淺談通信技術的演進

田容全+高書強

摘要：通信技術經歷了一百多年的發展史，逐步成熟并完善。通信技術在我國鐵路領域的應用日益增多，對于我國重點發展的高鐵事業，通信技術的應用應當有新形式。本文對移動通信技術1G，2G，2.5G，3G，4G進行了簡單闡述，并簡述了5G系統的發展展望。

關鍵詞：通信技術，鐵路領域，高鐵事業，5G技術

1.通信技術的發展史

通信技術在人類文明中的出現可以從貝爾發明了電話開始計算，距今已近有一百多年的歷史了。通信網絡技術的發展進程也歷經了很多次革命性的進步。由一開始傳統的模擬通信，發展到現代的數字化通信；由最初的人工信息交換進化到現在高校的自動化信息交換；由電路交換和分組交換演變到現在的軟交換技術；大家都熟知，我們的通信技術也由最初的固定式的通信演變到現在的移動通信技術。當傳統的窄帶通信已經不能滿足人類日益增加的信息傳遞需要時，于是發展出了現在普遍的寬帶通信技術。現在的二十一世紀，是網絡或者說是互聯網高度發達的世紀，是一個信息化的世紀。伴隨著互聯網技術的高速發展，一系列新興技術如雨后春筍應運而生。因此，電信行業也在進行著一個巨大的變革。

在互聯網飛速發展的同時，電信領域方面的數據業務也在飛速發展。以數據業務為主要內容的新興的電信業務已經成為人們耳熟能詳的通信技術，而數據業務的高速發展更是前無古人。在網絡這個大平臺上，語音技術的發展也有迅猛的勢頭。因此，通信技術與之適應，也發展出了大量的多系列的語音壓縮技術，使得以來互聯網的語音交換設想得以完美的實現。最后，以IP為基礎的分組交換網絡越來越完善和成熟化，得益于網絡的大量資源，高額的利用率使得分則交換網絡能夠作為許多媒體和信息的載體，能夠同時進行多種信息的處理和傳輸，并且保持高效和準確。為了降低通信技術的經濟成本，又發展出了密集波技術，其中典型的有密集波復用技術，該技術的應用大大降低了通信成本，從而提高了利益。

基于互聯網的撲拓結構，通信網在其基礎上圍繞展開，一步一步發生著演進。其中，在鐵路方面通信技術也顯示了其神奇的價值。

2.通信技術在鐵路領域的應用概述

應用于鐵路的通信技術，主要有GSM-R系統。GSM-R系統是我國鐵路領域中最為成熟的通信技術。這種系統是專門為鐵路系統所發開的，能夠很好地應用于高速的鐵路環境中，GSM-R系統的應用為鐵路的發展做出了難以估量的貢獻。

在我國，GSM-R系統的規劃大致可以被分為以下三個層次：一是利用GSM-R系統實現鐵路的信息化，并完成信息化系統和移動通信系統的同步發展與運作。二是利用GSM-R系統實現與CTC鐵路系統的同步工作性質，同時，還要對鐵路系統的語音服務提供技術支撐。三是GSM-R系統與新建成的鐵路項目的同步作用的實現，從而對鐵路系統能夠進行監測，以避免工作的重復和無效工作，從而提高了鐵路的建設效率，降低了鐵路建造的成本。

在我國，鐵路發展的標志是我國高鐵系統的普遍運行和普及。因此，通信系統在鐵路領域的應用需要結合高鐵事業的發展進行。與我國3G和4G技術的飛速發展相適應，通信技術能夠使移動寬帶與高鐵相結合。同時，更加令人振奮的是，伴隨著無線局域網技術的高速發展和成熟，手機用戶在高鐵上的無線連接即無線寬帶的使用便更為之方便了。3G網絡效率低，信號差，這是其主要的缺點，因此目前3G網絡的下載速率大大降低，但是由于分組接入技術的引進，成功使得3G速率得到較高的上升。因此，對于逐漸發展的高鐵通信技術而言，其屬于移動通信的性質，并且借鑒3G和4G技術的成熟經驗，來完成高鐵通信技術的進一步發展。

另外，LTE技術作為3G技術長時間以來的成熟產品，實現了我國LET技術的實際應用。在未來的高鐵系統或者說是鐵路系統發展的過程中，通信技術會由目前的系統演變進入到4G時代。

3.移動通信技術概述以及5G技術發展展望

第一代通信技術（1G）于二十世紀八十年代被提出，1G是以模擬傳輸為基礎，它所能處理的信息量少，業務量小，通信質量很差，也不能保證通信過程的安全性要求，不具備加密技術，通信速度很低。隨之發展而來的第二代通信技術（2G）于二十世紀九十年代末期被使用。在1992年，第一個GSM網絡應用問世，2G技術以數字傳輸為基礎，GSM即全球移動系統，使用了900兆赫茲和800兆赫茲兩個頻率帶。GSM技術利用了SIM技術對用戶的模塊進行識別和鑒別，并且發展出了加密技術，因此從2G時代開始，通信過程便可以對偷聽行為進行防控。但是，2G技術不能夠在全球范圍內漫游，這是其一大缺點。第2.5代通信技術（2.5G）是2G與3G之間的過度階段。2.5G對2G技術進行了加強，GPRS即通用無線分組業務是2G與3G技術中間的一個銜接過程，它對GSM技術進行了較大的延伸和增強，是一種基于數據的業務方式，該技術能夠允許移動設備進行E-mail和圖片信息的接受和發送。于二十世紀九十年代末，開始了第三代通信技術（3G）。3G技術也是目前仍在開發和使用的移動通信技術。3G技術給復雜的多媒體技術提供了載體，能夠在全球范圍內無縫漫游，速率快，質量好，成本低并且保密性強，安全性高。第四代移動通信技術（4G）現在已經實施，但是仍在研究階段。4G通信技術所帶來的超高的通訊速度和超高的容量設計，以及較低的運營成本和以IP為基礎的業務作用，使得4G技術初步實現了巨大的成效。4G能夠在以往的通信技術難以達到的高速率下進行數據的傳輸和漫游功能，同時能夠為較低延時業務提供服務。

第五代通信系統（5G）雖然尚未清楚定義和應用，但是其發展也是勢在必得。5G的概念基于4G技術的發展，因此該技術的演進也是以4G技術為出發點。5G的先進性和完美的性能，使人類進入一個近乎于無暇的無線通信世界，在享受超高的傳輸速率的同時，還能體現到更多更廣的智能化服務。

通信技術于人類文明的發展息息相關，是人類社會進步的體現，也是人類生活質量的保證。通信技術高度依賴于互聯網技術的發展，計算機作為通信技術的技術手段支撐，也發揮了至關重要的作用。通信工程領域與我國高鐵事業的結合，以及與我國各行各業的結合和相互作用都非常緊密，我們每天都在使用的移動通訊設備就是通信技術的作用載體。我們日常中對數據的傳輸，信息的處理等，都離不開通信技術，5G技術的發展令人興奮，通信技術的提升和創新仍在進行中，系統的完善和改進仍然是當代科技的發展重點之一。

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作者簡介：

田容全（1996年5月4日），男，漢，籍貫：河北省高碑店市，身份證號：410603199605042510，職稱：鄭州大學在校本科生，研究方向信息與通信工程

高書強（1979年4月8日）男，民族漢身份證號：41010319790408241X，職稱：中級實驗師，研究方向：計算機應用技術和智能網絡endprint