5G移动通信网络:从标准到实践(新一代信息技术丛书)
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

1.1 移动通信演进

1.1.1 从1G到4G

在过去40年中,移动通信经历了从模拟到数字、从低速到高速、从语音到移动宽带的演进。大致以10年为一代,世界见证了移动通信技术与产业的飞速发展。

第一代移动通信(1G)出现于1980年左右,典型代表主要有美国移动电话系统(AMPS)、全接入通信系统(TACS)、北欧移动电话(NMT)系统等。AMPS基于模拟蜂窝传输,占用800MHz频带,在美洲及部分环太平洋国家广泛使用。TACS是欧洲的模拟移动通信制式,也是我国20世纪80年代所采用的移动通信制式,占用900MHz频带。而北欧也开通了位于瑞典的NMT系统以及德国的C-450系统等。第一代移动通信系统都是以频分多址接入(FDMA)技术为基础的模拟制式,仅限于语音服务,并首次使得面向公众服务的移动通信成为可能。

第二代移动通信(2G)出现于20世纪90年代初,引入了数字传输技术。尽管目标服务依然以语音为主,但是数字传输的使用使得第二代移动通信系统也可以提供有限的数据服务。典型的系统有全球移动通信(GSM)系统、数字先进移动电话服务(D-AMPS)、个人数字蜂窝(PDC),以及基于码分多址接入(CDMA)技术的IS-95。其中GSM在全球商用部署中占据主导地位。第二代移动通信系统使得移动电话从仅有少数人使用转变为普遍的通信方式。

第三代移动通信(3G)于2000年初推出,它使得移动通信产业向高质量移动宽带迈出了真正的一步,实现了快速的无线互联网访问。第三代移动通信基于CDMA和分组交换技术,技术标准主要有三个:欧洲提出的宽带码分多址(WCDMA)、美国提出的CDMA2000以及中国的TD-SCDMA。第三代移动通信系统演进称为高速分组接入(HSPA)。

以LTE为代表的第四代移动通信(4G)提供了更高的速率,并进一步提升了移动宽带服务的用户体验。其核心技术包括正交频分复用(OFDM)、更宽的传输带宽、更先进的多天线技术。LTE及其演进LTE-A在全球得到了广泛的部署,并取得了巨大的产业上的成功。

1.1.2 通信标准与3GPP

移动通信全程全网的特性,使得国际技术规范与标准成为产业成功的重要基础。通信标准使得来自不同供应商的终端与系统可以进行互通和互操作,并使不同运营商间的服务漫游成为可能。

第一代移动通信系统只实现了通信设备在部分区域的互通,并没有全球统一的国际标准。

在第二代移动通信中,以GSM为代表的系统在全球范围内实现了广泛的覆盖,并实现了庞大的共同市场,从而导致前所未有的终端设备类型以及系统设备成本的大幅降低。

第三代移动通信真正实现了全球移动通信标准化。3G技术的标准工作最初也是在各地区范围内进行的,如欧洲电信标准化协会(ETSI)、美国的通信工业协会(TIA)、日本的无线工业及商贸联合会(ARIB)。各地区移动通信系统存在差异,但均基于相似的基础技术,即CDMA技术。

1998年,不同区域的标准化组织进行合作,共同创建了第三代合作伙伴计划(3GPP),其任务是制定面向WCDMA的3G技术标准。此后,又成立了并行的标准组织(3GPP2),其目标是面向IS-95演进的CDMA2000标准制定。在这之后,3GPP和3GPP2及其各自的3G技术并行存在。随着产业的发展,3GPP逐渐占据了主导地位。目前,在移动通信标准制定方面,3GPP是最主要的国际标准组织。

在3G标准完成后,3GPP又陆续开始了4G和5G国际标准的制定,但其名称(3GPP)得到了保留,并没有改变。