移动通信技术进化史

廖润可

摘  要：从1G到4G，每一次移动通信技术的变化革新都给世界带来了不一样的影响。中国用了20年从以前的落后到如今的超前，这样的成就是举世瞩目的。现在5G技术深刻影响着人们、社会、世界，它将带给整个世界一个巨大的惊喜。在整个移动通信技术中，5G是目前发展的最高峰，它也是人类改变其生活和社会、甚至世界的重要力量。5G具有更多新的特点，比如超高速、超低延时、低功耗、广连接等特点。5G这一技术带来了许多的关键技术，这些关键技术将会以一种迅猛的姿态改变生活、改变社会、改变世界。现如今又迈向6G时代的步伐，未来将会更加美好。

关键词：移动通信技术1G到4G  5G特点  5G关键技术  5G的发展  6G

中图分类号：TN929    文献标识码：A 文章编号：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

科技革命往往給人类带来了巨大的满足感，但是迄今为止，人们还是不满足于当代技术带来的便利，希望能创造出全新的技术，带来一场全新的技术革命，来满足自身的需要。从第一次工业革命开始，世界的科技在不断革新，从1G到现如今提出的6G，每一次移动通信技术的变化与革新，往往给人们带来了巨大的惊喜，创造一个更美好的世界。

1  移动通信技术1G到4G：一部科技史的变化

1.1 1G模拟技术时代

1G是世界上最初的模拟，只能语音传输蜂窝电话标准。1G时代开始到来的标志是1876年2月14日，美国的贝尔发明了电话并在美国专利局申请电话专利权。1G技术最开始主要是摩托罗拉公司应用于军事通信方面而发明的，比如，在1940年就出现了战地移动通信电话，在1960年的SCR-300，直到1980年出现了我们众所周知的1G技术产品——大哥大，大哥大也是摩托罗拉公司旗下的产品。1G的时代并没有出现如今移动、电信、联通，只有A网与B网，这两者之后的主宰分别是爱立信和摩托罗拉，这二者占了1G的半壁江山。1G大部分给人留下的是它的缺点：保密性差、成本高、频率使用资源低等。1G采用的是特高频，运行于0.3～3GHz的频率，是一种分米波。国际上许多国家都采用这一频率，一个频率中许多国家占用，很少的资源会被利用到，速度也就越来越慢。通过无线电波传输的方式进行声音传播，易被窃听，安全性低，几乎只要你想听就能窃取别人的隐私。1G宽带比较窄，无线电波虽然传播远，但是仅仅局限于一个区域，不可以长途漫游。就比如大哥大不方便携带，成本制作高，保密性低，使得很少人拥有它。

1987年，中国才刚刚踏入1G的时代，即大哥大进入了中国，比其他国家晚一步。

1.2 2G数字通信时代

1G越来越不能满足人们的需求，由此2G开始进入我们的生活里。美国专注于研发CDMA技术，为什么呢？在所有的国家中使用TDMA的时候，在只靠压缩其带宽的时候，很多人对其弊端已经产生了极大的不满意。因为CDMA比TDMA有更多好的资源可利用，它的容量更大，频率可利用率高，它的抗干扰能力也更强大。这就是为什么2G比1G有更强大的保密性，更多的兼容量。在这场争夺2G时代中，芬兰的诺基亚公司抢先夺下这一块巨大的蛋糕。诺基亚7110的发布，可以说是世界进入了手机上网时代的来临，其不仅可以进行简单的文字传输，还可以玩手机小游戏、浏览网页等。这样，诺基亚公司占据了2G时代。

1994年中国联通建立起来了，但直到1995年，中国才算是真正进入了2G时代，由此BB机进入人们的生活。

1.3 3G图文时代

FDMA在随后的时间里也渐渐暴露出了许多弊端，于是有些通讯商家开始了3G研究之途。3G要寻找新的频率，在新的频率中规划新的标准，还有提高传输的效率。CDMA的潜能再次被激发出来，它具有的频率资源多且可利用率高、容量大、通信的质量和等特点再一次扩大化。3G是移动通信技术的一个分界點。1G、2G时代中不能进行长途漫游，只能在一个区域中才能发挥作用，是一种地区标准，而3G是国际标准。3G可以进行全国漫游、有足够多的容量、高效的服务功能、严密的保密功能。这样多功能地应用也使得3G开启了移动通信技术的新世纪。在3G时代中，日本率先起步，在2000年就颁发了3G的牌照。在这一时代，出现了苹果、三星等手机，甚至出现了平板电脑，移动宽带极大地改变了人们的日常生活。2008年美国乔布斯发布了第一部3G手机。它可移动、可发文字、可发图片、可以发彩信，甚至可以浏览互联网基本网页。

落后于日本的第九年，也就是2009年，中国终于颁发了3G牌照，有中国移动、中国联通、中国电信三大家。在为3G国际标准的确立中，中国终于发声了，提出了著名的TD-SCDMA标准，具有极其重要的意义。TD-SCDMA标准有由中国移动自主研发，但是有很大的劣势，我国的3G发展并不大，中国也没有成为3G时代的领头人。从3G时代开始，大众普遍接触了3G设备，接受了3G带来的便利。3G设备的使用带来了移动宽带，数字网络逐渐便捷，大大方便了人们的日常生活。

1.4 4G视频时代

3G出现的时间并没有太长，普及还没有很广泛时，4G就在研发之中了。4G技术的出现，相比较于之前的3G有巨大的进步，为了更好地满足人们的需求，4G拥有更快的速度、通信质量高、高智能、更加灵巧，而且成本较低，人们足以消费，提高了需求感并实现其价值。在2011年时，韩国率先走在4G的前头，已经部署了4G网络。4G基站大，分布广，基本能满足人们的需求，但是如今世界上，许多国家都采用高频，就如一个车道出现很多车，导致交通堵塞，所以频率资源利用率小。美国引领计算机革命的到来，在世界转向4G的过程中遥遥领先。

在2013年底，中国移动、联通、电信才颁布了4G牌照，中国走上了4G道路。

2  5G物联网时代

5G是经过4G、3G和2G技术之后的又一大重大成就。5G的性能目标是超高速度（峰值4.5Gbps，均值为1.4Gps，是4G的10倍）、超低延时（4G为50ms，5G为1ms）、广连接（4G为1万个端/km2，5G为100万个端/km2）、低功耗等。5G还减少了基站压力，节约了更多的资源，降低了各类成本。5G的到来，在一定程度上会解决我们日益增长的美好生活需要和不平衡、不充分的发展之间的社会矛盾，但不是彻底解决，要彻底解决还需要从其他方面着实入手。

3  5G特点

4G在传输视频上的缺点是网速慢、卡等，5G的到来为这一缺点带来了极大的改善，极大地满足了人们各方面的大数据运输需求（峰值4.5Gbps，均值为1.4Gps）。

4G延时高，在人潮拥挤的情况下，手机基本用不了。5G延时低基本上为1ms。5G的超低延时提高手机的使用速率，更好地满足了需求。5G拥有网络容量超级大，足以容纳上千万、上亿万的设备，甚至可以面对面传输，满足了物联网的通信。

频谱采用极高频，波段为毫米波，波长较短，比分米波速率高几倍;具有移动性，极大地满足了用户各种需求。

5G每一平方公里就有一百万个端（端即传感器），比4G每一平方公里只有一万个端多了一百倍。

4  5G关键技术

4.1 超高频

相比较于之前的低频、高频等，5G运用超高频，频率为30～300GHz，坡段为移动毫米波。现如今世界的频谱资源拥挤，超高频的频谱资源丰富，极大地解决了人们使用频谱的需求，解决了为了移动数据流量增多、密度变大的问题的出现。超高频将会是未来5G发展的核心技术之一。

4.2 D2D

D2D不需要经过基站这一中介运输，是一种在基站允许的情况下的短距离运输，因为距离短可直接运输而且质量高，D2D具有数据运输速率高、时延低和功耗低等优点。面对面可以高效地利用频谱;面对面运输提高了网络的灵活性和网络的可靠性。基站因为其具有的不能移动的缺点，导致灵活度低，D2D将极大地改善这一缺点。这样可以减少基站压力，节约空中资源。

4.3 微基站

5G的基站小，不再是以前巨大的基站。但是密度会增大，因为其波长短，所以1～300m大概就需要安装一个。基站的维修成本会减低，工人的人身安全得到保障。

4.4 同时同频全双工技术

5G将实现全双工技术，就如在高速公路上，来的来，去的去，互不干扰彼此。与之前的TDD和FDD双工相比较，可以提高1倍的效率，提高资源使用率。同时5G的抗干扰能力也得到极大的提高，解决同频干扰这一问题。

4.5 阵列天线

5G将采用128根阵列天线，可以有效地辐射和接受无线电波，无线电传播将会得到巨大的提高。运输效率提高，人们的生活得到极大的便利。阵列天线将会极大地提高人们的通信环境，给人们的通信质量带来极大的影响。

4.6 波束赋形

目前世界上的5G天线的主流技术仍是8T8R，但是中国的华为已经将其推到了64T64R。这是值得可喜可贺的，为我国5G技术的发展带来巨大的发展基础。

4.7 自组织网络

在传统的移动通信网络之中，我们要消耗大量的人力资源和运行成本来完成网络部署和运维，但是尽管这样网络优化还是很不理想。5G网络的出现，网络中的无线接入技术、网络的关系等错综复杂，将会面临巨大的挑战。5G的发展必须要解决的一个问题就是自组织问题。为了走向5G时代，我们还有很大的攻坚战要打。

5  5G的发展

5G这一新技术的出现将会给所有人类的一点一滴带来巨大改变，它将引领一场新的革命。中国超越美国在5G产业上取得巨大成果，并处于世界第一，這将会对世界格局有所影响。当前中国面临的是移动毫米波覆盖、干扰等问题，我们应该报有持之以恒的心态，应抓紧研究、加快研究5G的各方面问题及其应用。我们应该把握时间、把握机会，在5G上取得巨大突破，要相信我们会在未来取得更伟大的胜利。

（1）技术方面。5G较之前的4G、3G等，拥有更多的全新技术、更多的优点，为社会带来巨大变革。比如游戏，大部分人通过各种途径玩游戏，但是往往会网卡，而5G拥有超多的优质特点，这对游戏玩家来说无不是一大喜悦的消息。这对于5G在各个行业，各个方面的运用只是一点点，以后5G还会更深层次地影响其他行业、其他方面。不可置疑的是，5G不仅仅对社会有着重大的影响，而且对产业、工业等都有着极大的影响力。

（2）运营商方面。中国仅仅在5G一个小方面有点小成就，还只是初期，未来还有很长的道路要走。5G已经开始在中国城市进行试点工作了，运营商也积极参与5G基站的建立。在5G基站的建立上，运营商都是以NSA为第一步，他们之间的竞争将会给以用户为核心的环境带来巨大的好处，降低了大量的成本，同时减少了用户的费用。

（4）终端方面。华为首先推出第一个5G手机，秉持着“优先抢占就抢占了未来5G市场”的理念，更多的手机品牌也在积极研发并推出5G手机。5G将会颠覆产业结构。

应用方面：5G将会倾尽全力在VR方面有所建树。它将会应用在各个行业之中，增大人们生活的体验感。以后躺在床上，任何东西都可以唾手可得。

6  展望未来6G

现在5G还没有真正地进入我们的日常生活中，中国科研部就宣布开始进行6G的研发工作，成立了相应的研发推进工作组和总体专家组。6G研发工作的开展就如一句话“人类的快速发展从来不会让全体人类进入终极幸福”。没有迭代技术储备，哪里有未来的话语权。中国为了全体人类的幸福，为了国家的荣誉，正在征途上。6G将会带来太赫兹频段、空间复用技术等新技术，其速度将会是5G的100倍。6G不再局限于容量的大小、频率的传输率上，它的终极目标是为了实现万物互联。一部手机将你走遍天下，不再顾虑许多问题。未来10年，且看6G的发展。

7  结语

该文着重讲解1G到4G的变化发展，在讲解了5G及其特点、关键技术等，同时也展望中国在6G技术的研发中取得成就。希望在未来5G能真正解决一切问题。相信在不久的将来，5G走入大众的生活中，为人类的发展再创贡献。在未来，我国在6G技术上有巨大的进步，并突破所有困难。为中国、为世界、为全体人民带来巨大幸福。

参考文献

[1] 环球通信.1G到4G的标准历程[EB/OL].（2018-03-29）[2019-11-16].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1596253921523085899&wfr=spider&for=pc.

[2] 新浪博客.读书电子书.5G发展的新技术[EB/OL].（2015-01-30）[2019-11-16].https：//blog.sina.com.cn/s/blog_5efd18a10102vgzm.html.

[3] 搜狐网页科技.创可100.2018年，5G将横空出世，VR“死而复生”[EB/OL].（2017-03-02）[2019-11-16].https：//m.sohu.com/a/127651893_378395.