[科普中國]-移動通信

移動通信（mobile communications） 溝通移動用戶與固定點用戶之間或移動用戶之間的通信方式。

通信雙方有一方或兩方處于運動中的通信。包括陸、海、空移動通信。采用的頻段遍及低頻、中頻、高頻、甚高頻和特高頻。移動通信系統(tǒng)由移動臺、基臺、移動交換局組成。若要同某移動臺通信，移動交換局通過各基臺向全網(wǎng)發(fā)出呼叫，被叫臺收到后發(fā)出應(yīng)答信號，移動交換局收到應(yīng)答后分配一個信道給該移動臺并從此話路信道中傳送一信令使其振鈴。

簡介移動通信(Mobile communication)是移動體之間的通信，或移動體與固定體之間的通信。移動體可以是人，也可以是汽車、火車、輪船、收音機等在移動狀態(tài)中的物體。

移動通信是進(jìn)行無線通信的現(xiàn)代化技術(shù)，這種技術(shù)是電子計算機與移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要成果之一。移動通信技術(shù)經(jīng)過第一代、第二代、第三代、第四代技術(shù)的發(fā)展，目前，已經(jīng)邁入了第五代發(fā)展的時代(5G移動通信技術(shù))，這也是目前改變世界的幾種主要技術(shù)之一。1

現(xiàn)代移動通信技術(shù)重要可以分為低頻、中頻、高頻、甚高頻和特高頻幾個頻段，在這幾個頻段之中，技術(shù)人員可以利用移動臺技術(shù)、基站技術(shù)、移動交換技術(shù)，對移動通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的終端設(shè)備進(jìn)行連接，滿足人們的移動通信需求。從模擬制式的移動通信系統(tǒng)、數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)、移動多媒體通信系統(tǒng)，到目前的高速移動通信系統(tǒng)，移動通信技術(shù)的速度不斷提升，延時與誤碼現(xiàn)象減少，技術(shù)的穩(wěn)定性與可靠性不斷提升，為人們的生產(chǎn)生活提供了多種靈活的通信方式。1

特點(1)移動性

就是要保持物體在移動狀態(tài)中的通信，因而它必須是無線通信，或無線通信與有線通信的結(jié)合。

(2)電波傳播條件復(fù)雜

因移動體可能在各種環(huán)境中運動，電磁波在傳播時會產(chǎn)生反射、折射、繞射、多普勒效應(yīng)等現(xiàn)象，產(chǎn)生多徑干擾、信號傳播延遲和展寬等效應(yīng)。

(3)噪聲和干擾嚴(yán)重

在城市環(huán)境中的汽車火花噪聲、各種工業(yè)噪聲，移動用戶之間的互調(diào)干擾、鄰道干擾、同頻干擾等。

(4)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

它是一個多用戶通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，必須使用戶之間互不干擾，能協(xié)調(diào)一致地工作。此外，移動通信系統(tǒng)還應(yīng)與市話網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等互連，整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的。

(5)要求頻帶利用率高、設(shè)備性能好。

移動通信信息發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)功率控制技術(shù)是移動通信信息技術(shù)當(dāng)中的關(guān)鍵之一，這種技術(shù)主要采用CDMA系統(tǒng)核心技術(shù)，通過自干擾系統(tǒng)，克服了由于移動通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，信號臺發(fā)射信號遠(yuǎn)近的問題，造成的“遠(yuǎn)近效應(yīng)”，從而提高移動通信的質(zhì)量，通過開環(huán)功率控制技術(shù)與閉環(huán)功率控制技術(shù)，提高移動臺和基站的通信效能。1

“碼”技術(shù)是移動通信信息技術(shù)當(dāng)中的又一種關(guān)鍵技術(shù)，這種技術(shù)通過對功率控制技術(shù)的容量和抗干擾能力進(jìn)行升級，從而提高接入到移動通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的信號控制的準(zhǔn)確性，保障信號切換的速度提升。該技術(shù)通過PN碼，為移動通信的功率控制技術(shù)，提供互相關(guān)聯(lián)能力和編碼優(yōu)化技術(shù)方案。通過m序列和地址嗎，提高移動通信技術(shù)對于用戶身份識別的準(zhǔn)確性。1

移動通信技術(shù)當(dāng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，還包括軟切換技術(shù)和華音編碼技術(shù)。這兩種技術(shù)，通過對移動通信信號的覆蓋網(wǎng)絡(luò)，與自適應(yīng)閥值進(jìn)行調(diào)整，保障不同的移動基站之間，可以進(jìn)行順利的軟切換，減少噪音環(huán)境對于移動通信信息傳輸?shù)呢?fù)面影響，為用戶提供更加清晰的話音。1

技術(shù)發(fā)展模擬蜂窩業(yè)務(wù)1984年模擬蜂窩業(yè)務(wù)建成投產(chǎn)，他可以在城市和城鎮(zhèn)中不同的區(qū)域內(nèi)重復(fù)使用相同的頻率，不相鄰區(qū)域內(nèi)的頻率重復(fù)使用是蜂窩增加容量的一個創(chuàng)新。AT&T的貝爾實驗室開發(fā)了第一代蜂窩服務(wù)技術(shù)。2

第二代數(shù)字通信服務(wù)(2G)概述

第二代數(shù)字通信服務(wù)仍為當(dāng)前全球范圍內(nèi)普遍采用的形式。2G業(yè)務(wù)比模擬移動業(yè)務(wù)提供的容量更多，在相同數(shù)量的頻譜中，因使用了復(fù)用接入技術(shù)可承載更多的語音流量。世界最流行的兩種2G空中接口是金球移動通信系統(tǒng)(UGSM)和碼分多址系統(tǒng)(CDMA)。2

GSM系統(tǒng)

GSM的優(yōu)點在于全球范圍的廣泛普及。GSM是數(shù)字蜂窩通信標(biāo)準(zhǔn)，采用時分多路復(fù)用技術(shù)(TDM)。目前，T-Mobile和AT&T移動公司在美國經(jīng)營GSM網(wǎng)絡(luò)。2

CDMA系統(tǒng)

CDMA技術(shù)為每個呼叫分配一個獨特的代碼來復(fù)用頻譜，又稱之為擴頻技術(shù)，每個會活在發(fā)送時會被擴展到1.25MHZ帶寬的信道。CDMA可以以很低的成本提供語言數(shù)據(jù)出務(wù)，并可以使運營商更方便的升級到3G網(wǎng)絡(luò)。美國的高通公司在CDMA技術(shù)的商用領(lǐng)域擁有著絕對的領(lǐng)先地位。2

第三代數(shù)字通信服務(wù)(3G)概述

運營商對更大的容量和為用戶提供更多可產(chǎn)生收益的功能的需求是推動3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要動力。3G標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)稱為IMT-2000國際移動通信標(biāo)準(zhǔn)，其中最廣泛的應(yīng)用是WCDMA和CDMA2000。WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000均為通用的3G標(biāo)準(zhǔn)。2

WCDMA業(yè)務(wù)

WCDMA是大多數(shù)GSM運營商從2G升級到3G時所選擇建設(shè)的3G業(yè)務(wù)。從GSM網(wǎng)路到WCDMA網(wǎng)路的最大開支是新建基站。3G網(wǎng)路使用更高頻率的頻譜，這便意味著在同樣的區(qū)域里需要更多的基站才可保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋。由于WCDMA是基于碼分多址接入而不是時分介入，因比GSM網(wǎng)絡(luò)升級到完全的3G業(yè)務(wù)還需要建設(shè)新的基礎(chǔ)設(shè)施。2

第四代數(shù)字通信服務(wù)(4G)概述

4G協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)由國際電信聯(lián)盟無線電通信組制定。WiMAX和LTE協(xié)議通常稱之為4G業(yè)務(wù)。開發(fā)4G技術(shù)的一個主要目標(biāo)是移動設(shè)備具有能夠容納預(yù)期移動數(shù)據(jù)傳輸數(shù)量的能力和使用移動網(wǎng)絡(luò)達(dá)到寬帶上網(wǎng)的能力。2

LTE網(wǎng)絡(luò)

LTE核心網(wǎng)絡(luò)簡稱為演進(jìn)的分組核心網(wǎng)，LTE核心網(wǎng)略功能分為3個功能元素：移動性管理實體(MME)、服務(wù)機關(guān)(SGW)、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)(PGW)、其中PGW和SGW負(fù)責(zé)將2G、3G的網(wǎng)絡(luò)流量以及LTE流量發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)和其他數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中。2

核心技術(shù)

接入方式和多址方案、調(diào)制與編碼技術(shù)、智能天線技術(shù)、MIMO技術(shù)、基于IP的核心網(wǎng)、多用戶檢測技術(shù)。2

優(yōu)勢

速度快、頻譜寬、高質(zhì)量、高效率、通信靈活、兼容性好、提供增值服務(wù)。2

5G移動通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)涵5G移動通信是與4G移動通信技術(shù)相對而言的，是第四代通信技術(shù)的升級和延伸。從傳輸速率上來看，5G通信技術(shù)要快一些，穩(wěn)定一些，在資源利用方面也會將4G通信技術(shù)的約束全面的打破。同時，5G通信技術(shù)會將更多的高科技技術(shù)納入進(jìn)來，使人們的工作、生活更加的便利。3

特點4G網(wǎng)絡(luò)推廣開始，一直到現(xiàn)在，通信行業(yè)已經(jīng)全面掌握了4G的核心技術(shù)，例如XLTE等。自3G開始，發(fā)展到4G最主要的不同之處就是速度快，4G在下載速度方面有了全新的改變，但是5G其下載速度會更突出，而且網(wǎng)絡(luò)連接也會更穩(wěn)定。具體來說，5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的特點有五個方面：3

（1）關(guān)注用戶體驗。5G最突出的特點就是對用戶體驗高度重視，能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)的廣域覆蓋功能全面實現(xiàn)。倘若4G和3G對比，主要是速度提升，則5G和4G進(jìn)行比較，其突出之處就是范圍更廣闊，能夠使無處不在的連接功能得以實現(xiàn)。也就是不管使用者人在哪里，使用的是何種設(shè)備，都能快速與網(wǎng)絡(luò)相連。3

（2）低功耗。結(jié)合白皮書的規(guī)定，5G會使低功耗得以實現(xiàn)。4G雖然從速度與4G相比有了明顯的改進(jìn)，然而其使得手機電池的要求也發(fā)生了很大的變化。3

（3）對于通信管線設(shè)計中的現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)，可從勘察終端中活的，同時還需要注意在勘察終端中適當(dāng)增加一定的設(shè)計數(shù)據(jù)，并講系統(tǒng)與GIS地圖進(jìn)行有效結(jié)合，發(fā)揮管線視圖的功能?？辈鞌?shù)據(jù)表可通過系統(tǒng)成圖，然后再通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)表導(dǎo)出。管理人員通過對項目進(jìn)行檢查，即得到與GIS相連的網(wǎng)絡(luò)視圖，準(zhǔn)確了解項目勘察進(jìn)度以及質(zhì)量。3

（4）確定生產(chǎn)管理系統(tǒng)儲存管線概預(yù)算定額、管線施工所需材料的價格以及數(shù)據(jù)庫，并選擇適宜的計算方式對工程量進(jìn)行計算，綜合考慮各方面影響因素制定完善的預(yù)算表格和設(shè)計模板。另外，還應(yīng)該注意綜合考慮通信管線設(shè)計指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，最后利用計算機信息技術(shù)形成設(shè)計方案的說明文件。3

（5）加強管線設(shè)計管理以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理，在此過程中，可采用全生命周期管理方式。對通信管線項目建設(shè)以及施工質(zhì)量檢測驗收進(jìn)行監(jiān)督管理，另外，還需要與運營商管理系統(tǒng)以及資源管理系統(tǒng)進(jìn)行連接，進(jìn)而實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)胡同。通過應(yīng)用上述管理方式，能夠為用戶設(shè)計提供可靠依據(jù)。3

發(fā)展特征移動通信技術(shù)最明顯的特征就是移動性，該技術(shù)可以突破有線通信技術(shù)的限制，對復(fù)雜狀態(tài)下的傳播信號，進(jìn)行優(yōu)化分析。但是，這種技術(shù)由于電磁波的傳輸不穩(wěn)定性，也會受到反射現(xiàn)象、折射現(xiàn)象、多普勒效應(yīng)的復(fù)雜影響，產(chǎn)生多徑干擾的問題。同時，移動通信技術(shù)在噪聲環(huán)境與干擾環(huán)境當(dāng)中，會存在相互影響的問題，這導(dǎo)致移動通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，移動通信設(shè)備的形態(tài)不斷升級，技術(shù)發(fā)展對設(shè)備的性能要求也不斷地提升。1

未來發(fā)展方向從美國國家新興安全局的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，目前全球使用手機的人數(shù)已經(jīng)超過了30億。這一數(shù)據(jù)既體現(xiàn)了移動通信技術(shù)的發(fā)展，也對移動通信技術(shù)的未來提出了新的挑戰(zhàn)。1

移動通信信號覆蓋網(wǎng)絡(luò)的升級隨著人們對移動通信技術(shù)需求的不斷提升，更高質(zhì)量的通信信號、更加穩(wěn)定的通信傳輸，已經(jīng)成為了移動通信技術(shù)未來發(fā)展的主要方向。目前，我國的第四代移動通信技術(shù)已經(jīng)基本覆蓋，這一技術(shù)與智能終端設(shè)備的連接，將世界的移動系統(tǒng)，打造成了一張看不見的通信網(wǎng)，改變了人們生活的方方面面，為人們提供了暢通的交流方式，并降低了人們選擇移動通信作為溝通方式的成本。目前，我國的第五代移動通信技術(shù)正在高速的發(fā)展當(dāng)中，中國已經(jīng)成為了第五代移動通信標(biāo)準(zhǔn)的制定者之一。第五代移動通信技術(shù)的到來，標(biāo)志著移動終端設(shè)備，將真正取代電腦等有線通信網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行實時的語音傳輸、視頻傳輸，并保障用戶的隱私安全，為用戶提供更加真實、智能、自動化的信息傳輸服務(wù)。1

移動通信信號傳輸結(jié)構(gòu)的升級第五代移動通信技術(shù)的發(fā)展，是移動通信技術(shù)與信息技術(shù)的高度融合，推動第五代移動通信技術(shù)的全面推廣，我們要對移動通信的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定程度的調(diào)整。1

(1)技術(shù)人員要在完善信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，促進(jìn)信息化系統(tǒng)與其他工作系統(tǒng)的深度交流與深度融合。在保障信息傳輸速率穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，設(shè)置更加安全可靠的通信密碼解鎖方式，保障運用移動通信技術(shù)的用戶，可以獲得更加全面的安全防護。1

(2)相對于第四代移動通信技術(shù)，第五代移動通信技術(shù)的最高傳輸峰值可以達(dá)到每秒10GB。但是，這種傳輸速度只是一種理論上的速度，應(yīng)用到實際商用階段，傳輸速度可能不足1/10。因而，技術(shù)人員要不斷突破發(fā)展方式上的限制，尤其是傳輸速率上的限制，提高具體應(yīng)用的實際效率，推動第五代移動通信技術(shù)的商業(yè)發(fā)展。1

基站建設(shè)方式的轉(zhuǎn)變由于第五代移動通信技術(shù)具有高效的傳輸速度，因而，傳統(tǒng)的饋線傳播方式已經(jīng)不能滿足第五代移動通信技術(shù)，對于傳輸速度的要求。目前主流的第五代移動通信技術(shù)，采用基站建設(shè)的方式，對信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性進(jìn)行升級。技術(shù)人員要不斷在這一方面進(jìn)行努力，利用原有的信號傳輸基站，對第五代移動通信技術(shù)的傳輸方式進(jìn)行升級。全面的考慮通信信息在傳輸過程當(dāng)中的穩(wěn)定性與安全性，為用戶提供更加穩(wěn)定可靠的信息傳輸服務(wù)。技術(shù)人員可以利用多載波技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)人員要提高對多載波技術(shù)發(fā)展成果的重視，將原本的數(shù)據(jù)傳輸信號方式進(jìn)行轉(zhuǎn)化，通過數(shù)據(jù)流控制技術(shù)，將原有的通信數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。保障每一個數(shù)據(jù)傳輸信道上，都有比較可靠的子信道，對信息的傳輸進(jìn)行細(xì)分。1

建設(shè)超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員要深入地了解第五代移動通信技術(shù)的信號傳輸方式，與傳統(tǒng)的信號傳輸方式之間的區(qū)別，并利用多載波技術(shù)，提高信號傳輸過程當(dāng)中的抗干擾能力，提高對于信號傳輸頻譜的利用效率。通過對射頻網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化控制，減少信號轉(zhuǎn)換過程與調(diào)制過程當(dāng)中的損耗。從而保障第五代移動通信技術(shù)可以投入正常的商用，實現(xiàn)比較穩(wěn)定與成熟的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與信號調(diào)制控制。技術(shù)人員還要利用第五代移動通信技術(shù)的發(fā)展成果，建設(shè)超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)第五代移動通信技術(shù)投入到商用階段，提高商用第五代移動通信技術(shù)的傳輸效率。1

①異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代化的移動通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的形式之一，它可以針對不同的制造商，提供不同的信息傳輸設(shè)備，將計算機資源、網(wǎng)絡(luò)資源與系統(tǒng)資源整合在一起，通過異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實現(xiàn)不同功能的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。1

②超密集一股網(wǎng)絡(luò)是對傳統(tǒng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種升級。技術(shù)人員可以采用頻譜高效利用的方式，提高對傳統(tǒng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的利用效率。從而擴大第五代移動通信技術(shù)的覆蓋范圍，擴展移動通信網(wǎng)絡(luò)的實際容量，為用戶提供更加高效的頻譜利用服務(wù)。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

閆曉東 - 副教授 - 中央民族大學(xué)信息工程學(xué)院