韓峰中國廣播電視國際經(jīng)濟技術(shù)合作總公司　北京市　100124

淺談手機網(wǎng)絡(luò)模式與頻段

韓峰
中國廣播電視國際經(jīng)濟技術(shù)合作總公司北京市100124

【摘要】通常我們使用的手機通信模式都有哪些，它們是如何發(fā)展的，每種制式的主要功能、使用的頻段是什么以及手機的輻射等，本文都做了簡單介紹。

【關(guān)鍵詞】手機通信網(wǎng)絡(luò)模式通信頻段

在2015中國互聯(lián)網(wǎng)大會上，工信部副部長尚冰曾在發(fā)言中介紹說，中國移動通信3G和4G的用戶已達6.7億，其中4G用戶為2.25億，說明中國已成為全球4G第一大市場，由此標(biāo)志著我國進入了4G時代。那么2G、3G、4G分別代表什么，手機都有哪些模式、哪些頻段呢？未來會不會有5G？接下來分別從移動通信網(wǎng)絡(luò)制式、手機的模式、通信頻段、SIM的使用以及手機信號對人體的輻射這五個方面，簡單介紹一下有關(guān)移動通信技術(shù)及手機硬件的一些基礎(chǔ)知識，方便讀者對這一領(lǐng)域的了解。同時在給購買手機的消費者提出了需要注意的事項，避免一些問題的產(chǎn)生。

1　移動通信網(wǎng)絡(luò)制式

我們通常用G來代表移動通信技術(shù)，G是Generation的縮寫，G前冠以數(shù)字用來表示移動通訊技術(shù)發(fā)展的階段，比如，1G表示第一代移動通訊技術(shù)，2G代表第二代移動通信技術(shù)，3G、4G以此類推。

第一代移動通信技術(shù)興起于20世紀80年代，首先主要應(yīng)用于歐州國家、美國和俄羅斯，其主要技術(shù)是以模擬技術(shù)為基礎(chǔ)的蜂窩無線電話系統(tǒng)（如現(xiàn)已淘汰的模擬移動網(wǎng)）和FDMA（Frequency DivisionMultipleAccess）頻分多址技術(shù)。1G網(wǎng)絡(luò)的典型代表有：AMPS主要用于當(dāng)時的美國，NMT主要用于當(dāng)時的北歐及俄羅斯，以及英國的TACS總訪問通信系統(tǒng)。下面簡要介紹1G的主要技術(shù)——頻分多址。從字面意思上講，就是把被分配用于通話的整條頻段，切分成多個互不干擾的子頻段，供不同用戶使用，這樣這些用戶就可以同時接入進行通話，而且互不干擾，從總體上實現(xiàn)了信道復(fù)用，節(jié)約了帶寬。然而，1G有其先天的缺陷，在設(shè)計上只能用來傳輸語音信號，通話質(zhì)量也相對較差，同時受到網(wǎng)絡(luò)容量的限制，且各種制式無法直接互相兼容。更重要的是價格非常昂貴，發(fā)展中國家的用戶無法負擔(dān)。

通過對1G的技術(shù)進行革新，移動技術(shù)領(lǐng)域逐漸進入了第二代，即2G技術(shù)，以GSM和CDMA等為代表。GSM是GlobalSystemforMobileCommunications的縮寫，是一種基于TDMA（TimeDivision MultipleAccess）時分多址的技術(shù)，是歐洲開發(fā)的數(shù)字移動通信標(biāo)準(zhǔn)。TDMA是在同一頻段上再基于時間進行切分，分割成很小的時隙，每個時隙都可以作為一個物理信道，在同一時刻針對同一用戶提供信號傳送。用這種方式，基站可以收到每個時隙發(fā)送過來的信號，在回傳給用戶時，回傳的信號按順序排列，用戶按順序接收正確的信號。因此，在用戶和基站之間建立嚴格的時間同步，是保證TDMA信號發(fā)送和接收正確的重要前提。TDMA針對時間進行切分，在一個用戶不占用頻段的時刻把資源讓給其他用戶使用，很大程度上提高了頻段使用的效率。

CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）碼分多址技術(shù)，是在數(shù)字通信技術(shù)的分支擴頻通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種數(shù)字通信技術(shù)。其主要特征是用放大器對傳送的帶寬數(shù)據(jù)進行放大調(diào)制（編碼），使這個數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展后再發(fā)送出去。然后在接收端用相同的解碼器，對接收到的帶寬信號進行解碼處理，使這個被擴展了的寬帶信號再還原成窄帶信號，由此實現(xiàn)信息通信。由于編碼方式很多，增強了傳輸?shù)谋Ｃ苄?。而且兼容性很好，可以各地通用。但是，真正意義上的2G通常無法直接傳送如電子郵件、軟件等信息，只具有通話功能。

在移動通信技術(shù)從第二代向第三代發(fā)展過渡的過程中，出現(xiàn)了2.5G也就是我們俗稱的“二代半”，HSCSD、WAP、EDGE、Bluetooth、CDMA 1X等都是2.5G技術(shù)。2.5G的功能通常與GPRS技術(shù)有關(guān)，相對于2G服務(wù)，2.5G無線技術(shù)可以提供更高的速率和更多的功能。GPRS（GeneralPacket RadioService）通用分組無線服務(wù)技術(shù)，是GSM的升級技術(shù)。它的技術(shù)特點是，傳送和接收信號的雙方無需預(yù)先建立專用的信道占用關(guān)系，而是當(dāng)需要有數(shù)據(jù)傳送的時候，隨時可以發(fā)送。信道資源可以看作是由所有的用戶共享使用，這樣就大大提高了信道的使用效率。實現(xiàn)這一功能的技術(shù)是把數(shù)據(jù)像發(fā)快遞一樣，分割并打包成一定長度的包，在每個包的前面加一個包頭（分組頭），記錄這個包的發(fā)送目的地，好比我們在發(fā)快遞的時候?qū)懙泥]寄單記錄了快遞的寄送地址。在發(fā)送該數(shù)據(jù)包的時候，臨時尋找一個可用的信道資源（好比快遞員），將該數(shù)據(jù)報發(fā)送出去。

接下來，就是大家熟悉并較為廣泛使用的3G。3G是3rdGeneration的縮寫，是第三代移動通訊技術(shù)的簡稱，以WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三大主流技術(shù)為代表，是將無線通信與互聯(lián)網(wǎng)等多媒體相結(jié)合的一種通訊系統(tǒng)，能夠處理圖像、音樂、視頻流等多媒體形式，提供網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。WCDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess）寬帶碼分多址技術(shù)，是歐洲提出的一種寬帶CDMA技術(shù)，是基于GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)展出來的3G技術(shù)規(guī)范，與日本的寬帶CDMA技術(shù)基本相同，目前兩種技術(shù)正在進一步融合。CDMA2000（CodeDivisionMultipleAccess2000）是由美國主推，從窄帶CDMA技術(shù)發(fā)展而來的。TD-SCDMA（TimeDivision-Synchronous CodeDivisionMultipleAccess）時分同步碼分多址技術(shù)，是由我國大唐電信提出的3G標(biāo)準(zhǔn)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)。該標(biāo)準(zhǔn)提出不經(jīng)過中間環(huán)節(jié)，直接向3G過渡，非常適合GSM系統(tǒng)向3G升級。3G能夠同時傳送聲音及數(shù)據(jù)信息。

隨著社會的不斷發(fā)展，用戶對移動通訊技術(shù)系統(tǒng)提出了更高性能的需求，希望享受內(nèi)容更豐富和速度更快的通訊業(yè)務(wù)，進而由此產(chǎn)生了4G即第四代移動通訊技術(shù)。4G是第四代移動通訊技術(shù)的簡稱，是融合3G與WLAN為一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像且視頻圖像質(zhì)量與高清晰度電視相似的一種技術(shù)。根據(jù)國際電聯(lián)的定義，達到或超過100MBps的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都可以稱為4G。廣義上的4G包括三種技術(shù)：WiMAX、3GPP2和大家所熟悉的用于移動通信的LTE。LTE并非像前面其他名詞那樣是一個技術(shù)的名詞縮寫，而是“Long TermEvolution”（長期演進）的縮寫，代表未來長期的通信技術(shù)演變。其主要技術(shù)是OFDM（Or-thogonalFrequencyDivisionMultiplexing）正交頻分多址技術(shù)。在通信系統(tǒng)中，信道所提供的帶寬通常會比傳送一路信號所真正需要的帶寬寬很多。在這種情況下，如果一個信道只用于傳送一路信號，就造成了極大的浪費。為了能夠充分利用信道的帶寬，就產(chǎn)生了頻分復(fù)用方法。OFDM技術(shù)的主導(dǎo)思想是將一個信道切分成若干正交子信道，將高速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，再調(diào)制到每個正交子信道上去傳輸，到了接收端，這些正交信號會通過解調(diào)技術(shù)被還原，同時可以減少子信道之間的相互干擾?；贠FDM技術(shù)，目前用于移動電話的主流技術(shù)有國際流行的FDD-LTE（頻分雙工LTE），以及我國自主研發(fā)、目前中國移動應(yīng)用的4G網(wǎng)絡(luò)TD-LTE（時分雙工LTE）。FDD模式與我們前面介紹過的模式類似，將頻率信道切分成若干正交子信道，并分配成對的子信道用于上行和下行，分別用于發(fā)送和接收信號。TD-LTE是將時間信道做正交調(diào)制分成若干子時隙，用于傳輸信號，無須成對的分配信道。

通信技術(shù)的發(fā)展是非常迅猛的，在這里提一下正在研究中的未來5G，即第五代移動通信技術(shù)。盡管目前還沒有哪家電信公司或標(biāo)準(zhǔn)制訂組織公開或官方提到5G，但是韓國三星、中國華為，以及日本、歐盟的通信技術(shù)公司等都在投入相當(dāng)?shù)馁Y源研究開發(fā)5G網(wǎng)絡(luò)。5G的目標(biāo)用戶體驗速率指標(biāo)是“GBps”級的，主要的研究方向，一是利用大規(guī)模天線陣列去提升系統(tǒng)頻譜效率，滿足系統(tǒng)的大容量和高速率需求；二是利用超密集組網(wǎng)增加基站部署密度，進而大幅提升容量；三是利用新型多址技術(shù)使信道疊加傳輸，從而提高系統(tǒng)的接入能力；四是利用全頻譜接入技術(shù)更大化的復(fù)用各類頻譜資源，提高信道使用效率；五是研究新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，例如結(jié)合云計算等先進技術(shù)以滿足用戶更多的需求。

2　手機的模式

有了以上這些移動通信網(wǎng)絡(luò)的制式，就會有不同的手機硬件去支持這些技術(shù)，然后在這些技術(shù)網(wǎng)絡(luò)中使用。手機硬件模式相應(yīng)的劃分為TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、 GSM等模式。

如果一臺手機可以同時支持多種模式，稱之為多模手機，也就是在不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)可以采用不同模式進行通訊的手機，比如一臺手機既可以支持GSM又可以支持CDMA網(wǎng)絡(luò)，就說明用戶買這樣一臺手機，既可以插中國聯(lián)通卡使用也可以插中國移動卡使用。原理是這類手機的硬件針對不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提供多套發(fā)射、接收和處理信號的系統(tǒng)，能支持多種無線電信號處理方式和通信編碼方式。目前高通、三星、蘋果、華為、聯(lián)發(fā)科、中興等廠商都能生產(chǎn)這種手機芯片。

需要提醒的一點是，由于TD系統(tǒng)是我國特有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由中國移動公司運營，因此從國外購買的手機如果使用中國移動的號碼，通常只能打電話發(fā)短信和使用2G網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)，而無法上3G和4G網(wǎng)絡(luò)。這是由于國外很多手機并未打算銷售到中國，從而在開發(fā)時沒有使用TD技術(shù)。在購買手機時消費者需要特別關(guān)注，確定該手機是否能夠支持TD系統(tǒng)。另一方面，由于多模手機開發(fā)難度較大，國際或我國本土的手機硬件公司經(jīng)常會專門生產(chǎn)TD模式的手機為中國用戶使用中國移動網(wǎng)絡(luò)。這種手機通常會在后蓋或打開后蓋內(nèi)部的標(biāo)貼中注明TD-CDMA或是TD-LTE，這樣的手機只能用于中國移動網(wǎng)絡(luò)的3G和4G，如果使用中國聯(lián)通或是中國電信的SIM卡，只能打電話、發(fā)短信或是使用2G網(wǎng)絡(luò)。這一點也是讀者在購買手機時需要特別注意的。

3　移動通信頻段

對手機通信制式細分，每個模式又分為不同的頻段。對我國來說，GSM是中國移動和中國聯(lián)通的2G，包括GSM850MHz、GSM900MHz、GSM1800MHz 和GSM1900MHz幾個頻段；TD-SCDMA是中國移動的3G，包括TD-SCDMA1880MHz、TD-SCDMA2300MHz和TD-SCDMA2600MHz；WCDMA是中國聯(lián)通的3G，包括WCDMA850MHz、WCDMA1900MHz和WCDMA2100MHz。TDD-LTE是另外一種世界通行的4G，包括中國移動的4G網(wǎng)絡(luò)TDD-LTE1900MHz、TDD-LTE2300MHz和TDD-LTE2600MHz；中國聯(lián)通和中國電信的4G網(wǎng)絡(luò)FDD-LTE1800MHz和FDD-LTE2600MHz。

多頻手機是指在同一個移動通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中能采用幾個頻率段進行傳輸?shù)氖謾C，由于用戶數(shù)量的增加，單一的頻率資源遠遠不能滿足用戶通話的需求，這就要求運營商開辟新的頻段來擴大用戶容量。市面上的“三頻手機”是指手機可以同時工作在GSM900MHz、DCS1800MHz和PCS1900MHz三個頻率段，手機將根據(jù)這幾個頻率段的信號做出選擇。哪個頻率段的信號強，就接入哪個基站的信號，靈活地進行自動切換，從而大大提高了手機的接通率，徹底地緩解了頻率段容量緊張的問題，使網(wǎng)絡(luò)進一步優(yōu)化。熱點地區(qū)超負荷的話務(wù)量高峰得到有效緩解，業(yè)務(wù)量大大提升。相應(yīng)的“十七頻手機”則指的是手機能支持17個頻率段，包括4個GSM頻率段、4個WCDMA頻率段、2個TDSCDMA頻率段、4個TD-LTE頻率段、3個FDDLTE頻率段。

4　SIM卡的使用

在實際使用中，手機有兩種功能相同而外觀形式不同的SIM卡，一種是卡片式SIM卡（俗稱大卡），這種形式的SIM卡符合有關(guān)IC卡的ISO標(biāo)準(zhǔn)，類似IC卡。另一種是嵌入式SIM卡（俗稱小卡）其大小只有25mm×15mm，是半永久性地裝入到移動設(shè)備中的卡。

接下來我們來說說手機待卡的情況，現(xiàn)在市面上主要有這樣幾種：單卡單待、雙卡雙待以及雙卡單待。從用戶角度解釋，單卡單待就是一個手機只能插入一張SIM卡使用，用戶大量使用的是這種手機，對于我們?nèi)粘Ｉ?，通常一個手機一個號碼就夠了。對于雙卡單待，就是雖然可以插入兩張SIM卡，但不能同時使用兩個號碼，這種所謂的雙卡手機，簡單一點來說其實只是多了一個卡槽，用戶在使用一個號碼時，另一號碼無法使用，如兩個號碼經(jīng)常都會用到，則需要在兩個號碼之間來回切換。多用于經(jīng)常去某個固定國家出差的人士，到了那個國家就使用那邊的號碼，而回國后幾乎不使用國外號碼。那么雙卡雙待手機呢，就是一個手機能同時插入兩張SIM卡，并且這兩個號碼能夠同時使用。雙卡雙待手機大大方便了很多在同一國家需要同時使用兩個號碼的商務(wù)人士，不必一張卡用一部手機，尤其是對于商務(wù)旅行中更為輕便。當(dāng)然，為了靈活起見，這種手機也可以手動設(shè)置成單卡待機，即盡管插入兩張SIM卡，但只使用其中一個號碼，另一個號碼使其處于關(guān)機狀態(tài)。雙卡雙待手機多了這樣一個功能，同時也帶來了它的缺陷。在價格上，同樣型號的手機，雙卡要比單卡價格高。在性能上，平常一部手機供應(yīng)一個SIM卡使用，現(xiàn)在兩個卡同時使用，幾乎成倍的增加了手機的負荷，耗電增加電池待機時間下降，并且信號輻射也相應(yīng)有所增加。因此，我們在選擇手機的時候，要根據(jù)自身的需求去選擇。在購買手機的時候，更要問清待卡的模式，尤其在購買雙卡手機時，要問清是單待機還是雙待機。

5　手機的輻射

說到手機信號，很多人會提出疑問，究竟手機發(fā)出的信號對人體會不會產(chǎn)生危害呢？這里我們不妨說明一下，對于正規(guī)品牌和廠商生產(chǎn)的手機，在出廠前都會做嚴格的輻射測試。這類測試一般分為兩個類型，一個是測試手機發(fā)出的信號是否符合標(biāo)準(zhǔn)，另一個則是測試人在使用手機時人體所吸收的輻射是否符合衛(wèi)生健康標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)這兩項都符合時，一個新手機品種才會上市銷售，因此不必過分擔(dān)心手機輻射。但是需要提到的是，盡管我們購買的手機已經(jīng)通過國家標(biāo)準(zhǔn)甚至是國際標(biāo)準(zhǔn)檢驗，輻射雖然很低但仍然是存在的，而且其強度會隨著手機與人體之間的距離變化，距離越近則輻射越高。有很多人認為手機即便在關(guān)機狀態(tài)下仍然會有輻射，他們做出這一判斷的依據(jù)就是如果我們關(guān)機，別人撥打電話時會聽到“您撥打的電話已關(guān)機”的提示。由此得出手機關(guān)機時仍然間斷性的發(fā)送信號，與附近的基站進行交互，不然怎么能知道手機在關(guān)機狀態(tài)呢。其實這是個誤解，我們打開手機登陸移動網(wǎng)絡(luò)時，有一個注冊登陸的過程，關(guān)機時有個注銷登陸的過程，這樣移動公司網(wǎng)絡(luò)就能知道你所呼叫的用戶是否開機。因此，手機在關(guān)機狀態(tài)下是不會有輻射的。順便說一句，對于“您撥

打的電話不在服務(wù)區(qū)”的提示，是因為這臺手機既沒有注銷登陸服務(wù)，基站又無法聯(lián)系到該手機，多數(shù)情況是由于該手機所處的位置無基站覆蓋，如山區(qū)、大樓室內(nèi)死角或電梯間等。綜上所述，在不使用手機的時候，手機應(yīng)盡量遠離頭部及人體放置，例如在睡覺的時候盡量不要把手機放在枕邊或床頭桌上。還有一點需要提及，手機在通話時會釋放較多的能量，此時輻射要比非通話時高很多。在歐美一些研究中曾指出，每天使用手機打電話十小時會增加患腦癌的概率。在此出于保健的意識，我們建議在長時間通話時應(yīng)該使用耳機或免提，以減少輻射。

參考文獻

［1］張新程、田韜、周曉津、文志成.LTE空中接口技術(shù)與性能［M］.《北京：人民郵電出版社，2009.

［2］注冊建造師繼續(xù)教育必修課教材編寫委員會·通信與廣電工程［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

審稿人：孫生和內(nèi)蒙古廣播電視臺正高級工程師

責(zé)任編輯：王學(xué)敏

【中圖分類號】G221

【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】2096-0751（2016）01-0015-04

作者簡介：韓峰中國廣播電視國際經(jīng)濟技術(shù)合作總公司高級工程師