中国通讯发展史（六）1G到5G（超详细）

中国通讯发展史（六）1G到5G（超详细）1973手机馆 2020-03-02 18:21:34

G是指Generation，1G、2G、3G、4G、5G网络分别指：第一、二、三、四、五代移动通信系统。

中国1G——5G发展时间表

1．第一代移动通讯系统（1G）

“大哥大”使用的就是1G，第一代通信技术，即模拟通信技术，是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准，表示和传递信息所使用的电信号或电磁波信号往往是对信息本身的直接模拟，例如语音（电话）、静态图像（传真）、动态图像（电视、可视电话）等信息的传递，用户的语音信息的传输以模拟语音方式出现的。

美国摩托罗拉公司的工程师马丁·库珀于1976年首先将无线电应用于移动电话。同年，国际无线电大会批准了800/900 MHz频段用于移动电话的频率分配方案。

1978年底，美国贝尔试验室研制成功了全球第一个移动蜂窝电话系统—先进移动电话系统（AMPS，Advanced Mobile Phone System）。5年后，这套系统在芝加哥正式投入商用。

1G的缺点是：容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务和不能提供自动漫游等，也就是只能打电话，发短信这种数据信息无法支持。

1G标准制定于上世纪80年代，全球1G标准有：

NMT：北欧国家、东欧以及俄罗斯

AMPS：美国，72多个国家地区采用

TACS：英国，30个国家地区采用（包括中国）

JTAGS：日本移动电话系统

C-Netz：西德移动电话系统

Radiocom 2000：法国移动电话系统

RTMI：意大利移动电话系统

中国的第一代模拟移动通信系统于1987年11月18日在广东第六届全运会上开通并正式商用，2001年12月底中国移动关闭模拟移动通信网，1G系统在中国的应用长达14年，用户数最高达到了660万。

2．第二代移动通讯系统（2G）

1G除了上述缺点之外，1G的技术标准各不相同，只有“国家标准”，没有“国际标准”，国际漫游是个大问题，第二代移动通信系统（2G）就是要解决这些问题。

２G以数字语音传输技术为核心，用户体验速率为10kbps，峰值速率为100kbps。２G主要以语音通讯和短信为主，2G技术基本分为两种，一种是基于TDMA，一种是基于CDMA。

２G通讯系统有：

GSM：基于TDMA，源于欧洲、已全球化

IDEN：基于TDMA，美国电信系统商Nextell使用

IS-136（D-AMPS）：基于TDMA，源于美国

IS-95（CDMA One）：基于CDMA、源于美国

PDC：基于TDMA，仅在日本普及

GSM移动通信系统开发始于1982年，欧洲电信标准协会(ETSI)的前身欧洲邮政电信管理会议(CEPT)成立了移动特别行动小组(Groupe Speciale Mobile)也简称GSM，后来为了推广改成Global System for Mobile Communications(全球移动通信系统)，GSM最早在1982年由GSM小组负责开发，后来先后经手CEPT、ETSI，最终被移交给3GPP。

2G技术研发制定过程中尝试了很多技术方式，如：时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA）。

2004年已拥有了超过十亿的２G用户，当然有个别的例外，日本和韩国就从未采用过GSM。

世界上第一款支持GSM的手机，诺基亚7110

国内从1996年引进GSM商用，中国主要使用GSM-800, GSM-900, GSM-1800频段，139号段，号码10位，后升为11位，一直到今天。

第一部进入国内的2G手机——爱立信GH337

３．第二代到第三代的过渡——2.5G

2.5G移动通信技术是从2G迈向3G的衔接性技术，由于3G是个相当浩大的工程，多且复杂，从2G到3G不可能一步到位，因此出现了2.5G技术。GPRS、HSCSD、WAP、EDGE、蓝牙（Bluetooth）、EPOC等技术都是2.5G技术。

2.5G的系统大致有：GPRS、EDGE、CDMA1X。2.5G俗称GPRS， EDGE俗称2.75G，在中国的话，2.5G指的就是GPRS，也就是移动的GPRS服务。

２.５G能够实现图片、铃声、短小的视频传输、也可以无线上网，大家可能更熟悉他在中国的另一个名字：移动梦网，英文叫做Monternet，意思是Mobile+Internet，也就是移动互联网，是不是觉得很厉害，移动的这个梦网服务，在当时的历史阶段引领了一阵子的发展，包括很多行业，如手机、互联网、游戏、音乐、视频。

2000年12月，中国移动正式推出了移动互联网业务品牌——移动梦网Monternet

80、90后的同学们应该十分清楚，小时候偷偷拿着家里的手机，愉快了点了几下手机梦网，看了看新闻、图片、小说，下载订阅了几个搞笑彩铃，然后手机欠费几十元，还可能伴随着爹妈的一顿臭骂和毒打，那是在北京奥运之前的一段时光，也就是2G向3G过渡的时间。来几个关键词帮大家回忆回忆：手机阅读、多媒体彩铃、手机游戏、139邮箱、手机报、飞信、12580、音乐随身听、再来两张图片，大家就更明了了。

很多人也在在这个时候最早的接触"流量"这个词，也是在这个时候知道手机可以上网，上网需要流量，手机没流量是要扣话费的。

４．第三代移动通讯系统（3G）

3G与2G的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的一代移动通信系统。

1940年，美国女演员海蒂·拉玛和她的作曲家丈夫乔治·安塞尔提出一个Spectrum频谱的技术概念，这个被称为“展布频谱技术”（也称码分扩频技术）的技术理论给以后的移动通讯技术提供了非常大的帮助。

1942年8月11日，这项技术在美国通过专利申请，美国国家专利局网站上的存档显示这个技术专利最初是用于军事用途的，二战结束后暂时失去了价值，美国军方封存了这项技术，但它的概念已经让很多国家产生了兴趣。

1985年，在美国的圣迭戈成立了一个名为“高通”的小公司，这个公司利用美国军方解禁的“展布频谱技术”开发出一个被名为“CDMA”的新技术，CDMA技术直接导致了3G的诞生，CDMA就是3G的根本基础原理，而展布频谱技术就是CDMA的基础，三大3G标准都是基于高通的CDMA。

3G的标准有：

美国CDMA2000：高通为主导提出应用日韩北美

欧洲WCDMA：主要以GSM系统为主的欧洲厂商

中国TD-SCDMA：中国移动一家采用

中国联通采用的是：WCDMA

中国移动采用的是：TD-SCDMA

中国电信采用的是：CDMA2000

结合起来一看，在３G时代，不管是那个国家的标准和技术都是基于高通CDMA，高通拥有高达4000+的CDMA专利，其中核心专利是CDMA原理、雷克接收机、功率控制，以及软切换，这就意味着高通掌握了３G核心科技，成为了一个压制全通信业的绝对霸主，换成白话，就是可以收专利费，夸张点说你只要说用３G网络，就一定会给高通交钱，不管你用什么品牌手机、什么运营商网络，都要交钱，只是这个钱运营商、芯片厂商、手机厂商等已经帮你交过了，有人会说：我手机用的是联发科芯片，不是高通的，是不是不用交钱？不，照样要交，因为不管是华为、联发科、三星，手机芯片里都有通讯基带模块，高通的CDMA是核心专利，通信方面一定绕不过去，就像修楼房一定离不开钢筋水泥沙子一样，这就是行业人称的"高通"税。

好在国际上专利最常见的保护期是20年，从时间上来算，高通的3G的技术大部分已经过期，只有部分涉及到EVDO Rev A相关没有过期，Rev A是CDMA2000后续演进版本，现在中国电信的3G网络就是Rev A版本。

５．中国TD-SCDMA之殇

各位已经发现了端倪，中国的TD-SCDMA有且仅有中国移动一家采用，是什么情况？关于中国的TD-SCDMA这里还有一段尘封的往事，也是一段大家不愿意提起的往事。

在1994年，电信科学院院长李世鹤了解到之前一起工作过的，在美国读博士的陈卫及美国大学执教的徐广涵在合作研究智能天线，还成立了Cwill公司，三人经过技术沟通，认为SCDMA在无线传输上极具潜力，将SCDMA技术介绍到邮电部，并带领邮电部专家到美国考察和演示，得到邮电部相关领导的高度认可，决定将相关技术进入国内。

1995年11月，电信科学技术研究院和Cwill公司合资成立了信威公司，紧接着SCDMA被列入“九五”科技攻关计划，得到1500万元的资助，还得到国家计委的1000万元资助，被李世鹤和周寰看好的SCDMA技术，成了后来中国TD-SCDMA的雏形。

ITU（国际电信联盟）在1997年发文征集３G提案，并在1998年6月30日截止，中国当时接到征集函后，就有了好几次关于“中国要不要做、究竟怎么做”的集中讨论，当时中国在移动通信领域经验是一片空白，华为、中兴当时主要生产程控交换机设备，GSM设备还在研制开发过程中，对3G和标准一片空白。

在1998年1月开了一个关于标准决策的至关重要的会议，讨论关于候选技术提交和中国确定3G候选技术策略的香山会议，在此次会议上有很多来自全国高校的教授和研究院所，争论得非常厉害，大多数人都持怀疑态度，邮电部相关领导最后拍板：“中国发展移动通信事业不能永远靠国外的技术，总得有个第一次，第一次可能不会成功，但会留下宝贵的经验，我支持他们把TD-SCDMA提到国际上去，如果真失败了，我们也看作是一次胜利，一次中国人敢于创新的尝试，也为国家作出了贡献。”

中国的TD-SCDMA其实是分为两部分的，是中国的SCDMA加上西门子的TD-CDMA技术，西门子在3G研究的初期是聚焦于TDD研究的，但是在欧洲初步技术筛选中，败给了以爱立信和Nokia为代表的WCDMA阵营，并且西门子作为欧洲公司，还要联名和投资支持欧洲阵营的UMTS，因此之前的TDD投资基本上就打了水漂，后来在西门子研究部参与3G研发的李万林的推荐下，西门子决定用这一技术与中国人合作，恰好中国申请TD-SCDMA技术专利数量不够，正好买下来了西门子的TD-CDMA，这才有了现在我们说的TD-SCDMA。

但是这么短时间做出来的通讯标准难免存在一些小问题，技术也不是特别成熟。

曾主管中国移动技术部的高层经理称：相较于WCDMA、CDMA2000，TD-SCDMA的技术本源决定了它的低速率，再怎么优化也赶不上其他的3G标准。”

2000年5月，在中国的强硬表态支持下，所谓强硬表态就是：你们不用我自己用，并罢会表示抗议，无奈之下ITU(国际电信联盟)宣布将中国提交的TD-SCDMA，与欧洲主导的WCDMA，美国主导的CDMA2000并列为三大3G国际标准。其中很多国家和厂商表示不会支持和采用，厂商表示：你自己用这个标准可以，但我不会给你生产支持这个标准的芯片和手机，代表就是苹果和高通，但技术不成熟，加上巨头有实力，我们也无能为力。

2008年4月，相关人员上书，明确建议由中国移动来做TD-SCDMA，理由是中国移动有用户优势、有充足的资金且是国际品牌，说白了就是谁肥宰谁，这一建议很快得到批示，最终中国移动硬上TD-SCDMA，2008年以“迎奥运”为名宣布：TD-SCDMA自4月1日起由中国移动“试运行”。

2009年1月7日，工信部为中国移动、中国电信和中国联通发放3G牌照，中国进入了3G时代

2009年中国移动的用户数为5.22亿，在全国7 .25亿移动用户中比达72%，中国联通20%，中国电信8%。

2013年4G商用之前，中国移动、中国联通、中国电信的移动户占比分别为62.2%、22.7%、 15.1%。中国移动份额下降，可以说TD-SCDMA“功不可没”。

三大标准已定，但故事并没有结束，Intel为首的一批厂商又推出了极具竞争力的WiMAX技术

WiMAX，就是Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波互联接入，即802.16。从802.16这个名字就能看出它和802.11（无线局域网Wi-Fi）之间的关系。

Wi-Fi是局域网技术，WiMAX是城域网技术，也就是说一个是覆盖100米的无线网，一个是覆盖20公里的无线网。

WiMAX技术主导者是Intel、IBM、摩托罗拉、北电（加拿大），以及北美一些运营商，Intel与摩托罗拉向WiMAX项目注资9亿美元支持WiMAX，当时已经是2007年了， 2000年的时候，三大3G标准已经敲定，但美国就是美国，WiMAX最终以“补录”的形式成为第四个3G国际电信标准，并如愿地分配到了全球频率。

除中国大陆之外，几乎都成了WiMAX的试验田。日本、韩国、马来西亚、菲律宾等都部署了WiMAX，台湾省的全球一动、威迈思电信、远传电信、大众电信、大同电信、威达超舜电讯等六家运营商，都抢到了WiMAX牌照。

由于中国和欧洲的通讯生产商都一起对付美国WiMAX，连美国高通都不想生产WiMAX的支持设备和芯片，2010年，WiMAX标准的最大支柱Intel先撑不住了，宣布解散WiMAX部门。

６．第四代移动通讯系统（4G）

4G是将WLAN技术和3G通信技术进行了很好的结合，使图像的传输速度更快，让传输图像的质量和图像看起来更加清晰，4G通信技术让用户的上网可以高达理论100M，3G通信技术相比，是其20倍，4G带来了高清、视频直播、云计算、手机网游等。

4G有多个叫法，国际电信联盟称其为IMT-Advanced技术，其它的还有B3G、BeyondIMT-2000等叫法。

4G有两大技术根基：LTE和IEEE802.16m（WiMax2），LTE是Long Term Evolution长期演进，就是在３G基础上通过技术迭代慢慢达到４G。

前面我们讲了，在3G时代，欧洲为了推广自己的UMTS，建立了3GPP组织，在向4G演进时，3GPP明确的"去高通化"，在路线上规避了高通的专利技术。与此同时，高通又整了一个3GPP2，开始搞自己的4G演进技术，也就是UMB，由于高通在3G时代全行业收取"高通税"，使得大部分的设备厂家都去支持LTE而不支持UMB，同时部署了高通的CDMA的运营商也宣布了对LTE的支持，外加上UMB盟友转投当时Intel领头的Wimax。UMB自身不能同频干扰，全球性经济危机，种种不利条件的叠加下，高通宣布了放弃UMB而转投LTE。不过家底厚，高通还是有有一部分专利被写入４G标准，只不过不是核心专利，而是部分必要专利，按照LTE标准的的最早期的版本3GPP R8来看，确立于2008年，也就是高通的4G专利要在2028年左右才会陆陆续续的开始过期。

2009年10月，ITU共计征集到了六个候选技术，六个技术可以分为两大类，一是基于3GPP的LTE-Advanced的技术；另外一类是基于IEEE802.16m（WiMax2 ）的技术，中国提交的候选技术作为LTE-Advanced的一个组成部分。

六个候选技术分别是：

北美标准化组织IEEE的802.16m（WiMax2）

日本3GPP的FDD-LTE-Advance

韩国（基于802.16m）

中国（TD-LTE-Advanced）（LTE-TDD）

欧洲标准化组织3GPP（FDD-LTE-Advance）

4G的确定下来国际标准有两项：LTE-Advance和IEEE，TD-LTE只有一条道，通过信号灯控制器来决定什么时候可以上，什么下。LTE FDD有两条道，往上走和往下走可以同时进行，相互独立的。两者各具优势：TD-LTE占用资源少，LTE-FDD性能更强劲。

2013年12月4日，4G牌照发放，我国进入4G时代。

中国联通：TD-LTE、FDD-LTE

中国电信：TD-LTE、FDD-LTE

中国移动：TD-LTE

可能各位想问，为什么中国移动没有选择FDD-LTE？中国电信、中国联通在3G网络为FDD制式，所以采取LTE混合组网模式，至于中国移动为什么只采用TD-LTE我想，大家琢磨琢磨也知道的差不多了。

７．第五代移动通讯系统（5G）

5G网络的主要优势数据传输速率高，最高可达10Gbit/s，比有线互联网要快，比先前的4G LTE蜂窝网络快100倍。另一个优点是较低的网络延迟，低于1毫秒，而4G的延迟为30-70毫秒。

5G的准备工作从2013年开始，2017年2月，国际通信标准组织3GPP宣布了“5G”的官方 Logo。

2017年12月21日，在国际电信标准组织3GPP RAN第78次全体会议上，5G NR首发版本正式冻结并发布。

5G NR是“5G New Radio”的缩写，中文学名“5G新空口”，而“空口”则是空中接口，比如手机到基站的接口。

在5G阶段，3GPP组织把接入网(5G NR)和核心网(5G Core)拆开了，要各自独立演进到5G时代，这是因为5G不仅是为移动宽带设计，它要面向eMBB(增强型移动宽带)、URLLC(超可靠低时延通信)、mMTC(大规模机器通信)三大场景。简单说就是５G不只是把速度搞上去就行，还得解决延迟、承受大规模机器同时通信，如图：

现今时间段，提到5G，有一个词汇是你一定会听到的，那就是：双模双载波,双模和双载波，包含了目前5G最为大家讨论关心的两个方面：

（1）双模指5G网络的两种部署方式

NSA（非独立组网）、SA（独立组网）

用最简单的话说就是：SA需要新建5G基站和5G核心网，NSA就是利用4G基站或核心网

（2）双载波

这个术语说的是5G的两个频段区间

一种是6GHz以下，又称Sub-6GHz，跟目前2、3、4G差不多在一个频段

一种是在24GHz以上，高频毫米波（mmWave）

理论：频率越高，电磁波的波长越短，能量越高，衰减越快，穿透性越差，散射越少，对人体伤害越大，中学物理告诉我们，波长越长，越容易绕过障碍物

根据上述理论可知：毫米波频率在24GHz以上，所以他波长很短，携带的信息多，传递的也快，也就意味着，延迟很低，相应的问题就是覆盖小，建筑遮挡穿透性差，覆盖同一区域，Sub-6GHz的基站1个就行，但毫米波基站可能需要5个，但是这个频率还远没到伤害你身体的阶段不必担心。

但由于目前还在4G到5G过渡阶段，现有4G基础好，而且Sub-6GHz传输距离长、蜂巢覆盖范围较广，对基站的需求数量较少，相对配套设置也发展成熟，我国国土辽阔，全面覆盖成本大时间长，为了及时享受5G，所以目前国内5G的初期建设主要使用Sub-6GHz频段。以后随着各技术环节成熟，加上慢慢修建新5G基站，毫米波肯定会发展起来。

５G发展时间线：

2018年2月23日，在世界移动通信大会召开前夕，沃达丰和华为宣布，两公司在西班牙合作采用非独立的3GPP 5G新无线标准和Sub6 GHz频段完成了全球首个5G通话测试。

2018年2月27日，华为在MWC2018大展上发布了首款3GPP标准5G商用芯片巴龙5G01和5G商用终端，支持全球主流5G频段，包括Sub6GHz(低频)、mmWave(高频)。

2018年6月13日，3GPP 5G NR标准SA（Standalone，独立组网）方案在3GPP第80次TSG RAN全会正式完成并发布，这标志着第一个真正完整意义的国际5G标准正式出炉。

2018年12月1日，韩国三大运营商SK、KT与LG U+同步在韩国部分地区推出5G服务，这也是第五代移动通信服务在全球首次实现商用，第一批应用5G服务的地区为首尔、首都圈和韩国六大广域市的市中心，手机用户2019年3月份左右可以使用5G服务。

2019年6月6日，工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照。

2019年10月31日，三大运营商5G商用，并于11月1日正式上线5G商用套餐。

关于５G，肯定有人会问：

（1）2G、3G、4G都有不同国家的标准，5G的标准是什么？

（2）5G方面，华为真的是老大吗？

其一：3G时代有三大平行技术标准，4G时代有两大技术路线，而到了5G时代，全球将统一技术路径，因为5G涉及的内容方面太多太多，所以各自为战难度大，且没什么意义，大家合起伙来共同制定一个标准才是共赢的。

5G的标准目前国际电信联盟正在制定，5G的标准制定分为两个阶段，第一阶段为R15标准，第二阶段为R16标准，已经开了几次会，第一次开会，2018年6月完成，该阶段完成独立组网的5G标准（SA），支持增强移动宽带和低时延高可靠物联网，完成网络接口协议。这也就是我们所说的第一阶段标准或者第一版标准。

为了充分利用已有网络设备，减少网络部署成本，R15版本又划分成了早期版本（非独立组网NSA，已于2018年3月冻结）、主要版本（独立组网SA，已于2018年9月冻结）和延迟版本（原定2018年12月冻结，后推迟到2019年），所以之前所说的冻结只是R15的NAS和AS冻结，满足国际电信联盟全部要求的R16标准估计要到2020年才能冻结。

其二：５G目前主要看各家的专利贡献情况，很多专利还在申请和研发中，这部分内容较多，我们放在下一期：５G必要专利和基带芯片，敬请关注。

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