❶ 從1G到4G:無線通信原理淺析
1G——2G——2.5G——3G——4G
讓我們從一個電磁波開始
我們知道,隨時間變化的電場產生磁場 , 隨時間變化的磁場產生電場,兩者互為因果,形成電磁場。電磁場總是以光速向四周傳播,形成電磁波。
但是有一個問題, 傳輸距離短 ,這些電磁波往往是低頻的,發射能力很弱,所以我們需要找一些高頻信號把這些低頻信號載到遙遠的地方。像這樣把低頻信號載入到高頻信號上去,叫做調制,他的反過程叫做解調。好,現在我們可以發射信號了
還有一個問題, 信號衰減 ,怎麼辦?不能增加發射功率,那樣只能讓手機越做越大,要用蜂窩。每個蜂窩中有一個基站,對信號進行放大增強。為了不沖突,相鄰的蜂窩之間不能使用相同頻段的信號(相同頻段,互相干擾,所以在蜂窩之上進行跳頻傳輸)
有了這些理論,我們的1G網路誕生了。1G網路傳輸的是模擬信號,他採集到模擬信號,經過放大加強,調制之後發射出去,然後通過蜂窩進行傳輸。
簡易的振盪發射電路,(聲音採集,放大,調制)它可以用作無線麥克,無線遙控和竊聽,1G網路最經典的應用就是大哥大。模擬信號手機,9字頭的號碼,只能打電話,不可以互通簡訊。當時的大哥大設備極其昂貴,只有香港的大哥們用得起,所以江湖人稱大哥大,絕對是身份與地位的象徵,在當時的上流社會,就像阿瑪尼一樣流行。
但是大哥大有一個特性十分令人憂傷,就是 1G網路通話不能保密 ,只要我們用一個振盪電路,調到相應的頻率,就可以竊聽語音通話,商業洽談,私人聚會,情侶之間,都可以,甚至有私家偵探通過竊聽大哥大來調查婚外情。日本作家東野圭吾還以這種竊聽為原型寫了一本懸疑書,叫做《嫌疑人X的現身》。 被人竊聽,這實在是太糟糕了。另外通話質量差,不能提供數據業務都昭示著它終將被時代所淘汰,成為歷史。
那麼怎麼保密呢, 電磁波整段傳輸十分容易被竊聽 ,一位科學家就想,可不可以把它化整為零,切成小的數據塊在不同的頻段和時段來傳輸呢。這就的是數字通信的雛形。這位科學家沒有想到,這樣一個簡單的想法,竟給通信領域帶來了翻天覆地的變革。
數字信號產生,很簡單,就是對模擬信號進行采樣量化, 采樣頻率是指一秒鍾內采樣的次數。量化位數是對信號的幅度進行數字化。位數越高越接近原始的波形。
而量化采樣所帶來的問題就是 失真 ,那麼如何保真?
GSM解決了1G網路的所有疑難雜症,他使用13和15字頭的號碼,抗干擾能力強,安全性高,支持低速數據業務(比如瀏覽網站,簡訊和彩信),但是這一切依舊不能改變 GSM效率低下 的事實。
GSM網路使用的是電路交換,類似於我們所使用的電話,通信雙方通過撥號連接到網路,然後進行通信,一旦連接建立,始終佔用信道,直到停止撥號。這就是我們所俗稱的長連接。
所以GSM這種特點為他帶來了兩個極其尖銳的缺點。
1.信道利用率低,信道有限,一旦撥號,即使什麼也不做,也會佔用信道,限制了帶寬,限制了數據業務的應用,也無法實現移動的多媒體業務。造成資源的浪費。
2.簡訊送達不及時,當用戶發送簡訊的時候,短消息首先被發送到簡訊中心的伺服器中,再由伺服器轉發給接收用戶。如果用戶不在線,不能正常通信,則該條短消息進行一定的延時後重新發送。如果接收方一直不上網,由於伺服器緩存有限,也許過上一兩天,這條簡訊就丟掉了。
於是GPRS網路應運而生了,通用無線分組業務,GPRS採用分組交換技術來提高效率,用戶只有在發送或接收數據期間才佔用資源。這意味著多個用戶可高效率地共享同一無線信道,從而提高了資源的利用率。另外GPRS使用了實時在線策略, 手機一開機就自動附著到GPRS網路上,採用這種附著方式連接網路是免費的,用戶只有數據流量傳遞時,才會收取費用。以流量為依據,多用多收,少用少收。所以我們可以看到,從GPRS開始,2G網路的性能有了極大的提高,同時也有了數據流量的概念,為之後3G時代的開啟奠定了基礎。所以說GPRS是承前啟後的一部傑作,我們習慣上把他定義為2.5G網路。
GPRS在獲得極大成功的同時,也為我們帶來了新的問題:數據片如何重組,如何排序,如何同步,以及如何糾錯。這些問題在經典的TCPIP中,給出了詳盡的答案,不作贅述。可以看出,當進入2.5G分組時代,所面臨的已經是網路問題了,互聯網與通信網相融合已經初露端倪。
隨著手機上網用戶的激增,GPRS開始變得擁擠,不堪重負 ,效率低下又一次來臨了。如何提高效率,頻率已經趨於飽和,而且已經運用了分組技術,那麼我們還能怎麼辦?
可以看出,通信技術的每一次進步,都是對原有系統的切割細化過程。無線電波在傳輸過程中有衰減,那麼我們把傳輸距離切割,加入多個基站,形成蜂窩系統,使中遠距離通信成為可能。模擬信號在傳輸中易被竊聽,那麼我們把模擬信號進行切割,形成數字信號跳頻傳輸,使數據安全得以保障,於是有了GSM網路。GSM是單用戶獨占信道,效率低下,我們把信道的使用權進行切割,多用戶分時共用信道,於是有了分組網路GPRS。由於用戶激增,GPRS變得擁擠,我們為每個用戶貼上識別碼,多用戶同時共用信道,於是有了3GCDMA網路。
三個標准共存,誰也不能保證自己能笑到最後,用窮舉法去應對不確定性才是大國戰略,所以中國並沒有竭盡全力去發展TD-SCDMA,而是讓聯通購買WCDMA使用權,電信購買CDMA2000使用權,而讓在GPRS時代大賺了一筆的移動去開發TD-SCDMA。
WCDMA全稱為Wideband CDMA寬頻分碼多重存取,聯通2G時代的基建本身就很少很差,所以直接跳過這些2G基站,在各大城市建設了很多新的WCDMA基站。所以3G時代在城市裡,聯通的信號是最好的。機型也最多,由於WCDMA是歐洲制式,那時任何一款水貨智能機基本上都支持WCDMA(iphone,愛立信、諾基亞、富士通、夏普,三星,谷歌)。以前諾基亞一家獨大,他的GSM系統在全球極其完善,因此WCDMA具有先天的市場優勢。是當時世界上使用最廣泛,服務種類最豐富的3G標准,占據全球80%以上市場份額。
CDMA2000是高通的技術,其中的CDMA20003x方案是3G標准,實際上就是把三個低速的CDMA20001x信道捆綁在一起,應用了多路載波技術,達到了提速的目的,雖然簡單,但是由於沒有採用新的通信協議,不用新建基站,所以對於走農村包圍城市路線的電信來說是不小的福音,因而從CDMA2000城市到村鎮,覆蓋面最廣。但是手機終端較貴。因為高通要收取的高額專利費。所以很多手機廠商做多模手機時,聯通+移動版和電信版往往會分開來做,而三網通手機往往會昂貴不少,那就是交的專利錢。
TD-SCDMA就很一般了,中國的國企,執行能力非常強悍,能夠吃苦耐勞,但是因為通信技術起步較晚,技術不成熟,產業鏈不完整,導致產品遠遠落後於上述兩個標准,傳輸速度很慢,基站笨重且輻射大(由於建築物密集,一般大城市都限制基站布設,誰也不願意這樣一個龐然大物整天在自己頭上朝著自己輻射高頻電磁信號),而且由於技術方面的原因,移動速度超過120KM/小時,接受不到穩定的信號,這是簡直是出差族的噩夢。但由於中國人自己研發,具有知識產權,所以被大量用作軍用通信網的核心交換任務。所以TD-SCDMA的最大用戶不是中國人民,而是中國人民解放軍。
從2G時代的時分、頻分到3G時代的碼分,其實無線通信信道的效率已經被我們壓榨的差不多了,當人們還在疑惑通信速率是否已經到達瓶頸的時候,來自IT行業的降維打擊到來了。
碎碎念了這么多,感謝你能看到這里,在不遠的將來,我們將會迎來5G時代,科技在進步,願我們的生活也將越加美好。
❷ 無線傳輸的方式及原理
也是使用tcp/ip協議通信傳輸網路,和有線網大同小異,只是傳輸介質不同,有線使用銅線介質傳輸,無線使用無線電波傳輸,這樣無線電有頻率和波段,大多數咱們使用的無線路由器WiFi都是2.4G或5G 波段的信號傳輸。
與有線傳輸相比,無線傳輸具有許多優點。或許最重要的是,它更靈活。無線信號可以從一個發射器發出到許多接收器而不需要電纜。所有無線信號都是隨電磁波通過空氣傳輸的,電磁波是由電子部分和能量部分組成的能量波。
在無線通信中頻譜包括了9khz到300000Ghz之間的頻率。每一種無線服務都與某一個無線頻譜區域相關聯。無線信號也是源於沿著導體傳輸的電流。電子信號從發射器到達天線,然後天線將信號作為一系列電磁波發射到空氣中。
信號通過空氣傳播,直到它到達目標位置為止。在目標位置,另一個天線接收信號,一個接收器將它轉換回電流。接收和發送信號都需要天線,天線分為全向天線和定向天線。在信號的傳播中由於反射、衍射和散射的影響,無線信號會沿著許多不同的路徑到達其目的地,形成多徑信號。
無線通信原理——基本原理
無線通信是利用電波信號可以在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式。在移動中實現的無線通信又通稱為移動通信,人們把二者合稱為無線移動通信。簡單講,無線通信是僅利用電磁波而不通過線纜進行的通信方式。
1,無線頻譜
所有無線信號都是隨電磁波通過空氣傳輸的,電磁波是由電子部分和能量部分組成的能量波。聲音和光是電磁波得兩個例子。無線頻譜(也就是說,用於廣播、蜂窩電話以及衛星傳輸的波)中的波是不可見也不可聽的——至少在接收器進行解碼之前是這樣的。
「無線頻譜」是用於遠程通信的電磁波連續體,這些波具有不同的頻率和波長。無線頻譜包括了9khz到300 000Ghz之間的頻率。每一種無線服務都與某一個無線頻譜區域相關聯。例如,AM廣播涉及無線通信波譜的低端頻率,使用535到1605khz之間的頻率。
當然,通過空氣傳播的信號不一定會保留在一個國家內。因此,全世界的國家就無線遠程通信標准達成協議是非常重要的。ITU就是管理機構,它確定了國際無線服務的標准,包括頻率分配、無線電設備使用的信號傳輸和協議、無線傳輸及接收設備、衛星軌道等。如果政府和公司不遵守ITU標准,那麼在製造無線設備的國家之外就可能無法使用它們。
2,無線傳輸的特徵
雖然有線信號和無線信號具有許多相似之處——例如,包括協議和編碼的使用——但是空氣的本質使得無線傳輸與有線傳輸有很大的不同。
正如有線信號一樣,無線信號也是源於沿著導體傳輸的電流。電子信號從發射器到達天線,然後天線將信號作為一系列電磁波發射到空氣中。信號通過空氣傳播,直到它到達目標位置為止。在目標位置,另一個天線接收信號,一個接收器將它轉換回電流。
3,天線
每一種無線服務都需要專門設計的天線。服務的規范決定了天線的功率輸出、頻率及輻射圖。
無線信號傳輸中的一個重要考慮是天線可以將信號傳輸的距離,同時還使信號能夠足夠強,能夠被接收機清晰地解釋。無線傳輸的一個簡單原則是,較強的信號將傳輸的比較弱的信號更遠。
正確的天線位置對於確保無線系統的最佳性能也是非常重要的。用於遠程信號傳輸的天線經常都安裝在塔上或者高層的頂部。從高處發射信號確保了更少的障礙和更好的信號接收。
4,信號傳播
在理想情況下,無線信號直接在從發射器到預期接收器的一條直線中傳播。這種傳播被稱為「視線」(Line Of Sight,LOS),它使用很少的能量,並且可以接收到非常清晰的信號。不過,因為空氣是無制導介質,而發射器與接收器之間的路徑並不是很清晰,所以無線信號通常不會沿著一條直線傳播。當一個障礙物擋住了信號的路線時,信號可能會繞過該物體、被該物體吸收,也可能發生以下任何一種現象:發射、衍射或者散射。物體的幾何形狀決定了將發生這三種現象中的那一種。
(1)反射、衍射和散射
無線信號傳輸中的「反射」與其他電磁波(如光或聲音)的反射沒有什麼不同。波遇到一個障礙物並反射——或者彈回——到其來源。對於尺寸大於信號平均波長的物體,無線信號將會彈回。例如,考慮一下微波爐。因為微波的平均波長小於1毫米,所以一旦發出微波,它們就會在微波爐的內壁(通常至少有15cm長)上反射。究竟哪些物體會導致無線信號反射取決於信號的波長。在無線LAN中,可能使用波長在1~10米之間的信號,因此這些物體包括牆壁、地板天花板及地面。
在「衍射」中,無線信號在遇到一個障礙物時將分解為次級波。次級波繼續在它們分解的方向上傳播。如果能夠看到衍射的無線電信號,則會發現它們在障礙物周圍彎曲。帶有銳邊的物體——包括牆壁和桌子的角——會導致衍射。
「散射」就是信號在許多不同方向上擴散或反射。散射發生在一個無線信號遇到尺寸比信號的波長更小的物體時。散射還與無線信號遇到的表面的粗糙度有關。表面也粗糙,信號在遇到該表面是就越容易散射。在戶外,樹木會路標都會導致行動電話信號的散射。
另外,環境狀況(如霧、雨、雪)也可能導致反射、散射和衍射
(2)多路徑信號
由於反射、衍射和散射的影響,無線信號會沿著許多不同的路徑到達其目的地。這樣的信號被稱為「多路徑信號」。多路徑信號的產生並不取決於信號是如何發出的。它們可能從來源開始在許多方向上以相同的輻射強度,也可能從來源開始主要在一個方向上輻射。不過,一旦發出了信號,由於反射、衍射和散射的影響,它們就將沿著許多路徑傳播。
無線信號的多路徑性質既是一個優點又是一個缺點。一方面,因為信號在障礙物上反射,所以它們更可能到達目的地。在辦公樓這樣的環境中,無線服務依賴於信號在牆壁、天花板、地板以及傢具上的反射,這樣最終才能到達目的地。
多路徑信號傳輸的缺點是因為它的不同路徑,多路徑信號在發射器與接收器之間的不同距離上傳播。因此,同一個信號的多個實例將在不同的時間到達接收器,導致衰落和延時。
5,固定和移動
每一種無線通信都屬於以下兩個類別之一:固定或移動。在「固定」無線系統中,發射器和接收器的位置是不變的。傳輸天線將它的能量直接對准接收器天線,因此,就有更多的能量用於該信號。對於必須跨越很長的距離或者復雜地形的情況,固定的無線連接比鋪設電纜更經濟。
不過,並非所有通信都適用固定無線。例如,移動用戶不能使用要求他們保留在一個位置來接收一個信號的服務。相反,行動電話、尋呼、無線LAN以及 其它許多服務都在使用「移動」無線系統。在移動無線系統中,接收器可以位於發射器特定范圍內部的任何地方。這就允許接收器從一個位置移動到另一個位置,同時還繼續接受信號。
具體的數據傳輸原理是一樣的:數據是0和1 任何復雜的數據都是通過0和1表達出來的 比如說 發送 您好 兩個字 還原成最本質的數據就是一串0和1混在一起的數字 而0和1對於物理層來說 就是兩種狀態 所以理論上 任何能表示兩種狀態的物理現象並且可以傳播的都可以用於傳輸數據 包括光 電 電磁波等等
比如說 可以用燈滅表示0 燈亮表示1 那我在遠處對著你恍恍手電筒就完成了一次無線傳輸。
而對於日常用到的無線傳輸 採用的是電磁波的方式
電磁波的傳輸原理大概是:電流流過導體時 會對周圍產生電磁波 而導體在電磁波環境中 會產生電流
這樣 我這邊用一根鐵棍 兩邊接上電 然後控制鐵棍中的電流 就會在空間中產生一定規律的電磁波 而對應的 另一方在我產生的電磁波的范圍內 放另一根鐵棍 這根鐵棍里就會產生有規律的電流 這樣就完成了物理層面上最基本的兩種狀態的表達 從而傳輸了數據。
通常我們管這樣的鐵棍叫做天線
❸ 無線通信技術分為哪些種類
1、無線通信技術的發展過程
回顧通信發展的歷史,我們發現了一個非常有趣有過程:1832年莫爾斯發明了電報,它傳送的信息是由眾所周知的點劃碼組成的,即人類最早的通信是採用數字方式進行的。以後貝爾又發明了電話,並由此造就一個電信產業。一個多世紀以來,以電話服務為主的電信業走了一條成功之路,取得了極大的發展。然而隨著人類社會的發展,電信業務也從早期的電報、電話發展到今天多種業務並存的局面,通信的規模也發生了翻天覆地的變化。隨著科學技術的發展,現代通信又進入了數字時代。20世紀90年代信息革命的浪潮,建設信息高速公路的號角聲,信息和知識爆炸式的增長,特別是網際網路商用化後的迅猛發展,使傳統的電信業受到巨大的震動和沖擊。帶給我們的啟示是,問題的核心在於「信息」。在信息和知識已成為社會和經濟發展的戰略資源和基本要素的時代中,人們更加需要隨時隨地獲取信息,原來點對點的固定電話通信方式已遠不能滿足需求了。人類需要寬頻的無線通信技術,來滿足多媒體化、普及化、多樣化、全球化和個性化的信息交流。 無線通信是指採用電磁波進行信息傳遞的通信方式。早在1897年,馬可尼使用800khz中波信號進行了從英國至北美紐芬蘭的世界上第一次橫跨大西洋的線無電報通信試驗,開創了人類無線通信的新紀元。 在無線通信初期,受技術條件的限制,人們大量使用長波及中波進行通信。20世紀20年代初人們發現的短波通信,直到20世紀60年代衛星通信興起前,它一直是遠程國際通信的重要手段,並且目前對應急通信和軍用通信依然有一定實用價值。
20世紀40年代到50年代產生了傳輸頻帶較寬、性能較穩定的微波通信,成為長距離大容量地面干線無線傳輸的重要手段。模擬調頻傳輸容量高達2700路,亦可同時傳輸高質量彩色電視信號;爾號逐步進入中容量至大容量數字微波傳輸。80年代中期以來,隨著頻率選擇性色散衰落對數字微波傳輸中斷影響的發現及一系列自適應衰落對抗技術與高狀態調制與檢測技術的發展,使數字微波傳輸產生了一個革命性變化。特別應該指出的是20世紀80年代到90年代發展起來的一整套高速多狀態自適應編碼調制解調技術與信息號處理及信號檢測技術,對現今衛星通信、移動通信、全數字hdtv傳輸、通用高速有線/無線接入,乃至高質量磁性記錄等諸多領域的信號設計與信號處理及應用,發揮了重要作用。隨著國民經濟和社會發展的信息化,人們要通信息化開創新的工作方式、管理方式、商貿方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、醫療保健方式以及消費與生活方式。無線通信也從固定方式發展為移動方式,移動通信發展至今大約經歷了五個階段;
第一階段為20年代初至50年代初,主要用於艦船及軍有,採用短波頻及電子管技術,至該階段末期才出現150mhz vhf單工汽車公用行動電話系統mts。
第二階段為50年代到60年代,此時頻段擴展至uhf450mhz,器件技術已向半導體過渡,大都為移動環境中的專用系統,並解決了行動電話與公用電話網的接續問題。
第三階段為70年代初至80年代初頻段擴展至800mhz,美國bell研究所提出了蜂窩系統概念並於70年代末進行了amps試驗。
第四階段為80年代初至90年代中,為第二代數字移動通信興起與大發展階段,並逐步向個人通信業務方向邁進;此時出現了d-amps、tacs、etacs、gsm/dcs、cdmaone、pdc、phs、dect、pacs、pcs等各類系統與業務運行,頻段擴展至900mhz~1.9ghz,而且除公眾蜂窩電話通信系統外,無線尋呼系統、無繩電話系統、集群系統、無中心多信道選址移動通信系統等各類移動通信手段適應用戶市場需求同時興起並各顯神通。
第五階段為90年代中至今,隨著數據通信與多媒體業務需求的發展,適應移動數據、移動計算及移動多媒體運作需要的第三代移動通信開始興起,其全球標准化及相應融合工作與樣機研製和現場試驗工作在快速推進,包括從第二代至第三代移動通信的平滑過渡問題在內。對於第三代移動tmt-2000紛紛參與標準的制定,經多次融合努力在1999年10月25日至11月5日芬蘭赫爾辛基召開的itu-r tg8/1第18次會議上5類rtt技術標准共6種方案成為最終結果。中國的td-scdma方案也已成為其中之一。應該指出,utrawcdma ds及tia cdma2000mc的相應起步樣機已經誕生,包括以gsm、csmaone後向兼容為基礎的第二代半過渡設備(g)edge、cdma is-95b hdr(2.4mbit/s峰值速率,64qam調制)及cdma2000-1x等亦已推出。
此外,為接續internet移動游覽應用的無線應用協議(wap)與無線連接技術藍牙(blue tooth)已經產生。從網路的角度來看,接入網可分成有線接入網和無線接入網、光纜同軸混合接入網、銅線電纜、對絞線、電話(一般為銅線)接入網等等;無線接入技術是近些年迅速發展起來的新技術領域,它從概念上產生了一個重大的飛躍,即不需要纜線類物理傳輸媒質而採用無線傳播手段來代替部分接入網甚至入網的全部,從而達到降低成本、提高靈活性和擴展傳輸距離的目的。無線接入網品種繁多,如移動衛生系統,蜂窩移動通信系統,集群通信系統,一點到多點微波通信系統,微波蜂窩的無線本地接入系統(phs、pas、pacs、dect)等。短距離之內的接入技術主要有藍牙(blue tooth)、紅外線、dect、ieee802.11和共享無線接入協議(swap)/homerf等系統。繼廣域網(wan、wind、area network或城域網,man,metropolitan area network)、區域網(lan,local area network)之後,最近人們又提出了「無線個域網」(wpan、wireless personal area network)。這一新概念將小范圍應用提升至網路理論的高度。在短短的時間,wpan成為一個受人矚目的新熱點,wpan的研究組成立不到1上,就演變為ieee的專門工作組ieee802.5(即wpan working group,於1999年3月成立),可見其受重視的程度。
比較而言,blue tooth系統更具有代表性,它正根據wpan的概念向前發展。事實上,blue tooth和wpan的概念相輔相成,blue tooth已經是wpan的一個雛形。從它最初由ericsson,ibm,inter,nokia和toshiba公司作為原始發起組織而推出,1年多時間已吸引了近2000個國際上有影響的公司參與。1999年底,美國的4家公司3com,lucent,microsoft和motorola,與上述5公司一樣作為blue tooth的發起組織,使它在與swap、ieee802.11等類似應用標準的競爭中脫穎而出,發展前景更加明朗。為了推動blue tooth的發展,blue tooth的標準是非專利的,blue tooth已成為目前通信領域的一個新熱點,預計不遠的將來就可成為小范圍無線多媒體通信的國際標准。總之,無線通信技術前景一片光明。
2、我國無線通信技術的發展
當前,中國是世界各國通信技術運營商和設備製造商關注的焦點,大家都希望在中國的市場上佔有自己的發展空間和市場份額。移動通信在中國發展十分迅速,中國移動通信的走向一直為世人所矚目。1987年11月,我國廣東正式開通了第一個tacs制式模擬蜂窩移動通信系統,實現了行動電話用戶「零」的突破。1994年底,廣東又首先開通了gsm數字蜂窩移動通信系統,至1995年,全國已15個省、市也相繼開通了gsm移動通信網。迄今為止,全國各省、自治區、直轄市面上都建設了gsm網,實現了國內和國際的全自動溫游。目前我國正在積極准備在21世紀初期開展第三代移動通信的商用試驗。
從1987年至今,我國行動電話用戶數的增長很快,尤其是gsm網更是以人們始料不及的速度在迅猛發展。這主要是因為gsm系統在技術和經濟方面均比tacs系統有較大的優勢,更重要的是我國在gsm運營領域引入了競爭機制,促進了gsm網的發展。我國的移動通信用戶已超過了8000萬,位居世界第二。
近10年來,我國在移動通信領域的科研、設備生產等方面也取得了可喜的進步。國產移動通信設備—交換系統、基站和手機等都已經投入生產,並陸續投放市場,第三代移動通信系統的開發和研究也正與世界同步。可見,中國無線通信在運營業與製造業上已取得了第一階段的成功。
3、今後無線通信技術的趨勢
21世紀的電信技術正進主一個關鍵的轉折時期、未來十年將是技術發展最為活躍的時期。信息化社會的到來以及ip技術的興起,正深刻的改變著電信網路的面貌以及未來技術發展的走向。未來無線通信技術發展的主要趨勢是寬頻化、分組化、綜合經、個人化、主要特點體現為以上幾個方面:
(1)寬頻化是通信信息技術發展的重要方向之一。隨著光纖傳輸技術以及高通透量網路節點的進一步發展,有線網路的寬頻化正在世界范圍內全面展開,而無線通信技術也正在朝著無線接入寬頻化的方向演進,無線傳輸速率將從第二代系統的9.6kbit/s向第三代移動通信系統的最高速率2mbit/s發展。
(2)核心網路綜合化,接入網路多樣化。未來信息網路的結構模式將向核心網/接入網轉變,網路的分組化和寬頻化,使在同一核心網路上綜合傳送多種業務信息成為可能,網路的綜合化以及管制的逐步開放和市場競爭的需要,將進一步推動傳統的電信網路與新興的計算機網路的融合。接入網是通信信息網路中最具開發潛力的部分,未來網路可通過固定接入、移動蜂窩接入、無線本地環路入等不同的接入設備,接入核心網實現用戶所需的各種業務。在技術上實現固定和移動通信等不同業務的相互融合,尤其是無線應用協議(wap)的問世,將極大地推動無線數據業務的開展,進一步促進移動業務與ip業務的融合。
(3)信息個人化是下世紀初信息業進一步發展的主要方向之一。而移動ip正是實現未來信息個人化的重要技術手段,在手機上實現各種ip應用以及移動ip技術正逐步成為人們關注的焦點之一。移動智能網技術與ip技術的組合將進一步推動全球個人通信的趨勢。
(4)移動通信網路結構正在經歷一場深刻的變革,隨著網路中數據業務量主導地位的形成,現有電路交換網路向ip網路過渡的趨勢已不可阻擋,ip技術將成為未來網路的核心關鍵技術,ip協議將成為電信網的主導通信協議。隨著移動通信通用分組無線業務(gprs)的引入,用戶將在端到端分組傳輸模式下發送和接收數據,打破傳統的數據接入接式。以ip為基礎組網,開始了移動骨幹網ip應用的實踐。
4、無線通信技術在數字社區中的應用
無線通信技術的發展為實現數字化社區提供了有力的保證,數字化社區提供了有力的保證。數字化社區的特點是信息的交流非常的廣泛和方便,無論是實驗室、辦公室還是家庭,計算機及其外設的應用越來越普及,社區中的設備也都有電腦控制。如果它們之間的通信仍然採用有線方式的話,這將給使用帶來很大的不便。blue tooth技術為我們建立一個全無線的工作環境和生活環境,blue tooth標准已制定了和計算機以及與internet、pstn、isdn(integrated services digital network)、lan、wan、xdsl (xdigital subscriber loop)等網路的介面協議,其目標是用單一的blue tooth標准來建立起和眾多國際標準的連接。目前它用1mb/s的速率已完全可以勝認這些工作,將來根據ieee802.15的發展計劃,可以將速率提高到20mb/s以上。我們可以使用無線電纜來連接辦公室和家庭中的電子設備,甚至包括鍵盤、滑鼠等也採用無線傳輸。我們擁有一個無線公務包,以便攜計算機和掌上計算機為代表,採用無線方式和其他設備或網路相連接,使我們擁有一個可流動的辦公室。
internet和移動通信的迅速發展,使人們對電腦以外的各種數據源和網路服務的需求日益增長。數字照相機、數字攝像機等設備裝上blue tooth系統,既可免去使用電纜的不便,又不可不受內存溢出的困擾,隨時隨地可將所攝圖片或影像通過同樣裝上blue tooth系統的手機或其他設備傳回指定的計算機中。pda(personal digital assistant)裝上blue tooth系統後,採用無線方式收、發e-mail甚至瀏覽網頁將更為方便。blue tooth的硬體電路可以做到微型化,在headset上應用非常合適。裝上blue tooth系統的headset可以使它和手機進行無線連接,也可以使人在小范圍內自由走動地打電話、收聽音樂,在較大的范圍內召開電話會議。微型化、低功耗和低成本的特性給blue tooth在人們日常生活中的應用開拓了近乎無限的空間。例如,blue tooth構成的無線電電子鎖比其它非接觸式電子鎖或ic鎖具有更高的安全性和適用性,各種無線電遙控器(特別是汽車防盜和遙控)比紅外線遙控器的功能更強大,在餐館酒樓用膳時菜單的雙向無線傳輸或招呼服務員提供指定的服務(如添茶、加飲料等)將更為方便等。利用藍牙做出來的感測器可以隨時監視家庭中的冰箱存量的變化,從而隨時反映出用戶所需要的物品,如果再連接到internet上的話,可以實現網上購物。
未來的信息家電將以internet和家庭網路為基礎、以無線連接實現雙向傳輸,是具有一定智能的3c(computer、communication和consumer)相融合的信息產品。以藍牙技術設計的數字手機、家庭及辦公室電話、小型pbx等電話系統,實現了真正意義上的個人通信。藍牙提供了低成本、低功耗的無線接入式,順應了現代通信技術和應用的發展潮流,在信息家電和移動通信等方面具有巨大的發展潛力。藍牙技術自提出以來,在短短的2年內已風靡全球。根據市場調查和預測,1999年藍牙技術的產品全球銷量幾乎為零,2000年猛增到3670萬美元,2001年將在到1.26億美元,2006年可達到到6.99億美元;2002年,全球使用藍牙技術的計算機外圍設備將達到1.5億台,使用藍牙技術筆記本電腦將達到2500萬部;2003年全球90%以上的筆記本電腦將使用藍牙技術,2006年全球將推出6.7億台使用藍牙技術的信息家電。
回顧無線通信的發展歷程,個人通信的移動性與無縫隙覆蓋多媒體綜合業務需求將愈來愈突出。頻譜延伸至毫米波、亞毫米波的電磁「無線光纖」乃至激光與粒子通信范疇的無線通信將有愈來愈廣闊的活動舞台及光明的發展前景。市場是發展的驅動力。盡管我國的移動通信和互聯網發展十分迅速,但我國目前的行動電話和網路用戶普及率還很低,面對我國12億人口,我國在網路規模和容量方面有很大的發展空間。同時,競爭局面的形成,促使運營企業積極拓展新業務、新應用,向用戶提供豐富的選擇,以滿足用戶多方面、多層次的需求。因此,在移動通信和互聯網上的應用開發也有很大的發展潛力。我們要積極促進無線領域的科技進步、技術創新,為實現科教興國戰略,增強中華民族的綜合國力,為全球信息化及經濟全球化環境下的國際社會與全人類的發展而積極貢獻力量。