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一文看懂从1G陪跑到5G
时间:2019.06.10   作者:网络   阅读:109

1G——1987年11月18日

从1G陪跑到5G超越 一文看懂中国通信历程

1987年,中国确定了以TACS制式作为我国模拟制式蜂窝移动电话的标准。11月18日,珠江三角洲移动电话网首期工程在广州正式开通使用,这是全国首个正式投入社会商用的蜂窝式移动电话网,首批700名用户购机要花2万,入网还要6000。那时还不流行小猪佩奇身上纹,举着砖头一样的“大哥大”才是社会人身份的象征,中国人的通信也首次迈入移动时代。

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第一代移动通信技术(1G)诞生于20世纪70年代末至80年代间,它是以模拟技术为基础的蜂窝无线电话系统。声音通过未加密的无线电波传播,任何人都可以使用现成的设备收听对话。

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1G时代诞生了世界上第一部手机手机——摩托罗拉的DynaTAC 8000X,机身重量1KG,却只能充电2小时通话5分钟,售价3995美元。1983年12月在美国投入商用,摩托罗拉无线研发机构负责人Martin Cooper为此花费十年的时间和一亿美金,也由此徐徐拉开了移动通信的大幕。

在1G网络时代,摩托罗拉8000X大行其道,拥有一台大哥大那就是“权力“和”地位“的象征。不过由于1G网络采用模拟讯号传输,存在语音品质低、信号不稳定、覆盖不够广、串号、盗号等问题。

2G——1993年9月19日

从1G跨入2G则是从模拟调制进入到数字调制,人们在手机上发送短信成为了可能。1993年9月19日,我国第一个数字移动电话通信网在浙江省嘉兴市开通。1994年,2G在中国正式落地,时任邮电部部长的吴基传使用诺基亚2110打通中国大陆首个GSM通话。

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2G网络最大的变化是采用了数字调制,不仅安全性更高,而且声音品质有极大改善,相比1G还多了数据传输的服务,速率达到9.6 kbit/s -14.4 kbit/s。得益于此,发短信成为当时最时髦的交流方式。尽管当时全球网民数量接近4千万,但没有一个是手机用户,大家还在使用速度28.8kbps-33.6kbps的有线拨号网络连接“有限”的世界。

在2G时代有三种网络制式标准被发明出来,一种是最终被大规模使用的GSM(Global System for Mobile Communication),它是由3GPP开发的开放标准,最终被欧洲列国定为标准,后经爱立信、诺基亚等公司推广到全球。GSM的核心技术是TDMA(Time Division Multiple Access),它的特点是将一个信道平均分给8个通话者使用,一次传输一个用户的语音,每个用户享受1/8的信道时间。但因为每一次轮换的间隔只有0.577ms,所以我们几乎感知不到信号是在实时切换的。举例来说,就好像8个人站成一队轮流说话,每个人只能说一个字,这个字只会传输给特定的人,因为语速快到不到1毫秒,所以无论说多少字接收方听到的都是连贯的。但这种技术最大的瓶颈在于用户数量受限,在GSM 900Hz频率下,一个基站只有124个信道,每个信道最多8个人同时使用,也就是说最高992个人同时使用。这也就是为啥以前遇到地震,在学校总打不出去电话报平安的原因。

面对TDMA的缺陷,另一种更加先进的技术CDMA(Code Division Multiple Access)出现了。这项技术的核心是利用扩展频谱通信,通过发送调制、接收解调的方式让所有用户同时使用同一个频段。举例来说,就好像60个人站成一队同时说话,但因为接收方知道这60个人所说的不同“方言”,所以只能接收到特定“方言”的内容,其他的直接过滤掉。这也就意味着在保证通信质量的情况下,CDMA网络可以至少容纳1600个人同时使用,这可以帮助运营商少建基站。

从1G到5G ,通信史上的五次变革你都经历了什么?

 

3G——2009年1月7日

2G网络诞生之后的13年,在2008年5月,国际电信联盟正式公布第三代移动通信标准,TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000成为三大国际标准。

2009年1月7日,工信部发放3G牌照,3G 相对于2G 而言主要是扩展了频谱,提升了速率,更高的带宽和更稳定的传输让移动互联走入现实,因此3G 也被视为是开启移动通讯新纪元的重要关键。

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三大国际标准中的CDMA网络相比其它二者具有频率规划简单、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、软切换等优势。更重要的是,CDMA成为3G网络时代的根本底层技术,可以说,没有高通公司在CDMA技术上的创新,我们就无法跨越到移动互联网时代。实际上3G时代的主要技术演进是在用户容量和网络速率两个方面,用户容量,简单说就是改善单个基站同时可以服务的用户数量。而网速的提升对于移动互联网的发展,可是带来了前所未有的红利。在2.75G时代,理论最高的下载速度为48KB/s,在3G时代这个速度提升到了512KB/s,而在3.75G时代(HSPA+)速度最高达到了2688KB/s~5376KB/s(21Mbps-42Mbps)。

更快的网络、更智能的手机,两者就这样产生了化学反应,让没有一点点防备的我们彻底“沦陷”。微博、微信、淘宝、手机QQ、校内网……,一系列过去在PC上才能使用的网络服务在手机上竟然有更好的体验。

第三代移动通信网络的出现,更进一步缩短了人与人之间的距离,面对全球各个国家和地区的最新动态,电视、报纸、杂志这些传统传播途径的效率远不及互联网上的一条快讯。我们每一天都被各种消息包围,手机软件的推送消息成为了这个世界上到到达率最高的传播管道。移动互联网面临的唯一障碍就是——高昂的使用费用。

4G——2013年12月4日

3G网络推出4年后,第四代移动通信技术正式发布了。2013年12月4日工信部正式向三大运营商发布4G牌照,中国移动、中国电信和中国联通均获得TD-LTE牌照,我国自主研发的TD-LTE标准,与国际普遍采用的FDD-LTE一样,得到了广泛的使用。

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有了在3G方面的积累,4G时代中国的通信电子和互联网产业飞速发展。上网速率的量变带来了人们生活的质变,在线游戏视频、社交直播、移动支付、电子商务迅速普及,手机成为了个人的智能终端,出门“身手钥钱”的标配也在逐渐变成“手机在手天下我有”。

相比3G,4G网络在规范上前所未有的统一,全球均采用3GPP组织推出的LTE/LTE-Advanced标准,最新标准下空中接口的关键技术放弃了CDMA转投OFDM。OFDM是一项非常复杂的技术,在技术特性上,OFDM的优点是可以消除或减小信号波形间的干扰,对多径衰落和多普勒频移不敏感,提高了频谱利用率,可实现低成本的单波段接收机。

4G时代的下载速度已经从刚开始的12.5MB/s发展到今天的175MB/s,资费也由初期的10元/M降低到了几十元/不限量的水平。就连传统的语音电话业务也升级成为VoLte,采用数据流量进行通话。面对如此之大的数据洪流,视频成为4G时代的最大风口。

高速的网络让视频缓存变得不易察觉,抖音、快手、西瓜视频都是在这一波流量大潮中发展成现象级应用。手机端实时联网打游戏的人数首次超过PC端。在3G时代,使用数据流量观看视频是一种极度炫富的行为,因为当时不仅数据流量费用昂贵,而且速度也远不如有线WI-FI。

5G——今天

如今5G正式颁发牌照标志着2019年将成为中国的5G元年。在2017年的10月23日,高通在香港就发布了全球首个5G调制解调器X50 Modem,并成功在28GHz毫米波段上实现了5G数据连接。

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如果说前四代移动通信技术是依靠手机进行推动,那第五代则是车联网、物联网带来的庞大终端接入、数据流量的需求驱动技术升级。在5G时代,我们不仅需要继续改善人与人之间的沟通,还需要考虑物与物、人与物之间的通信。过去受制于接入数量、速率、成本等多方面限制,很多网络互连的体验是缺失的。比如现在很多用户家中都有IoT设备,但这些设备之间既有WI-FI、蓝牙连接,又有Zigbee、有线等连接,这些连接之间因协议不同导致互不兼容。但在5G时代,所有的IoT设备都可以使用NB-Iot、M-IoT进行接入,从而提供真正智能的物联网体验。从表面来看这是一个通信技术上的大跃进,实际上是AI人工智能技术、智能驾驶技术的最终落地。

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