1G、2G、3G、4G、5G 移动通信技术发展简史

移动通信系统从第一代移动通信系统(1G)开始逐渐发展,目前已经发展到第四代移动通信系统(4G),第五代移动通信系统(5G)也已经开始标准化,预计2020年商用。

G指的是Generation,也就是“代”的意思,例如 5G,表示第5代。

1G就是第一代移动通信系统的意思,2G、3G、4G、5G就分别指第二、三、四、五代移动通信系统,而这也确实是人为划代。

1G~5G等的定义,主要是从速率,业务类型,传输时延,还有各种切换成功率角度给出具体实现的技术不同。

1G、2G、3G、4G、5G 移动通信技术发展简史

1G、2G、3G、4G、5G 移动通信技术发展简史

1G

第一代移动通信系统是模拟蜂窝移动通信,移动性和蜂窝组网的特性就是从第一代移动通信开始的,但是1G是模拟通信,抗干扰性能差,同时简单的使用FDMA技术使得频率复用度和系统容量都不高。1G主要就是两种制式,分别是来自美洲的AMPS和来自欧洲的TACS(中国当时跟随欧洲使用TACS),那是属于大哥大的时代。

代表:摩托罗拉8000X,即俗称“大哥大”,支持语音、短信等基础功能;

缺点:串号、盗号

2G

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第二代移动通信技术加入更多的多址技术,包括TDMA和CDMA,同时2G是数字通信,抗干扰能力大大增强。第二代移动通信技术对接下来的3G和4G奠定了基础,比如分组域的引入,和对空中接口的兼容性改造,使得手机不再只有语音、短信这样单一的业务,还可以更有效率的连入互联网(电路域也可以提供internet业务,只是相对来说分组域更适合internet业务)。2G主要的制式也是两个,分别是来自欧洲ETSI组织的GSM(GPRS/EDGE)和来自美洲以高通公司为主力的TIA组织的CDMA IS95/CDMA2000 1x。

代表:诺基亚7110,支持WAP,支持互联网接入;

缺点:传输速率低,网络不稳定,维护成本高;

3G

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前两代移动通信系统中,并没有一个国际组织做出明确的定义说什么是1G,什么是2G,而是靠各个国家和地区的通信标准化组织自己制定协议。但是到了3G,ITU(国际电信联盟)提出了IMT-2000,要求符合IMT-2000要求的才能被接纳为3G技术,具体IMT-2000的需求可以自行百度谷歌维基或参考相关书籍。ITU向全世界征集IMT-2000标准的时候,许多国家和地区的通信标准化组织都提出了自己的技术,比如欧洲的ETSI和日本的ARIB/TTC提出了关键参数和技术大致相同的WCDMA技术,随后成立3GPP组织,对WCDMA进行了标准化,所谓的标准化就是技术PK和口水仗后,形成一份统一的协议,保证彼此接口的兼容。美国以高通公司为首的TIA组织也提出了CDMA-2000,随后纠集利益同盟成立了3GPP2组织,也对CDMA2000进行了标准化。中国当时的CWTS(现为CCSA)也提出了TD-SCDMA,随后加入到3GPP组织中,与来自ETSI的UTRA TDD进行了融合,完成了标准化。所以3G主流的制式主要就是WCDMA、CDMA2000 EVDO、TD-SCDMA这三个,后来IEEE组织的Wimax也获准加入IMT-2000家族,也成了3G标准,即第三代移动通信技术。

3G相对于2G来说主要是采用了CDMA技术(暂时无视掉Wimax),扩展了频谱,增加了频谱利用率,提升了速率,更加利于internet业务,同时3G的演进技术将多种多址方式进行了结合(FDD-HSPA、TD-SCDMA都是多种多址技术结合的产物),使用了更高阶的调制技术和编码技术,还采用了包括多载波捆绑、MIMO等新技术,使得速率进一步提升,部分功能也从RNC之类的上级机器下移到基站中来完成,提高了响应速度,降低了时延。同时3GPP组织在演进3G技术的同时也不断为未来做准备,包括核心网电路域的软交换、分组域和传输网的IP化等等。

代表:苹果、联想、华硕各自推出平板电脑;

优点:CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。

4G

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第四代移动通信技术也是由ITU提出了需求,也就是IMT-Advanced家族,具体需求可自行百度维基谷歌。4G的标准的制定主要是两个组织,一个是3GPP组织,代表了绝大多数传统的运营商、通信设备制造商等等,LTE/LTE-Advanced出自其手。一个是IEEE组织,主要是IT界对通信界的一次挑战,推出了Wimax的后续,也就是WierlessMAN-Advanced。在3G时代呼风唤雨的高通公司和以其为首的3GPP2组织在4G时代也放弃了自家的UMB技术,转而投向LTE。LTE能得到高通公司和3GPP2组织的支持,可以说是对竞争对手Wimax的一次重大打击,但是由于高通公司的加入,LTE的利益分配注定也少不了高通,是好是坏看官们自己评判吧。

由于目前4G中以LTE的应用最广泛,所以LTE来说说4G相对于3G的改变。首先是网络架构的大变化,LTE抛弃了2G、3G一直沿用的基站-基站控制器(2G)/无线资源管理器(3G)-核心网这样的网络结构,而改成基站直连核心网,整个网络更加扁平化,降低时延,提升用户感受。核心网方面抛弃了电路域,核心网迈向全IP化,统一由IMS承载原先的业务。空中接口的关键技术也抛弃3G的CDMA而改成OFDM,其在大带宽上比CDMA更加具备可行性和适应性,大规模使用MIMO技术提升了频率复用度,跨载波聚合能获得更大的频谱带宽从而提升速率,这些技术都是LTE-Advanced能跻身4G标准的重要因素(4G要求静止状态下1Gb/s下行和500Mb/s上行)。4G由于大频谱带宽的需求以及各国各地区频谱资源的稀缺,所以会看到更多的频段被使用,相比之下3G则主要在800/850/900/1700/1900/2100等频段。目前LTE以占据绝对优势的地位成为4G主流,Wimax家族可以说被完全压制,所以4G也很有希望能结束多年以来多个同代制式相争的混乱局面,由LTE实现大致的一个统一。

代表:Android、苹果iOS、Windows移动设备普及;

缺点:覆盖范围有限,数据传输有延迟;

5G

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第五代移动通信技术目前尚未正式商用,不过5G概念已被炒的如火如荼。5G技术标准征集可望于2017底陆续确定,2019年到2020年可看到全球营运商将陆续推出5G商业服务试营,包括:物联网、车联网、智慧医疗、VR/AR、工业4.0等关键应用,将驱动新产业生态链。

国际电信联盟IMT-2020也是负责监督5G技术标准制定,日前阐述了5G新技术的优势所在。该机构表示,即将推出的通用规范将支持每平方公里100万个互联网设备、1毫秒延迟以及数据包从一点到另一个点的时间量、更高的能效和频谱效率,以及高达下行20Gb/s的峰值数据下载速度。以自动驾驶汽车为例,车辆间能以0.001秒的速度交换数据。

代表:拭目以待;

缺点:科技发展无止境,5G也肯定有其不足之处,有待各位去发掘;

简要对比5代移动通信的具体区别:

网络信号技术制式速率(bps)典型频率(MHz)覆盖半径1G模拟语音FDMAAMPS、TACS2.4k800/90010-50公里2G数字语音TDMA、CDMAGSM、CDMA64k900/18005-10公里3G数字语音与数据WCDMA、SCDMA

WCDMA、CDMA2000、

TD-SCDMA

2M

1940-1955

2130-2145

2-5公里4G数字语音视频图像OFDM、IMT-AdvancedTD-LTE、FDD-LTE、WiMax1G

2300-2320

1755-1765、1850-1860

1-3公里5G数字语音高清视频IMT-2020 7.5G3300-3600、4800-5000100-300米

随着移动通信技术的发展,低频的使用接近饱和,移动通信的载波频率变得越来越高,这也意味着蜂窝系统的小区半径越来越小(因为频率越高,电磁波的衰减越大)。

当然,小区半径不仅仅是由载波频点决定的,还跟其他很多因素有关,比如自然环境、用户密度、人为干扰等。

移动通信技术标准演进


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5G标准化将分两个阶段完成

第一阶段是希望2017年底能完成5G标准化的中期里程碑(非独立模式的标准),3GPP计划在2017年12月前能把非独立(Non-Standalone)的标准冻结。

第二阶段,3GPP希望在2018年年中左右实现第二个里程碑,即完成独立(Standalone)模式的标准化。

据《南华早报》于2017年6月报导,Jefferies证券分析师指出,中国三大电信商(中国移动、中国联通、中国电信)预估在7年内于5G 基础建设上投入1800亿美元,远高于2013-2020年它们在4G网络1170亿美元的投入。中兴和华为科技等设备制造商将成为主要的受益者。

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  1. 森屿博客

    博主是开花市的吗?[发呆]

    • Gmc
      Gmc 站长

      @森屿博客没有啦,六六她是学相关专业的,很喜欢花花草草的XD

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