通信的發(fā)展歷程

《通信的發(fā)展歷程》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《通信的發(fā)展歷程（21頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

. 《通信原理》課程專題報告 題目：通信的發(fā)展歷程 項目組成員： 任課教師： 成績： 一、通信的起源 通信一直陪伴著人類的發(fā)展。早在遠古時期，人們就通過簡單的語言、手勢等方式進行信息的交換?！胺榛鹄菬?，快馬加鞭?！鄙鷦拥孛枋隽酥袊糯耐ㄐ偶夹g，如：烽火，飛鴿傳書，郵譯通信等。通信在中國的古代也流傳出了很多故事如：烽火傳軍情，烽火戲諸侯，一騎紅塵妃子笑等等。在其他國家，通信的方式亦多彩多樣，如長跑，燈塔，通信塔，旗語，信猴等等。不能忘記的是馬拉松也是由通信的方式轉變來的。在現(xiàn)代社會中，交通警的指揮手語、航海中的旗語等不過是古老通信方式進一步發(fā)展的結果。這些信息傳遞的基本方都是依靠人的視覺與聽覺。 二、通信技術的革新 隨著人類生活及社交圈的不斷擴大，視覺和聽覺上的信息交換以不能滿足人類的需求。因此，革新出依賴于其他方式的通信方式成為了人類發(fā)展史的重要部分。在第二次工業(yè)革命期間，電話和電報的發(fā)明開啟了人類通信的新紀元，這實現(xiàn)了利用金屬導線來傳遞信息。后來人類創(chuàng)造出了通過電磁波來進行無線通信，使神話中的“順風耳”、“千里眼”變成了現(xiàn)實。從此，人類的信息傳遞脫離了常規(guī)的視聽覺方式，用電信號作為新的載體，與此同時也進行了一系列技術革新，開始了人類通信的新時代。 1、 有線通信的產生與發(fā)展（舉例） 在第二次工業(yè)革命期間，電話和電報的發(fā)明開啟了人類通信的新紀元，這實現(xiàn)了利用金屬導線來傳遞信息。 （1）1837年，美國人塞繆樂.莫樂斯（Samuel Morse）成功地研制出世界上第一臺電磁式電報機，實現(xiàn)了長途電報通信。 圖2.1 （2）1875年，蘇格蘭青年亞歷山大.貝爾（A.G.Bell）發(fā)明了世界上第一臺電話機。 圖2.2 電話機的發(fā)展 圖2.3 電報機的演變 圖2.4 2、無線通信的發(fā)展 1864年，英國物理學家麥克斯韋（J.c.Maxwel）建立了一套電磁理論，預言了電磁波的存在。 1888年，德國青年物理學家海因里斯.赫茲（H.R.Hertz）用電波環(huán)進行了一系列實驗，發(fā)現(xiàn)了電磁波的存在，導致了無線電的誕生和電子技術的發(fā)展。 1924年第一條短波通信線路在瑙恩和布宜諾斯艾利斯之間建立。1933年法國人克拉維爾建立了英法之間和第一第商用微波無線電線路，推動了無線電技術的進一步發(fā)展。 從此以后無線通信不斷發(fā)展，最終到了今天，讓我們一起關注通信的發(fā)展。 三、通信的發(fā)展 1、 第一代移動通信 1.1概念 第一代移動通信技術（1G）是指最初的模擬、僅限語音的蜂窩電話標準，制定于上世紀80年代。第一代移動通信系統(tǒng)的典型代表是美國的AMPS系統(tǒng)（先進移動電話系統(tǒng)）和后來的改進型系統(tǒng)TACS系統(tǒng)（全入網(wǎng)通信系統(tǒng)），以及瑞典，挪威和丹麥的NMT(北歐移動電話)和NTT(日本電信電話株式會社)等。 1.2利用技術及特點 第一代移動通信主要采用的是模擬技術和頻分多址FDMA技術。FDMA是數(shù)據(jù)通信中的一種技術，即不同的用戶分配在時隙相同而頻率不同的信道上。按照這種技術，把在頻分多路傳輸系統(tǒng)中集中控制的頻段根據(jù)要求分配給用戶。同固定分配系統(tǒng)相比，頻分多址使通道容量可根據(jù)要求動態(tài)地進行交換。此系統(tǒng)是使用單個大功率的發(fā)射機和高塔，覆蓋地區(qū)超過50km，僅能以半雙工模式提供語音服務，使用120kHz帶寬。 由于模擬系統(tǒng)的系統(tǒng)容量小，還有FDMA技術在信道之間必須有警界波段來使站點之間相互分開，這樣在警界波段就會成很大的帶寬浪費。而且，模擬系統(tǒng)的安全性能很差，任何有全波段無線電接收機的人都可以收聽到一個單元里的所有通話。另外，此技術對天線和基站的破壞也很嚴重。因此模擬系統(tǒng)主要以語音業(yè)務為主，基本上很難開展數(shù)據(jù)業(yè)務。 1.3缺點 眾所周知,傳輸和處理模擬信號的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng),而傳輸和處理數(shù)字信號的系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。目前,實際中應用的移動通信,大多屬于數(shù)字通信。因為模擬移動通信系統(tǒng)投入運行以來,其用戶雖迅速增長,但對經(jīng)濟發(fā)達國家和地區(qū),存在很多不足之處,這主要表現(xiàn)在以下幾點: (1) 模擬移動通信系統(tǒng)制式復雜,不易實現(xiàn)國際漫游。 　　(2) 模擬移動通信系統(tǒng)不能提供綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(ISDN)業(yè)務,而通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢最終將向ISDN過渡。因此隨著非話業(yè)務的發(fā)展,綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)逐步投入使用,對移動通信領域數(shù)字化要求越來越迫切。 (3) 模擬移動通信系統(tǒng)設備價錢高,手機體積大,電池充電后有效工作時間短,目前只能持續(xù)工作8小時,給用戶帶來不便。 　　(4) 模擬移動通信系統(tǒng)用戶容量受限制,在人口密度很大的城市,系統(tǒng)擴容困難. 圖3.1 2、第二代移動通信 2.1概念 由于模擬移動通信所帶來的局限性，從20世紀80年代中期到21世紀初，數(shù)字移動通信系統(tǒng)得到了大規(guī)模應用，其代表技術是歐洲的GSM，也就是通常所說的第二代移動通信技術（2G）。 GSM是由歐洲電信標準組織ETSI制訂的一個數(shù)字移動通信標準。它的空中接口采用時分多址技術. 自90年代中期投入商用以來，被全球超過100個國家采用。GSM標準的設備占據(jù)當前全球蜂窩移動通信設備市場80%以上。 2.2系統(tǒng)組成 GSM被分成三個子系統(tǒng)：網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)；基站子系統(tǒng)；網(wǎng)絡管理子系統(tǒng)。其中網(wǎng)絡管理子系統(tǒng)又叫操作與維護中心。 　　網(wǎng)絡子系統(tǒng)NSS是整個GSM系統(tǒng)的核心。它對GSM移動用戶之間及移動用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著交換連接與管理的功能?；咀酉到y(tǒng)BSS是GSM系統(tǒng)中與無線蜂窩方面關系最直接的基本組成部分，它通過無線接口直接與移動臺相連負責無線信息的發(fā)送接收，無線資源管理及功率控制等，同時它與NSS相連實現(xiàn)移動用戶間或移動用戶與固定網(wǎng)絡用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信息和用戶信息等。網(wǎng)絡管理子系統(tǒng)NMS負責NSS和BSS系統(tǒng)的維護管理工作。 2.3GPRS GPRS是在第二代無線通信系統(tǒng)GSM基礎上發(fā)展起來的，將GSM網(wǎng)絡為數(shù)據(jù)流的傳輸增加了支持分組交換的網(wǎng)絡系統(tǒng)設備，第三代無線通信系統(tǒng)將會在GPRS的基礎上進行更進一步的技術進步與發(fā)展，為網(wǎng)絡全面支持高速、寬帶的多媒體數(shù)據(jù)傳輸。也就是說，GPRS是介于第二代和第三代之間的一種網(wǎng)絡技術，也就是一般稱為的2.5代。 GPRS，通用無線分組業(yè)務，是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術，提供端到端的、廣域的無線IP連接。通俗地講，GPRS是一項高速數(shù)據(jù)處理的技術，方法是以"分組"的形式傳送資料到用戶手上 　　由于使用了"分組"的技術，用戶上網(wǎng)可以免受斷線的痛苦。此外，使用GPRS上網(wǎng)的方法與WAP并不同，用WAP上網(wǎng)就如在家中上網(wǎng)，先"撥號連接"，而上網(wǎng)后便不能同時使用該電話線，但GPRS就較為優(yōu)越，下載資料和通話是可以同時進行的。從技術上來說，聲音的傳送(即通話)繼續(xù)使用GSM，而數(shù)據(jù)的傳送便可使用GPRS，這樣的話，就把移動電話的應用提升到一個更高的層次。而且發(fā)展GPRS技術也十分"經(jīng)濟"，因為只須沿用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡來發(fā)展即可。GPRS的用途十分廣泛，包括通過手機發(fā)送及接收電子郵件，在互聯(lián)網(wǎng)上瀏覽等。 圖3.2 3、第三代移動通信系統(tǒng) 3、1概念 第三代移動通信技術，簡稱3G，中文含義就是指第三代數(shù)字通信。第三代與前兩代的主要區(qū)別是在傳輸聲音和數(shù)據(jù)的速度上的提升，它能夠要能在全球范圍內更好地實現(xiàn)無縫漫游，并處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務，同時也要考慮與已有第二代系統(tǒng)的良好兼容性。 3、2技術及特點 目前國際電聯(lián)接受的3G標準主要有WCDMA（日本和歐洲）、CDMA2000（美國）與TD-SCDMA（中國）WiMAX四種。CDMA是第三代移動通信系統(tǒng)的技術基礎。與1 G、2G相比，CDMA系統(tǒng)以其頻率規(guī)劃簡單、系統(tǒng)容量大、頻率復用系數(shù)高、抗多徑能力強、通信質量好、軟容量、軟切換等特點顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Α? 3、3第三代移動通信的基本特征： （1）具有全球范圍設計的，與固定網(wǎng)絡業(yè)務及用戶互連，無線接口的類型盡可能少和高度兼容性； （2）具有與固定通信網(wǎng)絡相比擬的高話音質量和高安全性； （3）具有在本地采用2Mb/s高速率接入和在廣域網(wǎng)采用384kb/s接入速率的數(shù)據(jù)率分段使用功能； （4）具有在2GHz左右的高效頻譜利用率，且能最大程度地利用有限帶寬； （5）移動終端可連接地面網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)，可移動使用和固定使用，可與衛(wèi)星業(yè)務共存和互連； （6）能夠處理包括國際互聯(lián)網(wǎng)和視頻會議、高數(shù)據(jù)率通信和非對稱數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆纸M和電路交換業(yè)務； （7）支持分層小區(qū)結構，也支持包括用戶向不同地點通信時瀏覽國際互聯(lián)網(wǎng)的多種同步連接； 3、3四個國際標準 （1）W-CDMA 圖3.3 W-CDMA是基于GSM網(wǎng)發(fā)展出來的3G技術規(guī)范，是歐洲提出的寬帶CDMA技術，它與日本提出的寬帶CDMA技術基本相同，目前正在進一步融合。該標準提出了GSM（2G）—GPRS—EDGE—WCDMA（3G）的演進策略。GPRS與 EDGE兩種技術被稱為2.5代移動通信技術。目前中國移動正在采用這一方案向3G過渡，并已將原有的GSM網(wǎng)絡 級為GPRS網(wǎng)絡。 （2）.CDMA2000 圖3.4 CDMA2000是由窄帶CDMA（CDMA IS95）技術發(fā)展而來的寬帶CDMA技術，由美國主推，該標準提出了從CDMA IS95（2G）—CDMA20001x—CDMA20003x（3G）的演進策略。CDMA20001x被稱為2.5代移動通信技術。CDMA20003x與CDMA20001x的主要區(qū)別在于應用了多路載波技術，通過采用三載波使帶寬提高。目前中國聯(lián)通正在采用這一方案向3G過渡，并已建成了CDMA IS95網(wǎng)絡 （3）.TD-SCDMA 圖3.5 TD-SCDMA是由我國大唐電信公司提出的3G標準，該標準提出不經(jīng)過2.5代的中間環(huán)節(jié)，直接向3G過渡，非常適用于GSM系統(tǒng)向3G升級。但目前大唐電信公司還沒有基于這一標準的可供商用的產品推出。 （4）.WiMAX 圖3.6 WiMax即全球微波互聯(lián)接入。WiMAX也叫80216無線城域網(wǎng)或802.16。WiMAX是一項新興的寬帶無線接入技術，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離最遠可達50km。WiMAX還具有QoS保障、傳輸速率高、業(yè)務豐富多樣等優(yōu)點。 4、LTE 4.1 概念 LTE(長期演進)項目是3G的演進，始于2004年3GPP的多倫多會議。LTE并非人們普遍誤解的4G技術，而是3G與4G技術之間的一個過渡，是3.9G的全球標準,它改進并增強了3G的空中接入技術，采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡演進的唯一標準。在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行326Mbit/s與上行86Mbit/s的峰值速率。改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。 4.2 特點 圖3.7 (1)通信速率有了提高，下行峰值速率為100Mbps、上行為50Mbps。 (2)提高了頻譜效率，下行鏈路5(bit/s)/Hz，(3--4倍于R6版本的HSDPA);上行鏈路2.5(bit/s)/Hz，是R6版本HSU-PA的2--3倍。 (3)以分組域業(yè)務為主要目標，系統(tǒng)在整體架構上將基于分組交換。 (4)QoS保證，通過系統(tǒng)設計和嚴格的QoS機制，保證實時業(yè)務(如VoIP)的服務質量。 (5)系統(tǒng)部署靈活，能夠支持1.25MHz-20MHz間的多種系統(tǒng)帶寬，并支持“paired”和“unpaired”的頻譜分配。保證了將來在系統(tǒng)部署上的靈活性。 (6)降低無線網(wǎng)絡時延：子幀長度0.5ms和0.675ms，解決了向下兼容的問題并降低了網(wǎng)絡時延，時延可達U-plan<5ms，C-plan<100ms。 5、第四代移動通信系統(tǒng) 5、1概念： 4G的概念可稱為寬帶接入和分布網(wǎng)絡，具有非對稱的超過2Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸能力。它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網(wǎng)、移動寬帶系統(tǒng)和交互式廣播網(wǎng)絡。第四代移動通信標準比第三代標準具有更多的功能。第四代移動通信可以在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶的網(wǎng)絡中提供無線服務，可以在任何地方用寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)（包括衛(wèi)星通信和平流層通信），能夠提供定位定時、數(shù)據(jù)采集、遠程控制等綜合功能。此外，第四代移動通信系統(tǒng)是集成多功能的寬帶移動通信系統(tǒng)，是寬帶接入IP系統(tǒng)。 5、2特征： （一）通信速度更快 由于人們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問Internet的速率，因此4G通信的特征莫過于它具有更快的無線通信速度。 （二）網(wǎng)絡頻譜更寬 要想使4G通信達到100Mbit/s的傳輸速度，通信運營商必須在3G通信網(wǎng)絡的基礎上對其進行大幅度的改造，以便使4G網(wǎng)絡在通信帶寬上比3G網(wǎng)絡的帶寬高出許多。 （三）多種業(yè)務的完整融合 個人通信、信息系統(tǒng)、廣播、娛樂等業(yè)務無縫連接為一個整體，滿足用戶的各種需求。 （四）智能性能更高 第四代移動通信的智能性更高，表現(xiàn)在4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化。 （五）兼容性能更平滑 要使4G通信盡快地被人們接受，還應該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下輕易地過渡到4G通信。因此，從這個角度來看，4G通信系統(tǒng)應當具備全球漫游、接口開放、能跟多種網(wǎng)絡互聯(lián)、終端多樣化以及能從2G、3G平穩(wěn)過渡等特點。 （六）實現(xiàn)更高質量的多媒體通信 4G通信提供的無線多媒體通信服務將包括語音、數(shù)據(jù)、影像等，大量信息透過寬頻的信道傳送出去，為此4G也稱為“多媒體移動通信”。 5、3第四代移動通信系統(tǒng)的關鍵技術： 1. OFDM技術。 圖3.8 它實際上是多載波調制MCM的一種．其主要原理是：將待傳輸?shù)母咚俅袛?shù)據(jù)經(jīng)串／并變換，變成在N個子信道上并行傳輸?shù)牡退贁?shù)據(jù)流，再用N 個相互正交的載波進行調制，然后疊加一起發(fā)送。接收端用相干載波進行相干接收，再經(jīng)并／串變換恢復為原高速數(shù)據(jù)。 2．多輸入多輸出(MIMO)技術。 圖3.9 多輸入多輸出(MIMO)技術是無線移動通信領域智能天線技術的重大突破。該技術能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，是下一代移動通信系統(tǒng)的核心技術之一。 3．切換技術。 圖3.10 切換技術能夠實現(xiàn)移動終端在不同小區(qū)之間跨越和在不同頻率之間通信以及在信號質量降低時如何選擇信道。它是未來移動終端在眾多通信系統(tǒng)、移動小區(qū)之間建立可靠通信的基礎。主要劃分為硬切換、軟切換和更軟切換．硬切換發(fā)生在不同頻率的基站或不同系統(tǒng)之間。 4.軟件無線電技術。 圖3.11 軟件無線電是將標準化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)過一個通用硬件平臺，利用軟件加載方式來實現(xiàn)各種類型的無線電通信系統(tǒng)的一種具有開放式結構的新技術。通過下載不同的軟件程序，在硬件平臺上可實現(xiàn)不同功能，用以實現(xiàn)在不同系統(tǒng)中利用單一的終端進行漫游，它是解決移動終端在不同系統(tǒng)中工作的關鍵技術。 5、4第四代通信技術的應用 1．實時移動視頻 圖3.12 現(xiàn)在很多手機都配有能攝像的高級攝像頭，這樣的話把視頻應用引入移動網(wǎng)絡就不足為奇了。在初期大家可能只是簡單的用Apple的iPhone或者使用基于Google Android系統(tǒng)的設備上傳自家寶寶的一段視頻。但也有專業(yè)的應用提供者，如Qi-K，提供支持手機到互聯(lián)網(wǎng)的在線視頻流服務，理論上可以把任何帶著智能手機的人立刻變成現(xiàn)場新聞記者。 2、在線游戲 圖3.13 我們認為游戲玩家們會對4G服務的速度和移動性有強烈的熱情。長期來看，在線玩家可能是4G Wi-Fi路由器的最大用戶群，像是SprintOverdrive和Clearwire的Clear Spot就是通過使用小型Wi-Fi網(wǎng)絡快速接收4G信號然后將其轉到游戲終端。 3、基于云計算的應用 圖3.14 使用擴容的4G網(wǎng)絡將使得云計算--用于在線存儲的數(shù)據(jù)和應用--比今天更加吸引人，尤其是對企業(yè)里的專業(yè)人員來說他們需要接入網(wǎng)上交易繁忙的應用，如Salesforce.com的CRM平臺和很多實時合作平臺。如果從云到移動設備的寬帶傳輸?shù)墓艿雷兇?0倍，云服務對于移動用戶來說在可靠性，功能性和安全性方面都會有顯著的改善。 4、應用增強現(xiàn)實技術導航 圖3.15 有了4G網(wǎng)絡中更好的帶寬，導航應用的提供商們已經(jīng)開始探索“現(xiàn)實技術”這個想法了，用了這個技術設備就可以使用電話的實時攝像頭提供實時的視頻數(shù)據(jù)和它的位置或GPS信息。 終端用戶獲益范圍從適度（比如有可以用你的手機看到最近的星巴克在那兒）到極強。 四、光纖通信 1、早期的光纖通信 光無處不在，在人類發(fā)展的早期已經(jīng)開始使用光傳遞信息，比如打手勢、烽火臺等。這些早期的通信方式都有一個顯著地缺點，就是它們能夠傳輸?shù)娜萘繕O其有限。近代歷史上，早在1880年，美國的貝爾（Bell）發(fā)明了“光電話”，這是人們從最普通原始的利用光的方式到現(xiàn)代光通信的一個里程碑式的革新.但由于種種原因，光電話并未能在人們生活中得到實際的使用。 雖然光電話并未實際使用，也并未將光通信真正意義上的帶到現(xiàn)代化科技，但是這一思想和技術的應用卻打開了今后光通信現(xiàn)代化科技發(fā)展的大門。 2、現(xiàn)代光通信科技 隨著深灰發(fā)展和人們生活水平的提高，人與人之間的信息交換量也在與日俱增，且是急劇增長。通信方式從中波、短波發(fā)展到微波、毫米波，這實際上就是通過提高通通信載波頻率來擴大通信容量的。繼續(xù)提高頻率，就達到光波波段，光波是人們最熟悉的電磁波，其波長在微米級，而頻率則為1410Hz數(shù)量級，這比常用的微波頻率高410～510倍。如此看來，用光波作為載波進行通信，通信容量將大大超過傳統(tǒng)通信方式。 現(xiàn)代光通信的發(fā)展最開始是尋找合適的光源和傳輸介質。1960年，美國的梅曼發(fā)明了紅寶石激光器，它可以產生單色相干光，使高速信息的光調制成為可能。和普通光相比，激光具有波譜寬度窄，方向性極好，亮度極高，以及頻率和相位較一致的良好特性。激光是一種高度相干光，它的特性和無線電波相似，是一種理想的光載波。但是，紅寶石激光器發(fā)出的光束不容易耦合進光纖中傳輸，其耦合效率是極低的，因此需要研制小型化的激光光源。 美國貝爾實驗室、日本電氣公司和前蘇聯(lián)先后突破了半導體激光器在低溫（－200C）或脈沖激勵條件下工作的限制，研制成功室溫下連續(xù)工作的鎵鋁砷（GaAlAs）雙異質結半導體激光器（短波長）。雖然壽命只有幾個小時，但其意義是重大的，它為半導體激光器的發(fā)展奠定了基礎。1973年，半導體激光器壽命達到10萬小時，外推壽命達到100萬小時，完全滿足實用化的要求。在這個期間，1976年日本電報電話公司研制成功發(fā)射波長為1.3mm的銦鎵砷磷激光器，1979年美國電報電話公司和日本電報電話公司研制成功發(fā)射波長為1.55mm的連續(xù)振蕩半導體激光器。 激光器的發(fā)明和應用，使沉睡了80年的光通信進入一個嶄新的階段。 1966年，美籍華人高錕和霍克哈姆發(fā)表了關于傳輸介質新概念的論文，奠定了光纖通信的基礎。1970年，美國康寧公司研制成功損耗20dB/km的石英光纖。因此，光纖通信開始可以和同軸電纜通信競爭。1973年，美國貝爾實驗室研制的光纖損耗降低到2.5dB/km。1974年降到了1.1dB/km。1980年，原材料提純和光纖制備工藝得到不斷完善，1981年以后，世界各發(fā)達國家將光纖通信技術大規(guī)模地推入商用。 光通信已經(jīng)經(jīng)歷過四代的技術革新，目前，人們已經(jīng)涉足第五代光纖通信系統(tǒng)的研究和開發(fā)，稱之為光孤子通信系統(tǒng)。光孤子通信系統(tǒng)具有超長距離的傳輸能力，其應用潛力是巨大的。但是光孤子通信系統(tǒng)目前尚處于研究開發(fā)階段，要真正進入實用化還需要解決一系列實際應用問題。 圖4.1 五、發(fā)展趨勢 隨著科技的進步，通信技術得到了飛速的發(fā)展，移動通信系統(tǒng)的異構性更加充分。在移動通信網(wǎng)絡朝著高速化、寬帶化、泛在化發(fā)展的過程中，出現(xiàn)了多種多樣的通信技術，而未來移動通信的發(fā)展趨勢則是實現(xiàn)移動通信網(wǎng)絡的融合，在業(yè)務環(huán)境上以多個系統(tǒng)的融合和發(fā)展為基礎，更好地為用戶服務，為用戶提供全接入的信息服務，實現(xiàn)以用戶為中心的移動通信系統(tǒng)。 1、 從4G走向5G 圖5.1 移動通信經(jīng)歷了1G和2G，完成了從模擬技術向數(shù)字技術的過渡，3G的成熟和現(xiàn)代初步完成的帶寬更寬的無線系統(tǒng)4G，容量更大、速率更高、功能更強，把移動通信從窄帶推向寬帶,以在移動環(huán)境中支持高清晰度視像和其它寬帶多媒體業(yè)務與應用。 如今，5G的發(fā)展已經(jīng)成為一種必然的發(fā)展趨勢，其頻譜利用率高，通信系統(tǒng)性能有很大提高，同時設計理念先進，能耗和運營成本也會大大降低。對于未來5G通信網(wǎng)絡技術的研究，將更為注重用戶體驗，交互式游戲、3D、虛擬實現(xiàn)、傳輸延時、網(wǎng)絡的平均吞吐速度和效率等指標將成為考量5G網(wǎng)絡系統(tǒng)性能的關鍵指標。 5G移動通信技術，作為最新一代的移動通信技術，其應用必將大大提高頻譜利用效率及其能效，在資源利用和傳輸速度效率方面較4G移動通信技術能提高至少一個等級，在系統(tǒng)安全、傳輸時延、用戶體驗、無線覆蓋的性能等各個方面也將得到顯著的提升。5G移動通信技術結合其他無線通信技術后，將構成新一代高效、完美的移動信息網(wǎng)絡，可以滿足未來十年的移動信息網(wǎng)絡的發(fā)展需求。不久的將來，5G移動通信系統(tǒng)一定程度上還將具備較大的靈活性，實現(xiàn)自我調整、網(wǎng)絡自感知等智能化功能，可以有充分的準備應對未來移動網(wǎng)絡信息社會的不可預測的飛速發(fā)展。 2、5G移動通信技術發(fā)展的趨勢 圖5.2 5G移動通信技術，已經(jīng)成為移動通信領域的全球性研究熱點。隨著科學技術的深入發(fā)展，5G移動通信系統(tǒng)的關鍵支撐技術會得以明確，在未來幾年，該技術會進入實質性的發(fā)展階段，即標準化的研究與制定階段。同時，5G移動通信系統(tǒng)的容量也會大大提升，其途徑主要是進一步提高頻譜效率、變革網(wǎng)絡結構、開發(fā)并利用新的頻譜資源等。 2013年初，歐盟等國家的第7框架計劃中啟動了關于5G的研發(fā)項目，共有29個參加方，我國的華為公司也參與其中。隨著該項目的啟動，各種5G移動通信技術的研發(fā)組織應運而生，如韓國成立的5G技術論壇，中國成立的IMT-2020(5G)推進組等。目前，世界各個國家正積極的就5G移動通信技術的應用需求、關鍵技術指標、使能技術、候選頻段、發(fā)展愿景等各個方面進行全面的研討，以期在2015年召開世界無線電大會時達成共識，在2016年后積極啟動關于5G移動通信技術的相關行業(yè)標準進程。 移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展是推動5G移動通信技術發(fā)展的主要動力，移動互聯(lián)網(wǎng)技術是各種新興業(yè)務的基礎平臺，目前現(xiàn)有的固定互聯(lián)網(wǎng)絡的各種服務業(yè)務將通過無線網(wǎng)絡的方式提供給用戶，后臺服務及云計算的廣泛應用勢必會對5G移動通信技術系統(tǒng)提出較高的要求，尤其是在系統(tǒng)容量要求與傳輸質量要求上。5G移動通信技術的發(fā)展目標主要定位在要密切銜接其他各種無線移動通信技術上，為快速發(fā)展的網(wǎng)絡通信技術提供全方位和基礎性的業(yè)務服務。就世界各國的初步估計，包括5G移動通信技術在內的無線移動網(wǎng)絡，其在網(wǎng)絡業(yè)務能力上的提升勢必會在三個維度上同步進行：第一，引進先進的無線傳輸技術之后，網(wǎng)絡資源的利用率將在4G移動通信技術的基礎上提高至少10倍以上；第二，新的體系結構（如高密集型的小區(qū)結構等）的引入，智能化能力在深度上的擴展，有望推進整個無線網(wǎng)絡系統(tǒng)的吞吐率提升大概25倍左右；第三，深入挖掘更為先進的頻率資源，比如可見光、毫米波、高頻段等，使得未來的無線移動通信資源較4G時代擴展4倍左右。 為了提升5G移動通信技術的業(yè)務支撐能力，其在網(wǎng)絡技術方面和無線傳輸技術方面勢必會有新的突破。在網(wǎng)絡技術方面，將采用更智能、更靈活的組網(wǎng)結構和網(wǎng)絡架構，比如采用控制與轉發(fā)相互分離的軟件來定義網(wǎng)絡架構、異構超密集的部署等。在無線傳輸技術方面，將會著重于提升頻譜資源利用效率和挖掘頻譜資源使用潛能，比如多天線技術、編碼調制技術、多址接入技術等等。 5G移動通信技術的發(fā)展，在移動通信技術領域掀起了新一輪的競爭熱潮，加快5G技術的研發(fā)應用，力求在5G通信領域的商業(yè)競爭中脫穎而出，已成為各國信息領域發(fā)展的重要任務。5G移動通信技術，必將會得到空前的發(fā)展，并給社會的進步帶來前所未有的推動力。 參考文獻： 【1】劉增基，周洋溢，胡遼林，周綺麗編著.光纖通信.西安：西安電子科技大學出版社，2001.8 【2】穆道生主編.現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng).北京：科學出版社，2005.9 【3】竇中兆WCDMA系統(tǒng)原理與無線網(wǎng)絡優(yōu)化清華大學出版社2009 【4】文志成UMTS系統(tǒng)無線協(xié)議與信令流程電子工業(yè)出版社2008 .