浅析蜂窝移动通信技术的发展历程及趋势

李浩泽

（山东省莱芜市第一中学，山东 莱芜 271100）

0 引言

无线通信是通信产业发展最快的分支，广泛应用在金融、医学、教育等行业。无线通信的出现可以追溯到两千七百年前的中国周朝，当时就有利用烽火传递信息的方法。1985年，意大利工程师伽利尔摩·马可尼使用感应线圈和负荷天线实现了距离1.5mi的莫尔斯电报试验，开创了人类进行无线通信的时代。这种无线电报以及后来发明的雷达技术满足了极少部分人的通信需求，但是真正惠及大众的则是蜂窝移动通信技术的出现，这也是本文叙述的重点。

1 第一代蜂窝移动通信技术

蜂窝移动通信的概念是在1947年由美国的贝尔实验室率先提出，并在1979年研制成功，1983年正式商业运行。第一代移动通信技术，即1G，主要采用模拟技术和频分多址技术，后者简称为FDMA技术，主要用于将不同的用户分配在时隙相同而频率不同的信道上。第一代移动通信技术系统容量小、带宽低，因此只能经营语音通话业务，并且不能进行长距离的移动通信。

尽管1G技术有着数据带宽低、通话质量低、容量小等缺点，但它是蜂窝移动网络的首次使用，对于后续移动通信技术的发展有着重要的奠基作用。

2 第二代蜂窝移动通信技术

1G技术并不能满足大众日益增长的移动通信业务的需要，因此在20世纪90年代，很多国家推出了第二代蜂窝移动通信系统（2G），主要采用TDMA和FDMA的数字蜂窝技术。与1G相比，2G通信系统的容量和功能有了很大改进，开始在原有语音业务的基础上发展数据业务。并且，随着数据技术的发展，欧洲各国在移动通信的业务上形成了统一标准，大大促进了国际漫游业务的发展。

但是，此时的世界正面临互联网革命，公众对数据业务的需求大大增加。而2G通信技术的数据带宽低于9.6Kbps，完全无法满足公众需求，这促使了蜂窝移动通信技术的再次革新。

3 第三代蜂窝移动通信技术

在第三代蜂窝移动通信技术（3G）出现之前，还有过2.5G通信技术。2.5G使用了GPRS技术，能够利用时分多址信道实现一般速率的数据传送。

3G移动通信系统主要采用CDMA技术。与2G的主要区别在于它的数据通信能力显著提升，传输速率在几百kbps以上，可以同时传输语音和数据信息，处理图像、音乐、视频等媒体形式。并且，国际电信联盟首次就移动通信技术达成全球标准，分别为日本无线工业广播协会的WCDMA、基于窄带CDMA技术的CDMA2000、我国提出的TD-SCDMA以及美国电气和电子工程师协会推出的WiMAX。在该阶段，智能手机快速发展，涵盖了游戏、工作、办公、生活等诸多领域，使得3G技术产业链日渐成熟。

4 第四代蜂窝移动通信技术

第四代蜂窝移动通信技术（4G）就是我们大多数人正在使用的通信技术。它以传统通信技术为基础，使用了一些新的手段提高无线通信的网络效率和功能。4G技术分为TDLTE和FDD-LTE两大类别。所谓LTE，是指对3G技术的长时演进，改进并增强3G空中接入技术，采用正交频分复用和多入多出的技术标准。

4G网络拥有非常高的数据传输速度，是3G网络的50倍，其视频图像的传输效果与高清电视相当。虽然4G技术已广泛应用，但还是存在一些问题，比如：缺少统一的国际标准，各移动通信系统彼此不兼容；4G信号容易被楼宇等障碍物遮挡；通信传输速度对硬件接收设备要求较高等。因此，科学家们也在致力于发展新一代通信技术。

5 蜂窝移动通信在中国的发展

1987年，蜂窝移动通信技术走进中国。当时，我国从瑞典引入了第一代蜂窝移动通信系统，并在广东省建成投入使用。鉴于对1G技术局限性的认识，我国在搭建1G网络之后就投入专项资金研发2G通信技术。

1993年9月，我国第一个数字移动通信网在嘉兴向公众开放使用。之后，中国联通和中国移动在全国进行组网建设。2001年，中国移动启动了由1G向2G的转网工作，并在年底关闭了原有的1G电话网。

我国移动通信从1G到2G的技术转变取得了举世瞩目的成就，但1G网络和2G网络均为国外引进。因此，在政府的引导下，我国科学家开始致力于3G网络的研究与发展。2000年，我国的TD-SCDMA通信技术成为国际标准之一，开创了我国在国际标准化工作中的先河。此后，我国的3G用户激增。

2014年12月，我国开始发放4G牌照，标志着我国移动通信产业进入4G时代。2017年9月，工信部发布《2017年9月份通信业经济运行情况》，数据显示我国4G用户总数已经高达9.47亿户，占移动电话用户的67.9%，远超过发达国家的平均水平。

6 蜂窝移动通信的发展趋势

尽管4G网络的通信技术相比前三代有着质的飞跃，但随着社会的不断发展，人们对通信技术的要求也越来越高。2017年，中国移动宣布，5G网络已经处于技术试验阶段，2018年会进行规模试验，2019年预商用，2020年规模商用。这里所说的5G技术，官方名称为IMT-2020。与4G网络相比，5G不是简单的升级，而是在现有平台上提出的新技术转型，它具有如下特点：（1）网络的峰值速率可达10Gbps，是4G网络的10倍；（2）网络具有低延迟和高可靠性的特点；（3）更为环保节能，能耗是4G网络的1/10；（4）可以支持大规模人群运用。

可以看出，5G蜂窝移动通信技术能够为通信行业带来质的飞跃，帮助人们建设更美好的家园。

结论

蜂窝移动通信是一项革命性技术，在短短几十年间，就历经了第一代的兴起与消亡、第二代的研发与普及、第三代的尝试与探索、第四代的应用与推广以及正在进行的第五代的研发。蜂窝移动通信实现了人们生产、生活的信息化，带来了诸多便利。相信在越来越先进的科技支撑下，第五代蜂窝移动通信技术能够给我们带来前所未有的体验，让我们的生活更加丰富多彩。