【任务分解】

任务一　移动通信技术和移动互联网

1.认识移动通信

如今，人们可以通过手机进行通信，智能手机更如同一款随身携带的小型计算机，通过4G（Generation）等移动通信网络实现无线网络接入后，可以方便地实现个人信息管理及查阅股票、新闻、天气、交通、商品信息，快速下载应用程序、音乐和图片等。

（1）移动通信的概念　移动通信（Mobile Communications）是移动用户与固定点用户之间或移动用户之间沟通的一种通信方式。通信双方有一方或两方处于运动中的通信，包括陆、海、空移动通信。采用的频段遍及低频、中频、高频、甚高频和特高频。

移动通信系统由移动台、基台、移动交换局组成。若要同某移动台通信，移动交换局通过各基台向全网发出呼叫，被叫台收到后发出应答信号，移动交换局收到应答后分配一个信道给该移动台并从此话路信道中传送一信令使其振铃。

（2）移动通信的特点

① 移动性。就是要保持物体在移动状态中的通信，因而它必须是无线通信，或无线通信与有线通信的结合（图2-1）。

② 电波传播条件复杂。因移动物体可能在各种环境中运动，电磁波在传播时会产生反射、折射、绕射、多普勒效应等现象，产生多径干扰、信号传播延迟和展宽等效应。

③ 噪声和干扰严重。在城市环境中的汽车火花噪声、各种工业噪声，移动用户之间的互调干扰、邻道干扰、同频干扰等。

④ 系统和网络结构复杂。它是一个多用户通信系统和网络，必须使用户之间互不干扰，能协调一致地工作。此外，移动通信系统还应与市话网、卫星通信网、数据网等互联，整个网络结构是很复杂的。

⑤ 要求频带利用率高、设备性能好。

（3）移动通信的发展历程　移动通信技术可以说从无线电通信发明之日就产生了。1897年，M.G.马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的，距离为18nmile。而现代移动通信技术的发展始于20世纪20年代，大致经历了五个发展阶段。

第一阶段从20世纪20年代至40年代，为早期发展阶段。

在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统（图2-2）。该系统工作频率为2MHz，到20世纪40年代提高到30～40MHz，可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段。特点是专用系统开发，工作频率较低。

第二阶段从20世纪40年代中期至60年代初期。

在此期间内，公用移动通信业务开始问世。1946年，根据美国联邦通信委员会（Federal Communications Commission，FCC）的计划，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。当时使用三个频道，间隔为120kHz，通信方式为单工，随后，原联邦德国（1950年）、法国（1956年）、英国（1959年）等国相继研制了公用移动电话系统。美国贝尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。这一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡，接续方式为人工，网的容量较小（图2-3）。

第三阶段从20世纪60年代中期至70年代中期。

在此期间，美国推出了改进型移动电话系统（IMTS），使用150MHz和450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够自动连接到公用电话网。德国也推出了具有相同技术水准的B网。可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段，其特点是采用大区制、中小容量，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动连接。

第四阶段从20世纪70年代中期至80年代中期。这是移动通信蓬勃发展时期。

1978年年底，美国贝尔试验室研制成功先进的移动电话系统（Advanced Mobile Phone System，AMPS），建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。该阶段称为1G（第一代移动通信技术），主要采用的是模拟技术和频分多址（FDMA）技术。Nordic移动电话（NMT）就是这样一种标准，应用于北欧、东欧地区的国家以及俄罗斯。其他还包括美国的高级移动电话系统（AMPS）、英国的总访问通信系统（TACS）、日本的JTAGS、西德的 C-Netz、法国的Radiocom 2000和意大利的RTMI。

这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展。移动通信大发展的原因，除了用户要求迅猛增加这一主要推动力之外，还有几方面技术进展所提供的条件。首先，微电子技术在这一时期得到长足发展，这使得通信设备的小型化、微型化有了可能性，各种轻便电台被不断地推出。其次，提出并形成了移动通信新体制。随着用户数量增加，大区制所能提供的容量很快饱和，这就必须探索新体制。在这方面最重要的突破是贝尔实验室在20世纪70年代提出的蜂窝网的概念，解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。第三方面进展是随着大规模集成电路的发展而出现的微处理器技术日趋成熟以及计算机技术的迅猛发展，从而为大型通信网的管理与控制提供了技术手段。以AMPS和TACS为代表的第一代移动通信模拟蜂窝网虽然取得了很大成功，但也暴露了一些问题，比如容量有限、制式太多、互不兼容、话音质量不高、不能提供数据业务、不能提供自动漫游、频谱利用率低、移动设备复杂、费用较贵以及通话易被窃听等，最主要的问题是其容量已不能满足日益增长的移动用户需求（图2-4、图2-5）。

如图2-5所示是世界上第一台手机摩托罗拉DynaTAC 8000X，重2磅，通话时间半小时，销售价格为3995美元，是名副其实的最贵重的“砖头”。

第五阶段从20世纪80年代中期开始。这是数码移动通信系统发展和成熟时期。该阶段可以再分为2G、2.5G、3G、4G等。

2G是第二代手机通信技术规格的简称，一般定义为以数码语音传输技术为核心，无法直接传送如电子邮件、软件等信息；只具有通话和一些如时间、日期等传送的手机通信技术规格（图2-6）。不过手机短信SMS（Short Message Service）在2G的某些规格中能够被执行。主要采用的是数码的时分多址（TDMA）技术和码分多址（CDMA）技术，与之对应的主要是GSM（全球移动通信系统）和CDMA（码分多址）两种体制。

2.5G是从2G迈向3G的衔接性技术。由于3G是个相当浩大的工程，牵涉的层面多且复杂，要从2G迈向3G不可能一下就衔接得上，因此出现了介于2G和3G之间的2.5G。HSCSD、WAP、EDGE、蓝牙（Bluetooth）、EPOC等技术都是2.5G技术。2.5G功能通常与GPRS（通用分组无线服务技术）技术有关，GPRS技术是在GSM的基础上的一种过渡技术。GPRS的推出标志着人们在GSM的发展史上迈出了意义最重大的一步，GPRS在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务。相较于2G服务，2.5G无线技术可以提供更高的速率和更多的功能（图2-7）。

3G是英文3rd Generation的缩写，是指支持高速数据传输的第三代移动通信技术。与以模拟技术为代表的第一代和第二代移动通信技术相比，3G将有更宽的带宽，其传输速度最低为384K，最高为2M，带宽可达5MHz以上。不仅能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的无线应用，如无线接入互联网。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的另一个主要特点。3G存在四种标准：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、WiMAX。第三代移动通信网络能将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来，提高无线频率利用效率，提供包括卫星在内的全球覆盖并实现有线和无线以及不同无线网络之间业务的无缝连接，满足多媒体业务的要求，从而为用户提供更经济、内容更丰富的无线通信服务。

相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代手机一般而言，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，是基于移动互联网技术的终端设备。3G手机（图2-8）完全是通信业和计算器工业相融合的产物，和此前的手机相比，差别非常大，因此越来越多的人开始称呼这类新的移动通信产品为“个人通信终端”。即使是对通信业最外行的人也可从外形上轻易地判断出一台手机是否是“第三代”：第三代手机都有一个超大的彩色显示屏，往往还是触摸式的。3G手机除了能完成高质量的日常通信外，还能进行多媒体通信。用户可以在3G手机的触摸显示屏上直接写字、绘图，并将其传送给另一部手机，而所需时间可能不到一秒。当然，也可以将这些信息传送给一台计算机，或从计算机中下载某些信息；用户可以用3G手机直接上网，查看电子邮件或浏览网页；有不少型号的3G手机自带摄像头，这使用户可以利用手机进行计算机会议，甚至替代数码相机。

4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外，4G可以在DSL（数字用户线路）和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。

4G移动系统网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。中间环境层的功能有QoS映射、地址变换和完全性管理等。物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带。这一服务能适应多个无线标准，具备多模终端能力，跨越多个运营者和服务商，提供大范围服务。第四代移动通信系统的关键技术包括：信道传输；抗干扰性强的高速接入技术、调制和信息传输技术；高性能、小型化和低成本的自适应阵列智能天线；大容量、低成本的无线接口和光接口；系统管理资源；软件无线电、网络结构协议等。第四代移动通信系统主要是以正交频分复用（OFDM）为技术核心。OFDM技术的特点是网络结构高度可扩展，具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供无线数据技术质量更高（速率高、时延小）的服务和更好的性能价格比，能为4G无线网提供更好的方案。例如无线区域环路（WLL）、数字音讯广播（DAB）等，预计都采用OFDM技术。4G移动通信对加速增长的广带无线连接的要求提供技术上的回应，对跨越公众的和专用的、室内和室外的多种无线系统和网络保证提供无缝的服务。通过对最适合的可用网络提供用户所需求的最佳服务，能应付基于互联网通信所期望的增长，增添新的频段，使频谱资源大扩展，提供不同类型的通信接口，运用路由技术为主的网络架构，以傅立叶变换来发展硬件架构实现第四代网络架构。移动通信会向数据化，高速化、宽带化、频段更高化方向发展，移动数据、移动IP预计会成为未来移动网的主流业务。

（4）4G移动通信技术的应用　4G移动通信技术由于其具有传输速度快、移动范围广、融合业务多等特点，可以应用于以下几个方面。

① 播放高清视频。随着移动通信技术的发展，智能手机电视、在线高清电影、智能手机监控、视频网络通话等应用逐渐得到普及应用，但是由于受到移动信号跨区切换的影响和网络带宽的限制，往往还不能满足人们的需求。然而4G移动通信技术传输速度快的特点正好弥补了这个缺陷，因此使用现有的移动端设备进行在线点播高清视频和网络不间断通话成为可能（图2-9）。

② 电子图书馆。目前电子图书馆的功能主要是对电子图书资源进行下载浏览、播放阅读等，其中播放阅读功能需要比较高的移动终端配置和网络要求，特别是视频资源的需求条件更高，如使用4G移动通信技术，其高速性能可以保证视频资源在移动端的正常播放，使读者能够更为方便快捷地获取电子资源信息，提高工作和学习的效率（图2-10）。

③ 移动视频会议。传统的视频会议为了保证会话和交互的可靠性，必须在室内进行，并利用有线网络和工控会议终端进行会话，对会议效率的提升并不明显。但是成熟的4G移动通信技术可以使用智能手机进行配合，在智能手机上举行视频会议，这样可使与会者不限时、不限地点地进行会话与交互，并且4G移动通信技术的优异性能可以对会议过程的流畅性给予稳定的保证，进而提高了会议效率。

2.认识移动互联网

PC端互联网已经处于日渐饱和的境况，而移动互联网却正在蓬勃发展，传统的互联网巨头们也开始将目光聚集到了移动互联网。

易观智库产业数据库于2017年发布《2017中国移动互联网市场数据》。其中的数据显示，截至2017年3月，中国移动互联网活跃用户规模达到93251.8万人，环比增长1.0%（图2-11）。

（1）什么是移动互联网　移动互联网，就是将移动通信和互联网二者结合起来，成为一体，是互联网的技术、平台、商业模式和应用与移动通信技术结合并实践的活动的总称。4G时代的开启以及移动终端设备的激增为移动互联网的发展注入了巨大的能量。

（2）移动互联网的发展趋势　中国移动互联网在未来的发展趋势主要表现在以下四个方面。

① 搜索是重中之重。无论是传统互联网还是移动互联网，对于搜索的要求都是非常大的，通过搜索可以给企业带来流量，因此，移动搜索仍然是移动互联网时代的主要应用。

② LBS是未来趋势。基于本地化的位置服务（LBS）将会在未来发挥巨大的作用，它是移动互联网时代的一个突破性发明，传统互联网和移动互联网的最大差别就是后者是非常本地化的，在LBS方面具有非常大的优势，企业可以把用户在其位置的信息进行更多的整合服务。

③ APP进入快死阶段。纵观APP的发展历程，大致可以分成两块：一块是习惯性的分成，用户寻找适合的品牌；另一块是变动性的分成，人们的变动性达到了60%，促使APP应用的生命周期急剧缩短，进入快死阶段，其中最严重的是游戏产业。

④ 移动电商蓬勃发展。现在，我国移动电子商务市场成长良好、发展健康。专家预测在未来两年内，用户规模和市场规模都将进一步扩大，并且保持高速增长。这也预示着中国已经步入了电子商务快速发展的时期。在市场运作上，移动电子商务主导者包括传统电子商务服务商、电信运营商、新兴的移动电子商务提供商等都已经开始在移动电子商务领域布局，市场用户进入者增多，服务形式也开始呈现多样性发展，行业结构不断进行良性更新，中国移动互联网已经具有了新跨越的必备条件。