移动通信技术在信息技术应用概论中的重要性

随着人们对通信的要求越来越高，在任何地方与任何人都能及时沟通联系、交流信息，这必须借助于新的通信技术，移动通信技术就是其一。现代移动通信集中了无线通信、有线通信、网络技术和计算机技术等许多成果，在人们的生活中得到广泛的应用，弥补了固定通信的不足。

移动通信，是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息传输和交换的通信方式。移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信和卫星移动通信等。移动体之间通信联系的传输手段只能依靠无线电通信，因此，无线通信是移动通信的基础，而无线通信技术的发展将推动移动通信的发展。

1）移动通信系统的组成

移动通信系统是移动体之间、移动体和固定用户之间以及固定用户与移动体之间，能够建立许多信息传输通道的通信系统。

移动通信包括无线传输，有线传输，信息的收集、处理和存储等，使用的主要设备有无线收发信机、移动交换控制设备和移动终端设备。

移动通信系统一般由移动台、基地站、移动业务交换中心以及与公用电话网相连接的中继线构成，如图4.12 所示。

基地站和移动台（如手机）设有收、发及天线等设备，它们的工作方式是由移动通信网的具体情况决定的。如汽车调度等专用业务移动通信系统采用半双工制，而公用移动通信系统采用双工制。

基地站的发射功率、天线高度、数量同移动通信网服务覆盖区大小有关。

移动业务交换中心主要用来处理信息的交换和整个系统的集中控制管理。

图4.12　移动通信示意图

一个移动通信系统，它由多个基地站构成，从图4.13 可以看出，在整个服务区内任意两个移动用户之间的通信都能够通过基地站、移动业务交换中心来实现，移动用户与市话用户之间的通信可以通过中继线与市话局的连接来实现，这样就构成了一个有线、无线相结合的移动通信系统。

图4.13　移动通信系统的组成

移动通信无线服务区由许多正六边形小区覆盖而成，呈蜂窝状，通过接口与公众通信网（PSTN、ISDN、PDN）互联。

移动通信系统包括移动交换子系统（SS）、操作维护管理子系统（OMS）、基站子系统（BSS）和移动台（MS），是一个完整的信息传输实体。

移动通信中建立一个呼叫是由BSS和SS共同完成的；BSS提供并管理MS和SS之间的无线传输通道，SS负责呼叫控制功能，所有的呼叫都是经由SS 建立连接的；OMS 负责管理控制整个移动网。

MS也是一个子系统。它实际上是由移动终端设备和用户数据两部分组成的，移动终端设备称为移动设备；用户数据存放在一个与移动设备可分离的数据模块中，此数据模块称为用户识别卡（SIM）。

2）移动通信系统的分类

移动通信系统从使用情况来看，主要有蜂窝移动通信系统、专用业务移动通信系统、无线寻呼系统、无绳电话系统和卫星移动通信系统等。

（1）蜂窝移动通信系统

早期的移动通信系统是在其覆盖区域中心设置大功率的发射机，采用高架天线把信号发送到整个覆盖地区（半径可达几十千米），如图4.14 所示。这种系统的主要缺点是同时能提供给用户使用的信道数极为有限，远远满足不了移动通信业务迅速增长的需要。

图4.14　蜂窝移动通信系统

蜂窝通信网络把整个服务区域划分成若干个较小的区域（cell，在蜂窝系统中称为小区），各小区均用小功率的发射机（即基站发射机）进行覆盖，许多小区像蜂窝一样能布满（即覆盖）任意形状的服务地区。

相邻小区不允许使用相同的频道，否则会发生相互干扰，称同道干扰。(www.xing528.com)

蜂窝通信既能满足大的无线覆盖区和高速移动用户的要求，又能满足高密度、低速移动用户的要求，还能满足室内用户的要求，从而使蜂窝通信向个人通信发展。

（2）卫星移动通信系统

卫星移动通信系统是全球个人通信的重要组成部分，为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动、灵活的移动通信服务，在偏远的地区、山区、海岛、受灾区、远洋船只及远航飞机等通信方面更具独特的优越性，但是同步通信卫星无法实现个人手机的移动通信。解决这个问题可以利用中低轨道的通信卫星，比较典型的有“全球星系统”等。卫星移动通信系统的服务费用较高，目前还无法代替地面移动通信系统。

3）移动通信技术的发展

在过去的10 年中，世界电信发生了巨大的变化，移动通信特别是蜂窝小区的迅速发展，使用户彻底摆脱终端设备的束缚、实现完整的个人移动性、可靠的传输手段和接续方式。

（1）第一代移动通信系统

第一代移动通信系统（1G）是在20 世纪80 年代初提出的，它完成于20 世纪90 年代初，如NMT和AMPS，NMT于1981 年投入运营。第一代移动通信系统是基于模拟传输的，其特点是业务量小、质量差、安全性差、没有加密和速度低。

（2）第二代移动通信系统

第二代移动通信系统（2G）起源于20 世纪90 年代初期。欧洲电信标准协会在1996 年提出了GSM Phase 2＋，目的在于扩展和改进GSM Phase 1 及Phase 2 中原定的业务和性能。它主要包括CMAEL（客户化应用移动网络增强逻辑），S0（支持最佳路由）、立即计费，GSM 900／1800双频段工作等内容，也包含与全速率完全兼容的增强型话音编解码技术，使话音质量得到了质的改进；半速率编解码器可使GSM 系统的容量提高近一倍。尽管2G 技术在发展中不断得到完善，但随着用户规模和网络规模的不断扩大，语音质量不能达到用户满意的标准，数据通信速率太低，无法在真正意义上满足移动多媒体业务的需求。

（3）第三代移动通信系统

第三代移动通信系统（3G）以宽带CDMA 系统为主，所谓CDMA，即码分多址技术。移动通信的特点要求采用多址技术，多址技术实际上就是指基站周围的移动台以何种方式抢占信道进入基站和从基站接收信号的技术，移动台只有占领了某一信道，才有可能完成移动通信。目前已经实用的多址技术有应用于第一代和第二代移动通信中的频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和窄带码分多址（CDMA）3 种。FDMA是不同的移动台占用不同的频率。TDMA是不同的移动台占用同一频率，但占用的时间不同。第三代移动通信所采用的宽带CDMA技术完全能够满足现代用户的多种需要，能满足大容量的多媒体信息传送，具有更大的灵活性。

（4）第四代移动通信系统

与传统的通信技术相比，4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。4G集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100 Mbps的速度下载，上传的速度也能达到20 Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。4G采用OFDM（正交频分复用）技术，这种技术将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号，从而完成信号传送。4G 与3G 之间的主要区别在于终端设备的类型、网络拓扑的结构以及构成网络的技术类型。

（5）第五代移动通信系统

5G网络作为下一代移动通信网络，其最高理论传输速度可达每秒数十GB，这比现行4G网络的传输速度快数百倍，整部超高画质电影可在1 s之内下载完成。随着5G技术的诞生，用智能终端分享3D电影、游戏以及超高画质（UHD）节目的时代已向我们走来。未来5G网络的传输速率最高可达10 Gbps，与4G相比，5G有着很大的优势：通过引入新的无线传输技术将资源利用率在4G的基础上提高10 倍以上。5G有六大关键技术，分别为高频段传输技术、新型多天线传输技术、同时同频全双工技术、D2D技术、密集组网和超密集组网技术以及新型网络架构技术等。

4）移动通信的运营商（ISP）

ISP（Internet Service Provider），互联网服务提供商，即向广大用户综合提供互联网接入业务、信息业务和增值业务的电信运营商。在互联网应用服务产业链“设备供应商—基础网络运营商—内容收集者和生产者—业务提供者—用户”中，ISP／ICP 处于内容收集者、生产者以及业务提供者的位置。

中国有三大基础运营商：中国移动、中国联通、中国电信，还有北京歌华有线宽带、北京电信通、长城宽带、益家宽带、创威宽带、东南网络、E家宽和方正宽带等运营商。