2G

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(The 2nd Generation,简称2G)

目录

2G的概述

  由于第一代模拟移动通信系统存在着许多的不足和缺陷,因此,人们开始探索更新的移动通信技术。进入80年代后期,大规模集成电路、微型计算机、微处理器和数字信号处理技术的大量应用,为开发数字移动通信系统提供了技术保障,从此,移动通信技术进入了其发展的第二个时期——2G时代。

  2G全称第二代无线通信技术,一般定义为无法直接传送如电子邮件、软件等信息;只具有通话、和一些如时间日期等传送的手机通信技术规格手机短信SMS(Short message service)在2G的某些规格中能够被执行。2G在美国通常称为PCS(Personal Communications Service)。

2G的主要采用技术[1]

  第二代移动通信系统是引入数字无线电技术组成的数字蜂窝移动通信系统,它主要采用窄带码分多址技术制式(CDMA)和时分多址技术制式(TDMA)。采用CDMA制式的为美国的IS-95CDMA,而采用TDMA制式的主要有欧洲的GSM、美国的D—AMPS和日本的PDC三种。移动电话已由模拟转向数字发展,包括GSM和CDMA制式的数字移动电话正在世界范围内高速发展。

  美国的D-AMPS是在原有的AMPS基础上发展起来的一种数字动通信技术。1989年美国电信产业协会TIA(Telecommunication Industry Association)完成了技术标准的制定工作,1993年开始投入商业应用。日本的个人数字蜂窝系统PDC(Personal Digital Cellular)T1990年由日本的电波产业协会ARIB(Association Radio Industriesand Businesses)确定技术标准,1993年3月投入商业运用。

  1982年,欧洲成立了GSM(移动通信特别组),任务是制订泛欧移动通信漫游的标准。GSM本来是欧洲成立的一个移动通信小组的简称,这个小组在欧洲的蜂窝移动通信方面做了大量的工作,他们对八个不同的实验方案进行了论证,最后制定了泛欧洲的数字蜂窝移动通信系统,并用该研究小组名字的缩写“GSM”命名。GSM被分成三个子系统:网络交换子系统NSS(Network Switching Subsystem)、基站子系统BSS(BaseStation Subsystem)和网络管理子系统NMS(Network Management Subsystem)。其中网络管理子系统(NMS)又叫操作与维护中心,OMC(Operation& Maintenance Center)。

  网络子系统NSS是整个GSM系统的核心。它对GSM移动用户之间及移动用户与其他通信网用户之间通信起着交换连接与管理的功能。基站子系统BSS是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分,它通过无线接口直接与移动台相连负责无线信息的发送接收,无线资源管理及功率控制等,同时它与NSS相连实现移动用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接,传送系统信息和用户信息等。

  网络管理子系统NMS负责NSS和BSS系统的维护管理工作。GSM移动电话系统对频谱利用率高、容量大,同时可以自动漫游和自动切换,采用EFR(增强全速率编码)后通信质量好,并且还具有业务种类多、易于加密、抗干扰能力强、用户设备小、成本低等优点,自1990年开始投入商业运营到如今,GSM使移动通信进入了一个新的里程。经过十几年的发展,GSM现在占有全球移动用户的市场份额已经超过了60%。因此可以毫不夸张地说,GSM现已经成为了第二代移动通信系统的代名词。

  1993年9月18日,浙江嘉兴首先开通了我国第一个数字移动通信网。1994年10月,第一个省级数字移动通信网在广东省开通,容量为5万门,从此GSM手机在中国迅速成长起来。目前我国移动用户已经超过1亿人,并且继续呈现飞速增长之势。当GSM技术推出不久,一种更先进的CDMA(Code Division Multiple Access)技术也推出了。CDMA最初应用于军事抗干扰,是由美国高通(Qualcomm)公司将其推广到商用。1995年美国电信产业协会正式颁布的窄带CDMA(N-CDMA)标准为IS一95A,在其基础上,于1998年制定IS-95B标准。主要目的是能满足更高的比特速率业务的需求,Is-95B可提供的理论最大比特速率为115kbps,实际只能实现64kbps。CDMA即码分多址,其原理基于扩频技术,即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去,接收端由使用完全相同的伪随机码与接收的带宽信号作相关处理,以实现信息通信。

  CDMA有着突出的优点:首先,其系统容量大。在CDMA系统中所有用户共用一个无线信道,当用户不讲话时,该信道内的所有其他用户会由于干扰减小而得益。因此利用人类话音特点的CDMA系统可大幅降低相互干扰,增大其实际容量近3倍。CDMA数字移动通信网的系统容量理论上比模拟网大20倍,实际上比模拟网大10倍,比GSM大4到5倍。

  其次,接通率高。CDMA源于军用抗干扰系统,其中“处理增益”的参数远远高于其他系统;再加上CDMA的信号占用整个频段,几乎是普通窄带调制效率的7倍,因此综合来看,对于相同的带宽,CDMA系统是GSM系统容量的4。5倍。

  第三,打电话时没有杂音。CDMA采用了先进的数字话音编码技术,并使用多个接收机同时接收不同方向的信号。

  第四,频带利用率高。CDMA是一种扩频通信技术,CDMA允许单一频率在整个系统区域内可重复使用,使许多用户共用这一频带同时进行通话,大大提高了频带利用率。这种扩频CDMA方式,虽然要占用较宽的频带,但按每个用户占用的平均频带来计算,其频带利用率是很高的。

  第五,适用于多媒体通信系统。CDMA系统能方便地使用多CDMA信道方式和多CDMA帧方式,传送不同速率要求的多媒体业务信息,处理方式和合成方式都比TDMA方式和FDMA方式灵活、简便、有利于多媒体通信系统的应用,比如可以在提供话音服务的同时提供数据服务,使得用户在通话时也可以接收寻呼信息,支持WAP高速上网、点播电视节目、播放MP3、下载立体声音乐、照片式屏保图像和进行可视动态影像通话等。

  除此之外,CDMA网络同时还具有建造运行费用低,基站设备费用低的特点,因而用户的费用也较低。并且CDMA手机因为与GSM手机相比,CDMA手机的发射功率相当低,所以其辐射作用可以忽略不计。基站和手机发射功率的降低,将大大延长手机的通话时间,意味着电池、话机的寿命长了,因此用户可以长时间地使用手机接收电话,也可以在不挂机的情况下接收短消息

  正是因为CDMA具有这样许多的优点,所以CDMA技术刚刚推出时,占有蜂窝式移动电话的绝大部分市场的摩托罗拉认为CDMA比GSM先进得多,而GSM技术只能是从模拟到纯数字的过渡,一直没有重视GSM手机的商业开发。所以到1996年,诺基亚爱立信的GSM手机已占据了手机市场的大部分。

  由于CDMA理论上的诸多技术优势在实践中得到了检验,从而使CDMA技术在国际上得到了推广和应用。在美国和日本,CDMA技术成为其国内的主要移动通信技术。

2G技术标准

  2G技术基本可被切为两种,一种是基于TDMA所发展出来的以GSM为代表,另一种则是CDMA规格,复用(Multiplexing)形式的一种。

  主要的第二代手机通讯技术规格标准有:

  GSM:基于TDMA所发展、源于欧洲、目前已全球化

  IDEN:基于TDMA所发展、美国独有的系统。被美国电信系统商Nextell使用。

  IS-136﹙也叫做D-AMPS﹚:基于TDMA所发展,是美国最简单的TDMA系统,用于美洲。

  IS-95﹙也叫做cdmaOne﹚:基于CDMA所发展、是美国最简单的CDMA系统、用GSN处理器于美洲和亚洲一些国家。

  PDC﹙Personal Digital Cellular﹚:基于TDMA所发展,仅在日本普及。

1G、2G和3G的关系[2]

  第三代无线通信技术,正如它的名字所隐含的,是紧随着第一代无线通信技术(1G)和第二代无线通信技术(2G)发展而来的。第一代无线通信技术始于20世纪70年代,并一直持续到20世纪80年代。第一代无线通信技术的特点是移动电话网络的首次出现,起初被称为“蜂窝移动无线电话”。该网络使用模拟语音信令,其复杂度与业余无线电操作员使用的中继网络差不太多。第二代无线通信技术的特点是数字化语音编码。像CDMA、TDMA和GSM都是属于第二代无线通信技术。自从2G诞生以来,其性能在不断地提高,包括改进的带宽、分组路由和多媒体技术的引入。当前使用的无线通信技术被称为2.5G。

Image:移动无线通信系统的演进.jpg

参考文献

  1. 冷冶夫.民间影像的革命 DV与新媒体 四[M].中国广播电视出版社,2007.9
  2. 陶亚雄.通信工程专业实用英语[M].电子工业出版社,2009.04.
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