綜述移動通信發(fā)展及其展望

摘 要 本文簡單概述了移動通信發(fā)展的經(jīng)歷，給大家分別介紹了GSM網(wǎng)絡、WCDMA網(wǎng)絡、LTE網(wǎng)絡的一些基本情況，包括它們的發(fā)展歷程、網(wǎng)絡架構以及關鍵技術等，并在總結中比較了它們之間的區(qū)別，最后，結合當前的實際情況提出了對未來移動通信發(fā)展的一些展望。

關鍵詞 GSM網(wǎng)絡；WCDMA網(wǎng)絡；LTE網(wǎng)絡

1 GSM網(wǎng)絡

1.1 GSM網(wǎng)絡概述

第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的典型代表是美國的DAMPS系統(tǒng)、IS-95 和歐洲的GSM系統(tǒng)。

GSM系統(tǒng)主要由移動臺（MS）、移動網(wǎng)子系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）和操作支持子系統(tǒng)（OSS）四部分組成[1]。

1.2 GSM關鍵技術

（1）工作頻段

我國陸地公用蜂窩數(shù)字移動通信網(wǎng)GSM通信系統(tǒng)采用900MHz頻段。

（2）頻道間隔

相鄰兩頻道間隔為200kHz。

（3）多址方案

GSM通信系統(tǒng)采用多址技術，頻分多址（FDMA）和時分多址（TDMA）結合，還加上跳頻技術。

（4）無線接口管理

2 WCDMA網(wǎng)絡

W-CDMA（寬帶碼分多址）是一個ITU（國際電信聯(lián)盟）標準，它是從碼分多址（CDMA）演變來的，能夠支持移動/手提設備之間的語音、圖像、數(shù)據(jù)以及視頻通信。

2.1 WCDMA網(wǎng)絡概述

第三代移動通信系統(tǒng)在2000年開始商用，能提供多種類型、高質量的多媒體業(yè)務，能實現(xiàn)全球無縫覆蓋，具有全球漫游能力，可與固定網(wǎng)絡相兼容，并可以小型便攜式終端在任何時候、任何地點進行任何種類的通信。由于其諸多的優(yōu)點，吸引了全世界各個運營商、生產(chǎn)廠家與廣大用戶。

2.2 WCDMA關鍵技術

（1）CDMA技術

FDDWCDMA系統(tǒng)采用了寬帶的CDMA方式，吸納了了很多CDMA的關鍵技術，如直接擴頻，軟切換（包括更軟切換），功率控制等；

（2）電路交換

從R99版本標準來看，CS域采用的仍是基于64K電路交換的MSC架構，所有從UTRAN當中傳出的分組話音，需經(jīng)適當?shù)木幗獯a轉換，變?yōu)殡娐贩绞酵ㄟ^核心網(wǎng)傳送，反之則做相反的轉換；

（3）ATM技術及協(xié)議：

在WCDMA系統(tǒng)標準，尤其是R99和R4的UTRAN中，大量采用了ATM及其相關協(xié)議作為2層傳送機制和服務質量保證機制；

（4）IP承載及應用：

IP作為目前數(shù)據(jù)業(yè)務事實上的底層承載標準，在WCDMA系統(tǒng)標準當中獲得了廣泛采用，從UTRAN當中傳出的數(shù)據(jù)包，透過PS域，可承載于IP，通過SGSN傳至GGSN至公共數(shù)據(jù)網(wǎng)；

（5）分組語音技術：

R4以后，電路域的話音采用了分組語音技術；

（6）傳統(tǒng)信令：

WCDMA系統(tǒng)標準中由于考慮到對GSM核心網(wǎng)設備的向下兼容性，大量保留了傳統(tǒng)的信令和協(xié)議如MAP，ISUP等，這些信令對WCDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡與GSM網(wǎng)絡的漫游切換和與PSTN系統(tǒng)的互聯(lián)至關重要[2]。

3 LTE網(wǎng)絡

LTE是由3GPP（第三代合作伙伴計劃）組織制定的UMTS（通用移動通信系統(tǒng)）技術標準的長期演進。LTE系統(tǒng)引入了OFDM（正交頻分復用）和MIMO（多輸入多輸出）等關鍵傳輸技術，顯著增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率。

3.1 LTE網(wǎng)絡概述

系統(tǒng)構架為了實現(xiàn)LTE提出的目標而從整個系統(tǒng)架構上考慮演進，主要包括以下幾個方面：

接入網(wǎng)：扁平化、IP化，去掉RNC的物理實體，功能實體分解到基站和核心網(wǎng)元，大部分功能放在了eNodeB，減少了時延增強了調度功能，少部分功能放在了核心網(wǎng)，加強了移動性管理。

核心網(wǎng)：用戶面和控制面，原有SGSN實體分解為MME（控制面實體）和GateWay（用戶面實體）。

LTE的主要網(wǎng)元：

E-UTRAN接入網(wǎng)）：eNodeB組成

EPC（核心網(wǎng)）：MME、SGW、PGW

LTE的網(wǎng)絡接口：

X2接口：eNodeB之間的接口，支持數(shù)據(jù)和信令的直接傳輸

S1接口：連接eNodeB與核心網(wǎng)EPC的接口，其中S1-MME是eNodeB連接MME的控制面接口，S1-U是eNodeB連接SGW的用戶面接口

3.2 LTE網(wǎng)絡關鍵技術

（1）OFDM正交頻分復用技術

OFDM（正交頻分復用）本質是一個頻分系統(tǒng)， OFDM的基本原理是將高速的數(shù)據(jù)流分解為N個并行的低速數(shù)據(jù)流，在N個子載波上同時進行傳輸。這些在N個子載波上同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號，構成一個OFDM符號。

（2）MIMO系統(tǒng)自適應

MIMO系統(tǒng)自適應就是根據(jù)無線環(huán)境變化（信道狀態(tài)信息CSI）來調整自己的行為（變色龍行為）。

（3）小區(qū)干擾消除

小區(qū)間干擾消除技術方法包括加擾、跳頻傳輸、小區(qū)間干擾協(xié)調等。

4 總結與展望

通信技術日新月異，目前國內外許多組織機構以及學者都在研發(fā)5G網(wǎng)絡，結合相關文獻資料和實際情況，對5G提出下列展望：

（1）5G研究在推進技術變革的同時將更加注重用戶體驗，網(wǎng)絡平均吞吐速率、傳輸時延以及對虛擬現(xiàn)實、3D、交互式游戲等新興移動業(yè)務的支撐能力等將成為衡量5G系統(tǒng)性能的關鍵指標。

（2）5G系統(tǒng)研究將不僅僅把點到點的物理層傳輸與信道編譯碼等經(jīng)典技術作為核心目標，而是從更為廣泛的多點、多用戶、多天線、多小區(qū)協(xié)作組網(wǎng)作為突破的重點，力求在體系構架上尋求系統(tǒng)性能的大幅度提高。

（3）室內移動通信業(yè)務已占據(jù)應用的主導地位，5G室內無線覆蓋性能及業(yè)務支撐能力將作為系統(tǒng)優(yōu)先設計目標，從而改變傳統(tǒng)移動通信系統(tǒng)“以大范圍覆蓋為主、兼顧室內”的設計理念。

（4）高頻段頻譜資源將更多地應用于5G移動通信系統(tǒng)，但由于受到高頻段無線電波穿透能力的限制，無線與有線的融合、光載無線組網(wǎng)等技術將被更為普遍地應用。

按照移動通信的發(fā)展規(guī)律，5G技術將在2020年之后實現(xiàn)商用，其基本發(fā)展目標是滿足未來移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務飛速增長的需求，并為用戶帶來新的業(yè)務體驗。5G移動通信系統(tǒng)容量的提升將從頻譜效率的進一步提高、網(wǎng)絡結構的變革和新型頻譜資源開發(fā)與利用技術等途徑加以實現(xiàn)，將派生出一系列新的無線移動通信核心支撐關鍵技術。

參考文獻

[1] 趙明宇，嚴學強.SDN和NFV在5G移動通信網(wǎng)絡架構中的應用研究[J].移動通信，2015，（14）：64-68.

[2] 柴蓉，胡恂，李海鵬，等.基于SDN的5G移動通信網(wǎng)絡架構[J].重慶郵電大學學報（自然科學版），2015，27（5）：569-576.

作者簡介

唐林英（1991-），女，湖南郴州人；學歷：碩士，現(xiàn)就職單位：中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司中山市分公司，研究方向：無線移動通信核心支撐關鍵技術等。