书城科普读物站在巨人肩上-从贝尔谈数据通信
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第11章 移动通信

关于移动通信的梦想

呼机、手机对我们每个人来说已经非常熟悉,对于现代移动通信,相信大家也不会陌生。

早在远古时代,就有过这样的向往。大家应该会记得《西游记》中的一幕:玉皇大帝派二郎神捉拿孙悟空,众神都在凌霄宝殿上观战,正当底下打得厉害的时候,忽然孙悟空不见了,于是玉皇大帝就叫出“千里眼”和“顺风耳”,“千里眼”和“顺风耳”一个看,一个听,很快就把孙悟空找到了。

日本传说中也有关于“顺风耳”的故事:深山里住着一种“回声”妖怪,平时我们对着深山喊,深山里的回声就是它附和着人的声音发出来的,听起来挺恐怖,不过这种妖怪是不伤害人的。而且它还有一种法力,可以一下子把声音传到远方你想通话的人那里去。

关于这方面的神话还很多,可见古代中外的人们由于交通不便,联系起来非常不容易,于是他们都想象着“顺风耳”的出现,可以和远方的亲人尽快的联系。

如今,古人的梦想已经被我们实现了。“顺风耳”真的出现了,那就是现在的移动通信,移动通信可以使你联系到任何地方任何人。呼机、手机等等这些现代化的通信工具给予我们极大的方便。它可以把远方亲人的声音原原本本地送到你面前。让你充分领略到科技的力量。科技带给人们的便利,将伴随着科技的进一步发展体现在我们面前。

移动通讯的诞生

回顾世界范围的移动通信的发展历程,可分为四个阶段。

第一阶段:20世纪20年代至40年代初,移动通信有了初步的发展,不过当时的移动通信使用范围很小,主要使用对象是船舶、飞机、汽车等专用移动通信以及运用在军事通信中,使用频段主要是短波段(比如现在的收音机用的频段),由于受当时技术的限制,移动通信的设备也只是采用电子管的,不但又大又笨重,而且效果很差。当时也只能采用人工交换和人工切换频率的控制和接续方式,接通时间和接通效率都与今天的移动通信相差太远。不过当时的工程师们都看到了移动通信的潜力,将大量的人力物力投入在移动通信的发展上。

晶体管

第二阶段:20世纪40年代中期至60年代末,移动通信进一步发展,在频段使用上,主要使用VHF(甚高频)频段的150MHz,到了后期又发展到400MHz频段。同时60年代晶体管的出现,使移动台向小型化方面前进。效果也比以前有了明显好转,移动通信便捷,在美国、日本、英国、联邦德国等国家开始应用汽车公用无线电话(MTS或IMTS),与此同时,专用移动无线电话系统大量涌现,广泛用于公安、消防、出租汽车、新闻、调度等方面。同时此阶段的交换系统已由人工发展为用户直接拨号的专用自动交换系统。接通效率也有了很大改善。这时,移动通信逐步走进了公众的日常生活,人们已经看到了未来个人移动通信的曙光。这时的移动通信,开始快速向小型化、便捷化以及个人化发展。

集成电路

第三阶段:20世纪70~80年代,集成电路技术、微型计算机和微处理器的快速发展,以及由美国贝尔实验室推出的蜂窝系统的概念及其理论在实际中的应用,使得美国、日本等国家纷纷研制出陆地移动电话系统。可以说,这时的移动通信系统真正进入了个人领域:具有代表性的有美国的AMPS系统,英国的TACS系统,北欧(丹麦、挪威、瑞典、芬兰)的NMT系统、日本的NAMTS系统等等,这些系统均先后投入商用。这个时期系统的主要技术是模拟调频、频分多址,以模拟方式工作(这些名词将在以后的文章中解释),使用频段为800/900MHz,故称之为蜂窝式模拟移动通信系统,或为第一代移动通信系统。

蜂窝移动通信系统的逻辑信道

这一阶段,移动通信系统不断完善。系统的耗电、重量、体积大大缩小,服务多样化,系统大容量化,信息传输实时化,控制与交换更加自动化、程控化、智能化,其服务质量已达到很高的水平。世界上第一个蜂窝系统是由日本的电话和电信公司(NTT)于1979年实现。进入20世纪80年代,可以说移动通信已经达到了成熟阶段。与此同时,许多无线系统已经在全世界范围内发展起来。寻呼系统和无绳电话系统在扩大服务范围。许多相应的标准应运而生。

GSM蜂窝移动通信系统

第四阶段:20世纪90年代至今,数字技术不断发展的今天,通信、信息领域中的很多方面都面临向数字化、综合化、宽带化方向发展的问题。第二代移动通信系统是以数字传输、时分多址或码分多址(这些名词将在以后的文章中解释)为主体技术,目前国际上已进入商用和准备进入商用的数字蜂窝系统有欧洲的GSM、美国的DAMPS(IS-54目前用IS-136)、日本的JDC系统及美国的IS-95系统等。

20世纪90年代中期,世界各移动通信设备制造商和运营商已从对第三代移动通信系统的概念认同阶段进入到具体的设计、规划和实施阶段。在开发第三代系统的进程中形成了北美、欧洲和日本三大区域性集团。它们又分别推出了W-CDMA、TD/CDMA和宽带CDMA One的技术方案。为实现第三代移动通信系统(IMT-2000)全球覆盖与全球漫游,三种技术方案之间正在相互做出某些折中,以期相互融会。

第三代移动通信是综合的全球个人通信网,它是2000年以后的移动通信网络。目前规划与研究比较典型的系统有:1.未来公用陆地移动通信系统(FPLMTS)。它是一个由国际无线电咨询委员会建议的系统,计划将所有的移动通信系统综合于一体,为移动用户在全球范围内提供高质量的话音和非话音服务,并能与其他通信网互联。

2.通用移动通信系统(UMTS)。它是欧共体于1988年开始的“欧洲高级通信研究”发展计划的一部分,并于2000年左右在欧洲投入使用。通用移动通信系统将具有三个重要特点,即:第一,一个综合了现有移动通信的综合系统;第二,是一个提供多种服务的综合业务系统;第三,通用移动通信系统可用于各种环境。

在提供话音和低速数据业务方面,第二代移动通信系统已取得了巨大的成功,而且在以后多年里也将继续被广泛使用。通过增强网络元件功能,使这些老一代标准的网络继续得到发展或升级。第三代移动通信系统将能够提供目前只有固定接入才能实现的更先进的业务和更高的数据速率,以及一系列新业务。此外,第三代移动通信系统已将“全球漫游”作为一项关键要求,从而可为全球移动用户开创更广泛的市场,挖掘更大的设备通用潜力,并提高经济效益。

第三代移动通信系统应提供的特性包括:名副其实的无处不在、无缝高效的无线数据能力,能够吸引在固定通信领域日益增长的数据业务。