那些“G”说的不是互联网

互联网在设计之初，目的之一是针对所有通讯手段实现普遍兼容，因此互联网是没有自己独有的通讯手段的。互联网体系结构中，重要的一个层级就是通讯系统，它本身不是计算机网络，而是计算机网络的通讯手段，包括早期的电路通信、光纤、有线、无线、3G、4G、5G等，这些其实都不属于互联网的范畴。2G、3G、4G中的G是指移动通信系统的代际分割，包括：

1G

二战时期的“第一代移动通信系统”

“1G”的准确说法是“第一代移动通信系统”，即“模拟蜂窝移动通信”技术。这个时代的王者——摩托罗拉的“大哥大”就是使用的1G通信技术。 1G采用电路交换，类似于传统电话网，最早的Modem（调制解调器）的技术可以支持 9.6Kbps的数据传输。Modem的主要作用就是在计算机和网络之间进行数字/模拟信号的转换。调制即电脑输出数据转换成模拟信号的过程，解调即模拟信号转换成电脑可识别的数字信号的过程。按照调制解调协议的不同，数据传输速度亦各不相同。56Kbps有ITU V.90、Rockwell K56Flex和US Robotics X2三种协议；33.6Kbps的协议是ITU-TSS V.34+，14.4K bit/秒的协议是V.32bis；9.6Kbps的协议是V.32，更慢的协议还有V.23、V22bis、V.22 Bell 103/212A和V.21。移动性和蜂窝组网的特性就是从第一代移动通信开始的，1G主要有两种制式，分别是来自美洲的AMPS和来自欧洲的TACS，但是1G是模拟通信，抗干扰性能差，同时简单的使用FDMA技术使得频率复用度和系统容量都不高。

2G

第二代移动通信

1980年代后期，随着大规模集成电路、微处理器与数字信号的应用更加成熟，当时的移动运营商逐渐转向了数字通信技术，开始了第二代移动通信的时代。2G虽然仍然是电路交换，但数字信道替代了传统的模拟信号，才有可能使苹果推出iPhone，成就一个颠覆旧时代的手机品牌。

2G主要的制式也是两个，分别是来自欧洲ETSI组织的GSM（GPRS/EDGE）和来自美洲以高通公司为主力的TIA组织的CDMA IS95/CDMA2000 1x。最早期的GSM提供的数据业务是通过CSD的方式进行的，速率大约为9.6Kbps；后来更为先进的GPRS代替了CSD，GPRS理论最高速率为171Kbps;再之后出现了GPRS的强化版EDGE，理论最高速率达到了473Kbps，几乎是GPRS的三倍。CDMA是一种多路方式，多路信号只占用一条信道，通道宽度名义上是1.23MHz，数字和扩频技术的结合应用使得单位带宽信号数量比模拟方式成倍增加，用于美国蜂窝电话的CMDAOne标准提供单通道14.4Kbps和八通道115Kbps的传输速度，CDMA网络最高的传输速度没有明确的说明，但据2008年联通官方网站显示可以达到153.6Kbps。

3G

第三代移动通信

其实前两代系统中，并没有一个国际组织做出明确的定义说什么是1G，什么是2G，而是靠各个国家和地区的通信标准化组织自己制定协议。但是到了3G，ITU（国际电信联盟）提出了IMT-2000，要求符合IMT-2000要求的才能被接纳为3G技术。ITU向全世界征集IMT-2000标准的时候，许多国家和地区的通信标准化组织都提出了自己的技术，比如欧洲的ETSI和日本的ARIB/TTC提出了关键参数和技术大致相同的WCDMA技术。随后成立3GPP组织，对WCDMA进行了标准化，所谓的标准化就是技术PK和口水仗后，形成一份统一的协议，保证彼此接口的兼容。中国当时提出了TD-SCDMA，随后加入到3GPP组织中，与来自ETSI的UTRA TDD进行了融合，完成了标准化。所以3G主流的制式主要就是WCDMA、CDMA2000 EVDO、TDSCDMA，后来IEEE组织的Wimax也获准加入IMT-2000家族，也成了3G标准，由此，第三代移动通信技术体系正式确立。WCDMA支持384Kbps到2Mbps不等的数据传输速率。中国电信提供的CDMA2000技术支持理论速度下行3.1Mbps上行1.8Mbps的数据传输。中国大唐电信公司的TD-SCDMA当时标称传输速率是下行：2.8Mbps，上行：2.2Mbps，TD-SCDMA的另一大亮点是可实现不经过2.5G的中间环节，直接向3G过渡。

4G

第四代移动通信采用了分组交换技术，其核心网络已经开始向全IP化演进，你可以理解4G是集3G与WLAN于一体的通信技术，能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G标准的制定主要是两个组织，一个是3GPP组织，代表了绝大多数传统的运营商、通信设备制造商等，LTE/LTEAdvanced出自其手。另一个就是代表着互联网“势力”的IEEE组织，推出了Wimax的后续，也就是WierlessMANAdvanced，这可以说是互联网对通信界的一次“强渗透”。

第四代移动通信

目前4G中以LTE的应用最广泛，LTE相对于3G的改变，首先是网络架构的大变化，LTE抛弃了2G、3G一直沿用的“基站-基站控制器（2G）/无线资源管理器（3G）-核心网”这样的网络结构，而改成基站直连核心网，整个网络更加扁平化，降低时延，提升用户感受。LTE核心网迈向全IP化，统一由IMS承载业务。空中接口的关键技术也抛弃3G的CDMA而改成OFDM，其在大带宽上比CDMA更加具备可行性和适应性，大规模使用MIMO技术提升了频率复用度，跨载波聚合能获得更大的频谱带宽从而提升速率。4G通信技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式。FDDLTE模式去掉必要的控制信道开销，在20M带宽情况下，大概可支持150Mbps的传输速率。TD-LTE理论峰值传输速率为下行100Mbps、上行50Mbps。

5G

2019年到2020年,全球营运商将陆续推出5G商业服务，如果4G的100Mbps数据传输速度是一个单位，5G可高达10～20Gbps，是4G的100～200倍。容量与能耗方面，5G将实现对物联网(IoT)、智慧家庭、VR/AR、工业4.0智慧工厂、车联网、远程医疗等应用的支持，因此需要容纳更多设备连接、同时维持低功耗的续航能力。

5G是全IP化的网络，低时延和大规模物联网连接，意味着网络能提供多样化的服务，可以提供高速海量设备的接入，因此必将带来更高的地址需求，因此5G还将大幅带动IPv6 的规模部署和普遍应用。5G的容量是4G的1000倍，峰值速率10Gbps～20Gbps，并引入Massive MIMO等关键技术。IPv6所提供的大地址空间和更高的安全性能也将成为5G时代的必须。国际电信联盟IMT-2020表示，5G通用规范将支持每平方公里100万个互联网设备、1毫秒延迟以及数据包从一点到另一个点的时间量、更高的能效和频谱效率，以及高达每秒20G的峰值数据下载速度。以自动驾驶汽车为例，车辆间能以0.001秒的速度交换数据。

有一个说法认为：“5G既是商业模式的转型，也是一个端到端的生态系统，它将打造一个全移动和全连接的社会，交付始终如一的服务体验，通过现有的和新的用例，以及可持续发展的商业模式，为客户和合作伙伴创造价值。”这究竟是一种怎样的体验，我们需要拭目以待。