移動通信的發展史


移動通信的神話


  現在的移動通信,相信大家都不陌生,呼機,手機早就走入千家萬戶。

  其實我們的遠古老祖先,也有過這樣的向往呢!大家應該會記得《西游記》中的一幕:玉皇大帝派二郎神抓拿孫悟空,眾神都在凌霄寶殿上觀戰,正當底下打的正厲害的時候,忽然孫悟空不見了,於是玉皇大帝就叫出“千里眼”和“順風耳”,“千里眼”和“順風耳”一個看,一個聽,很快就把孫悟空找到了。

  日本也有關於“順風耳”的神話故事,日本傳說中,深山里住着一種“回聲”妖怪,平時我們對着深山喊,深山里的回聲就是它附和着人的聲音發出來的,聽起來挺恐怖,不過這種妖怪是不傷害人的。而且它還有一種法力,可以一下子把聲音傳到遠方你想通話的人那里去。有它幫助通話非常方便。

  其他涉及這方面的一些神話故事還有很多,可見古代中外的人們由於交通不便,聯系起來十分費勁,於是他們都想象着“順風耳”的出現,可以和遠 方的親人盡快的聯系。

  如今,古人的夢想已經被我們實現了。“順風耳”真的出現了,那就是現在的移動通信,無論你要找的人在那里,通過移動通信你就可以盡快的和他聯系。呼機,手機等等這些現代化的通信工具給予我們極大的方便。它可以把你遠方的親人的聲音原原本本地送到你面前。讓你充分領略到科技的力量。科技帶給人們的便利,將伴隨着科技的進一步發展體現在我們的面前。

  在下面的學習中,你將不僅僅了解移動通信的歷史,現在和未來。還會對移動通信的工作原理有進一步的了解。

無線通信趣事()

關於無線通信發展的趣事

  一項偉大的科學成果從發現到為人類所利用,往往需要經過幾代人前赴后繼的努力。麥克斯韋預言電磁波的存在,但卻沒有能通過親手實驗證實他的預言;赫茲透過閃煉的水花,第一次證實電磁波的存在,但卻斷然否認利用電磁波進行通信的可能性。他認為,若要利用電磁波進行通信,需要有一面面積與歐洲大陸相當的巨型反射鏡。但是,“赫茲電波”的閃光,卻照亮了兩個年輕人不朽的征程。這兩個年輕人便是波波夫和馬可尼。  

關於無線通信發展的趣事

  189557日,年僅36歲的波波夫在彼德堡的俄國物理化學會的物理分會上,宣讀了關於“金屬屑與電振盪的關系”的論文,並當眾展示了他發明的無線電接收機。當他的助手雷布金在大廳的另一端接通火花式電波發生器時,波波夫的無線電接收機便響起鈴來;斷開電波發生器,鈴聲立即中止。幾十年后,為了紀念波波夫在這一天的划時代創舉,當時的蘇聯政府便把57日定為“無線電發明日"

  1896324日,波波夫和雷布金在俄國物理化學協會的年會上,操縱他們自已制作的無線電收發信機,作了用無線電傳送莫爾斯電碼的表演。當時拍發的報文是“海因里希·赫茲”,以此表示他對這位電磁波先驅者的崇敬。雖然當時的通信距離中只有250米,但它畢竟是世界上最早通過無線電傳送的有明確內容的電報。從此,無線通信揭開了新的一章,人類的通信也從此進入一個新世紀。

無線通信趣事(下)

  也是在1896年的6月,年方21的意大利青年馬可尼也發明了無線電收報機,並在英國取得了專利。當時通信距離只有30米。

關於無線通信發展的趣事

  馬可尼1874425日生於意大利波倫亞。他自幼便有廣泛的愛好,對電學、機械學、化學都有濃厚的興趣。13歲那年,他便在赫茲證實電磁波存在的論文的啟發下,萌發了利用電磁波進行通信的大膽設想。他時而在閣樓上,時而在庭院或農場里進行無線電通信的試驗。1894年,他成功地進行了相距2英里的無線電通信的收與發。

  馬可尼發明之路荊棘叢生。他在申請政府贊助落空后,於1896年毅然赴英。在那里他得到了科學界和實業界的重視和支持,取得了專利。1897年,馬可尼建議了世界上第一家無線電器材公司--美國馬可尼公司。這一年的518日,馬可尼進行橫跨布里斯托爾海峽的無線電通信獲得成功。1898年,英國舉行游艇賽,終點是距海岸20英里的海上。《都柏林快報》特聘馬可尼用無線電傳遞消息,游艇一到終點,他便通過無線電波,使岸上的人們立即知道勝負結果,觀眾為之欣喜若狂。可以說,這是無線電通信的第一次實際應用。

關於無線通信發展的趣事

  二極管的發明,對馬可尼的研究起到了積極推動作用。1901年,他成功地進行了跨越大西洋的遠距離無線電通信。實驗是在英國和紐芬蘭島之間進行的,兩地相隔2700公里。從此,人類迎來了利用無線電波進行遠距離通信的新時代。

  1937720日,馬可尼病逝於羅馬。羅馬上萬人為他舉行了國葬;英國郵電局的無線電報和電話業務為之中斷了2分種,以表示對這位首先把無線電理論用於通信的先驅者,以及1909年諾貝爾物理學獎獲得者的崇敬與哀悼。

永不消失的電波

(一)頻率

  其實在實際的生活中我們經常地接觸到“頻率”這個詞,相信很多朋友對此都不會陌生。在移動通信中,我們用無線電波進行相互之間的通信,因此電波的頻率就是我們不得不考慮的問題。大家都聽過收音機,我們接受一個台的時候總要調一個旋鈕,直到聽清楚為止,如果我們換台,就旋轉旋鈕調到另外的一個台的頻率去,看到這里,相信大家都清楚了,每一個台都有自己的無線電波的頻率。

  為什么要這樣呢?因為如果所有的電台都采用同一個頻率,那么會出現一片混亂,收音機里什么也聽不見,所有的電台的信號都夾雜在一起了。所以全國各地對每個電台都有嚴格的限制和審核,北京地區調頻(FM)信號就有一定的間隔,所有的私人電台都是不允許的。

  在通信中,我們對頻率也有很嚴格的限制,因為我們可以利用的頻率資源(也就是頻率范圍)是有限的。如果我們對頻率的使用沒有嚴格的審核和限制,就會發生通信一片混亂的情況。因此,國際上采用了比較統一的標准,比如移動通信就划分了一定的頻率范圍,每一個(連續的)頻率范圍我們稱為頻段。其他的頻段用於衛星通信,微波通信等等。

(二)相位

  有一些朋友可能對“相位”這個詞不太了解,其實我們在生活中也是經常遇到的,比如說“三相交流電”,其中的相也是這個意思,在這里我們簡單解釋一下“相位”,每一頻率的電波有其相應的波長(波長就是指一個單位電波的長度,單位為米),我們把一個波長對應為2π的相位,比如有兩路相同頻率的電波,在傳輸過程中,有一路電波比另外一路電波快了半個波長那么我們就說該電波比另外一路超前了π相位,另外一路就比前面一路滯后了π相位。

  想具體了解相位的朋友可以參照一些關於通信的參考書。

移動通信之路(一)

  世界范圍的移動通信的發展進程,回顧起來可分為四個階段。

世界移動通信發展的歷程

  第一階段:從二十世紀20年代至40年代初,移動通信有了初步的發展,不過當時的移動通信使用范圍小的可憐,主要使用對象是船舶、飛機、汽車等專用移動通信以及運用在軍事通信中,使用頻段主要是短波段(比如現在的收音機用的頻段),限於當時的技術限制,移動通信的設備也只是采用電子管的,不僅又大又笨重,而且效果還很差。當時也只能采用人工交換和人工切換頻率的控制和接續方式,接通時間和接通效率都與今天的移動通信差的太多。不過當時的工程師們都看到了移動通信的潛力,將大量的人力物力投入在移動通信的發展上。

世界移動通信發展的歷程

  第二階段:到了40年代中至60年代末,移動通信有了進一步的發展,在頻段的使用上,放棄了原來的短波段,主要使用VHF(甚高頻)頻段的150MHz,到了后期又發展到400MHz頻段。同時技術上的進步--60年代晶體管的出現,使移動台向小型化方面大大前進了一步。效果也比以前有了明顯的好轉,由於移動通信的便捷性,在美國、日本、英國、西德等國家開始應用汽車公用無線電話(MTSIMTS),與此同時,專用移動無線電話系統大量涌現,廣泛用於公安、消防、出租汽車、新聞、調度等方面。同時此階段的交換系統已由人工發展為用戶直接撥號的專用自動交換系統。接通效率也有了很大改善。這時,移動通信逐步走進了公眾的日常生活,人們已經看到了未來個人移動通信的曙光。這時的移動通信,開始快速地向小型化,便捷化以及個人化發展。

移動通信之路(二)

  第三階段:到了70年代至80年代,集成電路技術、微型計算機和微處理器的快速發展,以及由美國貝爾實驗室推出的蜂窩系統的概念和其理論的在實際中的應用,使得美國、日本等國家紛紛研制出陸地移動電話系統。可以說,這時的移動通信系統真正地進入了個人領域:具有代表性的有美國的AMPSAdvanced Mobile Phone System)系統,英國的TACS系統,北歐(丹麥、挪威、瑞典、芬蘭)的NMT系統、日本的NAMTS系統等等,這些系統均先后投入商用。這個時期的系統的主要技術是模擬調頻、頻分多址,以模擬方式工作(這些名詞將在以后的文章中解釋),使用頻段為800/900MHz(早期曾使用450MHz),故稱之為蜂窩式模擬移動通信系統,或為第一代移動通信系統。

  這一階段是移動通信系統不斷完善的過程。系統的耗電、重量、體積大大縮小,服務多樣化,系統大容量化,信息傳輸實時化,控制與交換更加自動化、程控化、智能化,其服務質量已達到很高的水平。世界上第一個蜂窩系統是由日本的電話和電信公司(NTT)於1979年實現。進入80年代,可以說移動通信已經達到了成熟階段。

  與此同時,許多無線系統已經在全世界范圍內發展起來。尋呼系統和無繩電話系統在擴大服務范圍。許多相應的標准應運而生。

  第四階段:90年代至今,隨着數字技術的發展,通信、信息領域中的很多方面都面臨向數字化、綜合化、寬帶化方向發展的問題。第二代移動通信系統是以數字傳輸、時分多址或碼分多址(這些名詞將在以后的文章中解釋)為主體技術,目前國際上已進入商用和准備進入商用的數字蜂窩系統有歐洲的GSM、美國的DAMPSIS54目前用IS136)、日本的JDC系統及美國的IS95系統等。

  進入90年代中期,世界各移動通信設備制造商和運營商已從對第三代移動通信系統的概念認同階段進入到具體的設計、規划和實施階段。在開發第三代系統的進程中形成了北美、歐洲和日本三大區域性集團。它們又分別推出了WCDMATD/CDMA和寬帶CDMA One的技術方案。為實現第三代移動通信系統(IMT2000)全球覆蓋與全球漫游,三種技術方案之間正在相互做出某些折中,以期相互融會。

移動通信之路(三)

  第三代移動通信是綜合的全球個人通信網,它是2000年以后的移動通信網絡。目前規划與研究比較典型的系統有:

  1.未來公用陸地移動通信系統(FPLMTS),它是一個由國際無線電咨詢委員會建議的系統,計划將所有的移動通信系統綜合於一體,為移動用戶在全球范圍內提供高質量的話音和非話音服務,並能與其它通信網互連。

  2.通用移動通信系統(UMTS),它是歐共體於1988年開始的“歐洲高級通信研究”發展計划的一部分,計划在2000年左右在歐洲投入使用。通用移動通信系統將具有三個重要特點,即:(1)是一個綜合了現有移動通信的綜合系統;(2)是一個提供多種服務的綜合業務系統;(3)通用移動通信系統可用於各種環境。

  第二代移動通信系統在提供話音和低速數據業務方面已取得了巨大的成功,而且在以后多年里將繼續被廣泛使用。通過增強網絡元件功能,使這些老一代標准的網絡繼續得到發展或升級。而第三代移動通信系統將能夠提供目前只有固定接入才能實現的更先進的業務和更高的數據速率,以及一系列新業務。此外,第三代移動通信系統已將“全球漫游”作為一項關鍵要求,從而可為全球移動用戶開創更廣泛的市場,挖掘更大的設備(尤其是用戶設備)通用潛力,並提高經濟效益。

  第三代移動通信系統應提供的特性包括:名副其實的無處不在、無縫高效的無線數據能力,能夠吸引在固定通信領域日益增長的數據業務。

無線電波的脾氣

  我們需要澄清一下,無線通信與移動通信雖然都是靠無線電波進行通信的,但卻是兩個概念,首先移動通信肯定是無線通信,無線通信有包含移動通信的意味。但無線通信側重於無線,移動通信更注重於其移動性。比如我們一個在北京,一個在廣州,我們之間通過無線電波進行通信,這就是無線通信,如果我們更強調我們通信中的移動性,就是移動通信。

  正是因為如此,移動通信對無線電波頻率的選擇更加謹慎,要求更高,也正因為這樣,在移動通信的發展過程中,正如前面介紹的,移動通信的頻率選擇做了幾次變動。現在我們國家采用的第二代移動通信(GSM)技術,頻率為900MHz1800MHz

  這個頻段的電波特點是由於頻率比較高,所以傳播的過程中,發射以及接收天線架設得較高的時候,在視線范圍內,電磁波直接從發射天線傳播到接收天線,另外還可以經地面反射而到達接收天線。所以接收天線處的場強是直接波和反射波的合成,直接波不受地面影響,地面反射波要經過地面的反射,因此要受到反射點地形的影響。

  大家觀察光線的時候,會注意到光線在光滑的鏡子上會反射,在凹凸不平的物體上會向各個方向反射,稱為漫反射。

  在900MHz1800MHz這個頻段的電波也有這個特點,所以電波在傳播的過程中就會有反射和漫反射現象,同時,前面提過,電波還有繞射現象,就是障礙物的大小和電波的波長差不多或比其小的時候,電波可以繞過障礙物傳播。所以移動通信中電波的傳播是很復雜的,接收端的電波常常是直射波,反射波,繞射波的合成。

應用系統入門

  很多人一提到移動通信,往往首先想到的是手機,其實移動這個概念不僅僅在於手機,它其實包括蜂窩移動,集群調度,無繩電話,尋呼系統和衛星系統。我們平時所提的手機僅僅是蜂窩移動系統中的移動台,移動台的概念包括手機,呼機等等移動終端。

  因此我們要了解兩個基本的名詞:基站和移動台,因為這是我們以后所提到的基本術語。

  首先說說移動台,顧名思義,移動台是移動的終端,它是接收無線信號的接收機,在移動通信中,它以各種不同的形式出現,包括手機,呼機,無繩電話等等,當然他們的工作原理是不相同的,但是由於他們都在移動通信中扮演着移動的角色,具有移動性,接收的是無線信號,所以我們把它們統稱為移動台。

移動通信的應用系統簡介

  另一個名詞是基站,基站在移動通信中是必不可少的,它是與移動台聯系的第一個固定收發機,移動台脫離了基站自然就無法工作,因為是基站接收移動台的信號與交換局相連,從而完成移動台的收發工作。基站與移動台之間的聯系靠天線收發無線電波。

  正因為基站的重要性,所以我們在建立移動通信網的時候要慎重地考慮基站的分布,以滿足移動台的需要。基站分布確定以后,就覆蓋了一定用戶的活動區域,在地圖上呈現一個網狀結構,所以我們也把基站位置的規划稱為組網。

  另外我們還應該了解的名詞有交換中心,所謂交換中心指的是交換各種信息的中心,比如你在北京,你的話音要傳到廣州去,你廣州的朋友的話音要到北京來,所以我們必須把你們的信息做一個交換,這種機器叫做交換機,交換機的所在就叫做交換中心。交換中心分為有線和無線,有線交換中心顧名思義就是我們平時的電路交換中心,無線交換中心則是為移動台的所在基站之間提供服務。

無線電波傳播復雜

  移動通信中至少有一方處於移動狀態下通信,我們不可能再用一條電話線和他們相連了,所以必須使用無線信道--靠無線電波傳送信息。同時在前面提到,移動通信使用一定頻率的電波進行通信,而且隨着無線通信的發展,頻率的使用也越來越優化,現在移動通信的頻率范圍在甚高頻(VHF)、超高頻 (UHF)的范圍,它的傳播方式受地形地物影響很大。

  移動通信系統多建於大中城市的市區,城市中的高樓林立、高低不平、疏密不同、形狀各異,這些都使移動通信傳播路徑進一步復雜化,並導致其傳輸特性變化十分劇烈。據以上原因,使移動台接收到的電波一般是直射波和隨時變化的繞射波、反射波、散射波的疊加,這樣就造成所接收信號的電場強度起伏不定,這種現象稱為衰落。在后面的學習中你會了解到衰落又分兩種:長期衰落和短期衰落

  同時由於移動台的不斷運動,當達到一定速度時,如超音速飛機,固定點接收到的載波頻率將隨運動速度V的不同,產生不同的頻移,也就是說頻率發生了變化,發生了偏移,通常把這種現象稱為多普勒效應。在下面我們會具體說明。

  另外,移動台長期處於不固定位置狀態,外界的影響很難預料,如塵土、振動、碰撞、日曬雨林,這就要求移動台具有很強的適應能力。此外,還要求性能穩定可靠,攜帶方便、小型、低功耗及能耐高、低溫等。同時,要盡量使用戶操作方便,以滿足不同人群的使用。這給移動台的設計和制造帶來很大困難。由於移動台在通信區域內隨時運動,需要隨機選用無線信道,進行頻率和功率控制、地址登記等跟蹤技術。這就使其通信比固定網要復雜得多。在入網和計費方式上也有特殊的要求,所以移動通信系統是比較復雜的。

  因而在移動通信中,要考慮的因素很多,因此移動通信就比一般的通信方式復雜多了。

矛銳盾更堅――抗干擾

  在移動通信中,空間傳播的電磁波除有用信號外,還存在大量的干擾電波。主要的干擾被我們稱為互調干擾、鄰道干擾及同頻干擾等。

  那么什么叫做互調干擾呢,專業點說互調干擾主要是系統設備中的非線性引起的,如混頻選擇不好,使非有用信號混入,而造成干擾。有興趣的讀者可以看看電子刊物,獲取這方面的知識。不懂的讀者也不要着急,互調干擾說的通俗一點,就是設備技術上的一些問題.常常我們做不到十分理想的設備,所以一些其他的沒有用的信號也就混進去了,偶爾收音機里的串台,也是這個原因。

  鄰道干擾是指兩個相鄰的信道之間的干擾,是由於一個強信號串入弱信號中干擾弱信號而造成的干擾,說的通俗一點,比如兩個車道,你在左邊,我在右邊,大家的路寬是一樣的,可是你的車太大,就影響了我的車道......呵呵,意思就是這樣了,為解決這個問題,在移動通信設備中采用自動功率控制電路,對強功率信號加以控制,在例子中,就是限制你車子的大小,大家就相安無事了。

  同頻干擾是指相同載頻電台之間的干擾,是蜂窩式移動通信所特有的干擾,由頻道重復利用所造成。為什么會這樣呢,因為頻率資源是一定的,來來去去就那幾個頻段,大家都要。只好分區間來用了,這個區用這個頻段,那個區用那個頻段,隔幾個區后,難免又用回來了,這時就要考慮干擾的問題了,因為大家用的都是同一個頻率啊!因此,無論在系統設計中,還是在組網時,都必須對干擾問題予以充分的考慮。

蜂窩移動通信系統

  這種系統由移動業務交換中心(MSC)、基站(BS)設備及移動台(MS)(用戶設備)以及交換中心至基站的傳輸線組成,如下圖所示。目前在我國運行的900MHz 第一代移動通信系統(TACS)模擬系統和第二代移動通信系統(GSM)數字系統都屬於這一類。

  就是說移動台的移動交換中心與公共的電話交換網(就是我們平時所說的電話網PSIN)之間相連,移動交換中心負責連接基站之間的通信,通話過程中,移動台(比如手機)與所屬基站建立聯系,由基站再與移動交換中心連接,最后接入到公共電話網。

  下面解釋一下全雙工,單工和半雙工:所謂全雙工工作就是通信雙方可以同時進行收發工作;就是說,通信的雙方都可以在同一時間又說又聽,互不干擾,就叫全雙工。

 

  若某一時間通信的雙方只能進行一種工作,即在一個時間里要么說,要么聽,只可選擇一樣,則稱為單工工作。

 

  若一方可同時進行收發工作,而另一方只能單工工作,則稱為半雙工工作。

 

 

蜂窩移動通信系統

  蜂窩式公用陸地移動通信系統適用於全自動撥號、全雙工工作、大容量公用移動陸地網組網,可與公用電話網中任何一級交換中心相連接,實現移動用戶與本地電話網用戶、長途電話網用戶及國際電話網用戶的通話接續。這種系統具有越區切換、自動或人工漫游、計費及業務量統計等功能。這些功能將在以后中陸續介紹。

  目前模擬蜂窩移動通信系統主要用於開放電話業務。隨着GSM數字蜂窩移動網的建設和發展,已逐步開放數據、傳真等多種非電話業務。

集群調度

  這種系統常常用在公共汽車的調度上,該系統一般由控制中心、總調度台、分調度台、基地台及移動台組成,如下圖所示。該系統具有單個呼、組呼、全呼、緊急告警/呼叫、多級優先及私密電話等適合調度業務專用的功能。除完成調度通信外,該系統也可以通過控制中心的電話互連終端與本部門的小交換機相連接,提供無線用戶與有線用戶之間的電話接續。但因該系統是專為調度通信而設計的,系統首先保證調度業務,對於電話通信只是它的輔助業務並受到限制。所以,利用該系統組建公用電話網是不適宜的。

集群調度移動通信系統

  集群移動通信系統可以實現將幾個部門所需要的基地台和控制中心統一規划建設,集中管理,而每個部門只需要建設自己的調度指揮台(即分調度台)及配置必要的移動台,就可以共用頻率、共用覆蓋區,即資源共享、費用分擔,使公用性與獨立性兼顧,從而獲得最大的社會效益。所以,我們必須提倡這種聯合建設共用網絡的建網方式。

  集群移動通信系統目前通用的有多種制式及標准,如美國的800MHz調度系統,日本的900MHz MCA系統,法國的200MHz RADICOM200系統及瑞典的80MHz MOBITEX系統等。各種系統使用的信令、糾錯編碼及網絡結構不同,無法兼容,在設台組網工作中選擇系統時應謹慎考慮。

無繩移動通信系統

  無繩電話最初是應有線電話用戶的需求而誕生的,初期主要應用於家庭。這種無繩電話系統十分簡單,只有一個與有線電話用戶線相連接的基站和隨身攜帶的手機,基站與手機之間利用無線電溝通。

  但是,無繩電話很快得到商業應用,並由室內走向室外。這種公用系統由移動終端(公用無繩電話用戶)和基站組成。基站通過用戶線與公用電話網的交換機相連接而進入本地電話交換系統,如下圖所示。通常在辦公樓、居民樓群之間、火車站、機場、繁華街道、商業中心及交通要道設立基站,形成一種微蜂窩或微微蜂窩網,無繩電話用戶只要看到這種基站的標志,就可使用手機呼叫。這就是所謂的“Telepoint”(公用無繩電話)。

無繩移動通信系統

  第一代無繩電話(CT1)是按照80年代英國貿易工業部和英國電信研究所聯合制訂的模擬無繩電話系統技術規范生產的,信道數較少,同時基站的發射頻率也不合適,因此已被“CT+”所取代。

  第二代無繩電話(CT2)是按照英國1987年制訂的數字無繩電話技術規范(CAICOMMON AIR INTERFACE,公共空中接口)生產的,工作於864868MHz,通話質量較高,保密性強,抗干擾好,價格便宜。但在室外只能提供單向業務(即只能去話,不能來話),也不能越區切換。

  近年來基於無繩概念而發展起來的無線用戶交換(WPABX)得到重視,作為無繩數據通信的無線局域網(WLAN)也得到發展。無繩通信也是發展個人通信網(PCN)的一個基礎。

  現在的“步步高”等等無繩電話,大體上也屬於這樣一種類型,不過現在的這種家庭無繩電話與前面所提的系統不大一樣,他僅僅是在家庭范圍內與母機相連,然后通過母機與電話網相接。

尋呼移動通信系統

  這是一種單向通信系統,既可作公用也可作專用,僅規模大小有差異而已。專用尋呼系統由用戶交換機、尋呼控制中心、發射台及尋呼接收機組成。公用尋呼系統由與公用電話網相連接的無線尋呼控制中心、尋呼發射台及尋呼接收機組成,圖中可以看到其結構。

  尋呼系統有人工和自動兩種接續方式。人工方式由話務員將主呼用戶需要尋找的尋呼機和需要傳遞的信息編成信令和代碼,代用戶搜索被尋呼者。在無線尋呼業務的發展初期,人工方式對用戶比較方便,故被廣泛應用。但在無線尋呼業務已有相當發展的今天,用戶的興趣已轉向自動尋呼。

尋呼移動通信系統

  如圖所示,整個尋呼過程是用戶打電話,通過電話網連入尋呼台,尋呼台對叫方的信息進行處理后通過天線發送出去,終端的BP接收到信號后發出訊號告知機主信息。

  如果是人工台,則尋呼台對用戶的呼叫由人工處理后送入尋呼數據處理中心,再由機器通過天線發射出去,如果是自動台,則直接由機器處理后通過天線發射出去。

  我國今后無線尋呼的發展方向是自動化、數字化、多功能和漢字顯示。 而且現在人們的生活水平提高很快,數字機已經逐漸被淘汰,中文機隨着價格的下調逐步占領了相當的市場,相信隨着手機的進一步發展,尋呼事業最終也許會完結。

衛星移動通信

  衛星通信這方面我們在其它章節有專門的介紹。不過由於它也給個人的移動通信帶來了新的通信方式,所以我們在這里着重介紹一下這方面的情況。

  在最近五六年來,以手持機為移動終端的非同步衛星移動通信系統已涌現出多種設計及實施方案。其中,呼聲最高的要算銥(Iridium)系統,它采用8軌道66顆星的星狀星座,衛星高度為765km。另外還有:全球星(Global star)系統,它采用8軌道48顆星的萊克爾星座,衛星高度約1400km;奧德賽(Odessey)系統,采用3軌道12顆星的萊克爾星座,中軌、高度為10000km;白羊(Aries)系統,采用4軌道48顆星的星狀星座,高度約1000km;以及俄羅斯的4軌道32顆星的COSCON系統。

  除上述系統外,海事衛星組織推出的InmarsatP,實施全球衛星移動電話網計划,采用12顆星的中軌星座組成全球網,提供聲像、傳真、數據及尋呼業務。該系統設計可與現行地面移動電話系統聯網,用戶只須攜帶便攜式雙模式話機,在地面移動電話系統覆蓋范圍內使用地面蜂窩移動電話網,而在地面移動電話系統不能覆蓋的海洋、空中及人煙稀少的邊遠山區、沙漠地帶,則通過轉換開關使用衛星網通信。

  可是,非常不幸的是,銥(Iridium)星系統由於種種原因倒閉了,全球星系統還在苦苦的堅持,技術上應該沒有太大的問題,只是由於成本一直無法降下來,從而得不到更好的發展,不過有人相信,隨着社會的進一步發展,在21世紀,中、低軌以手持機為中心的衛星移動通信系統必將在“綜合的全球個人通信網”中成為重要的組成部分。

“蜂窩”之名何來之

  其實,在上述眾多的移動通信系統中,我們最常說的就是蜂窩移動通信系統,它在我們國家應用最廣,用戶最多,也最為大家所關心,所以我們在這里先簡要介紹一下蜂窩移動通信系統。

  前面說了,蜂窩式移動通信會帶來同頻干擾,那么我們為什么還要采用蜂窩式移動通信呢?原因還是在於頻率資源上:頻率作為一種資源必須合理安排和分配。由於適於移動通信的頻段僅限於VHF(甚高頻)UHF(超高頻),所以可用的通道容量是及其有限的。為滿足用戶需求量的增加,只能在有限的已有頻段中采取有效利用頻率的措施,如窄帶化(就是每個用戶占用的頻率帶寬較小)、縮小頻帶間隔(就是縮小用戶頻帶之間的保護間隔)、頻道重復利用等方法來解決。

  目前常使用頻道重復利用的方法來擴容,也就是划分蜂窩的方法來增加用戶容量。

 

 

蜂窩的划分

就是說在使用區域划出一塊塊的小區域,每一個小區分配一些頻率資源,隔幾個小區后,又把相同的頻率划給另一個小區,但認為這時候他們之間的干擾比較小,在可以忍受的情況,但每個城市要做出長期增容的規划,以利於今后發展需要。

  在理論上設計中,發現用正六角形的圖形來模擬實際中的小區要比用圓形,正方形等其他圖形效果更好,銜接也更緊密,所以現在的划分小區都采用了這種方法,看上去就像是蜂窩,所以我們也稱為“蜂窩式移動通信”。

“蜂窩”里的房間

  正如我們前面介紹的那樣,這種系統由移動業務交換中心(MSC)、基站(BS)設備及移動台(MS)(用戶設備)以及交換中心至基站的傳輸線組成,如下圖所示。是說移動的交換中心(MSC)與公共的電話交換網(就是我們平時所說的電話網PSIN)之間相連,移動交換中心負責連接基站之間的通信,通話過程中,移動台(比如手機)與所屬基站建立聯系,由基站再與移動交換中心連接,最后接入到公共電話網。

  基站與移動台(常常是手機)之間是無線通信,他們之間用無線電波進行信息傳遞,每個基站負責與一個特定區域的所有的移動台進行通信。基站和移動交換中心之間通過微波或有線交換信息進行彼此聯系。最后移動交換中心再與公共電話網進行連接。

蜂窩移動通信系統的結構

  如果僅僅是兩個基站所屬的移動台進行通信,信息只需要在移動交換中心就可以完成之間的通話。如果需要和其他的用戶通話,則由移動交換中心與公共電話網連接,再與其他用戶完成通話。

  蜂窩式公用陸地移動通信系統適用於全自動撥號、全雙工工作、大容量公用移動陸地網組網,可與公用電話網中任何一級交換中心相連接,實現移動用戶與本地電話網用戶、長途電話網用戶及國際電話網用戶的通話接續。這種系統具有越區切換、自動或人工漫游、計費及業務量統計等功能。這些功能將在以后中陸續介紹。

移動通信中的行話(

信道:

  信道是對無線通信中發送端和接收端之間的通路的一種形象比喻,對於無線電波而言,它從發送端傳送到接收端,其間並沒有一個有形的連接,它的傳播路徑也有可能不只一條(正如前面所說的電波的傳播方式提到的),但是我們為了形象地描述發送端與接收端之間的工作,我們想象兩者之間有一個看不見的道路銜接,把這條銜接通路稱為信道。信道有一定的頻率帶寬,正如公路有一定的寬度一樣。

大區:

  所謂大區是指:在一個比較大的區域中,只用一個基站覆蓋全地區的,不論是單工或雙工工作,單信道還是多信道,都稱這種組網方式為"大區制",以別於后面所稱的小區制。大區制的特點是只有一個基站,服務(覆蓋)面積大,因此所需的發射功率也較大。大區制多用於專用網或小城市的公共網。由於只有一個基站,其信道數有限(因為可用頻率帶寬有限),因此容量較小,一般只能容納數百至數千個用戶。

小區:

  所謂小區是相對於大區而言的,由於大區制的主要缺點是系統容量不高,為了適合大城市或更大區域的服務,必須突破這一限制。采用小區制(Cellular System)組網方式,可以在有限的頻譜條件下,達到大容量的目的。

  小區制的概念如下:將所要覆蓋的地區划分為若干小區,每個小區的半徑可視用戶的分布密度在110公里左右,在每個小區設立一個基站為本小區范圍內的用戶服務。這和大區制中的基站一樣,本小區內能服務的用戶數仍由這個基站的信道數來決定。但每一個小區和其它小區可再重復使用這些頻率,稱為頻率再用(frequency reuse)。由於相隔遠了,同信道干擾降至可以接受的程度,所以用有限的頻率數就可以服務多個小區。用這種組網方式可以構成大區域大容量的移動通信系統,還可以形成全省,全國或更大的系統。

移動通信中的行話(二)

漫游:

  移動台的漫游也稱出游,它的意義是移動台脫離了本管區的范圍,而移動到其他管區中去了,當其他用戶呼叫這個漫游的移動台的時候,仍撥它原來的局號和電話號碼。顯然,如蜂窩系統無漫游功能,將無法和這一脫離原管區的移動台接通。而具有漫游功能的系統,則可將此電話接到此已脫離本管區漫游到其他管區的移動台去。這一功能對於一個在較大范圍的地區,全省,全國或更大的地區(例如北歐四國的跨國或全歐洲)活動的用戶確實是非常重要的。

切換:

  過區切換是指當移動台在通話中經過兩個基站覆蓋區的相鄰邊界的時候所采用的信道切換過程。

   

  由於相鄰兩個小區的信道不一樣,移動台通話的前半段時間在一個基站的某一個無線信道上傳輸,而后半段時間已經進入到另一個基站的覆蓋范圍,須切換到另一個基站所指配的信道上去,這種信道的切換必須不影響通話進行,時間要求短,須在100毫秒以下,完全自動切換,通話人完全不覺察。由於蜂窩技術的廣泛采用,所以切換技術在蜂窩移動通信中占有重要地位。

  漫游與切換兩個性能是大區制所沒有的,切換是由漫游而起,漫游通過切換技術得以解決。在漫游的過程中,當通話經過小區邊界時,無線信道要切換,其過程如下:

  移動台位置不僅由為之服務的基站台收集,而且也由周圍的基站台收集,並判斷當前是否需要進行信道切換,從而進行新信道的准備工作。當移動控制中心判斷要進行信道切換,就發送指令給移動台當前基站和即將到的小區所屬基站,由手機配合基站完成切換工作。

 

 

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