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本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。
- 中文名
- 移动通信
- 外文名
- Mobile communications
- 定 义
- 移动体之间的通信
- 应用场合
- 汽车、火车、轮船
- 频段划分
- 低频、中频、高频、甚高频、特高频
- 核心技术
- 功率控制技术
目录
移动通信(Mobile communication)是移动体之间的通信，或移动体与固定体之间的通信。移动体可以是人，也可以是汽车、火车、轮船、收音机等在移动状态中的物体。
移动通信是进行无线通信的现代化技术，这种技术是电子计算机与移动互联网发展的重要成果之一。移动通信技术经过第一代、第二代、第三代、第四代技术的发展，目前，已经迈入了第五代发展的时代(5G移动通信技术)，这也是目前改变世界的几种主要技术之一。[1]
现代移动通信技术主要可以分为低频、中频、高频、甚高频和特高频几个频段，在这几个频段之中，技术人员可以利用移动台技术、基站技术、移动交换技术，对移动通信网络内的终端设备进行连接，满足人们的移动通信需求。从模拟制式的移动通信系统、数字蜂窝通信系统、移动多媒体通信系统，到目前的高速移动通信系统，移动通信技术的速度不断提升，延时与误码现象减少，技术的稳定性与可靠性不断提升，为人们的生产生活提供了多种灵活的通信方式。[1]
在过去的半个世纪中，移动通信的发展对人们的生活、生产、工作、娱乐乃至政治、经济和文化都产生了深刻的影响，30年前幻想中的无人机、智能家居、网络视频、网上购物等均已实现。移动通信技术经历了模拟传输、数字语音传输、互联网通信、个人通信、新一代无线移动通信5个发展阶段。[2]
(1)移动性
就是要保持物体在移动状态中的通信，因而它必须是无线通信，或无线通信与有线通信的结合。
(2)电波传播条件复杂
因移动体可能在各种环境中运动，电磁波在传播时会产生反射、折射、绕射、多普勒效应等现象，产生多径干扰、信号传播延迟和展宽等效应。
(3)噪声和干扰严重
在城市环境中的汽车火花噪声、各种工业噪声，移动用户之间的互调干扰、邻道干扰、同频干扰等。
(4)系统和网络结构复杂。
它是一个多用户通信系统和网络，必须使用户之间互不干扰，能协调一致地工作。此外，移动通信系统还应与市话网、卫星通信网、数据网等互连，整个网络结构是很复杂的。
(5)要求频带利用率高、设备性能好。
功率控制技术是移动通信信息技术当中的关键之一，这种技术主要采用CDMA系统核心技术，通过自干扰系统，克服了由于移动通信网络当中，信号台发射信号远近的问题，造成的“远近效应”，从而提高移动通信的质量，通过开环功率控制技术与闭环功率控制技术，提高移动台和基站的通信效能。[1]
“码”技术是移动通信信息技术当中的又一种关键技术，这种技术通过对功率控制技术的容量和抗干扰能力进行升级，从而提高接入到移动通信网络当中的信号控制的准确性，保障信号切换的速度提升。该技术通过PN码，为移动通信的功率控制技术，提供互相关联能力和编码优化技术方案。通过m序列和地址码，提高移动通信技术对于用户身份识别的准确性。[1]
移动通信技术当中的关键环节，还包括软切换技术和华音编码技术。这两种技术，通过对移动通信信号的覆盖网络，与自适应阀值进行调整，保障不同的移动基站之间，可以进行顺利的软切换，减少噪音环境对于移动通信信息传输的负面影响，为用户提供更加清晰的话音。[1]
模拟蜂窝业务
第二代数字通信服务(2G)
概述
第二代数字通信服务仍为当前全球范围内普遍采用的形式。2G业务比模拟移动业务提供的容量更多，在相同数量的频谱中，因使用了复用接入技术可承载更多的语音流量。世界最流行的两种2G空中接口是全球移动通信系统(UGSM)和码分多址系统(CDMA)。[3]
GSM系统
CDMA系统
CDMA技术为每个呼叫分配一个独特的代码来复用频谱，又称之为扩频技术，每个会活在发送时会被扩展到1.25MHZ带宽的信道。CDMA可以以很低的成本提供语言数据出务，并可以使运营商更方便的升级到3G网络。美国的高通公司在CDMA技术的商用领域拥有着绝对的领先地位。[3]
第三代数字通信服务(3G)
概述
运营商对更大的容量和为用户提供更多可产生收益的功能的需求是推动3G网络发展的主要动力。3G标准统称为IMT-2000国际移动通信标准，其中最广泛的应用是WCDMA和CDMA2000。WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000均为通用的3G标准。[3]
WCDMA业务
WCDMA是大多数GSM运营商从2G升级到3G时所选择建设的3G业务。从GSM网路到WCDMA网路的最大开支是新建基站。3G网路使用更高频率的频谱，这便意味着在同样的区域里需要更多的基站才可保证网络覆盖。由于WCDMA是基于码分多址接入而不是时分介入，因比GSM网络升级到完全的3G业务还需要建设新的基础设施。[3]
第四代数字通信服务(4G)
概述
4G协议的标准由国际电信联盟无线电通信组制定。WiMAX和LTE协议通常称之为4G业务。开发4G技术的一个主要目标是移动设备具有能够容纳预期移动数据传输数量的能力和使用移动网络达到宽带上网的能力。[3]
LTE网络
LTE核心网络简称为演进的分组核心网，LTE核心网略功能分为3个功能元素：移动性管理实体(MME)、服务机关(SGW)、分组数据网网关(PGW)、其中PGW和SGW负责将2G、3G的网络流量以及LTE流量发送到互联网和其他数据网络中。[3]
核心技术
优势
速度快、频谱宽、高质量、高效率、通信灵活、兼容性好、提供增值服务。[3]
5G移动通信是与4G移动通信技术相对而言的，是第四代通信技术的升级和延伸。从传输速率上来看，5G通信技术要快一些，稳定一些，在资源利用方面也会将4G通信技术的约束全面的打破。同时，5G通信技术会将更多的高科技技术纳入进来，使人们的工作、生活更加的便利。[4]
4G网络推广开始，一直到现在，通信行业已经全面掌握了4G的核心技术，例如XLTE等。自3G开始，发展到4G最主要的不同之处就是速度快，4G在下载速度方面有了全新的改变，但是5G其下载速度会更突出，而且网络连接也会更稳定。具体来说，5G移动通信网络的特点有五个方面：[4]
（1）关注用户体验。5G最突出的特点就是对用户体验高度重视，能够将网络的广域覆盖功能全面实现。倘若4G和3G对比，主要是速度提升，则5G和4G进行比较，其突出之处就是范围更广阔，能够使无处不在的连接功能得以实现。也就是不管使用者人在哪里，使用的是何种设备，都能快速与网络相连。[4]
（2）低功耗。结合白皮书的规定，5G会使低功耗得以实现。4G虽然从速度与3G相比有了明显的改进，然而其使得手机电池的要求也发生了很大的变化。[4]
（3）对于通信管线设计中的现网数据，可从勘察终端中获得，同时还需要注意在勘察终端中适当增加一定的设计数据，并讲系统与GIS地图进行有效结合，发挥管线视图的功能。勘察数据表可通过系统成图，然后再通过网络数据表导出。管理人员通过对项目进行检查，即得到与GIS相连的网络视图，准确了解项目勘察进度以及质量。[4]
（4）确定生产管理系统储存管线概预算定额、管线施工所需材料的价格以及数据库，并选择适宜的计算方式对工程量进行计算，综合考虑各方面影响因素制定完善的预算表格和设计模板。另外，还应该注意综合考虑通信管线设计指标进行调整，最后利用计算机信息技术形成设计方案的说明文件。[4]
（5）加强管线设计管理以及网络数据管理，在此过程中，可采用全生命周期管理方式。对通信管线项目建设以及施工质量检测验收进行监督管理，另外，还需要与运营商管理系统以及资源管理系统进行连接，进而实现信息数据胡同。通过应用上述管理方式，能够为用户设计提供可靠依据。[4]
5G是最新一代蜂窝移动通信技术，特点是广覆盖、大连接、低时延、高可靠。和4G相比，5G峰值速率提高30倍，用户体验速率提高10倍，频谱效率提升3倍，移动性能达到支持500公里时速的高铁，无线接口延时减少90%，连接密度提高10倍，能效和流量密度各提高100倍，能支持移动互联网和产业互联网的各方面应用。
5G技术目前主要有三大应用场景。一是增强移动宽带，提供大带宽高速率的移动服务，面向3D/超高清视频、AR/VR（增强现实、虚拟现实）、云服务等应用。二是海量机器类通信，主要面向大规模物联网业务，智能家居、智慧城市等应用。三是超高可靠低延时通信，将大大助力工业互联网、车联网中的新应用。[5]
移动通信技术最明显的特征就是移动性，该技术可以突破有线通信技术的限制，对复杂状态下的传播信号，进行优化分析。但是，这种技术由于电磁波的传输不稳定性，也会受到反射现象、折射现象、多普勒效应的复杂影响，产生多径干扰的问题。同时，移动通信技术在噪声环境与干扰环境当中，会存在相互影响的问题，这导致移动通信系统和网络结构日益复杂。随着技术的不断发展，移动通信设备的形态不断升级，技术发展对设备的性能要求也不断地提升。[1]
北京时间2021年1月27日晚间消息，截至2021年1月，全球手机用户数量为52.2亿，互联网用户数量为46.6亿，而社交媒体用户数量为42亿。[6]
移动通信信号覆盖网络的升级
随着人们对移动通信技术需求的不断提升，更高质量的通信信号、更加稳定的通信传输，已经成为了移动通信技术未来发展的主要方向。目前，我国的第四代移动通信技术已经基本覆盖，这一技术与智能终端设备的连接，将世界的移动系统，打造成了一张看不见的通信网，改变了人们生活的方方面面，为人们提供了畅通的交流方式，并降低了人们选择移动通信作为沟通方式的成本。目前，我国的第五代移动通信技术正在高速的发展当中，中国已经成为了第五代移动通信标准的制定者之一。第五代移动通信技术的到来，标志着移动终端设备，将真正取代电脑等有线通信网络，进行实时的语音传输、视频传输，并保障用户的隐私安全，为用户提供更加真实、智能、自动化的信息传输服务。[1]
移动通信信号传输结构的升级
第五代移动通信技术的发展，是移动通信技术与信息技术的高度融合，推动第五代移动通信技术的全面推广，我们要对移动通信的结构进行一定程度的调整。[1]
(1)技术人员要在完善信息化系统的基础上，促进信息化系统与其他工作系统的深度交流与深度融合。在保障信息传输速率稳定性的基础上，设置更加安全可靠的通信密码解锁方式，保障运用移动通信技术的用户，可以获得更加全面的安全防护。[1]
(2)相对于第四代移动通信技术，第五代移动通信技术的最高传输峰值可以达到每秒10GB。但是，这种传输速度只是一种理论上的速度，应用到实际商用阶段，传输速度可能不足1/10。因而，技术人员要不断突破发展方式上的限制，尤其是传输速率上的限制，提高具体应用的实际效率，推动第五代移动通信技术的商业发展。[1]
基站建设方式的转变
由于第五代移动通信技术具有高效的传输速度，因而，传统的馈线传播方式已经不能满足第五代移动通信技术，对于传输速度的要求。目前主流的第五代移动通信技术，采用基站建设的方式，对信号传输的稳定性进行升级。技术人员要不断在这一方面进行努力，利用原有的信号传输基站，对第五代移动通信技术的传输方式进行升级。全面的考虑通信信息在传输过程当中的稳定性与安全性，为用户提供更加稳定可靠的信息传输服务。技术人员可以利用多载波技术的发展，技术人员要提高对多载波技术发展成果的重视，将原本的数据传输信号方式进行转化，通过数据流控制技术，将原有的通信数据进行调制。保障每一个数据传输信道上，都有比较可靠的子信道，对信息的传输进行细分。[1]
建设超密集异构网络
技术人员要深入地了解第五代移动通信技术的信号传输方式，与传统的信号传输方式之间的区别，并利用多载波技术，提高信号传输过程当中的抗干扰能力，提高对于信号传输频谱的利用效率。通过对射频网络的优化控制，减少信号转换过程与调制过程当中的损耗。从而保障第五代移动通信技术可以投入正常的商用，实现比较稳定与成熟的数据转换与信号调制控制。技术人员还要利用第五代移动通信技术的发展成果，建设超密集异构网络，促进第五代移动通信技术投入到商用阶段，提高商用第五代移动通信技术的传输效率。[1]
①异构网络是现代化的移动通信网络构建的形式之一，它可以针对不同的制造商，提供不同的信息传输设备，将计算机资源、网络资源与系统资源整合在一起，通过异构网络协议，实现不同功能的转化应用。[1]
②超密集一股网络是对传统异构网络技术的一种升级。技术人员可以采用频谱高效利用的方式，提高对传统异构网络的利用效率。从而扩大第五代移动通信技术的覆盖范围，扩展移动通信网络的实际容量，为用户提供更加高效的频谱利用服务。[1]