next-ell使用。

IS-136﹙也叫做D-AMPS﹚：基于TDMA所发展，是美国最简单的TDMA系统，用于美洲。IS-95﹙也叫做Caedmon﹚：基于CDMA所发展、是美国最简单的CDMA系统用于美洲和亚洲一些国家。PDC﹙Personal

Digital

Cellular﹚：基于TDMA所发展，仅在日本普及。4、主要特点：第二代移动通信系统采用了数字化，具有保密性强，频谱利用率高，能提供丰富的业务，标准化程度高并为用户提供无缝的国际漫游。使得移动通信得到了空前的发展，从过去的补充地位跃居通信的主导地位。3G1、发展背景:在第二代数字移动通信系统中，通信标准的无序性所产生的百花齐放局面，虽然极大地促进了移动通信前期局部性的高速发展，但也较强地制约了移动通信后期全球性的进一步开拓，即包括不同频带利用在内的多种通信标准并存局面，使得“全球通”漫游业务很难真正实现，同时现有带宽也无法满足信息内容和数据类型日益增长的需要。第二代移动通信所投入的巨额软硬件资源和已经占有的宠大市场份额决定了第三代移动通信只能与第二代移动通信在系统方面兼容地平滑过渡，同时也就使得第三代移动通信标准的制定显得复杂多变，难以确定。2、发展阶段：自2000年左右开始，伴随着对第三代移动通信的大量论述，以及2.5G（B2G）产品GPRS（通用无线分组业务）系统的过度，3G走上了通信舞台的前沿。

3、主要技术标准有三种：

欧洲的WCDMA系统、美国的CDMA2000系统和中国TD-SCDMA系统。

4、主要特点：

（1）具有全球范围设计的，与固定网络业务及用户互连，无线接口的类型尽可能少和高度兼容性；

（2）具有与固定通信网络相比拟的高话音质量和高安全性；

（3）具有在本地采用2Mb/s高速率接入和在广域网采用384kb/s接入速率的数据率分段使用功能；

（4）具有在2GHz左右的高效频谱利用率，且能最大程度地利用有限带宽；

（5）移动终端可连接地面网和卫星网，可移动使用和固定使用，可与卫星业务共存和互连；

（6）能够处理包括国际互联网和视频会议、高数据率通信和非对称数据传输的分组和电路交换业务；

（7）支持分层小区结构，也支持包括用户向不同地点通信时浏览国际互联网的多种同步连接；

（8）语音只占移动通信业务的一部分，大部分业务是非话数据和视频信息；

（9）一个共用的基础设施，可支持同一地方的多个公共的和专用的运营公司；

（10）手机体积小、重量轻，具有真正的全球漫游能力；

（11）具有根据数据量、服务质量和使用时间为收费参数，而不是以距离为收费参数的新收费机制。

4G1、发展背景：

虽然3G较之2G可以提供更大容量、更加的通信质量并且支持多媒体应用，但是随着人们对3G技术及其应用研究的不断深入，3G技术在支持IP多媒体业务、提高频谱利用率以及资源综合优化等方面的局限性也渐露端倪，推动了第四代移动通信系统的产生。

2、主要技术：

以正交频分复用（OFDM）技术为核心

3、技术标准：

国际电信联盟(ITU)已经将Maxim、HSPA+、LTE、LTE-Advanced、WirelessMan-Advanced纳入到4G标准里，目前4G标准已经达到了5种。

4、主要优势：

如果说2G、3G通信对于人类信息化的发展是微不足道的话，那么未来的4G通信却给了人们真正的沟通自由，并彻底改变人们的生活方式甚至社会形态。它具有一下主要特点：

（1）通信速度更快

（2）网络频谱更宽

（3）通信更加灵活

（4）智能性能更高

（5）兼容性能更平滑

（6）提供各种增值服务

（7）实现更高质量的多媒体通信

（8）频率使用效率更高

（9）通信费用更加便宜

5、存在缺陷：

（1）标准难以统一

虽然从理论上讲，3G手机用户在全球范围都可以进行移动通信，但是由于没有统一的国际标准，各种移动通信系统彼此互不兼容，给手机用户带来诸多不便。

（2）技术难以实现

据研究这项技术的开发人员而言，要实现4G通信的下载速度还面临着一系列技术问题。例如，如何保证楼区、山区，及其它有障碍物等易受影响地区的信号强度等问题。

（3）容量受到限制

人们对未来的4G通信的印象最深的莫过于它的通信传输速度会得到极大提升，从理论上说其所谓的每秒100MB的宽带速度，比2009年最新手机信息传输速度每秒10KB要快1万多倍，但手机的速度会受到通信系统容量的限制，如系统容量有限，手机用户越多，速度就越慢。据有关行家分析，4G手机会很难达到其理论速度。如果速度上不去，4G手机就要大打折扣。

（4）市场难以消化

有专家预测在10年以后，第三代移动通信的多媒体服务会进入第三个发展阶段，此时覆盖全球的3G网络已经基本建成，全球25%以上人口使用第三代移动通信系统，第三代技术仍然在缓慢地进入市场，到那时整个行业正在消化吸收第三代技术，对于第四代移动通信系统的接受还需要一个逐步过渡的过程。

（5）设施难以更新

在部署4G通信网络系统之前，覆盖全球的大部分无线基础设施都是基于第三