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中國移動研究院副院長黃宇紅近日表示：“計劃推出的 5G 標(biāo)準(zhǔn)將不再具有多個技術(shù)版本，而是形成統(tǒng)一融合的唯一標(biāo)準(zhǔn)?！北娝苤?G、2G、3G、4G 時代，都是有多個版本的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。為什么 5G 將形成統(tǒng)一融合的單一標(biāo)準(zhǔn)?
答案似乎只有一個，就是產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢決定。
首個版本的 5G 標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計在 2018 年完成并推出，5G 的各位前輩是怎樣的，本期《趣科技》我們就來盤點一下通信標(biāo)準(zhǔn)那些事。
1G 時代，傻白甜時代只能語音不能上網(wǎng)
1G 作為移動通信的鼻祖，為類比式系統(tǒng)，是以模擬技術(shù)為基礎(chǔ)的蜂窩無線電話系統(tǒng)。1G 系統(tǒng)采用頻分多址（FDMA）的模擬調(diào)制方式，將介于 300Hz 到 3400Hz 的語音轉(zhuǎn)換到高頻的載波頻率 MHz 上（一般在 150MHz 或以上）。
歷史：
二十世紀(jì)六十年代由美國貝爾實驗室等單位提出蜂窩系統(tǒng)的概念和理論，但是受到硬件的限制，七十年才在正式向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。移動通信的變革在北美、歐洲、和日本幾乎同時進(jìn)行，但在這些區(qū)域采用的標(biāo)準(zhǔn)是不同的。
1971 年 12 月，AT&T 向 FCC 提交了蜂窩移動服務(wù)提案；1978 年，美國貝爾試驗室研制成功全球首個移動蜂窩電話系統(tǒng) AMPS；1982 年，AMPS 被 FCC 批準(zhǔn)，分配了 824-894MHz 頻譜，投入正式商業(yè)運(yùn)營。
1979 年，由 NET 在日本東京開通了第一個商業(yè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，使用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是日本電報電話（NTT），后來發(fā)展了高系統(tǒng)容量版本 Hicap。
北歐于 1981 年 9 月在瑞典開通了 NMT(Nordic 移動電話)系統(tǒng)，接著歐洲先后在英國開通 TACS 系統(tǒng)，德國開通 C－450 系統(tǒng)等。
1G 通信存在眾多弊端，保密性差、系統(tǒng)容量有限、頻率利用率低、只能進(jìn)行進(jìn)行通信無法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備成本高、體積重量大等。由于受到傳輸帶寬的限制，不能進(jìn)行移動通信的長途漫游，只能是一種區(qū)域性的移動通信系統(tǒng)。
1G 標(biāo)準(zhǔn)：
- AMPS：高級移動電話系統(tǒng)，運(yùn)行于 800MHz 頻帶，在北美，南美和部分環(huán)太平洋國家廣泛使用
- TACS：總接入通信系統(tǒng)，由摩托羅拉公司開發(fā)，是 AMPS 系統(tǒng)的修改版本，運(yùn)行于 900MHz 頻帶，分為 ETACS(歐洲)和 JTACS(日本)兩種版本。英國、日本和部分亞洲國家廣泛使用此標(biāo)準(zhǔn)，我國郵電部于 1987 年確定以 TACS 制式作為我國模擬制式蜂窩移動電話的標(biāo)準(zhǔn)
- NMT：北歐移動電話，運(yùn)行于 450、900MHz 頻帶，應(yīng)用于曾在北歐國家、瑞士、荷蘭、東歐及俄羅斯等國。NMT450?由愛立信和諾基亞公司開發(fā)，服務(wù)于北歐國家。是世界上第一個多國使用的蜂窩網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行于 450 MHz 頻段；NMT900 為升級版本有更高的系統(tǒng)容量，并能使用手持的終端產(chǎn)品
- C-Netz：運(yùn)行于 450MHz 頻帶，應(yīng)用于西德、葡萄牙及奧地利
- C-450：與 C-Netz 基本相同，運(yùn)行于 450MHz 頻帶，二十世紀(jì)八十年代部署在非洲南部
- Radiocom 2000：RC2000，運(yùn)行于 450、900MHz 頻帶，應(yīng)用于法國
- RTMS：運(yùn)行于 450MHz 頻帶，應(yīng)用于意大利
- NTT：分為 TZ-801、TZ-802 和 TZ-803 三種制式，高容量版本稱為 HICAP
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1G 時代就是一個傻白甜的時代，以 AMPS 為代表，只能語音通信不能上網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)容量也嚴(yán)重受限，除此之外還有眾多弊端，比如保密性差、系統(tǒng)容量有限、頻率利用率低、設(shè)備成本高、體積重量大等。
由于受到傳輸帶寬的限制，不能進(jìn)行移動通信的長途漫游，只能是一種區(qū)域性的移動通信系統(tǒng)，只有"國家標(biāo)準(zhǔn)"沒有"國際標(biāo)準(zhǔn)"，系統(tǒng)制式混雜不能國際漫游成為一個突出的問題。這些缺點都隨著第二代移動通信系統(tǒng)的到來得到了很大的改善。
雖然 1G 時代并不區(qū)分移動、聯(lián)通和電信，卻有著 A 網(wǎng)和 B 網(wǎng)之分，而在這兩個網(wǎng)背后就是主宰模擬時代的愛立信和摩托羅拉。通信設(shè)備就像磚頭一樣，但卻昂貴無比，這便是財富的象征的“大哥大”。
我國移動通信的時代來的比較晚，1987 年才開始，并以 TACS 為標(biāo)準(zhǔn)。
2G 時代，跨時代的經(jīng)典一代
20 世紀(jì) 70 年代進(jìn)入了 2G 時代，開啟數(shù)字蜂窩通信，擺脫了模擬技術(shù)的缺陷，有了跨時代的提升，雖然仍定位于話音業(yè)務(wù)，但開始引入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。并且手機(jī)可以發(fā)短信、上網(wǎng)。2G 的天下，也呈現(xiàn)出“抱團(tuán)”的現(xiàn)象，與 1G 時代的亂戰(zhàn)在相比，天下被分割為 GSM（基于 TDMA）與 CDMA 兩種形式。
既生瑜何生亮？既然有了 GSM 為何還要費大力氣研發(fā) CDMA?
隨著移動通信用戶數(shù)的增加，TDMA 依靠大力壓縮信道帶寬的做法已經(jīng)顯現(xiàn)出弊端的時候，美國高通便投入到了 CDMA 的研發(fā)中，并證實 CDMA 用于蜂窩通信的容量巨大，且頻率利用率高、抗干擾能力強(qiáng)，所以應(yīng)用前景也被看好。
2G 標(biāo)準(zhǔn)：
- GSM：全球移動通信系統(tǒng)，基于 TDMA，源于歐洲并實現(xiàn)全球化，使用 GSN 處理器。GSM 系統(tǒng)通過 SIM 卡來識別移動用戶，這位發(fā)展個人通信打下了基礎(chǔ)
- IDEN：基于 TDMA，美國獨有的系統(tǒng)，被美國電信系統(tǒng)商 Nextell 使用
- IS-136﹙D-AMPS﹚：基于 TDMA，美國最簡單的 TDMA 系統(tǒng)，用于美洲
- IS-95﹙CDMAOne﹚：基于 CDMA，美國最簡單的 CDMA 系統(tǒng)，用于美洲和亞洲一些國家
- PDC：基于 TDMA，僅在日本普及
2G 時代開始了移動通信標(biāo)準(zhǔn)的爭奪戰(zhàn)，1G 時代各國的通信模式系統(tǒng)互不兼容迫使廠商要發(fā)展各自的專用設(shè)備，無法大量生產(chǎn)在一定程度上抑制了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2G 時代雖然標(biāo)準(zhǔn)也比較多，但已經(jīng)有“領(lǐng)導(dǎo)性”的網(wǎng)絡(luò)制式脫穎而出。GSM 也讓全球漫游成為可能。
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伴隨著 1989 年 GSM 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)化，歐洲起家的諾基亞與愛立信開始攻占美國和日本市場，僅僅 10 年功夫諾基亞力壓摩托羅拉，成為全球最大的移動電話商。
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我國內(nèi) 2G 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)始于 1994 年中國聯(lián)通的成立，2000 年 4 月中國移動成立了。
3G 時代，CDMA 的家族狂歡
2G 在發(fā)展后期暴露出來的 FDMA 的局限，讓通信廠商找到了 3G 發(fā)展的方向。3G 移動網(wǎng)絡(luò)必須要面對新的頻譜、新的標(biāo)準(zhǔn)、更快的數(shù)據(jù)傳輸。而 CDMA 系統(tǒng)以其頻率規(guī)劃簡單、系統(tǒng)容量大、頻率復(fù)用系數(shù)高、抗多徑能力強(qiáng)、通信質(zhì)量好、軟容量、軟切換等特點顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
于是國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了官方第 3 代移動通信(3G)標(biāo)準(zhǔn) IMT-2000（國際移動通信 2000 標(biāo)準(zhǔn))。在 2000 年 5 月確定 WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA 三大主流無線接口標(biāo)準(zhǔn)；2007 年，WiMAX 成為 3G 的第四大標(biāo)準(zhǔn)。
可見 3G 雖然標(biāo)準(zhǔn)還是有多家，但是也快成為 CDMA 的“家族企業(yè)”了。WiMAX 定位是取代 WiFi 的一種新的無線傳輸方式，但后來發(fā)現(xiàn) WiMAX 定位比較像 3.5G 一樣，提供終端使用者任意上網(wǎng)的連結(jié)，這些功能 3.5G/LTE 都可以達(dá)到。
WCDMA（歐洲）：基于 GSM 發(fā)展而來，歐洲與日本提出的寬帶 CDMA 基本相同并進(jìn)行了融合。該標(biāo)準(zhǔn)提出了 GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G）的演進(jìn)策略，機(jī)遇 GSM 的市場占有率情況，WCDMA 具有先天的市場優(yōu)勢，是終端種類最豐富 3G 標(biāo)準(zhǔn)，占據(jù)全球 80%以上市場份額。WCDMA 的支持者包括歐美的愛立信、阿爾卡特、諾基亞、朗訊、北電，以及日本的 NTT、富士通、夏普等廠商。
CDMA2000（美國）：由窄帶 CDMA(CDMA IS95）技術(shù)發(fā)展而來的寬帶 CDMA 技術(shù)，美國高通北美公司為主導(dǎo)提出，摩托羅拉、Lucent 和韓國三星都有參與，但韓國成為該標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者。CDMA2000 可以由 CDMAOne 結(jié)構(gòu)直接升級到 3G，成本低廉。但使用 CDMA 的地區(qū)只有日、韓和北美，所以 CDMA2000 的支持者不如 W-CDMA 多。
TD-SCDMA（中國）：中國大陸?yīng)氉灾贫?，?1999 年 6 月中國原郵電部電信科學(xué)技術(shù)研究院（大唐電信）向 ITU 提出，但技術(shù)發(fā)明始于西門子公司。TD-SCDMA 因輻射低被譽(yù)為綠色 3G。該標(biāo)準(zhǔn)可不經(jīng)過 2.5 代的中間環(huán)節(jié)直接向 3G 過渡，適用于 GSM 系統(tǒng)向 3G 升級，但相對于另兩個主要 3G 標(biāo)準(zhǔn) CDMA2000 和 WCDMA 它的起步較晚，技術(shù)不夠成熟。
WiMAX：微波存取全球互通，又稱為 802·16 無線城域網(wǎng)，是又一種為企業(yè)和家庭用戶提供“最后一英里”的寬帶無線連接方案。
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日本是世界上 3G 網(wǎng)絡(luò)起步是最早的，2000 年 12 月日本以招標(biāo)方式頒發(fā)了 3G 牌照，2001 年 10 月 NTT DoCoMo 在世界第一個開通了 WCDMA 服務(wù)。落后于日本 9 年，我國終于在 2009 年的 1 月 7 日頒發(fā)了 3 張 3G 牌照，分別是中國移動的 TD-SCDMA，中國聯(lián)通的 WCDMA 和中國電信的 WCDMA2000。
中國移動的 TD-SCDMA 為自主研發(fā)，因此在 3G 用 戶數(shù)量、終端數(shù)量、運(yùn)營地區(qū)上都存在一定的劣勢，所以失去了領(lǐng)跑的機(jī)會只能將翻身的希望寄予 4G 時代。
4G 時代，真正自由溝通
3G 是高速 IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，雖然上網(wǎng)已經(jīng)變成不是什么奢侈的事情，但是并不能滿足人們的需求。所以在 3G 普及度并不高的時候，4G 的研發(fā)已經(jīng)走在路上了。4G 系統(tǒng)可稱為廣帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)，可將上網(wǎng)速度提高到超過 3G 移動技術(shù) 50 倍，可實現(xiàn)三維圖像高質(zhì)量傳輸。
4G 有多個叫法，國際電信聯(lián)盟稱其為 IMT-Advanced 技術(shù)，其它的還有 B3G、BeyondIMT-2000 等叫法。
2009 年初，ITU 在全世界范圍內(nèi)征集 IMT-Advanced 候選技術(shù)。2009 年 10 月，ITU 共計征集到了六個候選技術(shù)。這六個技術(shù)基本上可以分為兩大類，一是基于 3GPP 的 LTE 的技術(shù)；另外一類是基于 IEEE 802.16m 的技術(shù)。
2012 年 1 月，正式審議通過將 LTE-Advanced 和 WirelessMAN-Advanced(802.16m)技術(shù)規(guī)范確立為 IMT-Advanced(俗稱"4G")國際標(biāo)準(zhǔn)，我國主導(dǎo)制定的 TD-LTE-Advanced 同時成為 IMT-Advanced 國際標(biāo)準(zhǔn)。
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4G 標(biāo)準(zhǔn)：
- LTE：它改進(jìn)并增強(qiáng)了 3G 的空中接入技術(shù)，采用 OFDM 和 MIMO 作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)
由于 WCDMA 網(wǎng)絡(luò)的升級版 HSPA 和 HSPA+均能夠演化到 FDD-LTE，我國自主研發(fā)的 TD-SCDMA 也可繞過 HSPA 直接向 TD-LTE 演進(jìn)，所以這一 4G 標(biāo)準(zhǔn)獲得的支持是最大的。
- LTE-Advanced：LTE 技術(shù)的升級版，正式名稱為 Further Advancements for E-UTRA，LTE 作為 3.9G 移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，那么 LTE-Advanced 作為 4G 標(biāo)準(zhǔn)更加確切一些。LTE-Advanced 包含 TDD 和 FDD 兩種制式，其中 TD-SCDMA 將能夠進(jìn)化到 TDD 制式，而 WCDMA 網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)化到 FDD 制式。移動主導(dǎo)的 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)可繞過 HSPA+網(wǎng)絡(luò)而直接進(jìn)入到 LTE
- WiMax：全球微波互聯(lián)接入，另一個名字是 IEEE 802.16。WiMAX 的技術(shù)起點較高，能提供的最高接入速度是 70M，這個速度是 3G 所能提供的寬帶速度的 30 倍
- WirelessMAN-Advanced：WiMax 的升級版，即 IEEE 802.16m 標(biāo)準(zhǔn)，802.16m 最高可以提供 1Gbps 無線傳輸速率，還將兼容未來的 4G 無線網(wǎng)絡(luò)。
美國最大的移動運(yùn)營商 Verizon 選擇的是 LTE，布局了上百個城市，后期開始向 LTE-Advanced 演進(jìn)；第二大移動運(yùn)營商 AT&T 采取 HSPA+和 LTE 技術(shù)并駕齊驅(qū)；第三名的 Sprint 則重壓 WiMax，不過后來也開始布局 LTE 走雙戰(zhàn)略。歐洲和美國類似，選擇 WiMax 以及 LTE 兩種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)制式居多。
全世界走得最快的是韓國,2011 年開始，韓國三大電信運(yùn)營商 SKT、KT 和 LGU+就開始部署 LTE 4G 網(wǎng)絡(luò)。日本 4G 的情況跟韓國差不多，日本 4G 的發(fā)展雖然沒有造成運(yùn)營商格局變化，但卻成就了異常繁榮的移動互聯(lián)網(wǎng)市場。
5G 時代，大統(tǒng)一的天下
從 2G 到 3G，再從 3G 到 4G，中間的過渡時間越來越短。在 4G 剛剛從實驗室走出來的時候就有專家預(yù)測：在 3G 向 4G 過渡的過程中，如果 4G 通信因為系統(tǒng)或終端的短缺而導(dǎo)致延遲的話，那么號稱 5G 的技術(shù)隨時都有可能威脅到 4G 的贏利計劃，此時 4G 漫長的投資回收和贏利計劃會變得異常的脆弱。
雖然 4G 已經(jīng)擁有了可觀的用戶數(shù)，但是 5G 到來的步伐也加快了。關(guān)于 5G 可以帶給我們的上網(wǎng)感受可以用一張圖表示了。
3G 手機(jī)用戶在全球范圍都可以進(jìn)行移動通信，但是由于沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，各種移動通信系統(tǒng)彼此互不兼容，給手機(jī)用戶帶來諸多不便。這個問題也遺留給了 4G 來解決，但是 4G 并沒有把這個問題解決好，那個這個問題就留給了 5G。這也是“計劃推出的 5G 標(biāo)準(zhǔn)將不再具有多個技術(shù)版本，而是形成統(tǒng)一融合的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的原因。
中國(華為)、韓國(三星電子)、日本、歐盟都在投入相當(dāng)?shù)馁Y源研發(fā) 5G 網(wǎng)絡(luò)。華為計劃在 2018 年與合作伙伴建設(shè) 5G 試驗網(wǎng)，2019 年完成 5G 互操作測試，并于 2020 年率先實現(xiàn) 5G 商用。關(guān)于 5G 我們更多的是期待與等待。
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