关键字 |
| 3G, 4G，无线网络，CDMA，数据速率。 |
介绍 |
| 移动技术是用于蜂窝通信的技术。移动码分多址(CDMA)技术在过去几年中发展迅速。自本世纪初以来，标准的移动设备已经从一个简单的双向寻呼机变成了一个移动电话、GPS导航设备、嵌入式网络浏览器和即时消息客户端，以及一个手持游戏机。许多专家认为，计算机技术的未来取决于具有无线网络的移动计算。通过平板电脑进行移动计算正变得越来越流行。目前最受欢迎的平板电脑是苹果公司的iPad。 |
| 自20世纪90年代中期以来，蜂窝通信行业见证了爆炸性增长。无线通信网络已经变得比任何人都能想象的更普遍，当蜂窝概念首次提出在1960年和1970年。在20世纪90年代中期，当世界各国政府为1800-2000MHz频段的个人通信服务(PCS)提供了更激烈的竞争和新的无线电频谱许可证时，无线通信的广泛适应加速了。下一代蜂窝网络除了语音通话外，还被设计为促进高速数据通信流量。新的标准和技术正在实施，以允许无线网络取代相隔几公里的固定点之间的光纤或铜线(固定无线接入)。同样，无线网络也越来越多地通过部署无线局域网(WLAN’s)来替代家庭、建筑和办公环境中的电线。不断发展的蓝牙调制解调器标准有望在个人工作空间中用隐形的无线连接取代麻烦的设备通信线。 |
| 在蜂窝概念发展之后，各种移动技术不断发展。其中第一代(1G)是第一个移动技术。这些是20世纪80年代引入的模拟电信标准，一直持续到被2G数字电信所取代。1G网络依赖模拟系统，而2G网络依赖数字系统。第一代蜂窝系统完全依赖于FDMA/FDD和模拟调频。2G(第二代)标准是最流行和最常用的蜂窝标准。第二代标准采用数字调制格式和TDMA/FDD和CDMA/FDD多址接入技术。第二代标准包括3个TDMA标准和1个CDMA标准，如1)全球移动系统(GSM) 2)临时标准136 (IS-136) 3)太平洋数字蜂窝(PDC) 4)临时标准95 (IS-95)。3G(第三代)无线系统集中于多媒体服务和互联网数据速率。3g是一套符合国际电信联盟IMT- 2000 (International mobile Telecommunications-2000)规范的移动设备、移动通信服务和网络标准，主要应用于无线语音电话、移动互联网接入、固定无线互联网接入、视频通话和移动电视等领域。4g是第四代移动电话移动通信标准。 It is a successor of the third generation (3G) standards. A 4G system provides mobile ultrabroadband Internet access, for example to laptops with USB wireless modems, to smartphones, and to other mobile devices. Conceivable applications include amended mobile web access, IP telephony, gaming services, high-definition mobile TV, video conferencing and 3D television. |
| 本文的组织结构如下——第二节讨论了1g技术。第三节讨论了第二代技术的类型和特点。第四部分给出了3G技术的概念。第五节给出了4G技术的概念。第六节对全文进行总结，并附上参考文献。 |
第一代 |
| 第一个商业自动化蜂窝网络(1G代)于1979年由NTT(日本电报电话公司)在日本推出，最初在东京大都市区。在五年内，NTT网络已经扩展到覆盖日本所有人口，并成为第一个全国性的1G网络。1981年，丹麦、芬兰、挪威和瑞典同时推出北欧移动电话(NMT)系统。NMT是第一个具有国际漫游功能的移动电话网络。1983年，总部位于芝加哥的Ameritech公司使用摩托罗拉DynaTAC移动电话在美国推出了第一个1G网络。随后，在20世纪80年代早期至中期，英国、墨西哥和加拿大等国家也纷纷效仿。 |
| 1G(或1-G)是指第一代无线电话技术，移动通信。这些是20世纪80年代引入的模拟电信标准，一直持续到被2G数字电信所取代。1G和2G移动电话系统之间的主要区别在于，1G网络使用的无线电信号是模拟信号，而2G网络是数字信号。尽管这两种系统都使用数字信号将无线电塔(用来监听手机)与电话系统的其他部分连接起来，但通话过程中声音本身被编码为2G的数字信号，而1G只被调制到更高的频率，通常是150mhz或更高。 |
| 答:安培 |
| AMPS是美国第一个被称为先进移动电话系统的移动电话系统。AMPS系统采用7单元复用模式，并提供扇区和单元分裂以在需要时增加容量。AMPS采用调频(FM)和频分双工(FDD)进行无线电传输。采用FDMA多路接入，信道带宽30千赫。在美国，从移动设备传输到基站(反向链路)使用的频率在824-849MHz之间，而基站传输到移动设备(前向链路)使用的频率在869MHz到894 MHz之间。控制通道上的AMPS数据速率为10kbps。 |
| b . ETACS |
| 欧洲全接入通信系统(ETACS)开发于20世纪80年代中期，与AMPS几乎相同，只是它被扩展到适合整个欧洲使用的25 KHz信道。AMPS和ETAC之间的另一个区别是每个用户的电话号码(称为移动识别号码或MIN)是如何格式化的，因为需要适应整个欧洲不同的国家代码，而不是美国的区号 |
第二代 |
| 2G(或2-G)是第二代无线电话技术的简称。第二代2G蜂窝电信网络于1991年根据GSM标准商用推出。与之前的网络相比，2G网络有三个主要好处:电话通话是数字加密的;2G系统在频谱上的效率要高得多，允许更大的移动电话渗透水平;2G从SMS文本消息开始，引入了移动数据服务。2G系统推出后，以前的流动电话系统被称为1G系统。1G网络中的无线电信号是模拟信号，而2G网络中的无线电信号是数字信号。这两个系统都使用数字信号将无线电发射塔(用来监听手机)与电话系统的其他部分连接起来。 |
| 根据使用的多路复用类型，2G技术可以分为基于tdma的标准和基于cdma的标准。主要的2G标准有: |
| GSM(基于tdma)，最初来自欧洲，但在所有六个有人居住的大陆上几乎所有国家都使用。如今已占全球用户的80%以上。超过60家GSM运营商也在450mhz频段(CDMA450)使用cdma2000。 |
| •IS-95或cdmaone(基于CDMA，在美国通常简称为CDMA)，在美洲和亚洲部分地区使用。目前该公司约占全球用户的17%。包括墨西哥、印度、澳大利亚和韩国在内的十多家CDMA运营商已经迁移到GSM。 |
| •PDC(基于tdma)，仅在日本使用 |
| •iDEN(基于tdma)，美国Nextel和加拿大Telus Mobility使用的专有网络 |
| •IS-136 D-AMPS(基于TDMA，在美国通常简称为“TDMA”)曾经在美洲流行，但大多数已迁移到GSM。 |
| 答:容量: |
| 在手机和信号塔之间使用数字信号可以在两个关键方面提高系统容量: |
| •通过使用各种编解码器，数字语音数据可以比模拟语音编码更有效地压缩和多路复用，允许在相同数量的无线电带宽中装入更多的呼叫。 |
| •数字系统的设计减少了手机发出的无线电功率。这意味着电池必须更小，所以更多的电池必须放置在相同的空间。这是由于手机信号塔和相关设备变得越来越便宜。 |
| b .优势 |
| •虽然数字呼叫往往没有静态和背景噪声，但编解码器使用的有损压缩是有代价的;它们传递的声音范围缩小了。用数字手机通话时，你会少听一些音调，但听起来会更清晰。 |
| c .缺点 |
| •在人口较少的地区，较弱的数字信号可能不足以到达手机基站。这在部署在较高频率上的2G系统上往往是一个特殊问题，但在部署在较低频率上的2G系统上通常不是问题。各国对2G部署地点的规定大相径庭。 |
| •模拟衰减曲线平滑，数字衰减曲线参差不齐。这可能是优点也是缺点。在良好的条件下，数字声音会更好听。在稍差的情况下，模拟会出现静电，而数字则偶尔会出现静电。不过，随着情况恶化，数字信号会开始完全失效，比如掉线或听不懂，而模拟信号则会慢慢变差，通常通话时间会变长，至少会有几个字接通。 |
第三代 |
| 3G技术是国际电信联盟(ITU)在20世纪80年代初进行的突破性研究和开发工作的结果。3G规范和标准是经过15年的坚持不懈和艰苦努力才制定出来的。技术规范以IMT-2000的名义向公众提供。将400mhz ~ 3ghz的通信频谱分配给3G使用。政府和通信公司一致通过了3G标准。1998年，ntt DoCoMo在日本推出了第一个预商用3G网络，命名为FOMA。它在2001年5月首次作为W-CDMA技术的预发布(测试)。2001年10月1日，日本NTT DoCoMo公司也推出了第一个3G商业服务，尽管最初在范围上有所限制;由于对其可靠性的明显担忧，该系统的广泛可用性被推迟了。3G是3rd Generation的缩写，是指第三代移动通信技术。 This is a set of standards used for mobile devices and mobile telecommunication services and networks that comply with the International Mobile Telecommunications- 2000 (IMT-2000) specifications by the International Telecommunication Union. 3Gfinds application in wireless voice telephony, mobile Internet access, fixed wireless Internet access, video calls and mobile TV. Several telecommunications companies market wireless mobile Internet services as 3G, indicating that the advertised service is provided over a 3G wireless network. Services advertised as 3G are required to meet IMT-2000 technical standards, including standards for reliability and speed (data transfer rates). To meet the IMT-2000 standards, a system is required to provide peak data rates of at least 200 kbit/s (about 0.2 Mbit/s). However, many services advertised as 3G provide higher speed than the minimum technical requirements for a 3G service. Recent 3G releases, often denoted 3.5G and 3.75G, also provide mobile broadband access of several Mbit/s to smartphones and mobile modems in laptop computers. |
| UMTS系统于2001年首次提供，由3GPP标准化，主要用于欧洲、日本、中国(但使用不同的无线电接口)和其他以GSM 2g系统基础设施为主的地区。手机通常是UMTS和GSM的混合体。提供了几个无线电接口，共享相同的基础设施: |
| •最初和最广泛的无线电接口被称为W-CDMA。 |
| •TD-SCDMA无线电接口于2009年商业化，仅在中国提供。 |
| •UMTS最新版本HSPA+理论上可以提供高达56mbit /s的下行链路峰值数据速率(现有业务为28mbit /s)，上行链路峰值数据速率为22mbit /s。 |
| CDMA2000系统于2002年首次推出，由3GPP2标准化，尤其在北美和韩国使用，与IS-95 2G标准共享基础设施。这些手机通常是CDMA2000和IS-95的混合体。 |
| 答:功能 |
| 1.数据速率 |
| 国际电联尚未就用户可从3G设备或供应商获得的数据速率提供明确定义。因此，被出售3G服务的用户可能无法指出一个标准，并说它指定的速率没有达到。虽然在评论中指出“预计IMT-2000将提供更高的传输速率:静止或行走用户的最低数据速率为2mbit /s，移动车辆的最低数据速率为384 kbit/s”，但国际电联实际上并没有明确规定最低或平均速率，也没有明确规定接口的哪种模式符合3G标准，因此各种速率都作为3G出售，以满足客户对宽带数据的期望。 |
| 2.安全 |
| 3G网络比之前的2G网络提供了更高的安全性。通过允许UE(用户设备)对其连接的网络进行身份验证，用户可以确保该网络是预期的网络，而不是模拟网络。3G网络使用KASUMI分组密码代替旧的A5/1流密码。然而，已经发现了KASUMI密码中的一些严重弱点。 |
| B. 3G的应用 |
| 3G设备可用的带宽和位置信息产生了以前移动电话用户无法使用的应用程序。其中一些应用是: |
| •移动电视 |
| •视频点播 |
| •视频会议 |
| •远程医疗 |
| •基于位置的服务 |
| •全球定位系统(GPS) |
第四代 |
| 4G(第四代)手机移动通信是第三代(3G)标准的继承者。4G系统提供移动超宽带互联网接入，例如连接USB无线调制解调器的笔记本电脑、智能手机和其他移动设备。可能的应用包括修正的移动网络访问、IP电话、游戏服务、高清移动电视、视频会议和3D电视。最近，支持Android和windows的移动设备已被归入4G类别。4G的一个基本优势是，它可以在任何时间点提供比任何现有蜂窝服务(不包括宽带和Wi-Fi连接)更高的互联网数据传输速率。两个4G候选系统已经商用部署:移动WiMAX+标准(2006年在韩国首次发布)和第一个发布的长期演进(LTE)标准(2009年在斯堪的纳维亚地区发布)。然而，这些首次发布的版本是否应该被视为4G一直存在争议。 |
| 术语“世代”通常用来命名无线网络的连续演进是任意的。对ITU-R有多种解释，尽管ITU-R的标签达成了广泛共识，但还没有正式的定义。从ITU-R的角度来看，4G相当于IMT-Advanced, IMT-Advanced具有如下所述的特定性能要求。但根据运营商的说法，一代网络是指部署一种新的非向后兼容技术。这通常对应着一笔巨大的投资，它有自己的折旧期、营销策略(如果有的话)和部署阶段。它甚至可以在不同的操作符之间有所不同。从最终用户的角度来看，只有性能和成本才有意义。预计下一代网络比上一代网络性能更好，成本更低，这并不是那么简单的说法。事实上，当新一代网络到来时，上一代网络可以不断发展，直到性能超过新一代的第一个版本。在许多国家，GSM、UMTS和LTE网络仍然共存。 It is thus much less ambiguous to use the name of the technology/standard, possibly followed by its version number, than a subjective arbitrary generation number which is destined to be challenged endlessly. |
| 与前几代不同，4G系统不支持传统的电路交换电话服务，而是支持基于全互联网协议(IP)的通信，如IP电话。如下所示，3G系统中使用的扩频无线电技术在所有4G候选系统中被放弃，并被OFDMA多载波传输和其他频域均衡(FDE)方案所取代，这使得在广泛的多径无线电传播(回波)情况下传输非常高的比特率成为可能。用于多输入多输出(MIMO)通信的智能天线进一步提高了峰值比特率。 |
| 1)主要特点 |
| 在所有建议的4G技术中，可以观察到以下主要特征: |
| •物理层传输技术如下: |
| •MIMO:通过包括多天线和多用户MIMO在内的空间处理实现超高的频谱效率 |
| •频域均衡，例如下行链路或上行链路中的多载波调制(OFDM):利用频率选择信道特性而无需复杂均衡 |
| •频域统计多路复用，例如上行链路中的(OFDMA)或(单载波FDMA) (SC-FDMA，或线性预编码OFDMA, LP-OFDMA)，根据信道条件将不同的子信道分配给不同的用户，从而实现可变比特率 |
| •Turbo原理纠错码:最小化接收端所需的信噪比 |
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| •信道依赖调度:使用时变信道 |
| •链路自适应:自适应调制和纠错码 |
| •移动ip用于移动 |
| •基于ip的家庭基站(连接到固定互联网宽带基础设施的家庭节点) |
结论 |
| 本文详细介绍了移动技术的发展以及从1G到4G的历程。从以上讨论可以看出，移动技术正在以非常快速的速度发展。1G移动系统为蜂窝概念提供了一个开始，而2G系统为用户提供了各种功能。第三代流动电话系统提供各种有吸引力的多媒体服务。4G系统大大提高了数据传输速率。它还具有较高的频谱利用率和较低的发射功率。 |
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