淺析蜂窩移動通信技術的發展歷程及趨勢

李浩澤

（山東省萊蕪市第一中學，山東 萊蕪 271100）

0 引言

無線通信是通信產業發展最快的分支，廣泛應用在金融、醫學、教育等行業。無線通信的出現可以追溯到兩千七百年前的中國周朝，當時就有利用烽火傳遞信息的方法。1985年，意大利工程師伽利爾摩·馬可尼使用感應線圈和負荷天線實現了距離1.5mi的莫爾斯電報試驗，開創了人類進行無線通信的時代。這種無線電報以及后來發明的雷達技術滿足了極少部分人的通信需求，但是真正惠及大眾的則是蜂窩移動通信技術的出現，這也是本文敘述的重點。

1 第一代蜂窩移動通信技術

蜂窩移動通信的概念是在1947年由美國的貝爾實驗室率先提出，并在1979年研制成功，1983年正式商業運行。第一代移動通信技術，即1G，主要采用模擬技術和頻分多址技術，后者簡稱為FDMA技術，主要用于將不同的用戶分配在時隙相同而頻率不同的信道上。第一代移動通信技術系統容量小、帶寬低，因此只能經營語音通話業務，并且不能進行長距離的移動通信。

盡管1G技術有著數據帶寬低、通話質量低、容量小等缺點，但它是蜂窩移動網絡的首次使用，對于后續移動通信技術的發展有著重要的奠基作用。

2 第二代蜂窩移動通信技術

1G技術并不能滿足大眾日益增長的移動通信業務的需要，因此在20世紀90年代，很多國家推出了第二代蜂窩移動通信系統（2G），主要采用TDMA和FDMA的數字蜂窩技術。與1G相比，2G通信系統的容量和功能有了很大改進，開始在原有語音業務的基礎上發展數據業務。并且，隨著數據技術的發展，歐洲各國在移動通信的業務上形成了統一標準，大大促進了國際漫游業務的發展。

但是，此時的世界正面臨互聯網革命，公眾對數據業務的需求大大增加。而2G通信技術的數據帶寬低于9.6Kbps，完全無法滿足公眾需求，這促使了蜂窩移動通信技術的再次革新。

3 第三代蜂窩移動通信技術

在第三代蜂窩移動通信技術（3G）出現之前，還有過2.5G通信技術。2.5G使用了GPRS技術，能夠利用時分多址信道實現一般速率的數據傳送。

3G移動通信系統主要采用CDMA技術。與2G的主要區別在于它的數據通信能力顯著提升，傳輸速率在幾百kbps以上，可以同時傳輸語音和數據信息，處理圖像、音樂、視頻等媒體形式。并且，國際電信聯盟首次就移動通信技術達成全球標準，分別為日本無線工業廣播協會的WCDMA、基于窄帶CDMA技術的CDMA2000、我國提出的TD-SCDMA以及美國電氣和電子工程師協會推出的WiMAX。在該階段，智能手機快速發展，涵蓋了游戲、工作、辦公、生活等諸多領域，使得3G技術產業鏈日漸成熟。

4 第四代蜂窩移動通信技術

第四代蜂窩移動通信技術（4G）就是我們大多數人正在使用的通信技術。它以傳統通信技術為基礎，使用了一些新的手段提高無線通信的網絡效率和功能。4G技術分為TDLTE和FDD-LTE兩大類別。所謂LTE，是指對3G技術的長時演進，改進并增強3G空中接入技術，采用正交頻分復用和多入多出的技術標準。

4G網絡擁有非常高的數據傳輸速度，是3G網絡的50倍，其視頻圖像的傳輸效果與高清電視相當。雖然4G技術已廣泛應用，但還是存在一些問題，比如：缺少統一的國際標準，各移動通信系統彼此不兼容；4G信號容易被樓宇等障礙物遮擋；通信傳輸速度對硬件接收設備要求較高等。因此，科學家們也在致力于發展新一代通信技術。

5 蜂窩移動通信在中國的發展

1987年，蜂窩移動通信技術走進中國。當時，我國從瑞典引入了第一代蜂窩移動通信系統，并在廣東省建成投入使用。鑒于對1G技術局限性的認識，我國在搭建1G網絡之后就投入專項資金研發2G通信技術。

1993年9月，我國第一個數字移動通信網在嘉興向公眾開放使用。之后，中國聯通和中國移動在全國進行組網建設。2001年，中國移動啟動了由1G向2G的轉網工作，并在年底關閉了原有的1G電話網。

我國移動通信從1G到2G的技術轉變取得了舉世矚目的成就，但1G網絡和2G網絡均為國外引進。因此，在政府的引導下，我國科學家開始致力于3G網絡的研究與發展。2000年，我國的TD-SCDMA通信技術成為國際標準之一，開創了我國在國際標準化工作中的先河。此后，我國的3G用戶激增。

2014年12月，我國開始發放4G牌照，標志著我國移動通信產業進入4G時代。2017年9月，工信部發布《2017年9月份通信業經濟運行情況》，數據顯示我國4G用戶總數已經高達9.47億戶，占移動電話用戶的67.9%，遠超過發達國家的平均水平。

6 蜂窩移動通信的發展趨勢

盡管4G網絡的通信技術相比前三代有著質的飛躍，但隨著社會的不斷發展，人們對通信技術的要求也越來越高。2017年，中國移動宣布，5G網絡已經處于技術試驗階段，2018年會進行規模試驗，2019年預商用，2020年規模商用。這里所說的5G技術，官方名稱為IMT-2020。與4G網絡相比，5G不是簡單的升級，而是在現有平臺上提出的新技術轉型，它具有如下特點：（1）網絡的峰值速率可達10Gbps，是4G網絡的10倍；（2）網絡具有低延遲和高可靠性的特點；（3）更為環保節能，能耗是4G網絡的1/10；（4）可以支持大規模人群運用。

可以看出，5G蜂窩移動通信技術能夠為通信行業帶來質的飛躍，幫助人們建設更美好的家園。

結論

蜂窩移動通信是一項革命性技術，在短短幾十年間，就歷經了第一代的興起與消亡、第二代的研發與普及、第三代的嘗試與探索、第四代的應用與推廣以及正在進行的第五代的研發。蜂窩移動通信實現了人們生產、生活的信息化，帶來了諸多便利。相信在越來越先進的科技支撐下，第五代蜂窩移動通信技術能夠給我們帶來前所未有的體驗，讓我們的生活更加豐富多彩。