一、概述

所謂移動通信，是指通信的雙方或至少一方處于運動中進行信息交換的一種通信方式。依據此定義使得移動通信網絡的范疇很廣，從應用領域方面，它可分為公用移動通信網絡和專用移動通信網絡。而我們這里所指的移動通信網絡是特指公用蜂窩式移動通信網絡，早期是相對于固定電話通信網絡。所謂蜂窩式是指移動通信網絡中的基站的設置類似于蜜蜂蜂房式的形狀分布，以提高無線信號的有效覆蓋。

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公用蜂窩式移動通信網絡只是移動通信網絡的一種形式，但在實際中人們將其簡化了，成為了移動通信的代名詞。而公用蜂窩式移動通信網絡伊始是模擬系統，而后一直是數字蜂窩移動通信網絡的發展演進。公用蜂窩式移動通信網絡，對于終端用戶具有移動性、自由性，以及不受時間、地點限制等特征，是當今發展最快、應用最廣和技術最前沿的通信技術領域之一，而且與人們的日常工作和生活息息相關，且正在極大地影響和改變著我們的工作和生活方式。

二、技術體制的發展演進

公用蜂窩式移動通信網絡是一個不斷發展演進的過程，它是隨著通信技術特別是無線通信技術的發展，從技術體制上目前已經歷了五代。這些代際的演進，重點是無線接入網絡的演進，不斷的采用先進的無線技術，以不斷的提高其數據傳輸速率，從而不斷地滿足著人們日益增長的業務需求，從開始的僅有話音業務，逐步包括數據業務、視頻業務及多媒體業務等。隨著第五代網絡的發展，不僅能滿足人們之間的通信需求，還能提供人與物、物與物間的通信需求。下圖2給出了蜂窩式移動通信技術體制演進過程簡圖。

圖2：蜂窩式移動通信技術體制演進過程簡圖

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1、第一代（1G）：模擬技術體制，僅提供話音業務

20世紀70年代末至80年代，由美國貝爾實驗室首先推出蜂窩移動系統的概念和理論，美、英、日等國紛紛研制出相應的通信系統，具有代表性的有美國的AMPS、英國的TACS、北歐的NMT、日本的NAMTS等系統，這一代各系統的主要技術是模擬調制、頻分多址，使用頻段為800/900MHz，只能提供話音業務，故稱之為蜂窩式模擬移動通信系統，也稱之為第一代蜂窩移動通信系統（簡稱1G，The first generation）。這一代主要是人們想解決固定電話線纜的束縛，以實現免受區域限制的移動性電話通信。模擬移動通信主要的缺陷是：頻譜利用率低，容量受限；制式互不兼容，不利于用戶漫游；業務種類受限，不利于開展ISDN；等等。

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2、第二代（2G）：窄帶數字技術體制，可提供話音業務與窄帶數據業務

90年代起，隨著數字通信技術的發展，國際上又紛紛推出蜂窩式數字移動通信系統，最具代表的是歐洲的GSM系統（TDMA技術）、美國的CDMA系統（IS-95標準），另有日本的PDC系統等，這一代蜂窩式移動通信以數字傳輸、時分多址、碼分多址為主要技術，最初這些系統也只能提供話音業務，把這一代稱之為第二代蜂窩式移動通信系統（簡稱2G）。在90年代末，國際上推出了GPRS/WAP技術，使第二代蜂窩式移動通信系統也可以提供窄代數據業務，故也有人把它稱之為第二代半蜂窩式移動通信系統（簡稱2.5G）。2G系統同時可為人們提供消息業務，包括短信息業務（SMS，也稱短信業務）和多媒體消息業務（MMS，也稱彩信業務）。

欲詳細了解2G相關系統、技術及業務介紹的請進入：GSM系統；CDMA系統；GPRS技術；WAP技術；SMS業務；MMS業務

3、第三代（3G）：窄帶數字技術體制，可提供話音、數據及圖像業務

從1985年ITU提出第三代數字蜂窩移動通信系統（3G）的概念（被命名為IMT-2000）后，國際上就開始予以研究。這一代可以提供話音、可變速率的數據和高分辨率的圖像業務（并非真正的B-ISDN），而且可以實現真正的全球漫游，系統容量可以滿足全球人口需要，理論上可以達到5W（who、where、when、whom、what）的通信。可采用微蜂窩（1kM半徑范圍）和微微蜂窩（百米以內）結構，主要采用碼分多址技術。直到1999年底，ITU方推薦了5種3G的技術體制的建議標準，其中三種主流技術體制為WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。其中，WCDMA系統實在原GSM系統的演進；CDMA2000系統是在原CDMA系統的演進；值得一提的是，TD-SCDMA技術是由我國研制提出的，是我國通信人有史以來為世界通信事業做出的最大貢獻。3G網絡除提供2G網絡的話音業務、消息業務外，其提供的數據業務得到了極大的提高，其理論上上行數據傳輸速率可達2Mbit/s以上。

欲詳細了解3G相關系統介紹的請進入：WCDMA系統；CDMA2000系統；TD-SCDMA系統

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4、第四代（4G）：寬帶數字技術體制，可提供話音、數據及視頻通信業務和窄帶物聯網業務

第四代數字蜂窩移動通信系統（簡稱為4G）被ITU命名為“IMT-Advanced”，以引導人們向更新一代技術的演進，尤其是無線接入網絡（ITU稱之為無線接口技術（RIT））。在2012年1月ITU推薦了4G的兩種地面無線接口技術（RIT）：LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced。但在全球得到了普及應用的是3GPP 推出的LTE技術。

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LTE技術是3GPP在3G系統上稱之為長期演進（LTE，Long Term Evolution）項目。它采用全IP網絡架構（包括核心網EPC），采用分布式基站系統（eNB）。無線接入網絡由于采用了正交頻分復用（OFDM）、多輸入多輸出天線（MIMO）等技術，使得提供的接入能力更強，理論上峰值速率（20MHz帶寬）下行可達100Mbit/s，上行可達50Mbit/s。提供了話音（采用VoIP）、寬帶數據業務的高速接入，促進了移動互聯網的業務快速發展。它主要分為TD-LTE（是對TD-SCDMA體制的演進）和FD-LTE兩種技術體制（是對WCDMA體制的演進）。

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5、第五代（5G）：寬帶數字技術體制，可提供各類通信業務和垂直行業的物聯網應用

第五代數字蜂窩移動通信系統（簡稱為5G）被ITU命名為“IMT-2020”，在2012年ITU為IMT-2020制定提出了其應用的三大類場景，包括：增強移動寬帶（eMBB）、海量機器類通信（mMTC）和超可靠低時延通信（eMTC）。目前ITU正在制定IMT-2020的正式標準，將與前幾代不同，它將會是全球統一的一個技術體制。然而3GPP已響應了IMT-2020的相關需求要求，并已制定了5G的相關標準（從R15版本開始）。我國已在2020年開始大規模的5G組網建設，其部署采用獨立組網（SA）和非獨立組網（NSA）兩種模式。5G的目標峰值數據傳輸速率下行可達20Gbit/s、上行可達10Gbit/s，不僅滿足人們的高速數據業務需求，同時還能為垂直行業（工業互聯網、自動駕駛、VR/AR、醫療等）提供服務。

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6、第六代（6G）：空天地海全覆蓋的網絡，邁入萬物互聯時代

6G技術對數據傳輸速率、連接數量、時延等一系列指標有著更高要求，6G時代將會在現有5G的場景上擴展到更廣泛的層面和空間，真正實現空天地海全覆蓋的網絡，實現任意設備之間的信息傳輸，即真正進入萬物互聯時代。目前第六代移動通信系統（6G）的相關需求、技術及標準正在研制制定當中。敬請期待。

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三、網絡組成

常說的移動通信技術中的“移動”是特指通信終端的移動性。為此，對于公用數字蜂窩移動通信網絡，除移動式通信終端外，其網絡組成還應包括核心網絡（CN）和無線接入網絡（WAN）兩部分，其框圖如下圖3-1所示，三者間應通過標準接口連接。通常，核心網絡（CN）也被稱為網絡交換子系統（NSS）；無線接入網絡（WAN）也被稱為基站子系統（BSS）。核心網絡（CN）部分主要是指交換機設備，另外，為了保證用戶終端的可移動性，它還包括了相關數據庫網元設備，如：本地用戶位置寄存器（HLR）、訪問用戶位置寄存器（VLR）、鑒權中心（AUC）和設備識別寄存器（EI）等。它們的作用詳見下表3中。

圖3-1：公用數字蜂窩移動通信網絡的構成框圖

表3：公用數字蜂窩移動通信網絡中相關數據庫網元設備的用途

核心網的作用主要是提供話音呼叫、數據連接等的控制和交換，以及與外部其它網絡的連接和路由選擇等。為此，它還可分為電路交換域、分組交換域等，實現不同業務種類的提供。無線接入網絡部分主要是指與無線傳輸技術相關的設備，主要包括基站（BS）、基站控制器（BSC）等。主要實現無線傳輸功能，提供移動終端的接入，即核心網與移動終端的連接。下圖3-2為公用數字蜂窩移動通信網絡的系統示意圖。

圖3-2：公用數字蜂窩移動通信網絡的系統示意圖

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公用數字蜂窩移動通信系統式當今現代通信領域發展演進最快、且為最熱門的通信技術，其技術實現越來越復雜，其應用場景要求與精度越來越高，其提供的業務與應用越來越廣泛。關鍵是該技術的發展，在不斷的影響和改變著人類的工作、生活，乃至社會。

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