那些年追過的移動通信標準

移動通信目前已經(jīng)從1G已經(jīng)發(fā)展到5G，在其發(fā)展的歷程中，每一代的通信中都制定了多種標準和協(xié)議。下面我們依次來了解一下每一代都有哪些演進版本。

關于第一代通信技術(shù)，估計大家應該沒有什么切身的體驗。不過，大家應該都在電影里看到大哥大的身影。實際上，當時的大哥大就是采用的1G技術(shù)。1G采用的是模擬通信技術(shù)，不過，模擬信號容易受干擾，保密性也比較差，因此，只是在第一代移動通信中使用了這種技術(shù)。之后，它便被數(shù)字通信技術(shù)所取代。

在2G時代，GSM（Global System of Mobile communication）是應用最為廣泛的移動電話標準，它是第二代移動通信標準，也就是我們說的2G。雖然現(xiàn)在已經(jīng)是進入了5G時代，但是還少不了GSM的網(wǎng)絡支持。雖然國外有一些運營商由于GSM用戶非常的少，也不愿意花費巨大的成本維護GSM網(wǎng)絡，同時也可以騰出寶貴的頻譜資源用于網(wǎng)絡升級。不過，大多數(shù)的運營商還是繼續(xù)預留GSM網(wǎng)絡不動。在我國GSM網(wǎng)絡的發(fā)展較為成熟，GSM有著較強的覆蓋，尤其是在偏遠農(nóng)村和山區(qū)，用戶群體較為龐大，它可以保障通信的基礎網(wǎng)絡。

經(jīng)歷過功能機時代的同學應該都知道移動和聯(lián)通有個GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務。如果要登QQ就需要開通這個業(yè)務，按流量收費，大概一個月30M就夠了。

GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務，它是從GSM上發(fā)展出來的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務。GSM可用于通話業(yè)務；而GPRS是分組交換系統(tǒng)，除了語音傳輸還可以用于數(shù)據(jù)業(yè)務，它是GSM的升級版。它具有間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量數(shù)據(jù)的傳輸?shù)奶攸c，而且當年移動互聯(lián)網(wǎng)還不像現(xiàn)在這樣那么的豐富，因此，GPRS非常適用于移動互聯(lián)網(wǎng)的應用。理論上，GPRS的最高數(shù)據(jù)速率可以達到171.2kb/s，由于介于2G和3G之間，因此也被稱為2.5G技術(shù)。

大家在使用手機的時在信號很差的區(qū)域，在手機的信號顯示位置就會出現(xiàn)一個E字，這里的E其實就是指的EDGE。

EDGE（Enhanced Data Rate for GSM Evolution）是增強型數(shù)據(jù)速率GSM演進技術(shù)，最早它由Ericsson向ETSI協(xié)會提出并批準。EDGE可以利用GSM頻率資源和原有的GSM網(wǎng)絡設備，只需要對網(wǎng)絡軟件進行升級和少量的硬件調(diào)整，就可以滿足更高傳輸速率的需求。在3G到來之前，它滿足了3G時代的很多的應用需求，我們稱之為2代和3代之間的過渡性數(shù)據(jù)通信技術(shù)，在移動的環(huán)境中可以穩(wěn)定達到384kb/s，在靜止的環(huán)境下甚至可以達到2Mb/s。EDGE采用8PSK調(diào)制技術(shù)，它可以將GSM的GMSK調(diào)制信號從2增加到8，因此，這樣也會將每個符號包含的信息也將增加4倍。

GSM、GPRS、EDGE等協(xié)議都是基于TDMA（時分多址）開發(fā)并由歐洲電信標準化協(xié)會制定的，當時的歐洲聚集了一批通信大廠，有愛立信（瑞典）、諾基亞（芬蘭）、阿爾卡特（法國）、西門子（德國）等等。

除了GSM標準之外，美國的高通也開發(fā)出了CDMA蜂窩系統(tǒng)，并向美國電信工業(yè)協(xié)會提出IS-95標準，稱為“雙模式寬帶擴頻蜂窩系統(tǒng)的移動臺——基站兼容標準”，與歐洲的GSM標準并稱第二代移動通信系統(tǒng)中的兩大標準。高通將CDMA技術(shù)從最初的軍事應用擴展到商用，大量的CDMA技術(shù)的專利都在高通手上，這讓高通也賺的盆滿缽滿。

為了使IS-95標準向第三代移動通信技術(shù)演進，后來又推出了CMDA2000標準，由3GPP2負責制定和發(fā)布。第一階段采用CMDA2000 1X，它指采用單載波形式的CDMA2000系統(tǒng)，相當于2.5G標準。

隨著CDMA2000的成熟發(fā)展，CDMA2000繼續(xù)向CDMA2000 1x EV-DO和1x EV-DV兩種標準進行演進，它們已經(jīng)是真正的3G技術(shù)了。其上行對大速率可達1.8Mb/s，下行最大速率可達3.1Mb/s。當時，中國電信也是因為采用了CDMA2000網(wǎng)絡占領了大量的市場。

用過電信手機的同學，應該知道它是不需要SIM卡的。

在3G時代，CDMA（Code Division Multiple Access：碼分多址）技術(shù)成為3G網(wǎng)絡的主要技術(shù)，除了CDMA2000外，WCDMA、TD-SCDMA也基于CDMA技術(shù)進行開發(fā)。

WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）是寬帶碼分多址，也是當時全球主流的3G標準，它是在GSM上面發(fā)展過來的一種技術(shù)，因此它們有很多共同的部分，可以利用同一個服務網(wǎng)絡，可以有共同的核心網(wǎng)絡，可以有共同的站址、傳輸?shù)鹊龋瑸檫\營商向3G演進減少了大量成本，對用戶而言，在支持雙模手機上就可以和GSM、GPRS進行切換，可以達到業(yè)務的無縫覆蓋。當年中國聯(lián)通的3G就是使用的WCDMA標準。

TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access ）是時分同步碼分多址接入，它是由我國提出，最后歸由3GPP發(fā)布，與歐洲的WCDMA和美國的CDMA2000稱為三大第三代移動通信標準。不同于它們的是TD-SCDMA采用的是TDD的方式，在頻譜利用率方面有著巨大的優(yōu)勢，由于使上行鏈路和下行鏈路在同一頻段無線環(huán)境的穩(wěn)定性較好，制造成本也會相應的降低，受到了國際市場的廣泛認可。中國移動采用了TD-SCDMA作為自己的3G網(wǎng)絡標準。

不過，WCDMA、TD-SCDMA、CDMA指的都是空中接口技術(shù)，對于整個3G網(wǎng)絡而言，我們稱之為UTMS（Universal Mobile Telecommunications System）通用移動通信系統(tǒng)，因為它是GSM的后續(xù)演進版本，我們也可以稱之為3GSM。

為了與美國的CDMA2000 1XEV-DO進行抗衡，WCDMA在后續(xù)演進過程中又推出了HSDPA（High Speed Downlink Packet Access)高速下行分組接入和HSUPA (high speed uplink packet access)高速上行鏈路分組接入兩種移動通信協(xié)議。從名字我們可以看出HSDPA是針對的下行，而HSUPA針對的上行進行優(yōu)化，我們也可以把它們統(tǒng)稱為HSPA，這時的下行速率和上行速率分別可達到14.4Mb/s和5.76Mb/s。后來又進一步推出了HSPA+，數(shù)據(jù)傳輸率進一步提高到下行42 Mbit/s 以及上行 22 Mbit/s。

在3G時代，歐洲的WCDMA技術(shù)發(fā)展的較為成熟，成為了3G時代通信標準的主流。然而，這并不是美帝所希望看到的，于是由Intel、IBM、摩托羅拉、北電主導推出了WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access：全球微波互聯(lián)接入），我們也可以稱為802.16，因為它是由IEEE所定義的通信技術(shù)協(xié)議標準。大家是否注意到，從名字上看它有點像我們平時的WiFi，實際上它可以說是WiFi的近親，WiFi是城域網(wǎng)，而WiMax是城域網(wǎng)。它由于是基于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用）和MIMO多天線等技術(shù)（這些技術(shù)也稱為下一代通信系統(tǒng)的關鍵技術(shù)），可以極大地提高了數(shù)據(jù)傳輸能力，再加上這個不速之客有著美帝的強力支持，但最后因為產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展嚴重不足，芯片供應跟不上，網(wǎng)絡設備性能較差，最后，WiMAX陣營逐步瓦解，美國的突圍也因此失敗。

由于WiMAX技術(shù)的推出，UTMS也受到了一定的威脅，勢必需要繼續(xù)進行下一代演進，于是3GPP推出了LTE（Long Term Evolution：長期演進），是WCDMA、TD-SCDMA，CMDA2000像4G演進的關鍵版本，它同樣也使用了WiMAX中的OFDM和MIMO等關鍵技術(shù)。3GPP提供了一種像4G平滑演進的方案，幸運的是LTE取得了成功，LTE的后續(xù)版本LTE-A也被稱為4G網(wǎng)絡。

LTE包含TDD LTE和FDD LTE兩種，分別采用TDD和FDD兩種雙工模式，TDD是時分雙工模式，即按時隙分配資源，上下行在同一頻段上按照時間分配交叉進行；FDD是頻分雙工模式，即按頻段分配資源，上下行分處不同頻段同時進行。我國的4G網(wǎng)絡，中國移動采用的是TDD LTE，而中國聯(lián)通則采用的FDD LTE。

如今，我們已經(jīng)進入第五代移動通信（5G）時代，它同樣是由3GPP組織制定和發(fā)布，最終實現(xiàn)了5G標準的統(tǒng)一，對于5G空口技術(shù)我們稱為NR（New Radio）。5G的應用需求更加多樣，這對移動通信提出了更高的要求，網(wǎng)絡建設也更加復雜，其框架將更加靈活。同時，5G也引入了毫米波、波束賦形，網(wǎng)絡切片等關鍵技術(shù)。大家可以參考之前的文章《5G基礎知識大匯總》、《5G毫米波》，了解更多5G相關知識。不過，由于5G建設的需求，3G網(wǎng)絡也將漸漸的退網(wǎng)，為5G騰挪資源。