【5G与智能网络专题】1)5G基本概念与发展历程之一：从1G到5G

我们正身处技术爆炸的时代。2017年全世界专利申请的数量超过800万件。虽然这里面有不少水分，但是总数依然相当惊人。如果再看专利的增长速度，则更为惊人。以世界上最难获取的美国专利为例，2003—2015年的13年间，美国专利商标局批准了300万项专利，这个数量超过了美国专利商标局自1802年成立到2002年底200年间所批准专利的总和。

除了专利申请量惊人，今天科技的另一个特点是让我们感觉眼花缭乱。虚拟现实、人工智能、无人驾驶汽车、基因编辑、大数据医疗、区块链和虚拟货币以及5G和智能网络等，在媒体上每天都能看到这些概念，并且逐渐被人接受、熟悉，从而深入影响人类社会。

科技进步日新月异，不仅给我们带来了好的生活，也让当下的人们产生了很多焦虑和恐惧。科技还带来了海量的数据，以及数据的存储与传输的挑战。数据的只有在不断流动和分析、应用中才能体现出价值。

5G、智能网络等基础设施的作用不可估量。本专题将重点介绍5G、智能网络的发展来源、基本概念、主要技术、相关解决方案及未来发展趋势。

5G基本概念与发展历程

“G”指的是Generation，是代的意思。从1G到5G，就是从第一代到第五代，是人为划分的。主要区别在于速率、业务类型、传输时延，以及各种移动通讯等采用了不同的技术，遵循不同的通讯协议。

5G，即第五代移动通信网络。在5G到来之前，移动通信网络经历了1G—4G的变革，每次信息通信技术变革都伴随着技术标准之争，历次的标准之争又产生了诸如参与标准制定企业的兴衰更替、信息通信产业的增值扩容等影响。

而目前在争夺5G标准主导权的，主要是中国和欧美。

中国现在强大了，谁又能想到，当初我们在1G、2G时代，连块落脚之处都没有。

1G：第一代移动通讯技术，是模拟通信系统时代。 由摩托罗拉公司生产的 “大哥大”使用的就是第一代通信技术，即模拟通信技术。虽然块头很大，它却只能打电话。主要系统为AMPS、NMT 以及TACS。

1G时代主要用于语音通讯，各国标准也不统一。 在1G时代，中国基本上是从零起步，只有少数人买得起的“大哥大”全部要从国外进口。 直到1987年，为了迎接全运会，才在广东省建立了中国首个移动通信网络，标志着中国的移动通信正式开始。

在80年代和90年代初，电子部武汉710厂和南京714厂生产车载用移动通讯设备，但是一直未成气候。邮电部的西安、杭州的企业和研究机构在移动通信技术装备方面取得了一些成就。

上世纪九十年代后期，是我国移动通信事业起步发展的时候。

2G： 到了上世纪90年代中期，移动通讯进入2G时代，数字传输开始取代了模拟传输。也一定程度上解决了第一代技术的缺陷，技术的成熟和进步，带来了通讯质量的提升，从此手机上网也成为了现实，虽然速度极慢。发短信从此也得以实现。

3G：第三代移动通信技术，是高速IP数据网络时代。从这一代开始互联网技术开始利用，各种数据通过移动互联网高速传输，音频，视频，各种多媒体文件等。移动互联网速度大幅提升，移动高速上网成为现实。

与前两代相比，3G主要是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。

3G标准有WCDMA、CDMA 2000、TD-SCDMA三种。

（1）W-CDMA （宽频分码多重存取）标准主要起源于欧洲和日本的早期第三代无线研究活动，该系统在现有的GSM网络上进行使用，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡，该标准的主要支持者有欧洲、日本、韩国。

（2）CDMA 2000（多载波分复用扩频调制）系统主要是由美国高通北美公司为主导提出的，它的建设成本相对比较低廉，主要支持者包括日本、韩国和北美等地区和国家。

（3）TD-SCDMA（时分同步码分多址接入）标准是由中国第一次提出并在此无线传输技术（RTT）的基础上与国际合作，完成了TD-SCDMA标准，成为CDMA TDD标准的一员。

当时的世界上移动通讯主要设备生产厂家有十几家，都是知名的电子企业，像美国的摩托罗拉、朗讯、欧洲的诺基亚、爱立信、阿尔卡特，加拿大的北方电讯，日本的富士通、NEC、韩国的三星等都在其列，中国的中兴、华为（成立于1987年）刚刚起步。

4G：第四代移动通信技术， 是在3G技术上的一次更好的改良， 通过将WLAN技术和3G通信技术进行很好的结合，图像的传输速度更快，传输图像的质量和图像看起来更加清晰，在智能通信设备中应用4G通信技术，用户的上网速度更加迅速，速度可以高达100M。

4G的主要优势如下：

显著提升通信速度：4G通信技术相较于之前的3G通信技术最大的优势就是显著提升了通信速度，让用户有了更佳的使用体验，同时这也推动了我国通信技术的发展。通信技术的发展是一个漫长的过程，在第一代的移动信息系统中只有语音系统，当发展到第二代移动信息系统中通信速度只有仅仅的10kb/s，当发展到3G通信技术阶段时，速度也没有一个质的飞跃，只有简单的2Mb/s。这都成了阻碍我国通信事业发展的因素，但是4G通信技术的出现很明显在通信速度方面有了一个质的飞跃。这不仅仅体现出来我国通信事业的快速发展，更可以从中看出我国如今社会的不断进步和网络技术的快速发展，是我国经济实力不断提高的体现，也说明我国综合实力在不断提高。

通信技术更加智能化：4G通信技术相较于之前的移动信息系统已经很大程度上实现了智能化的操作。这更符合我们当下的需求，我们日常中使用的手机便是4G通信技术智能化很好的一个体现的形式，智能化的4G通信技术可以根据人们在使用过程中不同的指令来做出更加准确无误的回应，对搜索出来的数据进行分析、处理和整理再传输到用户的手机上。4G手机作为人们越来越离不开的一个通信工具，极大地方便了人们的生活。

提升兼容性：软硬件之间的相互配合的程度便是平时我们所说的兼容性，如果软硬件之间的冲突减少便会表现成兼容性的提高，如果冲突多那么兼容性就会降低。4G通信技术的出现便很好的提高了兼容性这一性能，减少了软硬件在工作过程中的冲突，让软硬件之间的配合更加默契，这同时也很大程度上避免了故障的发生。4G通信技术很大程度上提高了兼容性的一个表现就是我们很少再会遇见之前经常出现的卡顿和闪退等多种故障，让人们使用通信设备的过程中更加顺畅和流利。

关键技术有：OFDM技术、MIMO技术、智能天线技术、SDR技术等。

相关网络构架包括EPON网络构架、TD-LTE网络构架。

作为全IP数据网络时代，4G是目前正在被广泛使用的一代。4G网络目前在世界各国广泛覆盖，终端数量规模庞大。

5G：第五代移动通信技术，国际组织将5G应用场景分为移动互联网和物联网两大类。低时延、低功耗、高可靠的5G通信技术成为这一代技术的目标和期待。基于高速数据传输的AR、VR、物联网等技术的诞生和普及将随着5G的到来高速涌现。5G网络极地的网络延迟将会促进车联网自动驾驶的快速发展。

回顾1G到5G的发展历程，很容易就会发现，技术的更新速度在不断加快。新技术标准的推出速度，也在加快：

1G时代：由摩托罗拉和爱立信制定。1G是第一代无线蜂窝技术仅支持语音呼叫，1G是模拟技术，使用它的手机电池寿命和语音质量差，安全性差，并且容易掉线，1G技术的最高速度为2.4 K。

2G时代：美国高通一手遮天。支持了短信和彩信的技术，而手机首次进行了重大升级，通用分组无线业务的2G最大速率为50 K，速率为1 M。

3G时代：美国高通一手遮天。3G网络带来了更快的数据传输速度，因此视频通话和移动互联网接入了，对于非移动设备，3G的最大速度估计约为2 M，处于移动状态的车辆的最大的接入速度约为384 K。

4G时代：中国成为标准的制定者之一。4G，它支持像3G那样的移动网络访问，以及可以满足游戏服务，高清移动电视，视频会议，3D电视以及其他需要高速的功能，设备移动时4G网络的最大速度为100 M。对于低移动性通信，速度为1 G，

5G时代：跟4G比，传输速率更高、网络容量更大。可以同时链接千亿个设备，是目前全球最快的网络。

总1G到5G，从模拟到数字，再到网络的发展，必将给社会带来重大变革，但不可否认，4G、5G将在很长时间内共存。

虽然 5G的大门 刚刚打开，但是可以预见，6G肯定离我们并不遥远。

目前通信技术更迭一般是十年一个周期，2019年被称为5G商用元年，也是6G研发的开始，虽然目前很多国家还处于5G部署建设的前期，但是华为已经抢先一步，6G开跑了，近日外媒曝出，华为位于加拿大渥太华的实验室，已经开启第六代通信技术研发方案。

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