
                              风靡世界的蜂窝移动通信
 　     
　　提起“大哥大”，谁都知道它就是简称手机，可以随身携带的移动电话机，如今已风靡全世界。能使“大哥大”正常工作的通信系统就是20世纪的重大发明之一——蜂窝移动通信系统。 　　
　　广义地说，移动通信是以船舶、汽车、火车、飞机以及行人等移动体为对象的通信，它包括移动体同固定点之间的通信、移动体同移动体之间的通信。在1895年无线电发明后的大约10年，出现了船舶通信，那是最早的移动通信。陆上公用移动通信是在40年代后期(第二次世界大战以后)开始兴起的。大家知道，堪称“汽车王国”的美国在第二次世界大战以后私人汽车就已经相当多了，与此同时，电话也相当普及了。
　　可是，当人们驾车行进在高速公路上时，纵有再紧急的事也无法同人通信，进行联络，这给“汽车王国”带来了莫大的烦恼。于是科学家们开始研究如何实现边开车、边通信，给人们解忧排难。1946年，在美国密苏里州的圣路易斯开通了世界上第一个汽车移动电话系统，为解除上述烦恼迈出了第一步。但是，这些早期的系统都是采用单区制，即在一个服务区设一个基站。由于设备庞大、昂贵，容量和服务范围有限，频率不敷使用等原因，这些系统远远满足不了日益增长的需求。 　　
　　实际上，随着微电子、计算机等基本技术的发展，60年代末70年代初，人们就已开始研究如何实现美国著名贝尔实验室在1947年就提出的蜂窝移动通信概念。
　　几经努力，1978年贝尔实验室的科学家们终于试验成功世界上第一个蜂窝移动通信系统，并于1983年正式投入商用。这才是移动通信发展史上的真正发明。早期移动通信采用单区制的系统，在一个服务区内设一个基站，为了扩大覆盖区，基站的天线架得很高，发射功率也很大(数十瓦至上百瓦)。由于系统的频率资源有限，因此当服务区内的用户不断增加时，信道就不够用了。
　　蜂窝移动通信的概念是把此服务区分成若干小区，每个小区重复使用指配的频率，就能成倍增加信道数。但是，这样做，相邻小区间会造成同频干扰。倘若采用相同频率的小区，相隔一定的距离，就可避免干扰。这种在相隔一定距离的小区内重复使用相同频率的做法就是频率再用的概念。当然，在实际的系统中，小区的频率再用要按一定的计划来安排，以使同频干扰最小。
　　我们知道，在理想情况下，如果基站采用全向天线，它的覆盖区基本上是个圆。当多个小区彼此邻接覆盖整个服务区时，可以圆的内接正多边形来近似。经过证明，用正六边形来近似最合理，对组网最有利。由于多个六边形拼接在一起，酷似蜂窝，因此我们把在理论上以正六边形覆盖成网的系统称为蜂窝移动通信系统。 　　
　　蜂窝系统的出现把移动通信带入了一个新纪元。蜂窝系统通过频率再用和小区分裂(把原小区划小变多)大大增长了系统容量；由于降低了基站发射功率，减小了干扰，使通话质量得到改善；因小区可大可小，可全向发射也可定向发射，采用定向小区时几个小区可共用许多设施(如机房、天线、电源设备等)，从而大大提高了组网灵活性。
　　蜂窝系统还使用户可以在移动网中随意游动，也可以边通话边游动，也可以游动到某地之后再建立通信，享受所谓的“漫游”功能，走到哪里都能打电话。随上述蜂窝系统的好处同时而来的是基站增多、系统复杂、成本提高，还产生了越区切换、自动漫游、系统控制等一系列技术问题。随着技术的发展与成本的降低，蜂窝通信将经历三个应用阶段。
　　第一阶段主要是满足少数用户的需求，这个阶段发生在90年代以前，用户主要是律师、医生、建筑承建商、公司经理、商人、经纪人以及黑道上的老大等。“大哥大”这一俗称即由此而来。他们对移动通信的需求特别迫切，对昂贵的费用不仅不在话下，而且还成了炫耀自己的象征。这一阶段的用户不多，以美国为例，约为200万。
　　第二阶段是面向大量企事业用户的阶段，他们是等到费用下降后开始使用的。在美国，当每月平均花费为50美元左右时吸引了大量第二批用户，这一阶段发生在90年代初至90年代中期。
　　第三阶段是面向家庭的阶段，这一阶段的潜在用户可就多了，但必须要等到移动电话所需费用进一步下降之时，还以美国为例，当每月平均费用下降至20美元左右，每分钟话费5美分时，这一阶段就到来了。发生在90年代中后期至21世纪初。 　　
　　第一代的蜂窝通信系统都采用模拟技术，虽然比老式的系统进了一大步，但是随着蜂窝通信的大量使用，到80年代后期，模拟蜂窝系统开始暴露出它们的弱点。
　　一是容量有限，在有些地方已不能使用；
　　二是制式太多，互不兼容，妨碍漫游，限制了用户覆盖面；
　　三是不能获得数字通信的许多好处，如保密、通话质量好、适合提供非话业务等。这些弱点都制约了蜂窝通信的进一步发展。
　　因此，在80年代后期，欧、美、日都着手开发第二代系统——数字蜂窝系统。虽然他们选用的技术和标准都不同，但最终想达到的目标是一致的，那就是：比现有系统具有更高频谱利用效率；除了话音业务外，还可以提供多种非话业务；能提供自动漫游、位置登记等移动通信特有功能；服务质量高，成本低；设备价格低；重量轻、尺寸小、耗电省；安全保密。发展至今，欧、美、日的第二代数字系统都已投入使用，但其中以欧洲的GMS系统起步最早、发展最快，至今世界已有100多个国家在使用，用户数已达5000万。我国电信部门开发的"全球通"即采用了GMS系统。因此，从应用来看，“大哥大”现在在从第二阶段向第三阶段过渡；从技术来看，正在从第一代模拟系统向第二代数字系统过渡。　
　　“大哥大”发展之初，都以为它是一种奢侈的消费品，只有少数人享用得起。没有一个国家或公司能预计到它后来的发展速度如此之快，与当初的预测大相径庭。连它的发源地美国也如此。当初预计到20世纪末，美国的“大哥大”用户不超过几百万，而如今已达到4400万之多，令人咋舌。
　　难怪蜂窝系统的发明者，美国AT＆T公司的原总裁在检讨公司发展策略时惊呼没有把移动通信作为公司主业来抓，是80年代公司决策中最大的失误。作为失误的弥补，AT＆T在90年代兼并了美国最大的蜂窝通信公司。日本也犯了同样的错误，由于没有看到移动通信的市场前景，它开发的第一代和第二代系统都独搞一套专用的标准，无法走向国际市场，结果是后悔莫及。
　　“大哥大”投放市场后不久，到了80年代中后期就开始高速发展了，欧、美一些发达国家的用户数以50%～60%的速度逐年增长。发展中国家更是后来居上，不少国家发展速度已超过100%，甚至以200%的速度发展。
　　在跨入90年代之后，“大哥大”简直像一匹脱缰的野马，一发不可收。像日本这样的蜂窝通信第二大国，1996年的增长率还高达125%。其他高速发展的国家增长率也不少。2000年全世界蜂窝用户数已达5亿之多。在我国也同样，1997年7月17日蜂窝用户已突破1000万大关，20世纪末的目标也从1800万调整到了3000万。
　　在蜂窝通信的带动下，其他移动通信手段，如无线寻呼、无绳电话和移动卫星等系统也在蓬勃发展或正在兴起，并将携手一起奔向更高的目标——个人通信。个人通信把传统的“服务到家”的通信方式变成“服务到人”，使任何人随时随地可以同任何地方的另一个人进行通信，不管通信的双方处于静止状态还是移动之中，都能利用分配给个人的号码(而不是用像目前分配给电话线的号码)完成通信。
　　实现个人通信需要完成三个发展阶段，即终端个人化，逐步实现每个用户都有一部手持机，不论走到哪里都能打电话；传送个人化，通过个人号码把信息送到个人，同时把帐也记在个人头上；服务个人化，按照个人的意愿来给用户提供服务，满足不同用户的需求。靠现有的移动通信系统是无法达到这一更高的目标的。
　　为此，国际电联(ITU-R)在1985年提出了第三代移动通信系统，并把它命名为未来公众陆地移动通信系统(FPLMTS)。由于该系统预计在2000年使用，工作频段也定在2000兆赫，故于1996年更名为IMT-2000。总的来讲，第三代系统将是一个综合系统，包括蜂窝系统、无绳系统和卫星系统，包括海、陆、空三维的服务面，包括话音、数据、视像、图文和多媒体多种业务，包括直径不到50米的微小区一直到大于500千米的卫星小区，包括多种空中接口和接入方式，可向高速与慢速移动的用户提供服务，是一个高度智能的、全球覆盖的、具有个人服务特色的移动通信网。蜂窝通信将在系统中起主角的作用，但第三代系统的实现仍任重道远，在20世纪末能否登上舞台还要拭目以待。
　　然而，通过第三代系统实现个人通信这一更高目标已被人类所确认，各国科学家都在为之奋斗。总有一天，你可以在任何时间、任何地点，以任何方式与你需要的人进行通信，或者接入世界上某个数据库，获取你想要的信息。    