第二代移动通信系统(2nd generation,2G)是以传送语音和数据为主的数字通信系统,因此又称为窄带数字通信系统。2G除提供语音通信服务之外,还提供中、低速数据服务,如传真和分组数据,以及短消息服务。
2G历史沿革
编辑世界发展
第一代移动通信系统的典型代表是美国高级移动电话服务(AMPS)系统和后来改进型系统TACS,以及北欧移动电话(nordic mobile telephony,NMT)等。AMPS使用模拟蜂窝传输的800MHz频带,在美洲和部分环太平洋国家广泛使用;TACS是20世纪80年代欧洲的模拟移动通信的制式,也是中国20世纪80年代采用的模拟移动通信制式,使用900MHz频带。而北欧也在瑞典开通了NMT系统,德国开通了C-450系统等。第一代移动通信系统为模拟制式,以FDMA技术为基础。
随着数字技术的发展,通信、信息技术向数字化、综合化、宽带化的方向发展。因此,出现了第二代移动通信系统,并迅速取代了第一代而成为移动通信的主流。
中国发展
通过对北美的DAMPS、日本的PDC和欧洲的GSM进行比较,中国选择了GSM作为2G系统的技术标准。1992年,原邮电部批准在嘉兴地区建立GSM的试验网,并于1993年正式进人了商业运营阶段。随后,市场的迅猛发展证实了GSM的许多技术优势,因此1994年成立的中国联通也选择了GSM技术建网。而中国联通并没有止步于GSM网络建设,在2000年2月,中国联通以运营商的身份与美国高通公司签署了CDMA知识产权框架协议,为中国联通CDMA的建设扫清了道路。同年,中国联通宣布启动窄带CDMA的建设,到2002年10月,CDMA网络全国用户达到400万,所以可以说在2G时代,中国联通同时建设了GSM及CDMA两张网络。
2G系统概述
编辑第二代移动通信系统(2nd generation,2G)是以传送语音和数据为主的数字通信系统,因此又称为窄带数字通信系统。典型的系统有欧洲的GSM(采用TDMA方式)、北美的DAMPS(DigitalAMPS)、IS-95CDMA和日本的个人数字蜂窝系统(PDC)等数字移动通信系统。2G除提供语音通信服务之外,还提供中、低速数据服务,如传真和分组数据,以及短消息服务。
与第一代网络相比,第二代网络采用了新的网络结构,使MSC计算量降低;标准化和互操作性成为第二代无线网络的新特征,它最终使得MSC和基站控制器(BSC)成为可采购的现货。另外,用户单元增加了新功能,如接收功能报告、邻近基路搜索、数据编码及加密等,使得越区切换可采用移动台辅助越区切换(MAHO)。
第二代网络尽量减少了基站子系统(BSS,包括基站控制器和基站收发信台两部分)与MSC的运算及交换负担,并设置了智能模块专用于用户的位置管理,用户的身份鉴别及认证等:此外,系统各部分之间的关联减少了,系统配置更灵活,使得系统得以更快地发展。
2G系统类型
编辑2G系统主要运用的多址技术包括时分多址接入(TDMA,Time Division Multiple Access)技术和码分多址接入(CDMA,Code Division Multiple Access)技术两种,建立在这两种接人技术基础上的2G系统主要有:
- 欧洲提出的基于TDMA技术的全球移动通信系统(GSM,Global System for Mobile Communications),也是全球覆盖最广的2G系统;
- 美国提出的基于CDMA技术的CDMAOne(Code Division Multiple Access One,第一代码分多址接人)系统也被称为IS-95,是美国最简单的CDMA系统,主要用于美洲和亚洲一些国家;
- 美国还提出了基于TDMA技术的DAMPS(Digital Advanced Mobile Phone System,数字高级移动电话系统),DAMPS也被称为IS-136,是美国最简单的TDMA系统,主要用于美洲国家;
- 日本提出的基于TDMA技术的PDC(Personal Digital Cellular,个人数字蜂窝)系统,仅在日本普及。
以上参考:
第二代4种数字蜂窝系统的主要参数
参数 | 欧洲GSM/DCD | 美国 | 日本PDC | |
D-AMPS | IS-95 | |||
工作频段/MHz | 890~915 935~960 1710~1785 1805~1880 | 824~849 869~894 1900 | 824~849 869~894 | 810~826 940~956 1429~1453 1477~1501 |
射频间隔/kHz | 200 | 30 | 1250 | 50 |
接入方式 | TDMA/FDMA | TDMA/FDMA | CDMA/FDMA | TDMA/FDMA |
与现有模拟系统的兼容能力 | 无 | 有 | 有 | 有 |
每频道业务信道数 | 8 16 | 3 6 | 61 | 3 6 |
以上参考:
第二代移动通信数字无线标准主要有欧洲的GSM和美国高通公司推出的IS-95CDMA等,中国主要采用GSM,美国、韩国主要采用IS-95CDMA。
2G特点
编辑GSM系统
GSM系统作为一种开放式结构和面向未来设计的系统,相对于第一代移动通信系统,具有下列几个特点。
- 由几个子系统组成,并且可与各种公用通信网(PSTN、ISDN、PDN等)互联互通。各子系统之间或各子系统与各种公用通信网之间都明确和详细定义了标准化接口规范,保证任何厂商提供的GSM系统或子系统能互联。
- 能提供穿过国际边界的自动漫游功能,全部GSM移动用户都可进入GSM系统,与国别无关。
- 除了可以开放语音业务,还可以开放各种承载业务、补充业务和与ISDN相关的业务。
- 具有加密和鉴权功能,能确保用户保密和网络安全。
- GSM系统具有灵活和方便的组网结构,频率重复利用率高,移动业务交换机
- 的话务承载能力一般都很强,可以保证在语音和数据通信两个方面都能满足用户对大容量、高密度业务的要求。
- 抗干扰能力强,覆盖区域内的通信质量高。
- 用户终端设备(手持机和车载机)随着大规模集成电路技术的进一步发展能向更小型、轻巧和增强功能趋势发展。
以上参考:
CDMAOne系统
CDMAOne系统是由美国高通公司设计并于1995年投入运营的窄带CDMA系统,美国通信工业协会(TIA,Telecommunication IndustryAssociation)基于该窄带CDMA系统颁布了IS-95标准系统。CDMAOne系统与GSM都是2G的主要系统。
CDMAOne系统的技术优势如下:
- 系统容量大:理论上,在使用相同频率资源的情况下,CDMA移动网比模拟网的容量大20倍;实际使用中,其比模拟网大10倍,比GSM大4~5倍。
- 系统容量的配置灵活:在CDMA系统中,用户数的增加相当于背景噪声的增加,会造成话音质量下降。但该系统对用户数并无限制,操作者可在容量和话音质量之间折中考虑。另外,多小区之间可根据话务量和干扰情况自动均衡。
- 通话质量更佳:TDMA的信道结构最多只能支持4kb/s的语音编码器,不能支持8kb/s以上的语音
- 编码器;而CDMA的结构可以支持13kb/s的语音编码器,因此它可以提供更好的通话质量。
- 频率规划简单:用户按不同的序列码区分,所以不相同的CDMA载波可在相邻的小区内使用,网络规划灵活,扩展简单。
- 建网成本低:CDMA技术通过在每个蜂窝的每个部分使用相同的频率,简化了整个系统的规划,从而可以在不降低话务量的情况下减少所需站点的数量,降低了部署和操作成本。CDMA网络覆盖范围大,系统容量高,所需基站少,建网成本低。
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