公用移動通信網絡簡介

所謂移動通信，是指通信的雙方或至少一方處于運動中進行信息交換的通信方式。依據此定義使得移動通信網絡的范疇很廣，從應用領域方面，它可分為公用移動通信網絡和專用移動通信網絡。而我們這里所指的移動通信網絡是特指公用蜂窩式移動通信網絡，早期是相對于固定電話通信網絡。公用蜂窩式移動通信網絡只是移動通信網絡的一種形式，但在實際中人們將其口語化了，成為了移動通信的代名詞。而公用蜂窩式移動通信網絡伊始是模擬系統，而后一直是數字蜂窩移動通信網絡的發展演進。公用蜂窩式移動通信網絡具有移動性、自由性，以及不受時間、地點限制等特征，是當今發展最快、應用最廣和技術最前沿的通信技術領域之一，而且與人們的日常工作和生活息息相關，且正在極大地影響和改變著我們的工作和生活方式。

常說的移動通信技術中的“移動”是特指通信終端的移動性。為此，對于公用數字蜂窩移動通信網絡，除移動式通信終端外，其網絡應包括核心網絡（CN）和無線接入網絡（WAN）兩大部分。核心網絡（CN）部分主要是指交換機設備，另外，為了保證用戶終端的可移動性，它還包括了相關數據庫網元設備，如：本地用戶位置寄存器（HLR）、訪問用戶位置寄存器（VLR）、鑒權中心（AUC）和設備識別寄存器（EI）等。核心網的作用主要是提供話音呼叫、數據連接等的控制和交換，以及與外部其它網絡的連接和路由選擇等。為此，它還可分為電路交換域、分組交換域，實現不同業務的提供。無線接入網絡部分主要是指與無線傳輸技術相關的設備，主要包括基站（BS）、基站控制器（BSC）等。主要實現無線傳輸功能，提供移動終端的接入，即核心網與移動終端的連接。

公用蜂窩式移動通信網絡是一個不斷發展演進的過程，它是隨著通信技術特別是無線通信技術的發展，從技術上目前已經歷了五代。這些代際的演進，重點是無線接入網絡的演進，不斷的采用先進的無線技術，以不斷的提高其數據傳輸速率，不斷的滿足著人們夫人業務需求，從開始的僅有話音業務，逐步包括數據業務、視頻業務及多媒體業務等。目前第五代數字蜂窩移動通信網絡正在我國大規模地部署，已在大中城市提供服務；第六代已在開始研制之中。

20世紀70年代末至80年代，由美國貝爾實驗室首先推出蜂窩移動系統的概念和理論，美、英、日等國紛紛研制出相應的通信系統，具有代表性的有美國的AMPS、英國的TACS、北歐的NMT、日本的NAMTS等系統，這一代系統的主要技術是模擬調制、頻分多址，使用頻段為800/900MHz，只能提供話音業務，故稱之為蜂窩式模擬移動通信系統，也稱之為第一代蜂窩移動通信系統（簡稱1G）。這一代主要是人們想解決固定電話線纜的束縛，以實現免受區域限制的移動性電話通信。模擬移動通信主要的缺陷是：頻譜利用率低，容量受限；制式互不兼容，不利于用戶漫游；業務種類受限，不利于開展ISDN；等等。

90年代起隨著數字通信技術的發展，國際上又紛紛推出蜂窩式數字移動通信系統，最具代表的是歐洲的GSM系統（TDMA技術）、美國的CDMA系統（IS-95標準），另有日本的PDC系統等，這一代蜂窩式移動通信以數字傳輸、時分多址、碼分多址為主要技術，最初這些系統也只能提供話音業務，把這一代稱之為第二代蜂窩式移動通信系統（簡稱2G）。在90年代末，國際上推出了GPRS/WAP技術，使第二代蜂窩式移動通信系統也可以提供窄代數據業務，故也有人把它稱之為第二代半蜂窩式移動通信系統（簡稱2.5G）。2G系統同時可為人們提供短信息業務（SMS，也稱短信業務）或多媒體消息業務（MMS，也稱彩信業務）。

從1985年ITU提出第三代數字蜂窩移動通信系統（3G）的概念（被命名為IMT-2000）后，國際上就開始予以研究。這一代可以提供話音、可變速率的數據和高分辨率的圖像業務（并非真正的B-ISDN），而且是一個全球統一的移動通信網絡（真正的全球漫游），系統容量可以滿足全球人口需要，理論上可以達到5W（who、where、when、whom、what）的通信?？刹捎梦⒎涓C（1kM半徑范圍）和微微蜂窩（百米以內）結構，主要采用碼分多址技術。直到1999年底，ITU方推薦了5種3G的技術體制的建議標準，其中三種主流技術體制為WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。值得一提的是，其中TD-SCDMA技術是由我國提出的，是我國通信人有史以來為世界通信事業做出的最大貢獻。3G網絡除提供2G網絡的話音業務、消息業務外，其提供的數據業務得到了極大的提高，其理論上上行數據傳輸速率可達2Mbit/s以上。

第四代數字蜂窩移動通信系統（簡稱為4G）被ITU命名為“IMT-Advanced”，以引導人們向新一代技術的演進，尤其是無線接入網絡（ITU稱之為無線接口技術（RIT））。在2012年1月推薦了4G的兩種地面無線接口技術（RIT）：LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced。但在全球得到了普及應用的是3GPP 推出的LTE技術。

LTE技術是3GPP在3G系統稱之為長期演進（LTE，Long Term Evolution）項目。它采用全IP網絡架構（包括核心網EPC），采用分布式基站系統（eNB）。無線接入網絡由于采用了正交頻分復用（OFDM）、多輸入多輸出天線（MIMO）等技術，使得提供的接入能力更強，理論上峰值速率（20MHz帶寬）下行可達100Mbit/s，上行可達50Mbit/s。提供了話音（采用VoIP）、寬帶數據業務的快速接入，促進了移動互聯網的業務快速發展。它主要分為TD-LTE和FD-LTE兩種技術體制，TD-LTE體制是D對TD-SCDMA體制的演進；FD-LTE體制是對WCDMA體制的演進。

第五代數字蜂窩移動通信系統（簡稱為5G）被ITU命名為“IMT-2020”，在2012年ITU為IMT-2020制定提出了5G應用的三大類場景，包括：增強移動寬帶（eMBB）、海量機器類通信（mMTC）和超可靠低時延通信（eMTC）。目前ITU正在制定IMT-2020的正式標準，但3GPP已響應了ITU的相關要求，已制定了5G的相關標準（從R15版本開始）。我國已在2020年開始大規模的組網建設，其部署采用獨立組網（SA）和非獨立組網（NSA）兩種模式。5G的目標峰值數據傳輸速率下行可達20Gbit/s、上行可達10Gbit/s，不僅滿足人們的高速數據業務需求，同時還能為垂直行業（工業互聯網、自動駕駛、VR/AR、醫療等）提供服務。

然而，公用蜂窩式移動通信網絡代制的發展似乎無止境，目前第六代移動通信系統（6G）的相關技術及標準正在制定當中。敬請期待。