移動通信技術(shù)進(jìn)化史

廖潤可

摘? 要：從1G到4G，每一次移動通信技術(shù)的變化革新都給世界帶來了不一樣的影響。中國用了20年從以前的落后到如今的超前，這樣的成就是舉世矚目的?，F(xiàn)在5G技術(shù)深刻影響著人們、社會、世界，它將帶給整個世界一個巨大的驚喜。在整個移動通信技術(shù)中，5G是目前發(fā)展的最高峰，它也是人類改變其生活和社會、甚至世界的重要力量。5G具有更多新的特點，比如超高速、超低延時、低功耗、廣連接等特點。5G這一技術(shù)帶來了許多的關(guān)鍵技術(shù)，這些關(guān)鍵技術(shù)將會以一種迅猛的姿態(tài)改變生活、改變社會、改變世界?，F(xiàn)如今又邁向6G時代的步伐，未來將會更加美好。

關(guān)鍵詞：移動通信技術(shù)1G到4G? 5G特點? 5G關(guān)鍵技術(shù)? 5G的發(fā)展? 6G

中圖分類號：TN929 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）06（a）-0005-03

Abstract： From 1G to 4G， every change and innovation of mobile communication technology has brought a different impact to the world. It has taken China 20 years to go from being backward to being ahead. Now 5G technology has a profound impact on people， society and the world. It will bring a big surprise to the whole world. In the whole mobile communication technology， 5G is the peak of the current development. It is also an important force for mankind to change its life， society and even the world.5G has more new features， such as ultra-high speed， ultra-low delay， low power consumption and wide connection. The technology of 5G has brought many key technologies， which will greatly change life， society and the world in a rapid manner.Now we are marching towards the 6G era， the future will be more beautiful.

Key Words： Mobile communication technology 1G to 4G;5G characteristics;5G key technologies;The development of the 5G;6G

科技革命往往給人類帶來了巨大的滿足感，但是迄今為止，人們還是不滿足于當(dāng)代技術(shù)帶來的便利，希望能創(chuàng)造出全新的技術(shù)，帶來一場全新的技術(shù)革命，來滿足自身的需要。從第一次工業(yè)革命開始，世界的科技在不斷革新，從1G到現(xiàn)如今提出的6G，每一次移動通信技術(shù)的變化與革新，往往給人們帶來了巨大的驚喜，創(chuàng)造一個更美好的世界。

1? 移動通信技術(shù)1G到4G：一部科技史的變化

1.1 1G模擬技術(shù)時代

1G是世界上最初的模擬，只能語音傳輸蜂窩電話標(biāo)準(zhǔn)。1G時代開始到來的標(biāo)志是1876年2月14日，美國的貝爾發(fā)明了電話并在美國專利局申請電話專利權(quán)。1G技術(shù)最開始主要是摩托羅拉公司應(yīng)用于軍事通信方面而發(fā)明的，比如，在1940年就出現(xiàn)了戰(zhàn)地移動通信電話，在1960年的SCR-300，直到1980年出現(xiàn)了我們眾所周知的1G技術(shù)產(chǎn)品——大哥大，大哥大也是摩托羅拉公司旗下的產(chǎn)品。1G的時代并沒有出現(xiàn)如今移動、電信、聯(lián)通，只有A網(wǎng)與B網(wǎng)，這兩者之后的主宰分別是愛立信和摩托羅拉，這二者占了1G的半壁江山。1G大部分給人留下的是它的缺點：保密性差、成本高、頻率使用資源低等。1G采用的是特高頻，運行于0.3～3GHz的頻率，是一種分米波。國際上許多國家都采用這一頻率，一個頻率中許多國家占用，很少的資源會被利用到，速度也就越來越慢。通過無線電波傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行聲音傳播，易被竊聽，安全性低，幾乎只要你想聽就能竊取別人的隱私。1G寬帶比較窄，無線電波雖然傳播遠(yuǎn)，但是僅僅局限于一個區(qū)域，不可以長途漫游。就比如大哥大不方便攜帶，成本制作高，保密性低，使得很少人擁有它。

1987年，中國才剛剛踏入1G的時代，即大哥大進(jìn)入了中國，比其他國家晚一步。

1.2 2G數(shù)字通信時代

1G越來越不能滿足人們的需求，由此2G開始進(jìn)入我們的生活里。美國專注于研發(fā)CDMA技術(shù)，為什么呢？在所有的國家中使用TDMA的時候，在只靠壓縮其帶寬的時候，很多人對其弊端已經(jīng)產(chǎn)生了極大的不滿意。因為CDMA比TDMA有更多好的資源可利用，它的容量更大，頻率可利用率高，它的抗干擾能力也更強(qiáng)大。這就是為什么2G比1G有更強(qiáng)大的保密性，更多的兼容量。在這場爭奪2G時代中，芬蘭的諾基亞公司搶先奪下這一塊巨大的蛋糕。諾基亞7110的發(fā)布，可以說是世界進(jìn)入了手機(jī)上網(wǎng)時代的來臨，其不僅可以進(jìn)行簡單的文字傳輸，還可以玩手機(jī)小游戲、瀏覽網(wǎng)頁等。這樣，諾基亞公司占據(jù)了2G時代。

1994年中國聯(lián)通建立起來了，但直到1995年，中國才算是真正進(jìn)入了2G時代，由此BB機(jī)進(jìn)入人們的生活。

1.3 3G圖文時代

FDMA在隨后的時間里也漸漸暴露出了許多弊端，于是有些通訊商家開始了3G研究之途。3G要尋找新的頻率，在新的頻率中規(guī)劃新的標(biāo)準(zhǔn)，還有提高傳輸?shù)男?。CDMA的潛能再次被激發(fā)出來，它具有的頻率資源多且可利用率高、容量大、通信的質(zhì)量和等特點再一次擴(kuò)大化。3G是移動通信技術(shù)的一個分界點。1G、2G時代中不能進(jìn)行長途漫游，只能在一個區(qū)域中才能發(fā)揮作用，是一種地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，而3G是國際標(biāo)準(zhǔn)。3G可以進(jìn)行全國漫游、有足夠多的容量、高效的服務(wù)功能、嚴(yán)密的保密功能。這樣多功能地應(yīng)用也使得3G開啟了移動通信技術(shù)的新世紀(jì)。在3G時代中，日本率先起步，在2000年就頒發(fā)了3G的牌照。在這一時代，出現(xiàn)了蘋果、三星等手機(jī)，甚至出現(xiàn)了平板電腦，移動寬帶極大地改變了人們的日常生活。2008年美國喬布斯發(fā)布了第一部3G手機(jī)。它可移動、可發(fā)文字、可發(fā)圖片、可以發(fā)彩信，甚至可以瀏覽互聯(lián)網(wǎng)基本網(wǎng)頁。

落后于日本的第九年，也就是2009年，中國終于頒發(fā)了3G牌照，有中國移動、中國聯(lián)通、中國電信三大家。在為3G國際標(biāo)準(zhǔn)的確立中，中國終于發(fā)聲了，提出了著名的TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，具有極其重要的意義。TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)有由中國移動自主研發(fā)，但是有很大的劣勢，我國的3G發(fā)展并不大，中國也沒有成為3G時代的領(lǐng)頭人。從3G時代開始，大眾普遍接觸了3G設(shè)備，接受了3G帶來的便利。3G設(shè)備的使用帶來了移動寬帶，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)逐漸便捷，大大方便了人們的日常生活。

1.4 4G視頻時代

3G出現(xiàn)的時間并沒有太長，普及還沒有很廣泛時，4G就在研發(fā)之中了。4G技術(shù)的出現(xiàn)，相比較于之前的3G有巨大的進(jìn)步，為了更好地滿足人們的需求，4G擁有更快的速度、通信質(zhì)量高、高智能、更加靈巧，而且成本較低，人們足以消費，提高了需求感并實現(xiàn)其價值。在2011年時，韓國率先走在4G的前頭，已經(jīng)部署了4G網(wǎng)絡(luò)。4G基站大，分布廣，基本能滿足人們的需求，但是如今世界上，許多國家都采用高頻，就如一個車道出現(xiàn)很多車，導(dǎo)致交通堵塞，所以頻率資源利用率小。美國引領(lǐng)計算機(jī)革命的到來，在世界轉(zhuǎn)向4G的過程中遙遙領(lǐng)先。

在2013年底，中國移動、聯(lián)通、電信才頒布了4G牌照，中國走上了4G道路。

2? 5G物聯(lián)網(wǎng)時代

5G是經(jīng)過4G、3G和2G技術(shù)之后的又一大重大成就。5G的性能目標(biāo)是超高速度（峰值4.5Gbps，均值為1.4Gps，是4G的10倍）、超低延時（4G為50ms，5G為1ms）、廣連接（4G為1萬個端/km2，5G為100萬個端/km2）、低功耗等。5G還減少了基站壓力，節(jié)約了更多的資源，降低了各類成本。5G的到來，在一定程度上會解決我們?nèi)找嬖鲩L的美好生活需要和不平衡、不充分的發(fā)展之間的社會矛盾，但不是徹底解決，要徹底解決還需要從其他方面著實入手。

3? 5G特點

4G在傳輸視頻上的缺點是網(wǎng)速慢、卡等，5G的到來為這一缺點帶來了極大的改善，極大地滿足了人們各方面的大數(shù)據(jù)運輸需求（峰值4.5Gbps，均值為1.4Gps）。

4G延時高，在人潮擁擠的情況下，手機(jī)基本用不了。5G延時低基本上為1ms。5G的超低延時提高手機(jī)的使用速率，更好地滿足了需求。5G擁有網(wǎng)絡(luò)容量超級大，足以容納上千萬、上億萬的設(shè)備，甚至可以面對面?zhèn)鬏敚瑵M足了物聯(lián)網(wǎng)的通信。

頻譜采用極高頻，波段為毫米波，波長較短，比分米波速率高幾倍;具有移動性，極大地滿足了用戶各種需求。

5G每一平方公里就有一百萬個端（端即傳感器），比4G每一平方公里只有一萬個端多了一百倍。

4? 5G關(guān)鍵技術(shù)

4.1 超高頻

相比較于之前的低頻、高頻等，5G運用超高頻，頻率為30～300GHz，坡段為移動毫米波?，F(xiàn)如今世界的頻譜資源擁擠，超高頻的頻譜資源豐富，極大地解決了人們使用頻譜的需求，解決了為了移動數(shù)據(jù)流量增多、密度變大的問題的出現(xiàn)。超高頻將會是未來5G發(fā)展的核心技術(shù)之一。

4.2 D2D

D2D不需要經(jīng)過基站這一中介運輸，是一種在基站允許的情況下的短距離運輸，因為距離短可直接運輸而且質(zhì)量高，D2D具有數(shù)據(jù)運輸速率高、時延低和功耗低等優(yōu)點。面對面可以高效地利用頻譜;面對面運輸提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性和網(wǎng)絡(luò)的可靠性?；疽驗槠渚哂械牟荒芤苿拥娜秉c，導(dǎo)致靈活度低，D2D將極大地改善這一缺點。這樣可以減少基站壓力，節(jié)約空中資源。

4.3 微基站

5G的基站小，不再是以前巨大的基站。但是密度會增大，因為其波長短，所以1～300m大概就需要安裝一個?；镜木S修成本會減低，工人的人身安全得到保障。

4.4 同時同頻全雙工技術(shù)

5G將實現(xiàn)全雙工技術(shù)，就如在高速公路上，來的來，去的去，互不干擾彼此。與之前的TDD和FDD雙工相比較，可以提高1倍的效率，提高資源使用率。同時5G的抗干擾能力也得到極大的提高，解決同頻干擾這一問題。

4.5 陣列天線

5G將采用128根陣列天線，可以有效地輻射和接受無線電波，無線電傳播將會得到巨大的提高。運輸效率提高，人們的生活得到極大的便利。陣列天線將會極大地提高人們的通信環(huán)境，給人們的通信質(zhì)量帶來極大的影響。

4.6 波束賦形

目前世界上的5G天線的主流技術(shù)仍是8T8R，但是中國的華為已經(jīng)將其推到了64T64R。這是值得可喜可賀的，為我國5G技術(shù)的發(fā)展帶來巨大的發(fā)展基礎(chǔ)。

4.7 自組織網(wǎng)絡(luò)

在傳統(tǒng)的移動通信網(wǎng)絡(luò)之中，我們要消耗大量的人力資源和運行成本來完成網(wǎng)絡(luò)部署和運維，但是盡管這樣網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化還是很不理想。5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)中的無線接入技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系等錯綜復(fù)雜，將會面臨巨大的挑戰(zhàn)。5G的發(fā)展必須要解決的一個問題就是自組織問題。為了走向5G時代，我們還有很大的攻堅戰(zhàn)要打。

5? 5G的發(fā)展

5G這一新技術(shù)的出現(xiàn)將會給所有人類的一點一滴帶來巨大改變，它將引領(lǐng)一場新的革命。中國超越美國在5G產(chǎn)業(yè)上取得巨大成果，并處于世界第一，這將會對世界格局有所影響。當(dāng)前中國面臨的是移動毫米波覆蓋、干擾等問題，我們應(yīng)該報有持之以恒的心態(tài)，應(yīng)抓緊研究、加快研究5G的各方面問題及其應(yīng)用。我們應(yīng)該把握時間、把握機(jī)會，在5G上取得巨大突破，要相信我們會在未來取得更偉大的勝利。

（1）技術(shù)方面。5G較之前的4G、3G等，擁有更多的全新技術(shù)、更多的優(yōu)點，為社會帶來巨大變革。比如游戲，大部分人通過各種途徑玩游戲，但是往往會網(wǎng)卡，而5G擁有超多的優(yōu)質(zhì)特點，這對游戲玩家來說無不是一大喜悅的消息。這對于5G在各個行業(yè)，各個方面的運用只是一點點，以后5G還會更深層次地影響其他行業(yè)、其他方面。不可置疑的是，5G不僅僅對社會有著重大的影響，而且對產(chǎn)業(yè)、工業(yè)等都有著極大的影響力。

（2）運營商方面。中國僅僅在5G一個小方面有點小成就，還只是初期，未來還有很長的道路要走。5G已經(jīng)開始在中國城市進(jìn)行試點工作了，運營商也積極參與5G基站的建立。在5G基站的建立上，運營商都是以NSA為第一步，他們之間的競爭將會給以用戶為核心的環(huán)境帶來巨大的好處，降低了大量的成本，同時減少了用戶的費用。

（4）終端方面。華為首先推出第一個5G手機(jī)，秉持著“優(yōu)先搶占就搶占了未來5G市場”的理念，更多的手機(jī)品牌也在積極研發(fā)并推出5G手機(jī)。5G將會顛覆產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

應(yīng)用方面：5G將會傾盡全力在VR方面有所建樹。它將會應(yīng)用在各個行業(yè)之中，增大人們生活的體驗感。以后躺在床上，任何東西都可以唾手可得。

6? 展望未來6G

現(xiàn)在5G還沒有真正地進(jìn)入我們的日常生活中，中國科研部就宣布開始進(jìn)行6G的研發(fā)工作，成立了相應(yīng)的研發(fā)推進(jìn)工作組和總體專家組。6G研發(fā)工作的開展就如一句話“人類的快速發(fā)展從來不會讓全體人類進(jìn)入終極幸?！?。沒有迭代技術(shù)儲備，哪里有未來的話語權(quán)。中國為了全體人類的幸福，為了國家的榮譽(yù)，正在征途上。6G將會帶來太赫茲頻段、空間復(fù)用技術(shù)等新技術(shù)，其速度將會是5G的100倍。6G不再局限于容量的大小、頻率的傳輸率上，它的終極目標(biāo)是為了實現(xiàn)萬物互聯(lián)。一部手機(jī)將你走遍天下，不再顧慮許多問題。未來10年，且看6G的發(fā)展。

7? 結(jié)語

該文著重講解1G到4G的變化發(fā)展，在講解了5G及其特點、關(guān)鍵技術(shù)等，同時也展望中國在6G技術(shù)的研發(fā)中取得成就。希望在未來5G能真正解決一切問題。相信在不久的將來，5G走入大眾的生活中，為人類的發(fā)展再創(chuàng)貢獻(xiàn)。在未來，我國在6G技術(shù)上有巨大的進(jìn)步，并突破所有困難。為中國、為世界、為全體人民帶來巨大幸福。

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