1.1 移动通信技术发展历程

移动通信技术诞生于20世纪80年代，经过40年左右的蓬勃发展，移动通信技术实现了从第一代模拟通信系统（1G，“G”即Generation，就是“代”的意思）到万物互联的第五代移动通信系统（5G）的飞跃。图1-1概括了中国的移动通信发展史。

无论是1G还是5G，都属于移动通信技术发展的一个阶段。从1G到5G，它们在传输速率、采用的移动通信技术、传输质量和业务类型等方面存在较大差别，各自遵循不同的通信协议。移动通信网络也在持续经历设备不断升级、技术不断更迭和标准不断演进的过程。

当前，我国移动通信基站总数已超过841万个，约为美国基站总数的20倍，人均基站数已远超美国等发达国家。移动通信技术已被应用到现代社会的各行各业，正逐渐改变人类的生活方式，深刻影响着各行业的发展。

1G时代：只能进行语音传输

1G主要采用模拟通信和频分多址（Frequency Division Multiple Access, FDMA）接入技术。1G采用模拟技术传输，仅支持模拟语音业务，且存在容量有限、保密性差、通话质量不高、不支持漫游、不支持数据业务等缺点。1G时代像砖头一样的手持终端——手提电话（俗称“大哥大”），已成为很多人的回忆，如图1-2所示。

尽管1G存在许多的不足和问题，但它的出现是人类通信史上的一个里程碑，宣告了人类移动通信史的开始，也为之后第二代移动通信系统（2G）的发展奠定了基础。

2G时代：手机能上网了

与1G相比，2G采用的是数字的时分多址（Time Division Multiple Access, TDMA）和码分多址（Code Division Multiple Access, CDMA）通信技术，实现了数字传送和交换。2G克服了模拟移动通信系统的弱点，话音质量和保密性能得到了很大的提升，并可进行省内、省际自动漫游。同时，2G引入了新服务和高级应用，如用于文本信息的存储和转发短消息。

2G的演进被称为2.5G，2.5G在语音和数据电路交换的基础上，引入了数据分组交换的业务。从这一代开始，手机也可以上网了，不过人们只能浏览一些文本信息。

3G时代：随时随地无线上网

随着人们对移动网络应用的需求不断提升，2G通信的问题逐渐暴露出来，例如，图片大一点就显示不出来，更不用说视频了。由此产生了新一代移动通信技术，这就是基于新的标准体系的第三代移动通信（3G）。

自3G开始，移动通信进入高速IP数据网络时代。3G采用了CDMA技术，与TDMA相比，CDMA具有容量大、覆盖好、话音质量好、辐射小等优点。全球主流的3G标准主要有3个：CDMA2000（Code Division Multiple Access 2000，码分多址2000）、WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址）、TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址）。其中，WCDMA是应用范围最广的网络制式，基本达到价格低、业务丰富、可全球漫游等要求。

3G将业务范围扩展到图像传输、视频流传输及互联网浏览等移动互联网业务。3G的演进（3.5G）进一步提升了数据传输速率，下行速率提高到14.6Mbit/s，上行速率提高到5.76Mbit/s。从此，互联网技术得以广泛应用，移动高速上网成为现实，音频、视频和多媒体文件等各种数据都可以通过移动互联网高速稳定地传输。

4G时代：比拨号上网快2000倍

人们对于网速的追求是无止境的。为了实现更好的业务体验，第四代移动通信技术（4G）很快出现了。

4G采用LTE（Long Term Evolution，长期演进）技术，该技术包括TDD（Time Division Duplexing，时分双工）和FDD（Frequency Division Duplexing，频分双工）两种制式。从名字也可以看出，TDD和FDD这两种制式最主要的差异就是双工方式不同。TDD的信号发射和接收是在同一频率信道的不同时隙中进行的，简单地说，就是“单行道”上跑双向“车流”，只能通过时间来控制交通，一会让下载的流量通过，一会又让上传的流量通过。FDD采用两个对称频段接收和发送数据，有着较高的频谱利用率，通俗地讲，FDD就是“双向车道”，一个管下载，一个管上传，互不干扰。在应用过程中，这两种制式也各有侧重，FDD主要用于大范围覆盖，TDD主要用于数据业务，也是中国移动采取的主流方式。TDD-LTE和FDD-LTE如图1-3所示。

4G时代实现了系统容量的大幅提升，也为终端用户带来了更高的数据传输速率，静态传输速率可达1Gbit/s，高速移动状态下理论传输速率可达100Mbit/s，比拨号上网快2000倍，极大地满足了宽带移动通信业务的应用需求。4G时代涌现出多种多样的新型业务和琳琅满目的终端设备，持续刺激并培养着人们的数据消费习惯。

5G时代：万物互联

如果说前四代移动通信技术的发展解决了“人与人之间的沟通和连接”，那么第五代移动通信技术（5G）的出现就是为了解决“人与人、人与物、物与物之间的沟通和连接”，即万物互联，如图1-4所示。

5G带来的机遇是巨大的。当前，5G网络理论峰值传输速率可达数十吉比特每秒（Gbit/s），比4G网络的传输速率高数百倍，可在1秒之内下载完整部超高画质电影。在车联网、智慧城市、智能家居等众多领域，5G技术极大地提升了用户体验。从现有的5G标准、产品和应用案例等都可以看出，5G行业正在高速发展，未来前景可期。

5G网络是4G网络的颠覆性升级版。5G支持的设备远远不止智能手机和平板电脑，还包括个人智能通信工具、可穿戴设备（如智能手表、健身腕带、智能家庭设备）等。随着移动数据流量的增长、海量设备的连接、各类新业务和应用场景的不断涌现，5G将与不同行业深度融合，满足各种垂直行业终端互联的多样化需求，创造“万物互联”的智能世界。5G在带来革命性业务体验、新型商业应用模式的同时，对承载网提出了多样化的全新需求。