浅谈手机网络模式与频段

韩峰中国广播电视国际经济技术合作总公司　北京市　100124

浅谈手机网络模式与频段

韩峰
中国广播电视国际经济技术合作总公司北京市100124

【摘要】通常我们使用的手机通信模式都有哪些，它们是如何发展的，每种制式的主要功能、使用的频段是什么以及手机的辐射等，本文都做了简单介绍。

【关键词】手机通信网络模式通信频段

在2015中国互联网大会上，工信部副部长尚冰曾在发言中介绍说，中国移动通信3G和4G的用户已达6.7亿，其中4G用户为2.25亿，说明中国已成为全球4G第一大市场，由此标志着我国进入了4G时代。那么2G、3G、4G分别代表什么，手机都有哪些模式、哪些频段呢？未来会不会有5G？接下来分别从移动通信网络制式、手机的模式、通信频段、SIM的使用以及手机信号对人体的辐射这五个方面，简单介绍一下有关移动通信技术及手机硬件的一些基础知识，方便读者对这一领域的了解。同时在给购买手机的消费者提出了需要注意的事项，避免一些问题的产生。

1　移动通信网络制式

我们通常用G来代表移动通信技术，G是Generation的缩写，G前冠以数字用来表示移动通讯技术发展的阶段，比如，1G表示第一代移动通讯技术，2G代表第二代移动通信技术，3G、4G以此类推。

第一代移动通信技术兴起于20世纪80年代，首先主要应用于欧州国家、美国和俄罗斯，其主要技术是以模拟技术为基础的蜂窝无线电话系统（如现已淘汰的模拟移动网）和FDMA（Frequency DivisionMultipleAccess）频分多址技术。1G网络的典型代表有：AMPS主要用于当时的美国，NMT主要用于当时的北欧及俄罗斯，以及英国的TACS总访问通信系统。下面简要介绍1G的主要技术——频分多址。从字面意思上讲，就是把被分配用于通话的整条频段，切分成多个互不干扰的子频段，供不同用户使用，这样这些用户就可以同时接入进行通话，而且互不干扰，从总体上实现了信道复用，节约了带宽。然而，1G有其先天的缺陷，在设计上只能用来传输语音信号，通话质量也相对较差，同时受到网络容量的限制，且各种制式无法直接互相兼容。更重要的是价格非常昂贵，发展中国家的用户无法负担。

通过对1G的技术进行革新，移动技术领域逐渐进入了第二代，即2G技术，以GSM和CDMA等为代表。GSM是GlobalSystemforMobileCommunications的缩写，是一种基于TDMA（TimeDivision MultipleAccess）时分多址的技术，是欧洲开发的数字移动通信标准。TDMA是在同一频段上再基于时间进行切分，分割成很小的时隙，每个时隙都可以作为一个物理信道，在同一时刻针对同一用户提供信号传送。用这种方式，基站可以收到每个时隙发送过来的信号，在回传给用户时，回传的信号按顺序排列，用户按顺序接收正确的信号。因此，在用户和基站之间建立严格的时间同步，是保证TDMA信号发送和接收正确的重要前提。TDMA针对时间进行切分，在一个用户不占用频段的时刻把资源让给其他用户使用，很大程度上提高了频段使用的效率。

CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）码分多址技术，是在数字通信技术的分支扩频通信的基础上发展起来的一种数字通信技术。其主要特征是用放大器对传送的带宽数据进行放大调制（编码），使这个数据信号的带宽被扩展后再发送出去。然后在接收端用相同的解码器，对接收到的带宽信号进行解码处理，使这个被扩展了的宽带信号再还原成窄带信号，由此实现信息通信。由于编码方式很多，增强了传输的保密性。而且兼容性很好，可以各地通用。但是，真正意义上的2G通常无法直接传送如电子邮件、软件等信息，只具有通话功能。

在移动通信技术从第二代向第三代发展过渡的过程中，出现了2.5G也就是我们俗称的“二代半”，HSCSD、WAP、EDGE、Bluetooth、CDMA 1X等都是2.5G技术。2.5G的功能通常与GPRS技术有关，相对于2G服务，2.5G无线技术可以提供更高的速率和更多的功能。GPRS（GeneralPacket RadioService）通用分组无线服务技术，是GSM的升级技术。它的技术特点是，传送和接收信号的双方无需预先建立专用的信道占用关系，而是当需要有数据传送的时候，随时可以发送。信道资源可以看作是由所有的用户共享使用，这样就大大提高了信道的使用效率。实现这一功能的技术是把数据像发快递一样，分割并打包成一定长度的包，在每个包的前面加一个包头（分组头），记录这个包的发送目的地，好比我们在发快递的时候写的邮寄单记录了快递的寄送地址。在发送该数据包的时候，临时寻找一个可用的信道资源（好比快递员），将该数据报发送出去。

接下来，就是大家熟悉并较为广泛使用的3G。3G是3rdGeneration的缩写，是第三代移动通讯技术的简称，以WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三大主流技术为代表，是将无线通信与互联网等多媒体相结合的一种通讯系统，能够处理图像、音乐、视频流等多媒体形式，提供网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。WCDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess）宽带码分多址技术，是欧洲提出的一种宽带CDMA技术，是基于GSM网络发展出来的3G技术规范，与日本的宽带CDMA技术基本相同，目前两种技术正在进一步融合。CDMA2000（CodeDivisionMultipleAccess2000）是由美国主推，从窄带CDMA技术发展而来的。TD-SCDMA（TimeDivision-Synchronous CodeDivisionMultipleAccess）时分同步码分多址技术，是由我国大唐电信提出的3G标准，具有自主知识产权。该标准提出不经过中间环节，直接向3G过渡，非常适合GSM系统向3G升级。3G能够同时传送声音及数据信息。

随着社会的不断发展，用户对移动通讯技术系统提出了更高性能的需求，希望享受内容更丰富和速度更快的通讯业务，进而由此产生了4G即第四代移动通讯技术。4G是第四代移动通讯技术的简称，是融合3G与WLAN为一体并能够传输高质量视频图像且视频图像质量与高清晰度电视相似的一种技术。根据国际电联的定义，达到或超过100MBps的无线数据网络系统都可以称为4G。广义上的4G包括三种技术：WiMAX、3GPP2和大家所熟悉的用于移动通信的LTE。LTE并非像前面其他名词那样是一个技术的名词缩写，而是“Long TermEvolution”（长期演进）的缩写，代表未来长期的通信技术演变。其主要技术是OFDM（Or-thogonalFrequencyDivisionMultiplexing）正交频分多址技术。在通信系统中，信道所提供的带宽通常会比传送一路信号所真正需要的带宽宽很多。在这种情况下，如果一个信道只用于传送一路信号，就造成了极大的浪费。为了能够充分利用信道的带宽，就产生了频分复用方法。OFDM技术的主导思想是将一个信道切分成若干正交子信道，将高速传输的数据信号转换成并行的低速子数据流，再调制到每个正交子信道上去传输，到了接收端，这些正交信号会通过解调技术被还原，同时可以减少子信道之间的相互干扰。基于OFDM技术，目前用于移动电话的主流技术有国际流行的FDD-LTE（频分双工LTE），以及我国自主研发、目前中国移动应用的4G网络TD-LTE（时分双工LTE）。FDD模式与我们前面介绍过的模式类似，将频率信道切分成若干正交子信道，并分配成对的子信道用于上行和下行，分别用于发送和接收信号。TD-LTE是将时间信道做正交调制分成若干子时隙，用于传输信号，无须成对的分配信道。

通信技术的发展是非常迅猛的，在这里提一下正在研究中的未来5G，即第五代移动通信技术。尽管目前还没有哪家电信公司或标准制订组织公开或官方提到5G，但是韩国三星、中国华为，以及日本、欧盟的通信技术公司等都在投入相当的资源研究开发5G网络。5G的目标用户体验速率指标是“GBps”级的，主要的研究方向，一是利用大规模天线阵列去提升系统频谱效率，满足系统的大容量和高速率需求；二是利用超密集组网增加基站部署密度，进而大幅提升容量；三是利用新型多址技术使信道叠加传输，从而提高系统的接入能力；四是利用全频谱接入技术更大化的复用各类频谱资源，提高信道使用效率；五是研究新型的网络架构，例如结合云计算等先进技术以满足用户更多的需求。

2　手机的模式

有了以上这些移动通信网络的制式，就会有不同的手机硬件去支持这些技术，然后在这些技术网络中使用。手机硬件模式相应的划分为TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、 GSM等模式。

如果一台手机可以同时支持多种模式，称之为多模手机，也就是在不同技术标准网络可以采用不同模式进行通讯的手机，比如一台手机既可以支持GSM又可以支持CDMA网络，就说明用户买这样一台手机，既可以插中国联通卡使用也可以插中国移动卡使用。原理是这类手机的硬件针对不同网络技术，提供多套发射、接收和处理信号的系统，能支持多种无线电信号处理方式和通信编码方式。目前高通、三星、苹果、华为、联发科、中兴等厂商都能生产这种手机芯片。

需要提醒的一点是，由于TD系统是我国特有的网络技术，由中国移动公司运营，因此从国外购买的手机如果使用中国移动的号码，通常只能打电话发短信和使用2G网络上网，而无法上3G和4G网络。这是由于国外很多手机并未打算销售到中国，从而在开发时没有使用TD技术。在购买手机时消费者需要特别关注，确定该手机是否能够支持TD系统。另一方面，由于多模手机开发难度较大，国际或我国本土的手机硬件公司经常会专门生产TD模式的手机为中国用户使用中国移动网络。这种手机通常会在后盖或打开后盖内部的标贴中注明TD-CDMA或是TD-LTE，这样的手机只能用于中国移动网络的3G和4G，如果使用中国联通或是中国电信的SIM卡，只能打电话、发短信或是使用2G网络。这一点也是读者在购买手机时需要特别注意的。

3　移动通信频段

对手机通信制式细分，每个模式又分为不同的频段。对我国来说，GSM是中国移动和中国联通的2G，包括GSM850MHz、GSM900MHz、GSM1800MHz 和GSM1900MHz几个频段；TD-SCDMA是中国移动的3G，包括TD-SCDMA1880MHz、TD-SCDMA2300MHz和TD-SCDMA2600MHz；WCDMA是中国联通的3G，包括WCDMA850MHz、WCDMA1900MHz和WCDMA2100MHz。TDD-LTE是另外一种世界通行的4G，包括中国移动的4G网络TDD-LTE1900MHz、TDD-LTE2300MHz和TDD-LTE2600MHz；中国联通和中国电信的4G网络FDD-LTE1800MHz和FDD-LTE2600MHz。

多频手机是指在同一个移动通信网络标准中能采用几个频率段进行传输的手机，由于用户数量的增加，单一的频率资源远远不能满足用户通话的需求，这就要求运营商开辟新的频段来扩大用户容量。市面上的“三频手机”是指手机可以同时工作在GSM900MHz、DCS1800MHz和PCS1900MHz三个频率段，手机将根据这几个频率段的信号做出选择。哪个频率段的信号强，就接入哪个基站的信号，灵活地进行自动切换，从而大大提高了手机的接通率，彻底地缓解了频率段容量紧张的问题，使网络进一步优化。热点地区超负荷的话务量高峰得到有效缓解，业务量大大提升。相应的“十七频手机”则指的是手机能支持17个频率段，包括4个GSM频率段、4个WCDMA频率段、2个TDSCDMA频率段、4个TD-LTE频率段、3个FDDLTE频率段。

4　SIM卡的使用

在实际使用中，手机有两种功能相同而外观形式不同的SIM卡，一种是卡片式SIM卡（俗称大卡），这种形式的SIM卡符合有关IC卡的ISO标准，类似IC卡。另一种是嵌入式SIM卡（俗称小卡）其大小只有25mm×15mm，是半永久性地装入到移动设备中的卡。

接下来我们来说说手机待卡的情况，现在市面上主要有这样几种：单卡单待、双卡双待以及双卡单待。从用户角度解释，单卡单待就是一个手机只能插入一张SIM卡使用，用户大量使用的是这种手机，对于我们日常生活，通常一个手机一个号码就够了。对于双卡单待，就是虽然可以插入两张SIM卡，但不能同时使用两个号码，这种所谓的双卡手机，简单一点来说其实只是多了一个卡槽，用户在使用一个号码时，另一号码无法使用，如两个号码经常都会用到，则需要在两个号码之间来回切换。多用于经常去某个固定国家出差的人士，到了那个国家就使用那边的号码，而回国后几乎不使用国外号码。那么双卡双待手机呢，就是一个手机能同时插入两张SIM卡，并且这两个号码能够同时使用。双卡双待手机大大方便了很多在同一国家需要同时使用两个号码的商务人士，不必一张卡用一部手机，尤其是对于商务旅行中更为轻便。当然，为了灵活起见，这种手机也可以手动设置成单卡待机，即尽管插入两张SIM卡，但只使用其中一个号码，另一个号码使其处于关机状态。双卡双待手机多了这样一个功能，同时也带来了它的缺陷。在价格上，同样型号的手机，双卡要比单卡价格高。在性能上，平常一部手机供应一个SIM卡使用，现在两个卡同时使用，几乎成倍的增加了手机的负荷，耗电增加电池待机时间下降，并且信号辐射也相应有所增加。因此，我们在选择手机的时候，要根据自身的需求去选择。在购买手机的时候，更要问清待卡的模式，尤其在购买双卡手机时，要问清是单待机还是双待机。

5　手机的辐射

说到手机信号，很多人会提出疑问，究竟手机发出的信号对人体会不会产生危害呢？这里我们不妨说明一下，对于正规品牌和厂商生产的手机，在出厂前都会做严格的辐射测试。这类测试一般分为两个类型，一个是测试手机发出的信号是否符合标准，另一个则是测试人在使用手机时人体所吸收的辐射是否符合卫生健康标准。当这两项都符合时，一个新手机品种才会上市销售，因此不必过分担心手机辐射。但是需要提到的是，尽管我们购买的手机已经通过国家标准甚至是国际标准检验，辐射虽然很低但仍然是存在的，而且其强度会随着手机与人体之间的距离变化，距离越近则辐射越高。有很多人认为手机即便在关机状态下仍然会有辐射，他们做出这一判断的依据就是如果我们关机，别人拨打电话时会听到“您拨打的电话已关机”的提示。由此得出手机关机时仍然间断性的发送信号，与附近的基站进行交互，不然怎么能知道手机在关机状态呢。其实这是个误解，我们打开手机登陆移动网络时，有一个注册登陆的过程，关机时有个注销登陆的过程，这样移动公司网络就能知道你所呼叫的用户是否开机。因此，手机在关机状态下是不会有辐射的。顺便说一句，对于“您拨

打的电话不在服务区”的提示，是因为这台手机既没有注销登陆服务，基站又无法联系到该手机，多数情况是由于该手机所处的位置无基站覆盖，如山区、大楼室内死角或电梯间等。综上所述，在不使用手机的时候，手机应尽量远离头部及人体放置，例如在睡觉的时候尽量不要把手机放在枕边或床头桌上。还有一点需要提及，手机在通话时会释放较多的能量，此时辐射要比非通话时高很多。在欧美一些研究中曾指出，每天使用手机打电话十小时会增加患脑癌的概率。在此出于保健的意识，我们建议在长时间通话时应该使用耳机或免提，以减少辐射。

参考文献

［1］张新程、田韬、周晓津、文志成.LTE空中接口技术与性能［M］.《北京：人民邮电出版社，2009.

［2］注册建造师继续教育必修课教材编写委员会·通信与广电工程［M］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

审稿人：孙生和内蒙古广播电视台正高级工程师

责任编辑：王学敏

【中图分类号】G221

【文献标识码】A

【文章编号】2096-0751（2016）01-0015-04

作者简介：韩峰中国广播电视国际经济技术合作总公司高级工程师