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无线通讯息技术的发展及在数字化社区中的应用

2017-09-21 03:05 1、无线通讯技术的发展过程回顾通讯发展的历史，我们发现了一个非常有趣有过程：1832年莫尔斯发明了电报，它传送的信息是由众所周知的点划码组成的，即人类最早的通讯是采用数字方式进行的。以后贝尔又发明了电话，并由此造就一个电信产业。一个多世纪以来，以电话服务为主的电信业走了一条成功之路，取得了极大的发展。然而随着人类社会的发展，电信业务也从早期的电报、电话发展到今天多种业务并存的局面，通讯的规模也发生了翻天覆地的变化。随着科学技术的发展，现代通讯又进进了数字时代。20世纪90年代信息革命的浪潮，建设信息高速公路的号角声，信息和知识爆炸式的增长，特别是因特网商用化后的迅猛发展，使传统的电信业受到巨大的震动和冲击。带给我们的启示是，题目的核心在于“信息”。在信息和知识已成为社会和经济发展的战略资源和基本要素的时代中，人们更加需要随时随地获取信息，原来点对点的固定电话通讯方式已远不能满足需求了。人类需要宽带的无线通讯技术，来满足多媒体化、普及化、多样化、全球化和个性化的信息交流。 无线通讯是指采用电磁波进行信息传递的通讯方式。早在1897年，马可尼使用800khz中波信号进行了从英国至北美纽芬兰的世界上第一次横跨大西洋的线无电报通讯试验，开创了人类无线通讯的新纪元。 在无线通讯初期，受技术条件的限制，人们大量使用长波及中波进行通讯。20世纪20年代初人们发现的短波通讯，直到20世纪60年代卫星通讯兴起前，它一直是远程国际通讯的重要手段，并且目前对应急通讯和军用通讯依然有一定实用价值。20世纪40年代到50年代产生了传输频带较宽、性能较稳定的微波通讯，成为长间隔大容量地面干线无线传输的重要手段。模拟调频传输容量高达2700路，亦可同时传输高质量彩色电视信号；尔号逐步进进中容量至大容量数字微波传输。80年代中期以来，随着频率选择性色散衰落对数字微波传输中断影响的发现及一系列自适应衰落对抗技术与高状态调制与检测技术的发展，使数字微波传输产生了一个革命性变化。特别应该指出的是20世纪80年代到90年代发展起来的一整套高速多状态自适应编码调制解调技术与信息号处理及信号检测技术，对现今卫星通讯、移动通讯、全数字hdtv传输、通用高速有线/无线接进，乃至高质量磁性记录等诸多领域的信号设计与信号处理及应用，发挥了重要作用。随着国民经济和社会发展的信息化，人们要通讯息化开创新的工作方式、治理方式、商贸方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、医疗保健方式以及消费与生活方式。无线通讯也从固定方式发展为移动方式，移动通讯发展至今大约经历了五个阶段；第一阶段为20年代初至50年代初，主要用于舰船及军有，采用短波频及电子管技术，至该阶段末期才出现150mhz vhf单工汽车公用移动电话系统mts。第二阶段为50年代到60年代，此时频段扩展至uhf450mhz，器件技术已向半导体过渡，大都为移动环境中的专用系统，并解决了移动电话与公用电话网的接续题目。第三阶段为70年代初至80年代初频段扩展至800mhz，美国bell研究所提出了蜂窝系统概念并于70年代末进行了amps试验。第四阶段为80年代初至90年代中，为第二代数字移动通讯兴起与大发展阶段，并逐步向个人通讯业务方向迈进；此时出现了d-amps、tacs、etacs、gsm/dcs、cdmaone、pdc、phs、dect、pacs、pcs等各类系统与业务运行，频段扩展至900mhz~1.9ghz，而且除公众蜂窝电话通讯系统外，无线寻呼系统、无绳电话系统、集群系统、无中心多信道选址移动通讯系统等各类移动通讯手段适应用户市场需求同时兴起并各显神通。第五阶段为90年代中至今，随着数据通讯与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第三代移动通讯开始兴起，其全球标准化及相应融合工作与样机研制和现场试验工作在快速推进，包括从第二代至第三代移动通讯的平滑过渡题目在内。对于第三代移动tmt-2000纷纷参与标准的制定，经多次融合努力在1999年10月25日至11月5日芬兰赫尔辛基召开的itu-r tg8/1第18次会议上5类rtt技术标准共6种方案成为终极结果。中国的td-scdma方案也已成为其中之一。应该指出，utrawcdma ds及tia cdma2000mc的相应起步样机已经诞生，包括以gsm、csmaone后向兼容为基础的第二代半过渡设备（g）edge、cdma is-95b hdr（2.4mbit/s峰值速率，64qam调制）及cdma2000-1x等亦已推出。此外，为接续internet移动游览应用的无线应用协议（wap）与无线连接技术蓝牙（blue tooth）已经产生。从网络的角度来看，接进网可分成有线接进网和无线接进网、光缆同轴混合接进网、铜线电缆、对绞线、电话（一般为铜线）接进网等等；无线接进技术是近些年迅速发展起来的新技术领域，它从概念上产生了一个重大的奔腾，即不需要缆线类物理传输媒质而采用无线传播手段来代替部分接进网甚至进网的全部，从而达到降低本钱、进步灵活性和扩展传输间隔的目的。无线接进网品种繁多，如移动卫生系统，蜂窝移动通讯系统，集群通讯系统，一点到多点微波通讯系统，微波蜂窝的无线本地接进系统（phs、pas、pacs、dect）等。短间隔之内的接进技术主要有蓝牙（blue tooth）、红外线、dect、ieee802.11和共享无线接进协议（swap）/homerf等系统。继广域网（wan、wind、area network或城域网，man，metropolitan area network）、局域网（lan，local area network）之后，最近人们又提出了“无线个域网”（wpan、wireless personal area network）。这一新概念将小范围应用提升至网络理论的高度。在短短的时间，wpan成为一个受人瞩目的新热门，wpan的研究组成立不到1上，就演变为ieee的专门工作组ieee802.5（即wpan working group，于1999年3月成立），可见其受重视的程度。比较而言，blue tooth系统更具有代表性，它正根据wpan的概念向前发展。事实上，blue tooth和wpan的概念相辅相成，blue tooth已经是wpan的一个雏形。从它最初由ericsson，ibm，inter，nokia和toshiba公司作为原始发起组织而推出，1年多时间已吸引了近2000个国际上有影响的公司参与。1999年底，美国的4家公司3com，lucent，microsoft和motorola，与上述5公司一样作为blue tooth的发起组织，使它在与swap、ieee802.11等类似应用标准的竞争中脱颖而出，发展远景更加明朗。为了推动blue tooth的发展，blue tooth的标准是非专利的，blue tooth已成为目前通讯领域的一个新热门，预计不远的将来就可成为小范围无线多媒体通讯的国际标准。总之，无线通讯技术远景一片光明。2、我国无线通讯技术的发展当前，中国事世界各国通讯技术运营商和设备制造商关注的焦点，大家都希看在中国的市场上占有自己的发展空间和市场份额。移动通讯在中国发展十分迅速，中国移动通讯的走向一直为众人所瞩目。1987年11月，我国广东正式开通了第一个tacs制式模拟蜂窝移动通讯系统，实现了移动电话用户“零”的突破。1994年底，广东又首先开通了gsm数字蜂窝移动通讯系统，至1995年，全国已15个省、市也相继开通了gsm移动通讯网。迄今为止，全国各省、自治区、直辖市面上都建设了gsm网，实现了国内和国际的全自动温游。目前我国正在积极预备在21世纪初期开展第三代移动通讯的商用试验。从1987年至今，我国移动电话用户数的增长很快，尤其是gsm网更是以人们始料不及的速度在迅猛发展。这主要是由于gsm系统在技术和经济方面均比tacs系统有较大的上风，更重要的是我国在gsm运营领域引进了竞争机制，促进了gsm网的发展。我国的移动通讯用户已超过了8000万，位居世界第二。近10年来，我国在移动通讯领域的科研、设备生产等方面也取得了可喜的进步。国产移动通讯设备—交换系统、基站和手机等都已经投进生产，并陆续投放市场，第三代移动通讯系统的开发和研究也正与世界同步。可见，中国无线通讯在运营业与制造业上已取得了第一阶段的成功。3、今后无线通讯技术的趋势21世纪的电信技术正进主一个关键的转折时期、未来十年将是技术发展最为活跃的时期。信息化社会的到来以及ip技术的兴起，正深刻的改变着电信网络的面貌以及未来技术发展的走向。未来无线通讯技术发展的主要趋势是宽带化、分组化、综合经、个人化、主要特点体现为以上几个方面：（1）宽带化是通讯信息技术发展的重要方向之一。随着光纤传输技术以及高通透量网络节点的进一步发展，有线网络的宽带化正在世界范围内全面展开，而无线通讯技术也正在朝着无线接进宽带化的方向演进，无线传输速率将从第二代系统的9.6kbit/s向第三代移动通讯系统的最高速率2mbit/s发展。（2）核心网络综合化，接进网络多样化。未来信息网络的结构模式将向核心网/接进网转变，网络的分组化和宽带化，使在同一核心网络上综合传送多种业务信息成为可能，网络的综合化以及管制的逐步开放和市场竞争的需要，将进一步推动传统的电信网络与新兴的计算机网络的融合。接进网是通讯信息网络中最具开发潜力的部分，未来网络可通过固定接进、移动蜂窝接进、无线本地环路进等不同的接进设备，接进核心网实现用户所需的各种业务。在技术上实现固定和移动通讯等不同业务的相互融合，尤其是无线应用协议（wap）的问世，将极大地推动无线数据业务的开展，进一步促进移动业务与ip业务的融合。（3）信息个人化是来世纪初信息业进一步发展的主要方向之一。而移动ip正是实现未来信息个人化的重要技术手段，在手机上实现各种ip应用以及移动ip技术正逐步成为人们关注的焦点之一。移动智能网技术与ip技术的组合将进一步推动全球个人通讯的趋势。（4）移动通讯网络结构正在经历一场深刻的变革，随着网络中数据业务量主导地位的形成，现有电路交换网络向ip网络过渡的趋势已不可阻挡，ip技术将成为未来网络的核心关键技术，ip协议将成为电信网的主导通讯协议。随着移动通讯通用分组无线业务（gprs）的引进，用户将在端到端分组传输模式下发送和接收数据，打破传统的数据接进接式。以ip为基础组网，开始了移动骨干网ip应用的实践。4、无线通讯技术在数字社区中的应用无线通讯技术的发展为实现数字化社区提供了有力的保证，数字化社区提供了有力的保证。数字化社区的特点是信息的交流非常的广泛和方便，无论是实验室、办公室还是家庭，计算机及其外设的应用越来越普及，社区中的设备也都有电脑控制。假如它们之间的通讯仍然采用有线方式的话，这将给使用带来很大的不便。blue tooth技术为我们建立一个全无线的工作环境和生活环境，blue tooth标准已制定了和计算机以及与internet、pstn、isdn（integrated services digital network）、lan、wan、xdsl （xdigital subscriber loop）等网络的接口协议，其目标是用单一的blue tooth标准来建立起和众多国际标准的连接。目前它用1mb/s的速率已完全可以胜认这些工作，将来根据ieee802.15的发展计划,可以将速率进步到20mb/s以上。我们可以使用无线电缆来连接办公室和家庭中的电子设备，甚至包括键盘、鼠标等也采用无线传输。我们拥有一个无线公务包，以便携计算机和掌上计算机为代表，采用无线方式和其他设备或网络相连接，使我们拥有一个可活动的办公室。internet和移动通讯的迅速发展，使人们对电脑以外的各种数据源和网络服务的需求日益增长。数字照相机、数字摄像机等设备装上blue tooth系统，既可免往使用电缆的不便，又不可不受内存溢出的困扰，随时随地可将所摄图片或影像通过同样装上blue tooth系统的手机或其他设备传回指定的计算机中。pda（personal digital assistant）装上blue tooth系统后，采用无线方式收、发e-mail甚至浏览网页将更为方便。blue tooth的硬件电路可以做到微型化，在headset上应用非常合适。装上blue tooth系统的headset可以使它和手机进行无线连接，也可以使人在小范围内自由走动地打电话、收听音乐，在较大的范围内召开电话会议。微型化、低功耗和低本钱的特性给blue tooth在人们日常生活中的应用开拓了近乎无穷的空间。例如，blue tooth构成的无线电电子锁比其它非接触式电子锁或ic锁具有更高的安全性和适用性，各种无线电远控器（特别是汽车防盗和远控）比红外线远控器的功能更强大，在餐馆酒楼用膳时菜单的双向无线传输或招呼服务员提供指定的服务（如添茶、加饮料等）将更为方便等。利用蓝牙做出来的传感器可以随时监视家庭中的冰箱存量的变化，从而随时反映出用户所需要的物品，假如再连接到internet上的话，可以实现网上购物。未来的信息家电将以internet和家庭网络为基础、以无线连接实现双向传输，是具有一定智能的3c（computer、communication和consumer）相融合的信息产品。以蓝牙技术设计的数字手机、家庭及办公室电话、小型pbx等电话系统，实现了真正意义上的个人通讯。蓝牙提供了低本钱、低功耗的无线接进式，顺应了现代通讯技术和应用的发展潮流，在信息家电和移动通讯等方面具有巨大的发展潜力。蓝牙技术自提出以来，在短短的2年内已风靡全球。根据市场调查和猜测，1999年蓝牙技术的产品全球销量几乎为零，2000年猛增到3670万美元，2001年将在到1.26亿美元，2006年可达到到6.99亿美元；2002年，全球使用蓝牙技术的计算机外围设备将达到1.5亿台，使用蓝牙技术笔记本电脑将达到2500万部；2003年全球90%以上的笔记本电脑将使用蓝牙技术，2006年全球将推出6.7亿台使用蓝牙技术的信息家电。回顾无线通讯的发展历程，个人通讯的移动性与无缝隙覆盖多媒体综合业务需求将愈来愈突出。频谱延伸至毫米波、亚毫米波的电磁“无线光纤”乃至激光与粒子通讯范畴的无线通讯将有愈来愈广阔的活动舞台及光明的发展远景。市场是发展的驱动力。尽管我国的移动通讯和互联网发展十分迅速，但我国目前的移动电话和网络用户普及率还很低，面对我国12亿人口，我国在网络规模和容量方面有很大的发展空间。同时，竞争局面的形成，促使运营企业积极拓展新业务、新应用，向用户提供丰富的选择，以满足用户多方面、多层次的需求。因此，在移动通讯和互联网上的应用开发也有很大的发展潜力。我们要积极促进无线领域的科技进步、技术创新，为实现科教兴国战略，增强中华民族的综合国力，为全球信息化及经济全球化环境下的国际社会与全人类的发展而积极贡献气力。 （科教论文网 lw.NsEac.com编辑整理）