【正文】 蜂窩網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)和應(yīng)用 目 錄 一 緒論 ........................................................................................................................ 1 蜂窩網(wǎng)絡(luò)歷史 ..................................................................................................... 1 第一代移動(dòng)通信技術(shù)（ 1G） ................................................................................ 2 第二代移動(dòng)通信技術(shù)（ 2G） ................................................................................ 2 代移動(dòng)通信技術(shù)（ ） ............................................................................. 3 第三代移動(dòng)通信技術(shù)（ 3G） ................................................................................ 3 第四代移動(dòng)通信技術(shù)（ 4G） ................................................................................ 3 二 蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述 ..................................................................................................... 3 多址接入技術(shù) ..................................................................................................... 3 蜂窩網(wǎng)絡(luò)的組成 ................................................................................................. 4 蜂窩網(wǎng)絡(luò)的幾何表示 .......................................................................................... 5 無(wú)線擴(kuò)展 ............................................................................................................ 5 三 第一代蜂窩網(wǎng)絡(luò) ........................................................................................................ 5 第一代蜂窩網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與服務(wù) ......................................................................... 5 第一代蜂窩網(wǎng)絡(luò)的局限性 .................................................................................... 6 四 第二代蜂窩網(wǎng)絡(luò) ........................................................................................................ 6 GSM—— 全球移動(dòng)通訊系統(tǒng) ................................................................................. 6 IS95 系統(tǒng) ......................................................................................................... 8 GPRS—— 全球移動(dòng)通訊系統(tǒng) ................................................................................ 8 GSM 應(yīng)用 .......................................................................................................... 10 五 第三代蜂窩網(wǎng)絡(luò) ...................................................................................................... 12 第三代蜂窩網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn) ........................................................................................ 12 第三代蜂窩網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù) .............................................................................. 12 WCDMA 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與主要技術(shù) .............................................................................. 13 CDMA2020 概述與移動(dòng) IP 技術(shù) ........................................................................... 14 TDSCDMA 信道分配和可用頻段 ......................................................................... 14 第三代蜂窩網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù) .............................................................................. 15 第三代蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用 .............................................................................. 15 六 第四代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 4G........................................................................................... 17 4G 通信網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) ....................................................................................... 18 4G 的主要優(yōu)勢(shì) .................................................................................................. 20 4G 存在的缺陷 .................................................................................................. 21 4G 的應(yīng)用 ......................................................................................................... 21 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 23 1 一 緒論 蜂窩網(wǎng)絡(luò)從誕生之日起，注定要為社會(huì)發(fā)展帶來(lái)一場(chǎng)變革。人們無(wú)需像從前那樣必須在一個(gè)固定地點(diǎn)來(lái)?yè)艽螂娫?，隨時(shí)隨地可以呼叫或者接聽(tīng)電話。隨著當(dāng)今社會(huì)信息化的高速發(fā)展，僅僅含有語(yǔ)音電話功能的蜂窩網(wǎng)絡(luò)無(wú)法滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求，于是能夠隨時(shí)隨地的介入因特網(wǎng)獲得信息變得越來(lái)越重要，近年來(lái)無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的興吸引了越來(lái)越多的研究人員投身到這一領(lǐng)域中來(lái)?？紤]到使用WiFi 熱點(diǎn)接入到因特網(wǎng)中的距離等因素的限制，于是人們把目光投向了蜂窩網(wǎng)絡(luò)。 由于蜂窩電話在世界范圍內(nèi)很多領(lǐng)域得到應(yīng)用，研究人員就提出新的想法。能否讓蜂窩網(wǎng)絡(luò)支持接 入因特網(wǎng)呢。通過(guò)不斷的研究和實(shí)驗(yàn)，蜂窩網(wǎng)絡(luò)得到不斷的優(yōu)化，承載的數(shù)據(jù)傳輸速率不斷提升，目前在各個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。而這項(xiàng)技術(shù)也正在繼續(xù)向更有效、更快捷的方向發(fā)展。 蜂窩網(wǎng)絡(luò)歷史 移動(dòng)通信的發(fā)展歷史可以追溯到 19 世紀(jì)。 1864 年麥克斯韋從理論上證明了電磁波的存在； 1876 年赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在； 1900 年馬可尼等人利用電磁波進(jìn)行遠(yuǎn)距離無(wú)線電通信取得了成功，從此世界進(jìn)入了無(wú)線電通信的新時(shí)代。 現(xiàn)今我們每天用到的移動(dòng)通信技術(shù)開(kāi)始于 20 世紀(jì) 20 年代的初期。最初美國(guó)Purdue 大學(xué)學(xué)生發(fā)明 了工作頻率為 2MHz 的無(wú)線電接收機(jī)，并很快在底特律的警察局的車載無(wú)線電系統(tǒng)中投入使用，這成為了世界上首個(gè)可以有效工作的移動(dòng)通信系統(tǒng)； 20 世紀(jì) 30 年代初，第一部調(diào)幅制式的雙向移動(dòng)通信系統(tǒng)在美國(guó)新澤西的警察局投入使用； 20 世紀(jì) 30 年代末，第一部調(diào)頻制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)誕生，實(shí)驗(yàn)表明調(diào)頻制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)要比調(diào)幅制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)更加有效。在隨后的 10 幾年間，調(diào)頻制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)占據(jù)主導(dǎo)地位，也是在這個(gè)時(shí)期中，通信實(shí)驗(yàn)和電磁波傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)等工作完成了，在短波波段上實(shí)現(xiàn)了小容量專用移動(dòng)通信系統(tǒng)。然而此時(shí)的移動(dòng)通信系統(tǒng) 存在諸多的缺陷，難以與公眾網(wǎng)絡(luò)互通。 第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事上的需求，極大的促進(jìn)了移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展。戰(zhàn)后，軍事移動(dòng)通信技術(shù)逐漸被應(yīng)用于民用領(lǐng)域，到 20 世紀(jì) 50 年代，美國(guó)和歐洲部分國(guó)家相繼成功研制了公用移動(dòng)電話系統(tǒng)，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)電話和公眾電話網(wǎng)絡(luò)的互通，并且得到了廣泛的應(yīng)用。不過(guò)當(dāng)時(shí)這種移動(dòng)電話系統(tǒng)仍然采用人工接入方式，存在局限性，系統(tǒng)容量小。 從 20 世紀(jì) 60 年代中期至 70 年代中期，美國(guó)推出了改進(jìn)型移動(dòng)電話系統(tǒng)，它使用 150MHz 和 450MHz 頻段，采用大區(qū)制、中小容量，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線頻 道自動(dòng)選擇及自動(dòng)接入公用電話網(wǎng)。 20 世紀(jì) 70 年代中期，隨著民用移動(dòng)通信用戶數(shù)量的不斷增加，以及業(yè)務(wù)范圍的擴(kuò)大，可用頻道數(shù)要求遞增與有限的頻譜供給之間的矛盾日益尖銳。為了更有效地利用有限的頻譜資源，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室提出了在移動(dòng)通信發(fā)展史上具有里程 碑意義的 AMPS， 它為移動(dòng)通信系統(tǒng)在全球的廣泛應(yīng)用開(kāi)辟了新的道路。 沖 80 年代中期開(kāi)始，移動(dòng)通信蓬勃發(fā)展，走向成熟，開(kāi)發(fā)了新一代的數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。由于數(shù)字無(wú)線傳輸?shù)念l譜利用率高，系統(tǒng)的容量得到大大地提升。除此之外，數(shù)字網(wǎng)能夠同時(shí)提供語(yǔ)音，數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)。 2 第一代移動(dòng)通信技術(shù)（ 1G） 在第一代通信技術(shù)中，主要采用的是模擬技術(shù)和頻分多址（ FDMA）技術(shù)。由于傳輸帶寬的限制，此移動(dòng)技術(shù)并不能應(yīng)用到長(zhǎng)途的漫游，僅僅局限于一個(gè)區(qū)域內(nèi)部的移動(dòng)系統(tǒng)。第一代移動(dòng)通信有多種制式，不同制式采用的標(biāo)準(zhǔn)也不同，具體見(jiàn)下表。 表 11 第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要特征及使用地區(qū) 系統(tǒng)名稱 (上行 /下行頻率） /MHz 信道帶寬 信道數(shù) 地區(qū) AMPS 824849/869894 30 832 美國(guó) TACS 890915/935960 25 1000 歐洲 ETACS 872905/935960 25 1240 美國(guó) NMT450 NMT900 890915/935960 1999 歐洲 C450 、葡萄牙 RTMS 450455/460465 25 200 意大利 NTT 925940/870885 922925/867870 25/ 600/2400 560 480 日本