從3G時代到5G時代,我們都經歷了什麼?

2020-12-15 太平洋電腦網資訊中心

  [PConline 資訊]從第一個電話起,人類在關於通信方面的發展突飛猛進。從簡簡單單的電話,再到一部部電話織起的網;從有線電話發展成無線的手機;從固定電話發展到行動電話;從單一的通話功能發展到多功能……關於通信設備的發展,也是日新月異。這裡我們就來聊聊,從2008年開始普及的3G,再到被稱為5G元年的2020年,我們都經歷了什麼。

簡述移動通信系統

  說到這裡,就得先明白,這裡的G指的是Generation,1G,2G,3G,4G,5G網絡分別代表第一、二、三、四、五代移動通信系統。作為最早的移動通信系統,也就是我們熟知的「大哥大」所使用的第一代通信技術,僅限於因的蜂窩電話標準,這時傳遞信息所使用的電信號或者時電磁波信號往往是對信息本身的直接模擬,例如語音、傳真、動態圖像等信息的傳遞,都是以模擬語音的方式出現的。

  雖然在當時這已經是很厲害的技術,而在目前看來,1G容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通話質量不高、不能提供數據業務、不能提供自動漫遊等服務,只能打電話,就連發簡訊這種數據信息都無法支持。目前看來真的有太多缺點。也正是因為性能不夠,從1987年11月18日在廣東第六屆全運會上開通並正式商用的第一代移動通訊技術,經歷了14年的風雨,在2001年12月31日正式關閉。

  而在第二代移動通訊系統上,手機相比大哥大,變的小了一些,同時以數字語音傳輸技術為核心,雖然在目前看來升級並不大,只是從2G開始變的可以發簡訊了,但在當時依舊是顛覆性的創新;同時2G也解決了1G最大的問題,就是因為技術標準各不相同,只有「國家標準」而沒有「國際標準」。

  在2G之後,其實還有2.5G,2.5G技術是2G邁向3G的銜接性技術,由於3G是個相當浩大的工程,多且複雜,想要從2G直接更換到3G不可能一步到位,因此就出現了2.5G技術。我們所熟知的GPRS、WAP、EDGE、藍牙等技術都是2.5G技術。2.5G能夠實現圖片、音頻、短小的視頻傳輸,同時,支持了無線上網!絕大部分人都知道的移動夢網,英文Monternet,意思就是Mobile+Internet,就是移動網際網路。這在當時的歷史階段引領了一陣子包括手機、網際網路、遊戲、音樂、視頻等行業的發展,也正是在這時,很多人第一次接觸到了「流量」這個詞,也正是在這時指導手機可以上網,上網需要流量,手機沒流量上網是要扣話費的。

3G時代

  3G和2G的主要區別是在傳輸聲音和數據的速度上的提升,能夠在全球範圍內更好的實現無限漫遊,並處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式將無線通信與國際網際網路等多媒體通信結合的一代移動通信技術。其實到這裡,在2020年,3G一般的日常使用方面,除了速度稍微慢了一點,已經能夠滿足日常的使用需求了。

  但是在國內,中國的TD-SCDMA有且只有中國移動一家採用,而關於TD-SCDMA有一段很多人不願提起的往事。

  1994年,電信科學院院長李世鶴了解到之前一起工作過的,在美國讀博士的陳衛及美國大學執教的徐廣涵在合作研究智能天線,還成立了Cwill公司,三人經過技術溝通,認為SCDMA在無線傳輸上極具潛力,將SCDMA技術介紹到郵電部,並帶領郵電部專家到美國考察和演示,得到郵電部相關領導的高度認可,決定將相關技術進入國內。199511月,電信科學技術研究院和Cwill公司合資成立了信威公司,緊接著SCDMA被列入九五科技攻關計劃,得到1500萬元的資助,還得到國家計委的1000萬元資助,被李世鶴和周寰看好的SCDMA技術,成了後來中國TD-SCDMA的雛形。

  ITU(國際電信聯盟)在1997年發文徵集3G提案,並在1998630日截止,中國當時接到徵集函後,就有了好幾次關於中國要不要做、究竟怎麼做的集中討論,當時中國在移動通信領域經驗是一片空白,華為、中興當時主要生產程控交換機設備,GSM設備還在研製開發過程中,對3G和標準一片空白。在19981月開了一個關於標準決策的至關重要的會議,討論關於候選技術提交和中國確定3G候選技術策略的香山會議,在此次會議上有很多來自全國高校的教授和研究院所,爭論得非常厲害,大多數人都持懷疑態度,郵電部相關領導最後拍板:中國發展移動通信事業不能永遠靠國外的技術,總得有個第一次,第一次可能不會成功,但會留下寶貴的經驗,我支持他們把TD-SCDMA提到國際上去,如果真失敗了,我們也看作是一次勝利,一次中國人敢於創新的嘗試,也為國家作出了貢獻。

  中國的TD-SCDMA其實是分為兩部分的,是中國的SCDMA加上西門子的TD-CDMA技術,西門子在3G研究的初期是聚焦於TDD研究的,但是在歐洲初步技術篩選中,敗給了以愛立信和Nokia為代表的WCDMA陣營,並且西門子作為歐洲公司,還要聯名和投資支持歐洲陣營的UMTS,因此之前的TDD投資基本上就打了水漂,後來在西門子研究部參與3G研發的李萬林的推薦下,西門子決定用這一技術與中國人合作,恰好中國申請TD-SCDMA技術專利數量不夠,正好買下來了西門子的TD-CDMA,這才有了現在我們說的TD-SCDMA

  但是這麼短時間做出來的通訊標準難免存在一些小問題,技術也不是特別成熟曾主管中國移動技術部的高層經理稱:相較於WCDMACDMA2000TD-SCDMA的技術本源決定了它的低速率,再怎麼優化也趕不上其他的3G標準。

  20005月,在中國的強硬表態支持下,所謂強硬表態就是:你們不用我自己用,並罷會表示抗議,無奈之下ITU(國際電信聯盟)宣布將中國提交的TD-SCDMA,與歐洲的WCDMA,美國主導的CDMA2000並列為三大3G國際標準。其中很多國家和廠商表示不會支持和採用,廠商表示:你自己用這個標準可以,但我不會給你生產支持這個標準的晶片和手機,代表就是蘋果和高通,但技術不成熟,加上巨頭有實力,我們也無能為力。

  20084月,相關人員上書,明確建議由中國移動來做TD-SCDMA,理由是中國移動有用戶優勢、有充足的資金且是國際品牌,說白了就是誰肥宰誰這一建議很快得到批示,最終中國移動硬著頭皮上馬了TD-SCDMA2008年以迎奧運為名宣布:TD-SCDMA41日起由中國移動試運行直到200917日,工信部為中國移動、中國電信和中國聯通發放3G牌照,中國進入了3G時代。

4G時代

  而在4G時代,給我們帶來了更好的使用體驗。

  4G是將WLAN技術和3G通信技術進行了很好的結合,使圖像的傳輸速度更快,讓傳輸圖像的質量和圖像看起來更加清晰,4G通信技術讓用戶的上網可以高達理論100M3G通信技術相比,是其20倍,4G帶來了高清、視頻直播、雲計算、手機網遊等。

  4G有多個叫法,國際電信聯盟稱IMT-Advanced技術,其它的還有B3GBeyondIMT-2000等叫法。4G有兩大技術根基:LTEIEEE802.16mWiMax2LTELong Term Evolution長期演進,就是在3G基礎上通過技術迭代慢慢達到4G

  3G時代,歐洲為了推廣自己的UMTS,建立了3GPP組織,在向4G演進時,3GPP明確的"去高通化",在路線上規避了高通的專利技術。與此同時,高通又推出了一個3GPP2技術,開始搞自己的4G演進技術,也就是UMB,由於高通在3G時代全行業收取"高通稅",使得大部分的設備廠家都去支持LTE而不支持UMB,同時部署了高通的CDMA的運營商也宣布了對LTE的支持,外加上UMB盟友轉投當時Intel領頭的Wimax。再加上UMB自身不能解決同頻幹擾的問題,加之當時全球性經濟危機,種種不利條件的疊加下,高通宣布了放棄UMB而轉投LTE

  不過由於高通實力強大,還是有很大一部分專利被寫入4G標準,只不過不是核心專利而是部分必要專利。按照LTE標準的最早期的版本3GPP R8來看,4G標準確立於2008年,也就是高通的4G專利要在2028年左右才會陸陸續續的開始過期。

  200910月,ITU共計徵集到了六個候選技術,六個技術可以分為兩大類,一是基於3GPPLTE-Advanced的技術;另外一類是基於IEEE802.16mWiMax2 )的技術,中國提交的候選技術作為LTE-Advanced的一個組成部分。

  六個候選技術分別是:北美標準化組織IEEE802.16mWiMax2日本3GPPFDD-LTE-Advance韓國(基於802.16m中國(TD-LTE-Advanced)即(LTE-TDD歐洲標準化組織3GPPFDD-LTE-Advance

  而到最後確定下來的國際標準只有兩項LTE-AdvanceIEEE而國內從2013124日,4G牌照發放,我國正式進入4G時代。

5G時代

  5G網絡的主要優勢數據傳輸速率高,最高可達10Gbit/s,比有線網際網路要快,比先前的4G LTE蜂窩網絡快100倍。另一個優點是較低的網絡延遲,低於1毫秒,而4G的延遲為30-70毫秒。

  5G的準備工作從2013年開始,20172月,國際通信標準組織3GPP正式宣布了5G的官方logo20171221日,在國際電信標準組織3GPP RSM78次全體會議上,5G NR手法版本正式凍結並發布。5G NR是「5G New Radio」的縮寫,中文學名:5G新空口,空口則是空中接口,比如手機到基站的接口。

  5G階段,3GPP組織把接入網(5G NR)核心網(5G Core)拆開了,要各自獨立演進到5G時代,這是因為5G不僅是為移動寬帶設計,它要面向eMBB(增強型移動寬帶)URLLC(超可靠低時延通信)mMTC(大規模機器通信)三大場景。簡單說就是5G不只是把速度搞上去就行,還得解決延遲、承受大規模機器同時通信。所以現今時間段,提到5G,有一個詞彙一定聽到過,那就是:雙模雙載波,這也正式目前5G最為大家討論關心的兩個方面。

  雙模指的就是5G網絡的兩種部署方式:NSA(非獨立組網)SA(獨立組網)

  用最簡單的話說就是:SA需要新建5G基站和5G核心網,NSA就是利用4G基站或核心網。

  雙載波則指5G兩個頻段區間,一種是6GHz以下,又稱為Sub-6GHz,跟目前234G差不多在一個頻段;一種是24GHz以上,高頻毫米波(MMWave

  因為頻率越高,電磁波的波長越短,能量越高,衰減越快,穿透性越差,散射越少,對人體傷害越大,中學物理就有說過:波長越長越容易繞過障礙物。所以毫米波頻率在24GHz以上,所以他波長很短,攜帶的信息多,傳遞的也快,也就意味著,延遲很低,相應的問題就是覆蓋小,建築遮擋穿透性差,覆蓋同一區域,Sub-6GHz的基站1個就行,但毫米波基站可能需要5個,但是這個頻率還遠沒到傷害你身體的階段不必擔心。

  但由於目前還在4G5G的過渡階段,現有4G基礎好,而且Sub-6GHz傳輸距離長、蜂巢覆蓋範圍較廣,對基站的需求數量較少,相對配套設置也發展成熟,我國國土遼闊,全面覆蓋成本大時間長,為了及時享受5G,所以目前國內5G的初期建設主要使用Sub-6GHz頻段。以後隨著各技術環節成熟,加上慢慢修建新5G基站,毫米波肯定會發展起來。

  關於5G的發展,2018223日,在世界移動通信大會召開前夕,沃達豐和華為宣布,兩公司在西班牙合作採用非獨立的3GPP 5G新無線標準和Sub6 GHz頻段完成了全球首個5G通話測試。

  2018227日,華為在MWC2018大展上發布了首款3GPP標準5G商用晶片巴龍5G015G商用終端,支持全球主流5G頻段,包括Sub6GHz(低頻)mmWave(高頻)

  2018613日,3GPP 5G NR標準SAStandalone,獨立組網)方案在3GPP80TSG RAN全會正式完成並發布,這標誌著第一個真正完整意義的國際5G標準正式出爐

  2018121日,韓國三大運營商SKKTLG U+同步在韓國部分地區推出5G服務,這也是第五代移動通信服務在全球首次實現商用,第一批應用5G服務的地區為首爾、首都圈和韓國六大廣域市的市中心,手機用戶20193月份左右可以使用5G服務。

  201966日,工信部正式向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發放5G商用牌照,中國正式進入5G時代。

  20191031日,三大運營商5G商用,並於111日正式上線5G商用套餐

  對於5G,很多人都有著自己的看法,對於5G的普及商用,對於消費者當然是一件好事,至於即將被普及的5G,還有以後性能更好的通信技術標準,會對我們生活造成什麼樣的改變,或許目前很難得知,雖然傳輸速度會越來越快,但也許到那時,速度快只是他最不起眼的技術之一。或許會有萬物互聯,或許能夠提升我們生活的幸福感……

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