無(wú)線(xiàn)通信息技術(shù)的發(fā)展及在數字化社區中的應用

回顧通信發(fā)展的歷史，我們發(fā)現了一個(gè)非常有趣有過(guò)程：1832年莫爾斯發(fā)明了電報，它傳送的信息是由眾所周知的點(diǎn)劃碼組成的，即人類(lèi)最早的通信是采用數字方式進(jìn)行的。以后貝爾又發(fā)明了電話(huà)，并由此造就一個(gè)電信產(chǎn)業(yè)。一個(gè)多世紀以來(lái)，以電話(huà)服務(wù)為主的電信業(yè)走了一條成功之路，取得了極大的發(fā)展。然而隨著(zhù)人類(lèi)社會(huì )的發(fā)展，電信業(yè)務(wù)也從早期的電報、電話(huà)發(fā)展到今天多種業(yè)務(wù)并存的局面，通信的規模也發(fā)生了翻天覆地的變化。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現代通信又進(jìn)入了數字時(shí)代。20世紀90年代信息革命的浪潮，建設信息高速公路的號角聲，信息和知識爆炸式的增長(cháng)，特別是因特網(wǎng)商用化后的迅猛發(fā)展，使傳統的電信業(yè)受到巨大的震動(dòng)和沖擊。帶給我們的啟示是，問(wèn)題的核心在于“信息”。在信息和知識已成為社會(huì )和經(jīng)濟發(fā)展的戰略資源和基本要素的時(shí)代中，人們更加需要隨時(shí)隨地獲取信息，原來(lái)點(diǎn)對點(diǎn)的固定電話(huà)通信方式已遠不能滿(mǎn)足需求了。人類(lèi)需要寬帶的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，來(lái)滿(mǎn)足多媒體化、普及化、多樣化、全球化和個(gè)性化的信息交流。無(wú)線(xiàn)通信是指采用電磁波進(jìn)行信息傳遞的通信方式。早在1897年，馬可尼使用800KHZ中波信號進(jìn)行了從英國至北美紐芬蘭的世界上第一次橫跨大西洋的線(xiàn)無(wú)電報通信試驗，開(kāi)創(chuàng )了人類(lèi)無(wú)線(xiàn)通信的新紀元。在無(wú)線(xiàn)通信初期，受技術(shù)條件的限制，人們大量使用長(cháng)波及中波進(jìn)行通信。20世紀20年代初人們發(fā)現的短波通信，直到20世紀60年代衛星通信興起前，它一直是遠程國際通信的重要手段，并且目前對應急通信和軍用通信依然有一定實(shí)用價(jià)值。

20世紀40年代到50年代產(chǎn)生了傳輸頻帶較寬、性能較穩定的微波通信，成為長(cháng)距離大容量地面干線(xiàn)無(wú)線(xiàn)傳輸的重要手段。模擬調頻傳輸容量高達2700路，亦可同時(shí)傳輸高質(zhì)量彩色電視信號；爾號逐步進(jìn)入中容量至大容量數字微波傳輸。80年代中期以來(lái)，隨著(zhù)頻率選擇性色散衰落對數字微波傳輸中斷影響的發(fā)現及一系列自適應衰落對抗技術(shù)與高狀態(tài)調制與檢測技術(shù)的發(fā)展，使數字微波傳輸產(chǎn)生了一個(gè)革命性變化。特別應該指出的是20世紀80年代到90年代發(fā)展起來(lái)的一整套高速多狀態(tài)自適應編碼調制解調技術(shù)與信息號處理及信號檢測技術(shù)，對現今衛星通信、移動(dòng)通信、全數字HDTV傳輸、通用高速有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)接入，乃至高質(zhì)量磁性記錄等諸多領(lǐng)域的信號設計與信號處理及應用，發(fā)揮了重要作用。隨著(zhù)國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展的信息化，人們要通信息化開(kāi)創(chuàng )新的工作方式、管理方式、商貿方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、醫療保健方式以及消費與生活方式。無(wú)線(xiàn)通信也從固定方式發(fā)展為移動(dòng)方式，移動(dòng)通信發(fā)展至今大約經(jīng)歷了五個(gè)階段；

第一階段為20年代初至50年代初，主要用于艦船及軍有，采用短波頻及電子管技術(shù)，至該階段末期才出現150MHZ VHF單工汽車(chē)公用移動(dòng)電話(huà)系統MTS.

第二階段為50年代到60年代，此時(shí)頻段擴展至UHF450MHZ，器件技術(shù)已向半導體過(guò)渡，大都為移動(dòng)環(huán)境中的專(zhuān)用系統，并解決了移動(dòng)電話(huà)與公用電話(huà)網(wǎng)的接續問(wèn)題。

第三階段為70年代初至80年代初頻段擴展至800MHZ，美國B(niǎo)ell研究所提出了蜂窩系統概念并于70年代末進(jìn)行了AMPS試驗。

第四階段為80年代初至90年代中，為第二代數字移動(dòng)通信興起與大發(fā)展階段，并逐步向個(gè)人通信業(yè)務(wù)方向邁進(jìn)；此時(shí)出現了D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、cdmaOne、PDC、PHS、DECT、PACS、PCS等各類(lèi)系統與業(yè)務(wù)運行，頻段擴展至900MHZ~1.9GHZ，而且除公眾蜂窩電話(huà)通信系統外，無(wú)線(xiàn)尋呼系統、無(wú)繩電話(huà)系統、集群系統、無(wú)中心多信道選址移動(dòng)通信系統等各類(lèi)移動(dòng)通信手段適應用戶(hù)市場(chǎng)需求同時(shí)興起并各顯神通。

第五階段為90年代中至今，隨著(zhù)數據通信與多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，適應移動(dòng)數據、移動(dòng)計算及移動(dòng)多媒體運作需要的第三代移動(dòng)通信開(kāi)始興起，其全球標準化及相應融合工作與樣機研制和現場(chǎng)試驗工作在快速推進(jìn)，包括從第二代至第三代移動(dòng)通信的平滑過(guò)渡問(wèn)題在內。對于第三代移動(dòng)TMT-2000紛紛參與標準的制定，經(jīng)多次融合努力在1999年10月25日至11月5日芬蘭赫爾辛基召開(kāi)的ITU-R TG8/1第18次會(huì )議上5類(lèi)RTT技術(shù)標準共6種方案成為最終結果。中國的TD-SCDMA方案也已成為其中之一。應該指出，UTRAWCDMA DS及TIA cdma2000MC的相應起步樣機已經(jīng)誕生，包括以GSM、csmaOne后向兼容為基礎的第二代半過(guò)渡設備（G）EDGE、cdma IS-95B HDR（2.4Mbit/s峰值速率，64QAM調制）及cdma2000-1X等亦已推出。

此外，為接續Internet移動(dòng)游覽應用的無(wú)線(xiàn)應用協(xié)議（WAP）與無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)藍牙（Blue tooth）已經(jīng)產(chǎn)生。從網(wǎng)絡(luò )的角度來(lái)看，接入網(wǎng)可分成有線(xiàn)接入網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)、光纜同軸混合接入網(wǎng)、銅線(xiàn)電纜、對絞線(xiàn)、電話(huà)（一般為銅線(xiàn)）接入網(wǎng)等等；無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)是近些年迅速發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)領(lǐng)域，它從概念上產(chǎn)生了一個(gè)重大的飛躍，即不需要纜線(xiàn)類(lèi)物理傳輸媒質(zhì)而采用無(wú)線(xiàn)傳播手段來(lái)代替部分接入網(wǎng)甚至入網(wǎng)的全部，從而達到降低成本、提高靈活性和擴展傳輸距離的目的。無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)品種繁多，如移動(dòng)衛生系統，蜂窩移動(dòng)通信系統，集群通信系統，一點(diǎn)到多點(diǎn)微波通信系統，微波蜂窩的無(wú)線(xiàn)本地接入系統（PHS、PAS、PACS、DECT）等。短距離之內的接入技術(shù)主要有藍牙（Blue tooth）、紅外線(xiàn)、DECT、IEEE802.11和共享無(wú)線(xiàn)接入協(xié)議（SWAP）/HomeRF等系統。繼廣域網(wǎng)（WAN、Wind、Area Network或城域網(wǎng)，MAN，Metropolitan Area Network）、局域網(wǎng)（LAN，Local Area Network）之后，最近人們又提出了“無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)”（WPAN、Wireless Personal Area Network）。這一新概念將小范圍應用提升至網(wǎng)絡(luò )理論的高度。在短短的時(shí)間，WPAN成為一個(gè)受人矚目的新熱點(diǎn)，WPAN的研究組成立不到1上，就演變?yōu)镮EEE的專(zhuān)門(mén)工作組IEEE802.5（即WPAN Working Group，于1999年3月成立），可見(jiàn)其受重視的程度。

比較而言，Blue tooth系統更具有代表性，它正根據WPAN的概念向前發(fā)展。事實(shí)上，Blue tooth和WPAN的概念相輔相成，Blue tooth已經(jīng)是WPAN的一個(gè)雛形。從它最初由Ericsson，IBM，Inter，Nokia和Toshiba公司作為原始發(fā)起組織而推出，1年多時(shí)間已吸引了近2000個(gè)國際上有影響的公司參與。1999年底，美國的4家公司3COM，Lucent，Microsoft和Motorola，與上述5公司一樣作為Blue tooth的發(fā)起組織，使它在與SWAP、IEEE802.11等類(lèi)似應用標準的競爭中脫穎而出，發(fā)展前景更加明朗。為了推動(dòng)Blue tooth的發(fā)展，Blue tooth的標準是非專(zhuān)利的，Blue tooth已成為目前通信領(lǐng)域的一個(gè)新熱點(diǎn)，預計不遠的將來(lái)就可成為小范圍無(wú)線(xiàn)多媒體通信的國際標準?？傊?，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)前景一片光明。

2、我國無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展

當前，中國是世界各國通信技術(shù)運營(yíng)商和設備制造商關(guān)注的焦點(diǎn)，大家都希望在中國的市場(chǎng)上占有自己的發(fā)展空間和市場(chǎng)份額。移動(dòng)通信在中國發(fā)展十分迅速，中國移動(dòng)通信的走向一直為世人所矚目。1987年11月，我國廣東正式開(kāi)通了第一個(gè)TACS制式模擬蜂窩移動(dòng)通信系統，實(shí)現了移動(dòng)電話(huà)用戶(hù)“零”的突破。1994年底，廣東又首先開(kāi)通了GSM數字蜂窩移動(dòng)通信系統，至1995年，全國已15個(gè)省、市也相繼開(kāi)通了GSM移動(dòng)通信網(wǎng)。迄今為止，全國各省、自治區、直轄市面上都建設了GSM網(wǎng)，實(shí)現了國內和國際的全自動(dòng)溫游。目前我國正在積極準備在21世紀初期開(kāi)展第三代移動(dòng)通信的商用試驗。

從1987年至今，我國移動(dòng)電話(huà)用戶(hù)數的增長(cháng)很快，尤其是GSM網(wǎng)更是以人們始料不及的速度在迅猛發(fā)展。這主要是因為GSM系統在技術(shù)和經(jīng)濟方面均比TACS系統有較大的優(yōu)勢，更重要的是我國在GSM運營(yíng)領(lǐng)域引入了競爭機制，促進(jìn)了GSM網(wǎng)的發(fā)展。我國的移動(dòng)通信用戶(hù)已超過(guò)了8000萬(wàn)，位居世界第二。

近10年來(lái)，我國在移動(dòng)通信領(lǐng)域的科研、設備生產(chǎn)等方面也取得了可喜的進(jìn)步。國產(chǎn)移動(dòng)通信設備—交換系統、基站和手機等都已經(jīng)投入生產(chǎn)，并陸續投放市場(chǎng)，第三代移動(dòng)通信系統的開(kāi)發(fā)和研究也正與世界同步?？梢?jiàn)，中國無(wú)線(xiàn)通信在運營(yíng)業(yè)與制造業(yè)上已取得了第一階段的成功。

3、今后無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的趨勢

21世紀的電信技術(shù)正進(jìn)主一個(gè)關(guān)鍵的轉折時(shí)期、未來(lái)十年將是技術(shù)發(fā)展最為活躍的時(shí)期。信息化社會(huì )的到來(lái)以及IP技術(shù)的興起，正深刻的改變著(zhù)電信網(wǎng)絡(luò )的面貌以及未來(lái)技術(shù)發(fā)展的走向。未來(lái)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)發(fā)展的主要趨勢是寬帶化、分組化、綜合經(jīng)、個(gè)人化、主要特點(diǎn)體現為以上幾個(gè)方面：

（1）寬帶化是通信信息技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。隨著(zhù)光纖傳輸技術(shù)以及高通透量網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的進(jìn)一步發(fā)展，有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的寬帶化正在世界范圍內全面展開(kāi)，而無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)也正在朝著(zhù)無(wú)線(xiàn)接入寬帶化的方向演進(jìn)，無(wú)線(xiàn)傳輸速率將從第二代系統的9.6Kbit/s向第三代移動(dòng)通信系統的最高速率2Mbit/s發(fā)展。

（2）核心網(wǎng)絡(luò )綜合化，接入網(wǎng)絡(luò )多樣化。未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò )的結構模式將向核心網(wǎng)/接入網(wǎng)轉變，網(wǎng)絡(luò )的分組化和寬帶化，使在同一核心網(wǎng)絡(luò )上綜合傳送多種業(yè)務(wù)信息成為可能，網(wǎng)絡(luò )的綜合化以及管制的逐步開(kāi)放和市場(chǎng)競爭的需要，將進(jìn)一步推動(dòng)傳統的電信網(wǎng)絡(luò )與新興的計算機網(wǎng)絡(luò )的融合。接入網(wǎng)是通信信息網(wǎng)絡(luò )中最具開(kāi)發(fā)潛力的部分，未來(lái)網(wǎng)絡(luò )可通過(guò)固定接入、移動(dòng)蜂窩接入、無(wú)線(xiàn)本地環(huán)路入等不同的接入設備，接入核心網(wǎng)實(shí)現用戶(hù)所需的各種業(yè)務(wù)。在技術(shù)上實(shí)現固定和移動(dòng)通信等不同業(yè)務(wù)的相互融合，尤其是無(wú)線(xiàn)應用協(xié)議（WAP）的問(wèn)世，將極大地推動(dòng)無(wú)線(xiàn)數據業(yè)務(wù)的開(kāi)展，進(jìn)一步促進(jìn)移動(dòng)業(yè)務(wù)與IP業(yè)務(wù)的融合。

（3）信息個(gè)人化是下世紀初信息業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的主要方向之一。而移動(dòng)IP正是實(shí)現未來(lái)信息個(gè)人化的重要技術(shù)手段，在手機上實(shí)現各種IP應用以及移動(dòng)IP技術(shù)正逐步成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。移動(dòng)智能網(wǎng)技術(shù)與IP技術(shù)的組合將進(jìn)一步推動(dòng)全球個(gè)人通信的趨勢。

（4）移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )結構正在經(jīng)歷一場(chǎng)深刻的變革，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )中數據業(yè)務(wù)量主導地位的形成，現有電路交換網(wǎng)絡(luò )向IP網(wǎng)絡(luò )過(guò)渡的趨勢已不可阻擋，IP技術(shù)將成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò )的核心關(guān)鍵技術(shù)，IP協(xié)議將成為電信網(wǎng)的主導通信協(xié)議。隨著(zhù)移動(dòng)通信通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)（GPRS）的引入，用戶(hù)將在端到端分組傳輸模式下發(fā)送和接收數據，打破傳統的數據接入接式。以IP為基礎組網(wǎng)，開(kāi)始了移動(dòng)骨干網(wǎng)IP應用的實(shí)踐。

4、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在數字社區中的應用

無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展為實(shí)現數字化社區提供了有力的保證，數字化社區提供了有力的保證。數字化社區的特點(diǎn)是信息的交流非常的廣泛和方便，無(wú)論是實(shí)驗室、辦公室還是家庭，計算機及其外設的應用越來(lái)越普及，社區中的設備也都有電腦控制。如果它們之間的通信仍然采用有線(xiàn)方式的話(huà)，這將給使用帶來(lái)很大的不便。Blue tooth技術(shù)為我們建立一個(gè)全無(wú)線(xiàn)的工作環(huán)境和生活環(huán)境，Blue tooth標準已制定了和計算機以及與Internet、PSTN、ISDN（Integrated Services Digital Network）、LAN、WAN、xDSL（xDigital subscriber loop）等網(wǎng)絡(luò )的接口協(xié)議，其目標是用單一的Blue tooth標準來(lái)建立起和眾多國際標準的連接。目前它用1Mb/s的速率已完全可以勝認這些工作，將來(lái)根據IEEE802.15的發(fā)展計劃，可以將速率提高到20Mb/s以上。我們可以使用無(wú)線(xiàn)電纜來(lái)連接辦公室和家庭中的電子設備，甚至包括鍵盤(pán)、鼠標等也采用無(wú)線(xiàn)傳輸。我們擁有一個(gè)無(wú)線(xiàn)公務(wù)包，以便攜計算機和掌上計算機為代表，采用無(wú)線(xiàn)方式和其他設備或網(wǎng)絡(luò )相連接，使我們擁有一個(gè)可流動(dòng)的辦公室。

Internet和移動(dòng)通信的迅速發(fā)展，使人們對電腦以外的各種數據源和網(wǎng)絡(luò )服務(wù)的需求日益增長(cháng)。數字照相機、數字攝像機等設備裝上Blue tooth系統，既可免去使用電纜的不便，又不可不受內存溢出的困擾，隨時(shí)隨地可將所攝圖片或影像通過(guò)同樣裝上Blue tooth系統的手機或其他設備傳回指定的計算機中。PDA（Personal Digital Assistant）裝上Blue tooth系統后，采用無(wú)線(xiàn)方式收、發(fā)E-mail甚至瀏覽網(wǎng)頁(yè)將更為方便。Blue tooth的硬件電路可以做到微型化，在Headset上應用非常合適。裝上Blue tooth系統的Headset可以使它和手機進(jìn)行無(wú)線(xiàn)連接，也可以使人在小范圍內自由走動(dòng)地打電話(huà)、收聽(tīng)音樂(lè )，在較大的范圍內召開(kāi)電話(huà)會(huì )議。微型化、低功耗和低成本的特性給Blue tooth在人們日常生活中的應用開(kāi)拓了近乎無(wú)限的空間。例如，Blue tooth構成的無(wú)線(xiàn)電電子鎖比其它非接觸式電子鎖或IC鎖具有更高的安全性和適用性，各種無(wú)線(xiàn)電遙控器（特別是汽車(chē)防盜和遙控）比紅外線(xiàn)遙控器的功能更強大，在餐館酒樓用膳時(shí)菜單的雙向無(wú)線(xiàn)傳輸或招呼服務(wù)員提供指定的服務(wù)（如添茶、加飲料等）將更為方便等。利用藍牙做出來(lái)的傳感器可以隨時(shí)監視家庭中的冰箱存量的變化，從而隨時(shí)反映出用戶(hù)所需要的物品，如果再連接到Internet上的話(huà)，可以實(shí)現網(wǎng)上購物。

未來(lái)的信息家電將以Internet和家庭網(wǎng)絡(luò )為基礎、以無(wú)線(xiàn)連接實(shí)現雙向傳輸，是具有一定智能的3C（Computer、Communication和Consumer）相融合的信息產(chǎn)品。以藍牙技術(shù)設計的數字手機、家庭及辦公室電話(huà)、小型PBX等電話(huà)系統，實(shí)現了真正意義上的個(gè)人通信。藍牙提供了低成本、低功耗的無(wú)線(xiàn)接入式，順應了現代通信技術(shù)和應用的發(fā)展潮流，在信息家電和移動(dòng)通信等方面具有巨大的發(fā)展潛力。藍牙技術(shù)自提出以來(lái)，在短短的2年內已風(fēng)靡全球。根據市場(chǎng)調查和預測，1999年藍牙技術(shù)的產(chǎn)品全球銷(xiāo)量幾乎為零，2000年猛增到3670萬(wàn)美元，2001年將在到1.26億美元，2006年可達到到6.99億美元；2002年，全球使用藍牙技術(shù)的計算機外圍設備將達到1.5億臺，使用藍牙技術(shù)筆記本電腦將達到2500萬(wàn)部；2003年全球90%以上的筆記本電腦將使用藍牙技術(shù)，2006年全球將推出6.7億臺使用藍牙技術(shù)的信息家電。

回顧無(wú)線(xiàn)通信的發(fā)展歷程，個(gè)人通信的移動(dòng)性與無(wú)縫隙覆蓋多媒體綜合業(yè)務(wù)需求將愈來(lái)愈突出。頻譜延伸至毫米波、亞毫米波的電磁“無(wú)線(xiàn)光纖”乃至激光與粒子通信范疇的無(wú)線(xiàn)通信將有愈來(lái)愈廣闊的活動(dòng)舞臺及光明的發(fā)展前景。市場(chǎng)是發(fā)展的驅動(dòng)力。盡管我國的移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展十分迅速，但我國目前的移動(dòng)電話(huà)和網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)普及率還很低，面對我國12億人口，我國在網(wǎng)絡(luò )規模和容量方面有很大的發(fā)展空間。同時(shí)，競爭局面的形成，促使運營(yíng)企業(yè)積極拓展新業(yè)務(wù)、新應用，向用戶(hù)提供豐富的選擇，以滿(mǎn)足用戶(hù)多方面、多層次的需求。因此，在移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)上的應用開(kāi)發(fā)也有很大的發(fā)展潛力。我們要積極促進(jìn)無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域的科技進(jìn)步、技術(shù)創(chuàng )新，為實(shí)現科教興國戰略，增強中華民族的綜合國力，為全球信息化及經(jīng)濟全球化環(huán)境下的國際社會(huì )與全人類(lèi)的發(fā)展而積極貢獻力量。