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从3G时代到5G时代,我们都经历了什么?

  [PConline 资讯]从第一个电话起,人类在关于通信方面的发展突飞猛进。从简简单单的电话,再到一部部电话织起的网;从有线电话发展成无线的手机;从固定电话发展到移动电话;从单一的通话功能发展到多功能……关于通信设备的发展,也是日新月异。这里我们就来聊聊,从2008年开始普及的3G,再到被称为5G元年的2020年,我们都经历了什么。

简述移动通信系统

  说到这里,就得先明白,这里的G指的是Generation,1G,2G,3G,4G,5G网络分别代表第一、二、三、四、五代移动通信系统。作为最早的移动通信系统,也就是我们熟知的“大哥大”所使用的第一代通信技术,仅限于因的蜂窝电话标准,这时传递信息所使用的电信号或者时电磁波信号往往是对信息本身的直接模拟,例如语音、传真、动态图像等信息的传递,都是以模拟语音的方式出现的。

  虽然在当时这已经是很厉害的技术,而在目前看来,1G容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务、不能提供自动漫游等服务,只能打电话,就连发短信这种数据信息都无法支持。目前看来真的有太多缺点。也正是因为性能不够,从1987年11月18日在广东第六届全运会上开通并正式商用的第一代移动通讯技术,经历了14年的风雨,在2001年12月31日正式关闭。

  而在第二代移动通讯系统上,手机相比大哥大,变的小了一些,同时以数字语音传输技术为核心,虽然在目前看来升级并不大,只是从2G开始变的可以发短信了,但在当时依旧是颠覆性的创新;同时2G也解决了1G最大的问题,就是因为技术标准各不相同,只有“国家标准”而没有“国际标准”。

  在2G之后,其实还有2.5G,2.5G技术是2G迈向3G的衔接性技术,由于3G是个相当浩大的工程,多且复杂,想要从2G直接更换到3G不可能一步到位,因此就出现了2.5G技术。我们所熟知的GPRS、WAP、EDGE、蓝牙等技术都是2.5G技术。2.5G能够实现图片、音频、短小的视频传输,同时,支持了无线上网!绝大部分人都知道的移动梦网,英文Monternet,意思就是Mobile+Internet,就是移动互联网。这在当时的历史阶段引领了一阵子包括手机、互联网、游戏、音乐、视频等行业的发展,也正是在这时,很多人第一次接触到了“流量”这个词,也正是在这时指导手机可以上网,上网需要流量,手机没流量上网是要扣话费的。

3G时代

  3G和2G的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升,能够在全球范围内更好的实现无限漫游,并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的一代移动通信技术。其实到这里,在2020年,3G一般的日常使用方面,除了速度稍微慢了一点,已经能够满足日常的使用需求了。

  但是在国内,中国的TD-SCDMA有且只有中国移动一家采用,而关于TD-SCDMA有一段很多人不愿提起的往事。

  1994年,电信科学院院长李世鹤了解到之前一起工作过的,在美国读博士的陈卫及美国大学执教的徐广涵在合作研究智能天线,还成立了Cwill公司,三人经过技术沟通,认为SCDMA在无线传输上极具潜力,将SCDMA技术介绍到邮电部,并带领邮电部专家到美国考察和演示,得到邮电部相关领导的高度认可,决定将相关技术进入国内。199511月,电信科学技术研究院和Cwill公司合资成立了信威公司,紧接着SCDMA被列入九五科技攻关计划,得到1500万元的资助,还得到国家计委的1000万元资助,被李世鹤和周寰看好的SCDMA技术,成了后来中国TD-SCDMA的雏形。

  ITU(国际电信联盟)在1997年发文征集3G提案,并在1998630日截止,中国当时接到征集函后,就有了好几次关于中国要不要做、究竟怎么做的集中讨论,当时中国在移动通信领域经验是一片空白,华为、中兴当时主要生产程控交换机设备,GSM设备还在研制开发过程中,对3G和标准一片空白。在19981月开了一个关于标准决策的至关重要的会议,讨论关于候选技术提交和中国确定3G候选技术策略的香山会议,在此次会议上有很多来自全国高校的教授和研究院所,争论得非常厉害,大多数人都持怀疑态度,邮电部相关领导最后拍板:中国发展移动通信事业不能永远靠国外的技术,总得有个第一次,第一次可能不会成功,但会留下宝贵的经验,我支持他们把TD-SCDMA提到国际上去,如果真失败了,我们也看作是一次胜利,一次中国人敢于创新的尝试,也为国家作出了贡献。

  中国的TD-SCDMA其实是分为两部分的,是中国的SCDMA加上西门子的TD-CDMA技术,西门子在3G研究的初期是聚焦于TDD研究的,但是在欧洲初步技术筛选中,败给了以爱立信和Nokia为代表的WCDMA阵营,并且西门子作为欧洲公司,还要联名和投资支持欧洲阵营的UMTS,因此之前的TDD投资基本上就打了水漂,后来在西门子研究部参与3G研发的李万林的推荐下,西门子决定用这一技术与中国人合作,恰好中国申请TD-SCDMA技术专利数量不够,正好买下来了西门子的TD-CDMA,这才有了现在我们说的TD-SCDMA

  但是这么短时间做出来的通讯标准难免存在一些小问题,技术也不是特别成熟曾主管中国移动技术部的高层经理称:相较于WCDMACDMA2000TD-SCDMA的技术本源决定了它的低速率,再怎么优化也赶不上其他的3G标准。

  20005月,在中国的强硬表态支持下,所谓强硬表态就是:你们不用我自己用,并罢会表示抗议,无奈之下ITU(国际电信联盟)宣布将中国提交的TD-SCDMA,与欧洲的WCDMA,美国主导的CDMA2000并列为三大3G国际标准。其中很多国家和厂商表示不会支持和采用,厂商表示:你自己用这个标准可以,但我不会给你生产支持这个标准的芯片和手机,代表就是苹果和高通,但技术不成熟,加上巨头有实力,我们也无能为力。

  20084月,相关人员上书,明确建议由中国移动来做TD-SCDMA,理由是中国移动有用户优势、有充足的资金且是国际品牌,说白了就是谁肥宰谁这一建议很快得到批示,最终中国移动硬着头皮上马了TD-SCDMA2008年以迎奥运为名宣布:TD-SCDMA41日起由中国移动试运行直到200917日,工信部为中国移动、中国电信和中国联通发放3G牌照,中国进入了3G时代。

4G时代

  而在4G时代,给我们带来了更好的使用体验。

  4G是将WLAN技术和3G通信技术进行了很好的结合,使图像的传输速度更快,让传输图像的质量和图像看起来更加清晰,4G通信技术让用户的上网可以高达理论100M3G通信技术相比,是其20倍,4G带来了高清、视频直播、云计算、手机网游等。

  4G有多个叫法,国际电信联盟称IMT-Advanced技术,其它的还有B3GBeyondIMT-2000等叫法。4G有两大技术根基:LTEIEEE802.16mWiMax2LTELong Term Evolution长期演进,就是在3G基础上通过技术迭代慢慢达到4G

  3G时代,欧洲为了推广自己的UMTS,建立了3GPP组织,在向4G演进时,3GPP明确的"去高通化",在路线上规避了高通的专利技术。与此同时,高通又推出了一个3GPP2技术,开始搞自己的4G演进技术,也就是UMB,由于高通在3G时代全行业收取"高通税",使得大部分的设备厂家都去支持LTE而不支持UMB,同时部署了高通的CDMA的运营商也宣布了对LTE的支持,外加上UMB盟友转投当时Intel领头的Wimax。再加上UMB自身不能解决同频干扰的问题,加之当时全球性经济危机,种种不利条件的叠加下,高通宣布了放弃UMB而转投LTE

  不过由于高通实力强大,还是有很大一部分专利被写入4G标准,只不过不是核心专利而是部分必要专利。按照LTE标准的最早期的版本3GPP R8来看,4G标准确立于2008年,也就是高通的4G专利要在2028年左右才会陆陆续续的开始过期。

  200910月,ITU共计征集到了六个候选技术,六个技术可以分为两大类,一是基于3GPPLTE-Advanced的技术;另外一类是基于IEEE802.16mWiMax2 )的技术,中国提交的候选技术作为LTE-Advanced的一个组成部分。

  六个候选技术分别是:北美标准化组织IEEE802.16mWiMax2日本3GPPFDD-LTE-Advance韩国(基于802.16m中国(TD-LTE-Advanced)即(LTE-TDD欧洲标准化组织3GPPFDD-LTE-Advance

  而到最后确定下来的国际标准只有两项LTE-AdvanceIEEE而国内从2013124日,4G牌照发放,我国正式进入4G时代。

5G时代

  5G网络的主要优势数据传输速率高,最高可达10Gbit/s,比有线互联网要快,比先前的4G LTE蜂窝网络快100倍。另一个优点是较低的网络延迟,低于1毫秒,而4G的延迟为30-70毫秒。

  5G的准备工作从2013年开始,20172月,国际通信标准组织3GPP正式宣布了5G的官方logo20171221日,在国际电信标准组织3GPP RSM78次全体会议上,5G NR手法版本正式冻结并发布。5G NR是“5G New Radio”的缩写,中文学名:5G新空口,空口则是空中接口,比如手机到基站的接口。

  5G阶段,3GPP组织把接入网(5G NR)核心网(5G Core)拆开了,要各自独立演进到5G时代,这是因为5G不仅是为移动宽带设计,它要面向eMBB(增强型移动宽带)URLLC(超可靠低时延通信)mMTC(大规模机器通信)三大场景。简单说就是5G不只是把速度搞上去就行,还得解决延迟、承受大规模机器同时通信。所以现今时间段,提到5G,有一个词汇一定听到过,那就是:双模双载波,这也正式目前5G最为大家讨论关心的两个方面。

  双模指的就是5G网络的两种部署方式:NSA(非独立组网)SA(独立组网)

  用最简单的话说就是:SA需要新建5G基站和5G核心网,NSA就是利用4G基站或核心网。

  双载波则指5G两个频段区间,一种是6GHz以下,又称为Sub-6GHz,跟目前234G差不多在一个频段;一种是24GHz以上,高频毫米波(MMWave

  因为频率越高,电磁波的波长越短,能量越高,衰减越快,穿透性越差,散射越少,对人体伤害越大,中学物理就有说过:波长越长越容易绕过障碍物。所以毫米波频率在24GHz以上,所以他波长很短,携带的信息多,传递的也快,也就意味着,延迟很低,相应的问题就是覆盖小,建筑遮挡穿透性差,覆盖同一区域,Sub-6GHz的基站1个就行,但毫米波基站可能需要5个,但是这个频率还远没到伤害你身体的阶段不必担心。

  但由于目前还在4G5G的过渡阶段,现有4G基础好,而且Sub-6GHz传输距离长、蜂巢覆盖范围较广,对基站的需求数量较少,相对配套设置也发展成熟,我国国土辽阔,全面覆盖成本大时间长,为了及时享受5G,所以目前国内5G的初期建设主要使用Sub-6GHz频段。以后随着各技术环节成熟,加上慢慢修建新5G基站,毫米波肯定会发展起来。

  关于5G的发展,2018223日,在世界移动通信大会召开前夕,沃达丰和华为宣布,两公司在西班牙合作采用非独立的3GPP 5G新无线标准和Sub6 GHz频段完成了全球首个5G通话测试。

  2018227日,华为在MWC2018大展上发布了首款3GPP标准5G商用芯片巴龙5G015G商用终端,支持全球主流5G频段,包括Sub6GHz(低频)mmWave(高频)

  2018613日,3GPP 5G NR标准SAStandalone,独立组网)方案在3GPP80TSG RAN全会正式完成并发布,这标志着第一个真正完整意义的国际5G标准正式出炉

  2018121日,韩国三大运营商SKKTLG U+同步在韩国部分地区推出5G服务,这也是第五代移动通信服务在全球首次实现商用,第一批应用5G服务的地区为首尔、首都圈和韩国六大广域市的市中心,手机用户20193月份左右可以使用5G服务。

  201966日,工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照,中国正式进入5G时代。

  20191031日,三大运营商5G商用,并于111日正式上线5G商用套餐

  对于5G,很多人都有着自己的看法,对于5G的普及商用,对于消费者当然是一件好事,至于即将被普及的5G,还有以后性能更好的通信技术标准,会对我们生活造成什么样的改变,或许目前很难得知,虽然传输速度会越来越快,但也许到那时,速度快只是他最不起眼的技术之一。或许会有万物互联,或许能够提升我们生活的幸福感……

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