1、移动通信技术的现状与发展综述毕业论文（设计）题 目 移动通信技术的现状与发展 姓 名 专 业 年级班级 学 号 指导教师 完成日期 内容摘要本文详细论述了现代移动通信技术的发展历程：个人通信网建立， 2G的应用，第三代移动通信系统的普及。分析了移动通信技术第四代移动通信 （4G）和移动通信技术的未来趋势与在我国的移动通信技术发展状况。关键词: 第三代移动通信系统，个人通信网，第四代移动通信（ 4G）引言 4.第一章 移动通信技术的概念及相关知识 51.1移动通信的基本概念 51.2移动通信的发展 51.3移动通信的特征 61.4移动通信的国内国际形势 6第二章 移动通信的现状及前景概述 72.
2、1移动通信的现状 72.2移动通信的前景 72.3移动通信的发展历程 8第三章 移动通信技术未来趋势 83.1未来移动通信 93.24G移动通信简介 93.34G系统网络结构及其关键技术 143.4第四代通信技术的主要优势 14第五章致谢17引言随着社会的进步，移动通信技术的发展日新月异，层出不穷，令人眼花缭乱，人们对 移动通信的要求也不断变化，而且越来越不满足现状。移动通信技术现状就目前来讲是 3G 时代，前景是4G时代，人们要求通信技术不仅仅是用来通话， 而且还能上网，收发E-mail， 传输数据，提供多媒体业务。现存的第二代移动通信系统，已不能满足要求，可怜的9.6 kbit/s 的传输
3、速率让我们只能进行语音通信，对数据通信我们实在不敢奢望。如果说无线通信的 历史是频率使用效率提高的历史，则移动通信的历史就是频率使用效率提高和用户 位移”扩大的历史。这是符合要实现随时、随地、任何人之间，用任何业务进行通信目标的。众 多的复杂的技术发展，归根结底，就是如何更充分地使用有限的、宝贵的频率资源以及实 现更高密度的全球活动通信具有重要意义。中国移动通信市场发展状况就目前来看可以分为以下几个方面：第一，近年来，中国 移动通信在全球范围内迅猛发展，数字化和网络化已成为不可逆转的趋势。我国的移动通 信业也以改革、重组为动力、改善服务质量，加大市场开发力度，保持了快速健康的发展 势头。我国的
4、移动通信市场发展突飞迅猛进，到 2002年底，我国移动电话的用户数将超过7500万，我国将超过日本成为仅次于美国的世界第二大移动电话市场。第二，我国移 动通信制造业的生产规模比较大，生产技术与管理水平也是比较高的，但产业的主体是以 中外合资与外商独资为主，生产形式是处在散件组装与整机装置阶段（ SKD、CKD ）。目前国内具有一定生产能力 GSM移动通信设备生产企业共27家，其中国内独资企业10家。 具有我国自主知识产权的移动通信产品的开发，特别是以国产程控交换机技术为基础开发 的移动通信交换设备起点高、技术新、并具有组网灵活的特点。第三，其他移动通信系统 发展状况可分为：寻呼系统、无绳电话、
5、集群通信系统、卫星通信设备。因此，移动通信的下一步是走向容量更大、速率更高、功能更强的 4G发展。第一章移动通信技术的概念及相关知识（一）移动通信的基本概念移动通信是指通信中的移动一方通过无线的方式在移动状态下进行的通信，这种通信方式可以借助于有线通信网，通过通信网实现与世界上任何国家任何地方任何人进行通 信，因此，从某种程度上说，移动通信是无线通信和有线通信的结合。移动通信的发展先 后经历了第一代蜂窝模拟通信，第二代蜂窝数字通信，以及未来的第三代多媒体传输、无 线In ternet 等宽带通信，它的最终目标是实现任何人在任何时间任何地点以任何方式与 任何人进行信息传输的个人通信。（二） 移动
6、通信的发展目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段，并且正朝着个人通信这一 更高级阶段发展。未来移动通信的目标是，能在任何时间、任何地点、向任何人提供快速 可靠的通信服务。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 了蜂窝状模拟移动通信网，大大提高了系统容量。与此同时，其它发达国家也相继开发出 蜂窝式公共移动通信网。这一阶段的特点是蜂窝移动通信网成为实用系统，并在世界各地 迅速发展，这个系统一般被当作是第一代移动通信系统。从20世纪80年代中期开始，数字移动通信系统进入发展和成熟时期。蜂窝模拟网的 容量已不能满足日益增长的移动用户的需求。80年代中期，欧洲
7、首先推出了全球移动通信 系统（GSM: Global System for Mobile）。随后美国和日本也相继指定了各自的数字移动通 信体制。20世纪90年代初，美国Qualcomm公司推出了窄带码分多址（CDMA :Code-Division Multiple Access）蜂窝移动通信系统，这是移动通信系统中具有重要意义的事件。从此， 码 分多址这种新的无线接入技术在移动通信领域占有了越来越重要的地位。些目前正在广泛 使用的数字移动通信系统是第二代移动通信系统。第二代移动通信系统主要是为支持话音和低速率的数据业务而设计的。但随着人们对 通信业务范围和业务速率要求的不断提高，已有的第二代移
8、动通信网将很难满足新的业务 需求。为了适应新的市场需求，人们已经了制定第三代（3G）移动通信系统。但是由于3G 系统的核心网还没有完全脱离第二代移动通信系统的核心网结构，所以普遍认为第三代系 统仅仅是一个从窄带向未来移动通信系统过渡的阶段。目前，人们已经把目光越来越多得 投向超三代（beyong 3G）的移动通信系统中，使其可以容纳市场庞大的用户数、改善现有 通信品质不良，以及达到高速数据传输的要求。（三） 移动通信的特征现代移动通信是一门复杂的高新技术，不但集中了无线通信和有线通信的最新技术成 就，而且集中了网络接收和计算机技术的许多成果。移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信
9、、卫星移动通信等，几乎集中了有线和无线通信的最新技术成就， 普遍应用于社会的各个领域。目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段， 并且正朝着个人通信这一更高级阶段发展。未来移动通信的目标是，能在任何时间、任何 地点、向任何人提供快速可靠的通信服务。要实现以上要求移动通信的无线技术的发展是 离开不了的。无线通信具有跨越时空进行信息沟通的灵活性，以及连接全球的无缝隙覆盖 特性，这使它成为最具吸引力的通信方式。而无线通信的快速发展，也将把人类实现个人 通信的梦想一步步变为现实，也为移动通信的发展提供了很大的帮助。（四）移动通信的国内国际形势中国移动同动通信3G最主要的优势是支持多媒体数据业
10、务，而国内移动数据业务的 市场要有一个培育的过程，需要运营商、业务供应商和用户多方共同促进。中国第二代移 动通信网通过网络优化及加强，无论是系统容量还是移动数据业务都应能满足近期全国用 户的需求。目前，第三代移动通信核心网的标准进展缓慢，国际上正在讨论全 IP移动网的有关问题，核心网的发展途径并不明朗。我国移动通信 3G刚刚发展起来，面对国际成熟的技术条件，中国移动通信的发展任务还有待提升。因此，我们可以冷静观察国际上各 种第三代移动通信网的建设情况，发挥“后发优势”，吸取他们宝贵的经验教训。为了积 累建设和运营第三代移动通信网经验，我们可以选点建设 W-CDM试验网和cdma2000试验网，
11、以便和中国的TD-SCDM网比较，取长补短。第二章移动通信的现状及前景概述（一）移动通信的现状目前我国移动通信的现状可从三个方面来叙述。第一、中国移动通信市场发展状况： 近年来，移动通信在全球范围内迅猛发展，数字化和网络化已成为不可逆转的趋势。我国 的移动通信业也改革、重组为动力、改善服务质量，加大市场开发力度，保持了快速健康 的发展势头。第二、中国移动通信制造业发展状况：我国移动通信制造业的生产规模比较 大，生产技术与管理水平也是比较高的，但产业的主体是以中外合资与外商独资为主，生 产形式是处在散件组装与整机装置阶段（SKD CKD。目前国内具有一定生产能力 GSM移 动通信设备生产企业共2
12、7家，其中国内独资企业10来家。具有我国自主知识产权的移动通信产品的开发，特别是以国产程控交换机技术为基础开发的移动通信交换设备起点高、 技术新、并具有组网灵活的特点。第三、其他移动通信系统发展状况：有寻呼系统、无绳 电话、集群通信系统、集群通信系统。目前寻呼设备和寻科机都已大部分能立足国内生产， 但我国内销的无绳电话主要为家用模拟产品，数字无绳电话产品的市场占有率仍然很低。 为此，现在我国国内也有许多厂家可以生产集群通信设备，但规模较小，急需扶持。另外 要走产学研开的道路，开创发展数字集群通信产业的新局面。我国将建立完善的、长期稳 定运行的卫星通信公从网、专用网、卫星移集群通信系统动通信网。
13、同时，我国已初具规 模的信息通信网也面临技术升级和进一步扩充完善，但需要尽快从窄带网向宽带网、从单 一网向综合网、从自动网向智能网过渡，真正全面实现 3G通信。（二） 移动通信的前景从服务的角度看，虽然移动通信最初是为了在移动环境中打电话而发明的， 但是21世纪的移动通信绝不是单单为了打电话，必须要有新的服务增长点。因此， 3 开始就定位于多媒体业务。除了多媒体业务，未来移动通信还要实现两个重要方面，即提供无所不 在的服务和全球性的服务。多媒体业务将向用户提供声、像、图、文并茂的多种业务，使 网上的业务量大大增加。无所不在的服务意指要把通信服务的对象从人扩展到任何一件东 西。因此，如果任何一件
14、移动的东西都成为移动通信的对象的话，移动通信终端的数量将 大大增加，网上流量也将剧增。全球性服务即通过全球范围的标准化，实现移动通信的全 球化。在具有先进多媒体和无所不在服务的环境中，计算机和通信设备将遍布所有地方， 通信方式不仅是人与人之间，而且还包括人-机之间和机-机之间的通信。为了促进在这 种环境下的多媒体移动通信，需要给所有移动物体赋予无线通信功能。 将来的移动网必须具有极强的平台功能，能为大量无所不在的终端提供不同的服务。为此，未来的移动通 信即将是面向全球化大众化的全球通信。（三） 移动通信的发展历程移动通信业务之所以发展迅猛主要是其满足了人们在任何时间。任何地点与任何个人 进行通
15、信的愿望。移动通信是实现未来理想的个人通信服务的必由之路。 在信息支撑技术、市场竞争和需求的共同作用下，移动通信技术的发展更是突飞猛进，呈现出以下几大趋势： 网络业务数据化、分组化，网络技术宽带化，网络技术智能化，更高的频段，更有效利用 频率，各种网络趋于融合。了解、掌握这些趋势对移动通信运营商和设备制造商均具有重 要的现实意义。从3G走向4G移动通信经历了 1G和2G,完成了从模拟技术向数字技术的过渡，现 正使用的3G在向更远的4G发展，把移动通信从窄带推向宽带。移动通信由单纯地传递和 交换信息，逐步向存储和处理信息的智能化发展，移动智能网由此而生。移动智能网是在 移动网络中引人智能网功能实
16、体，以完成对移动呼叫。 3G定位于多媒体IP业务，传输容量更大，灵活性更高，形成了家族式的世界单一标准，并将引入新的商业模式。前一阶段， 由于面临标准不稳定、产品不成熟、资金不充足、服务不摸门等困难，3G的发展并不顺利。 2005年已成3G走向大规模使用的关键年。因此 4G比3G能以更高的速率来完成多媒体应 用。在传输大量图像信息时，4G移动终端将能显示虚拟三维高质量图像，而 3G不能。4G 还可传送带有真实情感的通信场景，其中三维的声音、光线和气氛都可传到对端，再生现 场情况，从而实现虚拟现实，让你感到身临其境。第三章移动通信技术未来趋势21世纪我们将进入信息社会一一一个以人为本、更加注重精
17、神粮食的社会，人性、环 境和信息将成为这个社会的关键词。因此在 21世纪的信息通信系统必须围绕以人为本来 进行研究开发。潜在的研究方向包括：如何满足人性的需求和充分利用五个感官（触、尝、 听、看、闻）及人工智能；如何通过智能化来补充人的能力；如何通过机器人和可佩带设 备来实现新的通信方式；如何克服通信质量的限制来扩大人的空间。在人类通信中，如何很好地实现感情的相互传递是今后十分重要的课题。虽然可视电 话和虚拟现实能够完成用户影像和活动情况的传递，但是对传递感情而言它们是远远不够 的。在21世纪，预计移动通信在信息通信领域的发展将达到顶峰，世界各国的用户数将 继续增长。移动通信将成为宽带信息通信
18、的使能器，使无所不在的通信成为现实。技术创 新和挑战在未来必将接二连三。为了迎接挑战，全世界从事移动通信的研究人员需要互相 交流、共同合作，在全球范围内一起推动研发工作和标准化工作的开展，携手共进。（一）未来移动通信3G大规模商用后，多媒体服务与应用将会得到广泛应用，而随之 3G在速率、无缝传输等方面的局限性也将日益显露出来，势必需要带宽更宽的无线系统。故移动通信的下一步必定是走向容量更大、速率更咼、功能更强的超 3G和4G发展。以在移动环境中支持咼 清晰度视像和其它宽带多媒体业务与应用。在 4G时代，需要多种多样的接入和组网能力。 4G系统需要新的射频技术、高效的无线接入技术、新的自适应多址
19、和信道编码技术、基于 软件无线电的多模终端与基站技术、系统兼容和演进技术与策略、 “天-地” 一体化技术、网络智能化技术。未来移动通信主要着力于以下 5个方面来开发新的业务：互联网、位置 信息、信息分发、遥感/遥控和支付。互联网业务包括从电子邮件、 Wet文本浏览扩展到内联网应用。位置服务包括向用户提供位置信息和汽车导航等。 信息分发业务包括内容分发、视像分发，可以根据用户爱好定制。支付业务关系到移动电子商务，用移动终端来代替钱 包购买公共汽车票、火车票、音乐会票以及购物等在日本已经成为现实。（二）4G移动通信简介大家知道，所有技术的发展都不可能在一夜之间实现，从 GSM GPRS到第4代，需
20、要不断演进，而且这些技术可以同时存在。我们都知道最早的移动通信电话是采用的模拟 蜂窝通信技术，这种技术只能提供区域性话音业务，而且通话效果差、保密性能也不好， 用户的接听范围也是很有限。随着移动电话迅猛发展，用户增长迅速，传统的通信模式已 经不能满足人们通信的需求，在这种情况下就出现了 GSM通信技术，该技术用的是窄带TDMA允许在一个射频（即蜂窝）同时进行8组通话。它是根据欧洲标准而确定的频率 范围在9001800MHz之间的数字移动电话系统，频率为 1800MHz的系统也被美国采纳。 GSM是 1991年开始投入使用的。到1997年底，已经在100多个国家运营，成为欧洲和亚 洲实际上的标准
21、。GSM数字网也具有较强的保密性和抗干扰性，音质清晰，通话稳定，并 具备容量大，频率资源利用率高，接口开放，功能强大等优点。不过它能提供的数据传输 率仅为9.6kbit/s ，和五、六年前用固定电话拨号上网的速度相当，而当时的 in ternet几乎只提供纯文本的信息。而时下正流行的数字移动通信手机是第二代（ 2G），一般采用GSM或CDMA技术。第二代手机除了可提供所谓“全球通”话音业务外，已经可以提供低速的 数据业务了，也就是收发短消息之类。虽然从理论上讲， 2G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。针对G
22、SM信出现的缺陷，人们在2000年又推出了一种新的通信技术 GPRS该技 术是在GSM勺基础上的一种过渡技术。GPRS勺推出标志着人们在GSM勺发展史上迈出了意 义最重大的一步，GPRSt移动用户和数据网络之间提供一种连接， 给移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务在这之后，通信运营商们又将推出 EDGE技术，这种通信技术是一种介于现有的第二代移动网络与第三代移动网络之间的过渡技术，因此也有人称它为“二代半”技术，它 有效提高了 GPRS言道编码效率的高速移动数据标准，它允许高达 384KbPs的数据传输速率，可以充分满足未来无线多媒体应用的带宽需求。 EDGE提供了一个从GPRS
23、到第三代移动通信的过渡性方案，从而使现有的网络运营商可以最大限度地利用现有的无线网络设 备，在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒体通信业务。在新兴通信技术的不断推动之下，象征着 3G通信的标志技术 WCDMI也将成为未来 通信技术的主流。该技术能为用户带来了最高2Mbit/s的数据传输速率，在这样的条件下， 现在计算机中应用的任何媒体都能通过无线网络轻松的传递。 WCDM通过有效的利用宽频带，不仅能顺畅的处理声音、图像数据、与互联网快速连接；此外 WCDM和 MPEG-4技术结合起来还可以处理真实的动态图像。人们之间沟通的瓶颈将由现在的网络传输速率转变 为各种新型应用的提供：如何让
24、无线网络更好的为人们服务而不是给人们带来骚扰，如何 让每个人都能从信息的海洋中快速的得到自己需要的信息，如何能够方便的携带、使用各 种终端设备，各种终端设备之间如何更好的自动协同工作等等。在上述通信技术的基础之 上，无线通信技术最终将迈向4G通信技术时代。从无线通信系统的发展历程来看，第一代移动通信系统的任务已经达成，而现阶段 是第二代移动通信系统的时代，今后十年将会是 3G移动通信系统正兴的时期，或许到了十年以后将会是第四代移动通信的天下。但我们不难发现每一个不同的移动通信系统均会 有重复性的时间点，大约每十年就有一项技术更新，不过随着通信科技的日新月异，或许 转变会更快、时间也会更短。对于
25、移动通信服务业者、系统设备供货商或其他相关产业来 说，必须随时注意移动通信技术的变化，以适应市场需求。就在3G通信技术正处于酝酿之中时，更高的技术应用已经在实验室进行研发。因此 在我们期待第三代移动通信系统所带来的优质服务的同时，第四代移动通信系统的最新技 术也在实验室悄然进行当中。那么到底什么是 4G通信呢？到目前为止人们还无法对4G通信进行精确地定义，有人说4G通信的概念来自其他无线 服务的技术，从无线应用协定、全球袖珍型无线服务到3G有人说4G通信是一个超越2010 年以外的研究主题，4G通信是系统中的系统，可利用各种不同的无线技术；但不管人们对 4G通信怎样进行定义，有一点我们能够肯定
26、的是4G通信将是一个比3G通信更完美的新无 线世界，它将可创造出许多消费者难以想象的应用。 4G最大的数据传输速率超过100Mbit/s，这个速率是目前移动电话数据传输速率的 1万倍，也是3G移动电话速率的50倍。4G手机将可以提供高性能的汇流媒体内容，并通过 ID应用程序成为个人身份鉴定设备。它也可以接受高分辨率的电影和电视节目，从而成为合并广播和通信的新基础设施中 的一个纽带。此外，4G的无线即时连接等某些服务费用将比 3G便宜。还有，4G有望集成 不同模式的无线通信一一从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通 信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。4G通信技术
27、并没有脱离以前的通信技术， 而是以传统通信技术为基础，并利用了一些新 的通信技术，来不断提高无线通信的网络效率和功能的。如果说现在的 3G能为我们提供一个高速传输的无线通信环境的话，那么 4G通信将是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路，这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实境连线。与传统的通信技术相比，4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。然 而，在通话品质方面，目前的移动电话消费者还是能接受的。随着技术的发展与应用，现 有移动电话网中手机的通话质量还在进一步提高。数据通信速度的高速化的确是一个很大 优点，它的最大数据传输速率达到 100Mbit/s，简直
28、是不可思议的事情。另外由于技术的先进性确保了成本投资的大大减少，未来的 4G通信费用也要比目前的通信费用低。随着对带宽的需求的增加，通信技术的发展一度出现 2.5G和2.75G的中间过渡代。当3G移动 业务刚刚迈出脚步，就出现了支持语音、数据和视频三种格式的传输技术高速下行链路分 组接入技术。与此同时，真正意义上的宽带数据速率标准 4G概念也开始出现，它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统、互操作的广播网络和卫星系统等，将 是多功能集成的宽带移动通信系统，可以提供的数据传输速率高达 100Mbit/s甚至更高，也是宽带接入IP系统。从通信技术标准的发展历程来看，可分成四大主线和两
29、大派别。其中四大主线指：3GPP 3GPP2 WiMAX区域性标准；两大派别指：北美的IEEE802.XX标 准和欧洲的3G的UMTSS准。标准的分化加大了低成本建设网络的复杂度。定义可用的频 谱资源是另一种分化标准，而且这种分化标准便于引入新的技术。最佳的分配方案就是在 全球范围下进行资源的统一分配，但是由于无线规划需要与异构频谱资源的部署相适应， 随着频谱需求区域规模的扩大，很难达成统一的无线规划方案。但是我们可以在相同频带 内使用不同的标准，前提是终端用户能自由选择无线接入方式。 4G的概念和要求？简单而言，4G是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路。这种新网络可使电 话
30、用户以无线形式实现全方位虚拟连接。4G最突出的特点之一，就是网路传输速率达到了 前所未有的100Mbit/s，完全能够满足用户的上网需求。4G系统总的技术目标和特点可以概括为：系统应具有更高的数据率、更好的业务质量 (QoS)、更高的频谱利用率、更高的安全性、更高的智能性、更高的传输质量、更高的灵活性；4G系统应能支持非对称性业务， 并能支持多种业务;4G系统应体现移动与无线接入网和IP网络不断融合的发展趋势。以下 从不同的角度讨论4G系统的要求。从网络角度？统一的移动性和安全性管理，要求考虑不 同网络对等实体的交互。主要解决的问题是漫游时会话的不间断性和服务的流动性，目前 已经出现一些解决方
31、案来完成此项功能，如移动 IP技术和会话初始协议(SIP)。端到端的QoS协商支持，涉及到网络层及以上的互联网协议体系。3GPP起草了 UMT测络的综合QoS 架构，现在正致力于通用的QoS架构的研究。采用中介服务器进行用户认证、 授权和计费。 随着IP网络的发展，运营商需要必需为上千并发用户经由不同技术同时接入网络提供 AAA服务，还必须能安全地支持跨网 AAAK务，且应具有良好的扩展性，这就要求扩展现有AAA 协议的功能。鉴此，IETF正着手开发下一代 AAA协议，即Diameter协议。Diameter是一 个轻型的对等式的AAA协议，采用了改进的重发机制，提高网络可靠性，同时还提供一种
32、 新的端到端的安全机制。Diameter新引入的中介服务器向漫游用户提供 AAA服务。采用中 介服务器可以减少访问网络代理服务器的配置工作量，网络扩展时只需要更新中介服务器 的配置，有利于提高协议的可扩展性。Diameter中介服务器从终端角度支持多种通信模式， 具有适应能力和重配置能力。终端可以通过自身的重配置来改变接入方式，开放式的软件 无线电架构和标准化环境为此提供可能。软件无线电使得系统具有灵活性和适应性，能够 适应不同的网络和空中接口。软件无线电技术能支持采用不同空中接口的多模式手机和基 站，能实现各种应用的可变 QoS软件无线电技术有助于不同标准和系统的融合。采用软 件无线电实现的基站可同时为多个网络服务 ；当终端移动时，可重新配置，如当移动终端 移动到一个采用不同标准的移动系统中时，终端可按照该系统的标准重新自动配置该终 端。ABC连接。ABC(AlwaysBestConnected)使终端在不同无线接入网中实现无缝切换，通 过给每个用户提供最合适的服务来达到整个网络的最优性能
