移动通信概述一07级.ppt
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1、第1章 概论,什么是移动通信?,移动通信是指通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交流的通信。例如运动中的人、汽车、轮船、飞机等移动体间的通信移动体之间的通信只能依靠无线电传输。那什么是无线通信呢?无线通信指利用电磁波的辐射和传播,经过空间传送信息的通信方式。电磁波是它的载体。,移动通信史上的十件事情,一、上帝创造了何等奇迹!电报的发明二、“沃森特先生,快来帮我啊”电话的发明三、无形的信使电磁波的发现四、“要是我能指挥电磁波,就可飞越整个世界”无线 电报的发明 五、载着声音飞翔的电波无线电通信的发明六、个人通信的发源地传呼的诞生七、实现个人电话的梦想 蜂窝式移动电话的诞生八、让手机走近每一个人
2、GSM手机的出现九、辉煌的失败 全球“铱”星系统十、山雨欲来风满楼新一代手机的诞生,一、上帝创造了何等奇迹!电报的发明,人类历史上最早的通信手段和现在一样是“无线”的,烽火台,击鼓,旗语,不论是击鼓、烽火、旗语(通过各色旗子的舞动)还是今天的移动通信,要实现消息的远距离传送,都需要中继站的层层传递,消息才能到达目的地。不过,由于那时人类还没有发现电,所以要想畅通快速地实现远距离传递消息只有等待了当把电作为信息载体后,人类通信史上发生了革命性变化,1753年2月17日,苏格兰人杂志上发表的书信。提出了用电流进行通信的大胆设想。却使人们看到了电信时代的一缕曙光。1793年,法国查佩兄弟俩在巴黎和里
3、尔之间架设了一条230千米长的接力方式传送信息的托架式线路。据说两兄弟是第一个使用“电报”这个词的人。1832年,俄国外交家希林在当时著名物理学家奥斯特电磁感应理论的启发下,制作出了用电流计指针偏转来接收信息的电报机;1837年6月,英国青年库克获得了第一个电报发明专利权。他制作的电报机首先在铁路上获得应用。1835年,美国画家莫尔斯,经过3年的钻研之后,第一台电报机问世。但如何把电报和人类的语言连接起来,是摆在莫尔斯面前的一大难题,在一丝灵感来临的瞬间,他在笔记本上记下这样一段话:电流是神速的,如果它能够不停顿走十英里,我就让他走遍全世界。电流只要停止片刻,就会出现火花,火花是一种符号,没有
4、火花是另一种符号,没有火花的时间长又是一种符号。这里有三种符号可组合起来,代表数字和字母。它们可以构成字母,文字就可以通过导线传送了。莫尔斯成功地用电流的“通”、“断”和“长断”来代替了人类的文字进行传送,这就是鼎鼎大名的莫尔斯电码。1843年,莫尔斯修建成了从华盛顿到巴尔的摩的电报线路,全长64.4公里。1844年5月24日,在座无虚席的国会大厦里,莫尔斯用他那激动得有些颤抖的双手,操纵着他倾十余年心血研制成功的电报机,向巴尔的摩发出了人类历史上的第一份电报:“上帝创造了何等奇迹!”电报的发明,拉开了电信时代的序幕,开创了人类利用电来传递信息的历史。,二.“沃森特先生,快来帮我啊”电话的发明
5、,电报传送的是符号,不能进行及时双向信息交流。因此,人们开始探索一种能直接传送人类声音的通信方式,这就是现在无人不晓的“电话”。在1796年,休斯提出了用话筒接力传送语音信息的办法。他赐给这种通信方式一个名字Telephone(电话),一直沿用至今。1861年,德国一名教师发明了最原始的电话机,利用声波原理可在短距离互相通话,但无法投入真正的使用 如何把电流和声波联系在一起而实现远距离通话?亚历山大贝尔用电流的强弱来模拟声音大小的变化,从而用电流传送声音。1875年6月2日贝尔和他的助手沃森特正在进行模型的最后设计和改进,最后测试的时刻到了,贝尔在最后操作时不小心把硫酸溅到自己的腿上,他疼痛地
6、叫了起来:“沃森特先生,快来帮我啊!”这句极普通的话,也就成为人类第一句通过电话传送的话音而记入史册。“1875年6月2日电话诞生在此。”1877年,在波士顿和纽约架设的第一条电话线路开通了,两地相距300公里。也就在这一年,有人第一次用电话给波士顿环球报发送了新闻消息,从此开始了公众使用电话的时代。一年之内,贝尔共安装了230部电话,建立了贝尔电话公司,这是美国电报电话公司(AT&T)前身。1881年,电话传入我国,1882年2月,丹麦大北电报公司在上海外滩扬于天路办起我国第一个电话局,用户25家。1889年,安徽省安庆州候补知州彭名保,自行设计了一部电话,成为我国第一部自行设计制造的电话。
7、,摇把电话和接线台,最初的电话并没有拨号盘,所有的通话都是通过接线员进行,由接线员将通话人接上正确的线路,拨号盘始于20世纪初今天,世界上大约有7.5亿电话用户,其中还包括1070万因特网用户分享着这个网络。写信进入了一个令人惊讶的复苏阶段,不过,这些信件也是通过这根细细的电话线来传送的。,三、无形的信使电磁波的发现,电报和电话的相继发明,使人类获得了远距离传送信息的重要手段。有没有能让信息无线传播的办法?1820年,丹麦物理学家奥斯特“电能生磁”,法拉第“电磁感应”麦克斯韦用数学公式表达了法拉第等人的研究成果,把电磁感应理论推广到了空间。1864年,麦氏发表了电磁场理论,人类历史上预言电磁波
8、存在的第一人 1887年,赫兹在一间暗室里做实验他在两个相隔很近的金属小球上加上高电压,随之便产生一阵阵噼噼啪啪的火花放电。这时,在他身后放着一个没有封口的圆环。当赫兹把圆环的开口处调小到一定程度时,便看到有火花越过缝隙。通过这个实验,他得出了电磁能量可以越过空间进行传播的结论。赫兹的发现公布之后,轰动了全世界的科学界,1887年成为了近代科学技术史的一座里程碑,为了纪念这位杰出的科学家,电磁波的单位便命名为“赫兹(Hz)”赫兹的发现它不但证明了麦克斯韦理论的正确,更重要的是导致了无线电的诞生,开辟了电子技术的新纪元,标志着从“有线电通信”向“无线电通信”的转折点。也是整个移动通信的发源点,从
9、这时开始,人类开始进入了无线通信的新领域。,四、“要是我能指挥电磁波,就可飞越整个世界”无线 电报的发明,俄国波波夫,他兴奋地说:“用我一生的精力去装电灯,对广阔的俄罗斯来说,只不过照亮了很小一角,要是我能指挥电磁波,就可飞越整个世界!”1894年,波波夫改进了无线电接收机并为之增加了天线,使其灵敏度大大提高。1896年,波波夫成功地用无线电进行莫尔斯电码的传送,距离为250米,电文内容为“海因里斯赫兹”。在1897年5月18日,马可尼,在布里斯托尔海峡进行无线电通信取得成功,把信息传播了12公里。1898年,英国举行了一次游艇赛,终点设在离岸20英里的海上。都柏林快报特聘马可尼为信息员。马可
10、尼在英国建立了世界上第一家无线电器材公司英国马可尼公司。1901年,英国的无线电报能发送到大西洋彼岸,不过当时的天线是用风筝牵着的金属导线。1902年在英国与加拿大之间正式开通了越洋无线电报通信电路,使国际间电报通信跃入到一个新的阶段。在中国,电报的最早应用是1920年7月中华邮政开办邮传电报业务。第一艘装有无线电台的船只是美国的“圣保罗”号邮船。让我们想起波波夫的那句话:“要是我能指挥电磁波,就可飞越整个世界”。,五、载着声音飞翔的电波无线电通信的发明,1902年,无线电广播之父美国人巴纳特史特波斐德,在肯塔基州穆雷市进行了第一次无线电广播。获得了专利权。现在,州立穆雷大学仍树有“无线电广播
11、之父巴纳特史特波斐德”的纪念碑。1906年12月24日圣诞节前夕,美国物理学家费森登主持和组织的人类历史上第一次无线电广播。这套广播设备是由费森登花了4年的时间设计出来的,包括特殊的高频交流无线电发射机和能调制电波振幅的系统,从这时开始,电波就能载着声音开始展翅飞翔了无线电通信逐渐被用于战争。1920年,美国匹兹堡的KDKA电台进行了首次商业无线电广播。广播很快成为一种重要的信息媒体而受到各国的重视。后来,无线电广播从“调幅”制发展到了“调频”制,到本世纪60年代,又出现了更富有现场感的调频立体声广播。在第二次世界大战中,出现了一种把微波作为信息载体的微波通信。这种方式由于通信容量大,至今仍作
12、为远距离通信的主力之一而受到重视。,六、个人通信的发源地传呼的诞生,无线电寻呼机又叫做BP机。1941年,摩托罗拉生产出了美军参战时唯一的便携式无线电通讯工具5磅重手持对讲无线电样机及此后的SCR-300型高频率调频背负式通话机,1956年,第一个无线电寻呼机也在该公司问世了。寻呼机获得了个体特征。在1968年,日本率先在150MHz移动通信频段上开通用声音发出通知音和消息的模拟寻呼系统就是这类。70年代曾出现了语音呼机某种信息到来之前,寻呼机发出一种预定的声音讯号,使用者打开机器便可听到这一信息。80年代早期出现了数字呼机,它的屏幕很小,只能把数字写在上面,以显示不同的数字来代表不同的信息内
13、容。显然,这种寻呼机所能传递的信息就比前一种丰富得多了,这类寻呼系统于1973年在美国最先使用,其使用频率为150MHz和450MHz。数字寻呼系统不仅有“人工”的,也有“自动”的。人工寻呼是由话务员受理,然后再由话务员对信息进行编码后发送给指定用户。自动寻呼的上述操作过程都是由计算机自动进行处理的,不用人来操作。,1983年开始研究发展寻呼系统,同年9月16日,上海用150MHz频段开通了我国第一个模拟寻呼系统,1984年5月1日,广州用150MHz频段开通我国第一个数字寻呼系统。1991年11月15日,上海首先用150MHz频段开通了汉字寻呼系统。这种以汉字直接显示信息内容的“汉显”BP机
14、,省却了查代码的麻烦,且一目了然,因而深受用户的欢迎。数字寻呼和汉显寻呼在我国从90年代盛行至今,但目前由于手机普及,寻呼用户正在逐渐下降。,七、实现个人电话的梦想 蜂窝式移动电话的诞生,两战中的移动通信系统已出现,如步话机、对讲机等等,设备是电子管的。紧接着60年代晶体管的出现,专用无线电话系统大量出现,但这些仅能在少数特殊人群中使用且携带不便,能不能有更小更方便适合大众使用的个人移动?随着对电磁波研究的深入、大规模集成电路的问世,移动电话首先被制造出来,它是主要由送受话器、控制组件、天线以及电源四部分组成。70年代初,贝尔实验室提出蜂窝系统的覆盖小区的概念和相关的理论后,在蜂窝式的网络中,
15、每一个地理范围(通常是一座大中城市及其郊区)都有多个基站,并受一个移动电话交换机的控制。在这个区域内任何地点的移动台车载、便携电话都可经由无线信道和交换机联通公用电话网,真正做到随时随地都可以同世界上任何地方进行通信,同时,在两个或多个移动交换局之间,只要制式相同,还可以进行自动和半自动转接,从而扩大移动台的活动范围。我国开始在1987年开始使用模拟式蜂窝电话通信,1987年11月,第一个移动电话局在广州开通。,摩托罗拉3200,八、让手机走近每一个人GSM手机的出现,进入80年代后期,大规模集成电路、微型计算机、微处理器和数字信号处理技术的大量应用,为开发数字移动通信系统提供了技术保障。19
16、82年,欧洲成立了GSM(移动通信特别组),任务是制订泛欧移动通信漫游的标准。GSM移动电话系统对频谱利用率高、容量大,同时可以自动漫游和自动切换,采用EFR(增强全速率编码)后通信质量好,加上其业务种类多、易于加密、抗干扰能力强、用户设备小、成本低等优点,使移动通信进入了一个新的里程。随着GSM的迅猛发展,GSM自然而然成为全球移动通信系统的代名词。1993年9月18日,浙江嘉兴首先开通了我国第一个数字移动通信网。1994年10月,第一个省级数字移动通信网在广东省开通,容量为5万,从此GSM手机在国内迅速成长,发展到今天几乎人手一机的光辉业绩。,全球首款量产的GSM手机,九、辉煌的失败 全球
17、“铱”星系统,有没有能在地球任何一个地方都能收发信号的手机呢?最好办法是采用地球低轨道卫星通信系统,第一个开发出来的卫星电话系统就是著名的“铱”星系统,1990年,摩托罗拉(Motorola)公司推出全球个人通信新概念“铱”星系统“铱”星系统是由美国摩托罗拉公司卫星通信部设计、筹建的通过低地球轨道运行的卫星组成的通信系统,与现有通信网结合,可实现全球数字化个人通信。铱的原子核外有77个电子绕核旋转,所以设计的“铱”星系统也由77颗卫星在太空中的7条太阳同步轨道上绕地球运行,可以覆盖地球表面的任一点,构成“天衣无缝”的通信覆盖区,后来,这一系统改为66颗卫星围绕6个极度地圆轨道运行,但仍用原来注
18、册的名称。“铱”星系统于1994年开始发射了7颗卫星。1998年11月1日,“铱”星系统正式投入运行,开创了人类电信史上的新篇章。美国的副总统戈尔成为“铱”星的第一位用户,他将第一个电话打给了美国地理学会主席(此人是电话的发明人亚历山大贝尔的曾孙)并告知他这个振奋人心的好消息。,“铱”星系统是一个非常庞大的低轨道卫星网络,共计72颗通信卫星(66颗组网卫星和6颗在轨的备用卫星),运行在距离地面780公里高的轨道上,构成了6个倾角为86.4度的轨道面,卫星在轨道上绕地球运行的周期是100分钟又28秒。每颗卫星的质量约700千克。在每颗卫星上有48个发射点用来传送通讯信号。整个“铱”星系统和“铱”
19、星本身都是由Motorola公司负责设计的,“铱”星系统的用户端的手持设备(“铱”星手机)是由Motorola公司和日本的专业手持电话制造商京瓷(Kyocera)提供,“铱”星手机分为只用于Iridium系统通信单功能机和GSM移动网/Iridium复合模式两种。后者既能用作卫星电话,又能用作蜂窝无线电话使用。当一个“铱”星用户呼叫另一个“铱”星用户时,“铱”星系统将会通过整个“铱”星网络定位被呼叫的“铱”星用户。如果被呼叫用户位于一个地面GSM系统的呼叫范围内的话,则信号将通过该地面GSM网络接通该用户的GSM信道(如果该用户使用兼容GSM的“铱”星电话),就如同上面的情形。而如果无法在地面
20、电话网内定位,则信号将直接在卫星与卫星之间传送,直到传送到被呼叫的“铱”星系统用户的“铱”星电话上。所以,只要通话双方都使用“铱”星电话,则无论用户在南极还是北极,该次通话肯定能够建立,体现出了“铱”星在个人通信方面的强大能力。,十、山雨欲来风满楼新一代手机的诞生,在1994年,蓝牙集团由爱立信、IBM、英特尔、诺基亚和东芝公司联手成立,1999年初只有200名成员,到2000年初猛增至1400名,包括汽车、航空、媒体、消费类电子、信息、电信,其中知名的如微软、朗讯、摩托罗拉和3Com。这些企业的加入足见无线技术的前景何其诱人,目前,该组织已经囊括了几乎所有主流计算机和通讯厂商。蓝牙是以无线L
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