物联网与移动通信技术

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1、物联网与移动通信技术（班级：物流 管理101学号：1993100137姓名：张冰冰）移动通信使电话摆脱了电缆的束缚，让人们可以以更加灵活方便的方式进行交流。 我国的移动通讯产业发展迅速。截止2010年4月份，我国电话用户的数量已经达到10.94 亿，其中移动电话用户已经达到7.9亿，仅第一季度就累计净增3911.7万户。在物联 网时代，移动通信将发挥更大的作用。1864年，英国物理学家麦克斯韦成功证明了电磁波在理论上是存在的；1876年， 德国物理学家赫兹用实验证明了电磁波的存在；1900年，意大利发明家马可尼等人利用 电磁波进行了远距离的无线电通信；1901年，随着马可尼成功将信号从英国传到

2、了远在 大西洋彼岸的纽芬兰（现属于加拿大），无线电通信时代也随之而来。到目前移动通信 经历了 4代的发展：模拟语音、数字语音、数字语音与数据以及第四代通信技术（4G）。随着3G的出现，第一代移动通信技术已经慢慢在人们脑海里淡忘。但是我们应该 知道，没有第一代移动通信技术做基础，3G不可能发展成今天。因此，我们有必要了解 第一代移动通信技术的相关知识。第一代移动通信技术（1G ）是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准，制定于上 世纪80年代。Nordic移动电话（NMT）就是这样一种标准，应用于Nordic国家、东欧 以及俄罗斯。其它还包括美国的高级移动电话系统（AMPS），英国的总访问通信系统

3、 （TACS）以及日本的JTAGS，西德的C-Netz，法国的Radiocom 2000和意大利的RTMI。 第一代移动通信主要采用的是模拟技术和频分多址（FDMA）技术。由于受到传输带宽的限 制，不能进行移动通信的长途漫游，只能是一种区域性的移动通信系统。第一代移动通 信有多种制式，我国主要采用的是TACS。第一代移动通信有很多不足之处，如容量有限、 制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务和不能提供自动漫 游等，第一代移动通信服务在许多地方正被逐步淘汰。第二代移动通信技术（2G）目前在全球范围内广泛应用。和第一代不同，第二代移 动电话是数字制式的，不仅能够进行传统的语音

4、通讯，收发短信和各种多媒体短信，还 可以支持一些无线应用协议。目前最为流行的数字移动电话系统是GSM和CDMA。GSM 全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系 统。它是起源于欧洲的移动通信技术标准、是第二代移动通信技术，其开发目的是让全 球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。GSM系统提供的业务有：一、电信业务：包括电话、紧急呼叫、三类传真以及 短消息业务。二、承载业务：它在某个接入点上提供用户所需的传送相应信号的 能力。三、补充业务：用于补充或修改基本业务，以提供用户完整的业务。如呼 叫偏

5、转（有被叫，实时前转）、呼叫前转（无条件、遇忙、无应答、不可及）、主 叫号码识别、呼叫等待（被叫忙时，接收新业务）、呼叫保持（保持当前呼叫，发 起新呼叫）、呼入呼出限制。四、增强型补充业务：语音群呼叫（VGCS）、话音广 播业务（VBS ）、多用户特征（MSP）、移动定位 业务。GSM特点：一、客户与设备分离（人机分开）。在GSM通信中，SIM卡与移动设 备之间已设置一个开放式的公共接口，这样，使用者与自己的设备之间没有互相 依存的关系。在SIM卡中存储有持卡者的客户数据、保安数据、鉴权加密算法 等， 只要客户手持此卡就可以借用、租用不同厂家的移动台，得到卡内存储的各种业 务的服务，大大方便了

6、客户，大大增强了 GSM通信的移动性，也大大地增强了各 生产厂家的设备的共享性。特点之二，通信安 全可靠。因为在SIM卡中有一个永 久性的存储器，既有存储能力，又有进行计算的能力，所以它属于智能卡。当客 户建立呼叫时，首先要客户输入个人身份号码（PIN），此码由48位数字组成， 由移动台的键 盘键入。若输入三次不正确的PIN码后，PIN码被锁，通信终止，这 是防范那些伪客户盗用通信的方法之一。若有权客户忘记了码或一时疏忽，输入 三次错误，可利用SIM卡中存储的09位数字的个人解锁钥（PUK）来解锁PIN码， 使之恢复正常。特点之 三，成本低。它比电话磁卡的成本低，并且质地结实耐用，易于推广。在

7、各国的新兴市场上，手机普及率随着市场的增长仍在增大，GSM同样是市场 上的领先标准。截止2007年底，GSM在巴西的市场份额为76.5%，在印度为78.9%， 在中国为91.9%，在俄罗斯则更 高，达到了 99.3%。截止2010年底，GSM用户占全 球移动用户的83.5%。我国自从1992年在嘉庆建立和开通了第一个GSM演示系统， 并于1993年9月正式开放业务以来，全国各地的移动通信系统 中大多采用GSM系 统，使得GSM系统成为目前我国最成熟和市场 占有量最大的一种数字蜂窝系 统。CDMA （Code Division Multiple Access）即：码分多址移动通信，是一种先进的

8、大容量无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带 宽信息数据，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。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽 信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。CDMA技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求。第二次世界大战期间因战 争的需要而研究开发出CDMA技术，其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰，在战争 期间广泛应用于军事抗干扰通信，后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。 1995年，第一个CDMA商用系统（被称为IS-95）

9、运行之后，CDMA技术理论上的诸多优 势在实践中得到了检验，从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。全球许 多国家和地区，包括中国大陆、中国香港、韩国、日本、美国都已建有CDMA商用网络。 在美国和日本，CDMA成为国内的主要移动通信技术。在美国，10个移动通信运营公司 中有7家选用CDMA。到2006年4月，韩国有60%的人口成为CDMA用户。在澳大利亚主 办的第27届奥运会中，CDMA技术更是发挥了重要作用。CDMA系统优势。与GSM相比、CDMA系统具备许多得天独厚的优势：一、对运营商 来说：CDMA系统覆盖范围大、容量大、频谱利用率高、基站数量少、频率规划简单。CDMA 系统具

10、有路径分级及频率分集的特点，可更好的克服外界干扰，提高系统的灵敏度；二、 对用户来说：CDMA系统具有良好话音质量、软切换所带来的低掉话率的优势，因低发射 功率其手机被誉为“绿色手机”称号，且手机电池省电。中国联通于2002年1月8日正式开通了 CDMA网络并投入商用，2008年10月1日 后转由中国电信经营，手机号段为133、153、189和180号段。随着数字信息的更加多元化，许多移动通信用户要求的不只是能够正常、随时的进 行语音交流，也不仅仅是收发短信或者电子邮件。他们更期望的是能够快速的处理图像、 视频、音乐等多媒体信息，并且同时能够享用各种流媒体业务、电话会议以及电子商务 等信息服务

11、。第三代移动通信（3G）正是这种能够将国际互联网等多媒体通信与无线通 信业务结合的新一代移动通信系统。第三代移动通信技术（3G）全称为3rd Generation，中文含义就是指第三代数字通 信。1995年问世的第一代模拟制式手机（1G）只能进行语音通话；1996到1997年出现 的第二代GSM、CDMA等数字制式手机（2G）便增加了接收数据的功能，如接受电子邮件 或网页；第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够要能 在全球范围内更好地实现无缝漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供 包括网页浏览、移动办公、视频流、电话会议、电子商务等多种信息服务。第三代移动

12、通信技术主要技术标准有三种：WCDMA、TDSCDMA、CDMA2000。W CDMA全称为Wideband CDMA，也称为CDMA DirectSpread，意为宽频分码多重存取，这 是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日本提出的 宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合。其支持者主要是以GSM系统为主的欧 洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、 北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的GSM网络上， 对于系统提供商而言可以较轻易地过渡，而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接 受

13、度预料会相当高。因此WCDMA具有先天的市场优势。TD-SCDMA 全称为 Time Division Synchronous CDMA（时分同步 CDMA），该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究 院（大唐电信）向ITU提出。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际 领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面 的独特优势。另外，由于中国内的庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重 视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TDSCDMA标准。该标准提出不经过2.5 代的中间环节，直接向3G过渡

14、，非常适用于GSM系统向3G升级。CDMA2000是由窄带CDMA（CDMA IS95）技术发展而来的宽带CDMA技术，也称为CDMA Multi-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩 国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMAOne数字标准 衍生出来的，可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。但目前使用 CDMA的地区只有日、韩和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不过CDMA2000 的研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多3G手机已经率先面世。2009年1月7日，我国工业和信息

15、化部向中国移动、中国电信、中国联通分别发放 了全业务牌照，包括基础电信业务牌照和第三代移动通信业务牌照，即3G牌照。其中， 中国移动获得TDSCDMA牌照，中国联通和中国电信分别获得WCDMA和CDMA2000牌 照。随着3G牌照的发放，中国电信业正式进入3G时代。与之前两代通信网络相同、第三代移动通信网络（3G）也保持快速发展的势头。截 止2009年底，我国3G用户总数为1325万，而到了 2010年第一季度结束，这个数字达 到了 1900万，其中中国移动TDSCDMA用户数为770万，中国电信CDMA2000用户数为 557万，中国联通WCDMA用户数达到550.5万。基站的建设也随之快速

16、跟进，截止到 2010年3月底，三大运营商已累计建成36.7万个基站。随着3G时代的到来、3G在人们当今的生活中获得了快速的发展。想知道什么是真 正的3G生活吗？你的眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋，任何一件你能看到的物品都有可 能成为3G终端。当宽带和技术具备时，这个集成许多功能的终端使我们不仅可以随时 随地通信，更可以双向下载传递资料、图画、影像，当然更可以和从未谋面的陌生人网 上联线对打游戏。3G在当今生活中的主要应用有：宽带上网（宽带上网是3G手机的一 项很重要的功能，能在手机上收发语音邮件、写博客、聊天、搜索、下载图铃等）、手 机办公、手机执法和手机商务、视频通话（3G时代，传统的语音通话已经是个很弱的功 能了，视频通话和语音信箱等新业务才是主流）、手机电视、无线搜索、手机音乐、手 机购物、手机网游等。第四代移动通信技术（4G）可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过2Mb/s 的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式