手機制式與4G

My鏡像站 2011-11-16

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目前，手機制式主要包括GSM、CDMA、3G三種，手機自問世至今，經歷了第一代模擬制式手機（1G）、第二代GSM、TDMA等數字手機（2G）、第2.5代移動通信技術CDMA和第三代移動通信技術3G。

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GSM、CDMA和3G比較

　　GSM數字移動通信系統(tǒng)是由歐洲主要電信運營者和制造廠家組成的標準化委員會設計出來的，它是在蜂窩系統(tǒng)的基礎上發(fā)展而成。包括GSM900MHz、GSM1800MHz及GSM1900MHz等幾個頻段。GSM系統(tǒng)有幾項重要特點：防盜拷能力佳、網絡容量大、號碼資源豐富、通話清晰、穩(wěn)定性強不易受干擾、信息靈敏、通話死角少、手機耗電量低等。

　　CDMA是碼分多址的英文縮寫（Code Division Multiple Access），它是在數字技術的分支－－擴頻通信技術上發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術。它能夠滿足市場對移動通信容量和品質的高要求，具有頻譜利用率高、話音質量好、保密性強、掉話率低、電磁輻射小、容量大、覆蓋廣等特點，可以大量減少投資和降低運營成本。

　　3G是第三代移動通信技術，是下一代移動通信系統(tǒng)的通稱。3G系統(tǒng)致力于為用戶提供更好的語音、文本和數據服務。與現有的技術相比較而言，3G技術的主要優(yōu)點是能極大地增加系統(tǒng)容量、提高通信質量和數據傳輸速率。此外利用在不同網絡間的無縫漫游技術，可將無線通信系統(tǒng)和Internet連接起來，從而可對移動終端用戶提供更多更高級的服務。

CDMA手機與 GSM手機相比，CDMA手機具有以下優(yōu)點：CDMA手機采用了先進的切換技術：軟切換技術(即切換是先接續(xù)好后再中斷)，使得CDMA手機的通話可以與固定電話媲美；使用CDMA網絡，運營商的投資相對減少，這就為CDMA手機資費的下調預留了空間；因采用以拓頻通信為基礎的一種調制和多址通信方式，其容量比模擬技術高10倍，超過GSM網絡約4倍；基于寬帶技術的CDMA使得移動通信中視頻應用成為可能，從而使手機從只能打電話和發(fā)送短信息等狹窄的服務中走向寬帶多媒體應用。

手機制式

　　所有目前的手機都通過無線電波進行通信，雙頻手機和多頻手機是可以用于同一制式的兩個或三個不同頻段的手機。

　　雙模手機和多模手機是可用于兩個或多個不同的移動網絡的手機，如GSM和PHS，GSM和CDMA，2G和3G等。盡管這些手機在價格上稍遜于單模手機，但是給用戶多了一種選擇，提供更好的靈活性。他們作為現在標準過渡階段的產品，在提高網絡效率方面，對客戶和運營商都是比較劃算的選擇。

　　GSM全名為：Global System for Mobile Communications，中文為全球移動通訊系統(tǒng)，俗稱“全球通“，由歐洲開發(fā)的數字移動電話網絡標準，它的開發(fā)目的是讓全球各地共同使用一個移動電話網絡標準，讓用戶使用一部手機就能行遍全球。GSM系統(tǒng)包括 GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及 GSM-1900、1900MHz等幾個頻段。

　　GSM系統(tǒng)有幾項重要特點：防盜拷能力佳、網絡容量大、手機號碼資源豐富、通話清晰、穩(wěn)定性強不易受干擾、信息靈敏、通話死角少、手機耗電量低。目前世界上主要的兩大GSM系統(tǒng)為GSM 900及GSM1800，由于采用了不同頻率，因此適用的手機也不盡相同。前者發(fā)展的時間較早，使用的國家較多，后者發(fā)展的時間較晚，使用的國家也較少。物理特性方面，前者頻譜較低，波長較長，穿透力較差，但傳送的距離較遠，而手機發(fā)射功率較強，耗電量較大，因此待機時間較短；而后者的頻譜較高，波長較短，穿透力佳，但傳送的距離短，其手機的發(fā)射功率較小，待機時間則相應地較長。

　　CDMA是碼分多址(Code-Division Multiple Access)技術的縮寫，是近年來在數字移動通信進程中出現的一種先進的無線擴頻通信技術，它能夠滿足市場對移動通信容量和品質的高要求，具有頻譜利用率高、話音質量好、保密性強、掉話率低、電磁輻射小、容量大、覆覆蓋廣等特點，可以大量減少投資和降低運營成本。

　　CDMA最早由美國高通公司推出，與GSM相同，CDMA也有2代、2.5代和3代技術。中國聯(lián)通將于今年下半年推出的CDMA屬于2.5代技術。CDMA被認為是第3代移動通信技術的首選，目前的標準有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。

　　什么是 CDMA2000？

　　CDMA2000 是 TIA 標準組織用于指代第三代 CDMA 的名稱。適用于 3G CDMA 的 TIA 規(guī)范稱為 IS-2000，該技術本身被稱為 CDMA2000。

　　CDMA2000 的第一階段也稱為 1x，其使擁有現有 IS-95 系統(tǒng)的通信公司能將其整體系統(tǒng)容量增加一倍，并可將數據速率增加到高達 614kbps。

　　比 1x 更高的 CDMA2000 技術進展包括 1xEV (高速數據速率)。

　　由 QCT 推出的 MSM5000? 芯片組 CDMA2000 解決方案向下兼容 cdmaOne (IS-95 CDMA)。

　　CDMA2000標準由3GPP2組織制訂，版本包括Release 0、Release A、EV-DO和EV-DV，Release 0的主要特點是沿用基于ANSI-41D的核心網，在無線接入網和核心網增加支持分組業(yè)務的網絡實體，此版本已經穩(wěn)定。聯(lián)通即將開通的CDMA二期工程采用的就是這個版本，單載波最高上下行速率可以達到153.6kbit/s。Release A是Release 0的加強，單載波最高速率可以達到307.2kbit/s，并且支持話音業(yè)務和分組業(yè)務的并發(fā)。EV-DO采用單獨的載波支持數據業(yè)務，可以在 1.25MHz的標準載波中，同時提供話音和高速分組數據業(yè)務，最高速率可達3.1Mbit/s

　　3G是英文3rd Generation的縮寫，指第三代移動通信技術。相對第一代模擬制式手機(1G)和第二代GSM、TDMA等數字手機(2G)，第三代手機一般地講，是指將無線通信與國際互聯(lián)網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統(tǒng)。它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。為了提供這種服務，無線網絡必須能夠支持不同的數據傳輸速度，也就是說在室內、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2Mbps(兆字節(jié)/每秒)、384kbps(千字節(jié)/每秒)以及144kbps的傳輸速度。

　　3G的技術標準

　　國際電信聯(lián)盟(ITU)在2000年5月確定W-CDMA、CDMA2000和TDS-CDMA三大主流無線接口標準，寫入3G技術指導性文件《2000年國際移動通訊計劃》(簡稱IMT-2000)。

　　W-CDMA

即WidebandCDMA，也稱為CDMADirectSpread，意為寬頻

發(fā)展歷史

　　第一代手機（1G）是指模擬的移動電話，也就是在20世紀八九十年代中國香港、美國等影視作品中出現的大哥大。最先研制出大哥大的是美國摩托羅拉公司的 Cooper博士。由于當時的電池容量限制和模擬調制技術需要碩大的天線和集成電路的發(fā)展狀況等等制約，這種手機外表四四方方，只能成為可移動算不上便攜。很多人稱呼這種手機為“磚頭”或是黑金剛等。

　　這種手機有多種制式，如NMT，AMPS，TACS，但是基本上使用頻分復用方式只能進行語音通信，收訊效果不穩(wěn)定，且保密性不足，無線帶寬利用不充分。此中手機類似于簡單的無線電雙工電臺，通話是鎖定在一定頻率，所以使用可調頻電臺就可以竊聽通話。

　　第二代手機（2G）也是最常見的手機。通常這些手機使用PHS，GSM或者CDMA這些十分成熟的標準，具有穩(wěn)定的通話質量和合適的待機時間。在第二代中為了適應數據通訊的需求，一些中間標準也在手機上得到支持，例如支持彩信業(yè)務的GPRS和上網業(yè)務的WAP服務，以及各式各樣的Java程序等。

　　3G，是英文3rdGeneration的縮寫，指第三代移動通信技術。相對第一代模擬制式手機（1G）和第二代GSM、TDMA等數字手機（2G），第三代手機一般地講，是指將無線通信與國際互聯(lián)網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統(tǒng)。它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。為了提供這種服務，無線網絡必須能夠支持不同的數據傳輸速度，也就是說在室內、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2Mbps（兆字節(jié)/每秒）、384kbps（千字節(jié)/每秒）以及144kbps的傳輸速度。

目前在全球范圍內使用最廣的手機是GSM手機和CDMA手機。在中國大陸及臺灣以GSM最為普遍，CDMA和小靈通（PHS）手機也很流行，這些都是所謂的第二代手機(2G)，它們都是數字制式的，除了可以進行語音通信以外，還可以收發(fā)短信（短消息、SMS）、MMS (技術)|MMS（彩信、多媒體簡訊）、無線應用協(xié)議（WAP）等

聯(lián)通3G采用全球通用WCDMA技術，中國電信使用的是CDMA2000標準，中國移動則使用的是TD-SCDMA標準。

手機制式的應用

無線模塊供應商Wavecom公司宣布推出四頻GSM/GPRS模塊WISMO。同三頻模塊相比，這一模塊主要增加了對850MHz的支持。該公司首席執(zhí)行官Aram Hekimian宣稱：“我們很高興能夠實現GSM的全球漫游。” 這一四頻模塊的推出主要是針對此前美國開放850Mhz頻段這一事件，該頻段開放的初衷是為了增強美國移動通信的密度，從而緩解頻段資源的日益緊缺。而 Wavecom公司的這一迅速反應則是瞄準了一個利基(Niche)市場，即需要經常到世界各國出差的商務人士。“WISMO概念深受應用開發(fā)商的歡迎。”Hekimian說，“我們相信這一新增的全球漫游功能與850MHz的兼容性所帶來的諸多益處將會進一步確保這一概念的成功。” “WISMO中的軟件模塊可以實現頻率的自動跳轉。”Wavecom的子公司微控科技公司中國區(qū) 經理朱海波說，“比如漫游到中國時，手機可以自動跳轉到900/1800Mhz。而到美國時，又可跳轉至850Mhz。”他緊接著強調，頻率的自動跳轉對功耗并沒有明顯的增加。 “另外，我們還提供高比特率的GPRS 10級功能，從而為運營商提供2.5G和3G系統(tǒng)服務奠定基礎。”朱海波說。實際上，這再次反映出“通信無處不在”這一思想。由于各個國家和地區(qū)間沒有采用統(tǒng)一的移動通信標準，給國家和地區(qū)間的跨制式移動通信帶來很大的障礙，許多需要經常在兩種制式下進行移動通信的用戶不得不購買兩種制式的手機。因此，在目前無法實現大一統(tǒng)的具體時期，Wavecom的這一“權益之計”無疑將滿足眾多消費者的需求。“盡管四頻段模塊在目前看來屬于利基產品，但我們希望能把這個市場做大。”朱海波說。“2002年，中國將生產出9500萬部手機，其中將有4500萬部是發(fā)往海外市場的。即使僅有1,000萬部手機采用四頻段模塊，那也是一個很大的市場。” “亞洲是Wavecom公司的重要市場。2002年上半財年，來自亞洲的營業(yè)收入占Wavecom全球總收入的79%，而亞洲市場主要集中在中國和韓國。” 微控科技董事總經理Jean-Charles Andreani說，“中國不僅是全球最大的移動電話市場，也即將成為重要的手機生產基地。我們預計，中國的手機生產將從2001年的8,000萬上升到 2005年的2.328億部，約占全球總產量的34.2%。” “因此，我們不久前選擇了北京的一家封裝廠作為合作伙伴，目的就是為了貼近中國客戶服務，縮短產品的交貨期。”朱海波緊接著說，“而我們的商業(yè)模式也使我們在競爭中處于有利地位。”他解釋到，同其它的手機模塊供應商不同，Wavecom本身不在終端產品的生產上進行投資，而專注于為終端產品制造商提供模塊化產品，因此在利益上不會同客戶發(fā)生沖突。目前，該公司在中國的客戶主要是TCL、南方高科、科健和一些PDA制造商。

4G

4G是第四代移動通信及其技術的簡稱，是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質量視頻圖像以及圖像傳輸質量與高清晰度電視不相上下的技術產品。 4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比撥號上網快2000倍，上傳的速度也能達到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。而在用戶最為關注的價格方面，4G與固定寬帶網絡在價格方面不相上下，而且計費方式更加靈活機動，用戶完全可以根據自身的需求確定所需的服務。此外，4G可以在DSL和有線電視調制解調器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴展到整個地區(qū)。很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性。

TD-LTE即TD-SCDMA Long Term Evolution，宣傳是是指TD-SCDMA的長期演進。實際上沒有關系。TD-LTE是TDD版本的LTE的技術，FDD-LTE的技術是FDD版本的LTE技術。TDD和FDD的差別就是TD采用的是不對稱頻率是用時間進行雙工的，而FDD是采用一對頻率來進行雙工。 TD-SCDMA是CDMA技術，TD-LTE是OFDM技術，不能對接。TD-LTE與LTE FDD在標準化進程方面基本同步

正當長期演進技術Long-Term Evolution (LTE)和WiMax在全球電信業(yè)大力推進時，前者（LTE）也是最強大的4G 移動通訊主導技術，正異軍突起，迅速占領中國市場。雖然Qualcomm 和Yota兩家公司的TD-LTE尚未成熟，但很多國內外的無線運營公司都相繼轉向TD-LTE。

　　IBM數據顯示，67%運營商正考慮使用LTE，因為這是他們未來市場的主要來源。上述消息也證實了IBM的這一說法。而只有8%的運營商考慮使用WiMAX。盡管WiMax 可以給其客戶提供市場上傳輸速度最快的網絡，但仍然不是LTE技術的競爭對手。

　　TD-LTE是第一個4G無線移動寬帶網絡數據標準，由中國最大的電信運營商--中國移動修訂與發(fā)布。在進行一系列的現場試驗后，預計在未來2年內步入商用期。愛立信副總裁Ulf Ewaldsson說：“中國工信部和中國移動將在今年第四季度進行大規(guī)?，F場試驗，屆時，愛立信將助之一臂之力。”

國際電信聯(lián)盟(ITU)已經將WiMax、HSPA+、LTE正式納入到4G標準里，加上之前就已經確定的LTE-Advanced 和WirelessMAN-Advanced這兩種標準，目前4G標準已經達到了5種。

1、LTE：

1． LTE(Long Term Evolution,長期演進)項目是3G的演進，它改進并增強了3G的空中接入技術，采用OFDM和MIMO作為其無線網絡演進的唯一標準。主要特點是在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率，相對于3G網絡大大的提高了小區(qū)的容量，同時將網絡延遲大大降低：內部單向傳輸時延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時間小于100ms。并且這一標準也是 3GPP長期演進(LTE)項目，是近兩年來3GPP啟動的最大的新技術研發(fā)項目，其演進的歷史如下：

　　GSM-->GPRS-->EDGE-->WCDMA-->HSDPA/HSUPA-->HSDPA+/HSUPA+-->LTE長期演進

　　GSM：9K -->GPRS:42K--> EDGE:172K -->WCDMA：364k -->HSDPA/HSUPA:14.4M -->HSDPA+/HSUPA+:42M -->LTE:300M

　　由于目前的WCDMA網絡的升級版HSPA和HSPA+均能夠演化到LTE這一狀態(tài)，包括中國自主的TD-SCDMA網絡也將繞過HSPA直接向LTE演進，所以這一4G標準獲得了最大的支持，也將是未來4G標準的主流。該網絡提供媲美固定寬帶的網速和移動網絡的切換速度，網絡瀏覽速度大大提升。

2.　LTE-Advanced

　　LTE-Advanced：從字面上看，LTE-Advanced就是LTE技術的升級版，那么為何兩種標準都能夠成為4G標準呢？LTE- Advanced的正式名稱為 Further Advancements for E-UTRA，它滿足 ITU-R的IMT-Advanced技術征集的需求，是3GPP形成歐洲IMT-Advanced技術提案的一個重要來源。LTE-Advanced是一個后向兼容的技術，完全兼容LTE，是演進而不是革命，相當于HSPA和WCDMA這樣的關系。LTE-Advanced的相關特性如下：

　　帶寬：100MHz

　　峰值速率：下行1Gbps，上行500Mbps

　　峰值頻譜效率：下行30bps/Hz，上行15bps/Hz

　　針對室內環(huán)境進行優(yōu)化

　　有效支持新頻段和大帶寬應用

　　峰值速率大幅提高，頻譜效率有限的改進

　　如果嚴格的講，LTE作為3.9G移動互聯(lián)網技術，那么LTE-Advanced作為4G標準更加確切一些。LTE-Advanced的入圍，包含 TDD和FDD兩種制式，其中TD-SCDMA將能夠進化到TDD制式，而WCDMA網絡能夠進化到FDD制式。移動主導的TD-SCDMA網絡期望能夠直接繞過HSPA+網絡而直接進入到LTE。

3. WiMax

　　WiMax：WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，即全球微波互聯(lián)接入，WiMAX的另一個名字是IEEE 802.16。 WiMAX的技術起點較高，WiMax所能提供的最高接入速度是70M，這個速度是3G所能提供的寬帶速度的30倍。對無線網絡來說，這的確是一個驚人的進步。WiMAX逐步實現寬帶業(yè)務的移動化，而3G則實現移動業(yè)務的寬帶化，兩種網絡的融合程度會越來越高，這也是未來移動世界和固定網絡的融合趨勢。

　　802.16工作的頻段采用的是無需授權頻段，范圍在2GHz至66GHz之間，而802.16a則是一種采用2G至11GHz無需授權頻段的寬帶無線接入系統(tǒng)，其頻道帶寬可根據需求在1.5M至20MHz范圍進行調整，目前具有更好高速移動下無縫切換的IEEE 802.16m的技術正在研發(fā)。因此，802.16所使用的頻譜可能比其它任何無線技術更豐富，WiMax具有以下優(yōu)點：

　　(1)對于已知的干擾，窄的信道帶寬有利于避開干擾，而且有利于節(jié)省頻譜資源?！?span lang="EN-US">

　　(2)靈活的帶寬調整能力，有利于運營商或用戶協(xié)調頻譜資源。

　　(3)WiMax所能實現的50公里的無線信號傳輸距離是無線局域網所不能比擬的，網絡覆蓋面積是3G發(fā)射塔的10倍，只要少數基站建設就能實現全城覆蓋，能夠使無線網絡的覆蓋面積大大提升。

　　不過WiMax網絡在網絡覆蓋面積和網絡的帶寬上優(yōu)勢巨大，但是其移動性卻有著先天的缺陷，無法滿足高速(≧50km/h)下的網絡的無縫鏈接，從這個意義上講，WiMax還無法達到3G網絡的水平，嚴格的說并不能算作移動通信技術，而僅僅是無線局域網的技術。但是WiMax的希望在于IEEE 802.11m技術上，將能夠有效的解決這些問題，也正是因為有中國移動、因特爾、Sprint各大廠商的積極參與，WiMax成為呼聲僅次于LTE的 4G網絡手機。關于IEEE 802.16m這一技術，我們將留在最后作詳細的闡述。

4. HSPA+：高速下行鏈路分組接入技術

　　HSPA+：高速下行鏈路分組接入技術(High Speed Downlink Packet Access)，而HSUPA即為高速上行鏈路分組接入技術，兩者合稱為HSPA技術，HSPA+是HSPA的衍生版，能夠在HSPA網絡上進行改造而升級到該網絡，是一種經濟而高效的4G網絡。

　　從上文我們也可以了解到，HSPA+符合LTE的長期演化規(guī)范，將作為4G網絡標準與其它的 4G網絡同時存在，它將很有利于目前全世界范圍的WCDMA 網絡和HSPA網絡的升級與過度，成本上的優(yōu)勢很明顯。對比HSPA網絡，HSPA+在室內吞吐量約提高12.58% ，室外小區(qū)吞吐量約提高32.4%，能夠適應高速網絡下的數據處理，將是短期內4G標準的理想選擇。目前聯(lián)通已經在著手相關的規(guī)劃，T-Mobile也開通了這個4G網絡，但是由于4G標準并沒有被ITU完全確定下來，所以動作并不大。

5. WirelessMAN-Advanced

　　WirelessMAN-Advanced：WirelessMAN- Advanced事實上就是WiMax的升級版，即IEEE 802.11m標準，802.16系列標準在IEEE正式稱為WirelessMAN ，而WirelessMAN-Advanced極為IEEE 802.16m。其中，802.16m最高可以提供1Gbps無線傳輸速率，還將兼容未來的4G無線網絡。802.16m可在“漫游”模式或高效率/強信號模式下提供1Gbps的下行速率。該標準還支持“高移動”模式，能夠提供1Gbps速率。其優(yōu)勢如下：

　　1．提高網絡覆蓋，改建鏈路預算；

　　2．提高頻譜效率；

　　3．提高數據和VOIP容量；

　　4．低時延&QoS增強；

　　5．功耗節(jié)??；

　　目前的WirelessMAN-Advanced有5種網絡數據規(guī) 格，其中極低速率為16kbps，低數率數據及低速多媒體為144kbps，中速多媒體為2Mbps，高速多媒體為30Mbps超高速多媒體則達到了30Mbps--1Gbps。但是該標準可能會被率先被軍方所采用，IEEE方面表示軍方的介入將能夠促使WirelessMAN-Advanced更快的成熟和完善，而且軍方的今天就是民用的明天。不論怎樣，WirelessMAN- Advanced得到ITU的認可并成為4G標準的可能性極大。