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  • 1G到5G的发展历程

    此文转载自:https://blog.csdn.net/zmmL4V/article/details/110840734#commentBox

    参考
    第一代通信系统(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。
    第二代通信系统(2G)
    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。
    第三代通信系统(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。
    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
    第四代通信系统(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。
    第五代移动通信系统(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。
    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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