1G、2G、3G、4G、5G 移动通信技术发展简史

1 移动通信系统简介

移动通信系统从第一代移动通信系统(1G)开始逐渐发展，目前已经发展到第四代移动通信系统(4G)，第五代移动通信系统(5G)也已经开始标准化，预计2020年商用，6G预计2030年商用。
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G指的是Generation，也就是“代”的意思，例如5G，表示第5代。
1G就是第一代移动通信系统的意思，2G、3G、4G、5G就分别指第二、三、四、五代移动通信系统，而这也确实是人为划代。1G~5G等的定义，主要是从速率，业务类型，传输时延，还有各种切换成功率角度给出具体实现的技术不同。
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1.1 第一代移动通信系统1G语音时代

第一代移动通信系统是模拟蜂窝移动通信，移动性和蜂窝组网的特性就是从第一代移动通信开始的，但是1G是模拟通信，抗干扰性能差，同时简单的使用FDMA技术使得频率复用度和系统容量都不高。

1G主要就是两种制式，分别是来自美洲的AMPS和来自欧洲的TACS(中国当时跟随欧洲使用TACS)，那是属于大哥大的时代。

代表：摩托罗拉8000X，即俗称“大哥大”，支持语音、短信等基础功能；

缺点：串号、盗号。

1G即第一代移动通信系统，那是一个属于大哥大的时代，我们很多人手中拿的还是大块头的摩托罗拉8000X。
其实，早在1940年，就有了战地移动通信电话。1941 年，摩托罗拉研发出了跨时代产品 SCR—300，重16公斤，需要专门的通信大兵背负。但到了1980年，大哥大才适合民用。那个年代虽然没有现在的移动、联通和电信，却有着A网和B网之分，而在这两个网背后就是主宰模拟时代的爱立信和摩托罗拉。1G所采用的模拟通信系统有着很多缺陷，经常出现串号、盗号等现象。1999年A网和B网被正式关闭，2G时代也来到了我们身边。

1.2 第二代移动通信系统2G文本时代

第二代移动通信技术加入更多的多址技术，包括TDMA和CDMA，同时2G是数字通信，抗干扰能力大大增强。第二代移动通信技术对接下来的3G和4G奠定了基础，比如分组域的引入，和对空中接口的兼容性改造，使得手机不再只有语音、短信这样单一的业务，还可以更有效率的连入互联网(电路域也可以提供Internet业务，只是相对来说分组域更适合Internet业务)。
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BBU和RRU都是移动基站的设备，BBU上联传输，下联RRU，RRU连接天线。
RRU相当于收发信机，接收发射信号，BBU+RRU=BTS移动收发信台。
BBU(BuildingBasebandUnite)室内基带处理单元。

信号收发器：BTS(Base Transceiver Station)，中文为基站收发台。
基站控制器(Base Station Controller)，
BSC在运营商的机房中，
BTS就是我们见到的铁塔。

2G主要的制式也是两个，分别是来自欧洲ETSI组织的GSM(GPRS/EDGE)和来自美洲以高通公司为主力的TIA组织的CDMA IS95/CDMA2000 1x。

代表：诺基亚7110，支持WAP，支持互联网接入；

缺点：传输速率低，网络不稳定，维护成本高；

到了1995年，新的通信技术成熟，国内也正式进入了2G的通信时代。2G一般定义为无法直接传送如电子邮件、软件等信息的通信方式，最早的文字简讯也从此开始。

从1G跨入2G则是从模拟调制进入到数字调制，相较而言，第二代移动通信具备高度的保密性，系统的容量也在增加，同时从这一代开始手机也可以上网了，不过人们只能浏览一些文本信息。

第一款支持WAP的手机是诺基亚7110，它的出现标志着手机上网时代的开始，而那个时代GSM的网速仅有9.6KB/s。而后的10年，诺基亚逐渐成为全球最大的移动电话商。

1.3 第三代移动通信系统3G图片时代

前两代移动通信系统中，并没有一个国际组织做出明确的定义说什么是1G，什么是2G，而是靠各个国家和地区的通信标准化组织自己制定协议。但是到了3G，ITU(国际电信联盟)提出了IMT-2000，要求符合IMT-2000要求的才能被接纳为3G技术。

ITU向全世界征集IMT-2000标准的时候，许多国家和地区的通信标准化组织都提出了自己的技术，比如欧洲的ETSI和日本的ARIB/TTC提出了关键参数和技术大致相同的WCDMA技术，随后成立3GPP组织，对WCDMA进行了标准化，所谓的标准化就是技术PK和口水仗后，形成一份统一的协议，保证彼此接口的兼容。美国以高通公司为首的TIA组织也提出了CDMA-2000，随后纠集利益同盟成立了3GPP2组织，也对CDMA2000进行了标准化。

中国当时的CWTS(现为CCSA)也提出了TD-SCDMA，随后加入到3GPP组织中，与来自ETSI的UTRA TDD进行了融合，完成了标准化。所以3G主流的制式主要就是WCDMA、CDMA2000 EVDO、TD-SCDMA这三个，后来IEEE组织的Wimax也获准加入IMT-2000家族，也成了3G标准，即第三代移动通信技术。
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NodeB是WCDMA RAN系统的基站，提供无线资源的接入功能，是3G基站的叫法。
一般，Node B主要由控制子系统、传输子系统、射频子系统、
中频/基带子系统、天馈子系统等部分组成。

3G相对于2G来说主要是采用了CDMA技术(暂时无视掉Wimax)，扩展了频谱，增加了频谱利用率，提升了速率，更加利于Internet业务，同时3G的演进技术将多种多址方式进行了结合(FDD-HSPA、TD-SCDMA都是多种多址技术结合的产物)，使用了更高阶的调制技术和编码技术，还采用了包括多载波捆绑、MIMO等新技术，使得速率进一步提升，部分功能也从RNC之类的上级机器下移到基站中来完成，提高了响应速度，降低了时延。同时3GPP组织在演进3G技术的同时也不断为未来做准备，包括核心网电路域的软交换、分组域和传输网的IP化等等。

代表：苹果、联想、华硕各自推出平板电脑；

优点：CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。

随着人们对移动网络的需求不断加大，第3代移动通信网络必须在新的频谱上制定出新的标准，享用更高的数据传输速率。在3G之下，有了高频宽和稳定的传输，影像电话和大量数据的传送更为普遍，移动通信有更多样化的应用，因此3G被视为是开启行动通信新纪元的重要关键。

而支持3G网络的平板电脑也是在这个时候出现，苹果，联想和华硕等都推出了一大批优秀的平板产品。

1.4 第四代移动通信技术4G视频时代

第四代移动通信技术也是由ITU提出了需求，也就是IMT-Advanced家族。4G的标准的制定主要是两个组织：
一个是3GPP组织，代表了绝大多数传统的运营商、通信设备制造商等等，LTE/LTE-Advanced出自其手。
一个是IEEE组织，主要是IT界对通信界的一次挑战，推出了Wimax的后续，也就是WierlessMAN-Advanced。

在3G时代呼风唤雨的高通公司和以其为首的3GPP2组织在4G时代也放弃了自家的UMB技术，转而投向LTE。LTE能得到高通公司和3GPP2组织的支持，可以说是对竞争对手Wimax的一次重大打击，但是由于高通公司的加入，LTE的利益分配注定也少不了高通。

由于目前4G中以LTE的应用最广泛，所以LTE来说说4G相对于3G的改变。
(1)首先是网络架构的大变化，LTE抛弃了2G、3G一直沿用的基站-基站控制器(2G)/无线资源管理器(3G)-核心网这样的网络结构，而改成基站直连核心网，整个网络更加扁平化，降低时延，提升用户感受。
(2)核心网方面抛弃了电路域，核心网迈向全IP化，统一由IMS承载原先的业务。
(3)空中接口的关键技术也抛弃3G的CDMA而改成OFDM，其在大带宽上比CDMA更加具备可行性和适应性，大规模使用MIMO技术提升了频率复用度，跨载波聚合能获得更大的频谱带宽从而提升速率，这些技术都是LTE-Advanced能跻身4G标准的重要因素(4G要求静止状态下1Gb/s下行和500Mb/s上行)。
(4)4G由于大频谱带宽的需求以及各国各地区频谱资源的稀缺，所以会看到更多的频段被使用，相比之下3G则主要在800/850/900/1700/1900/2100等频段。
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eNodeB全称：Evolved Node B中文译为“演进型NodeB”，简称eNB，
是4G LTE中与用户终端通信的无线基站名称。

在4G(LTE)移动通信系统中核心网(EPC)负责提供融合语音和数据的框架、
外部网络的接口和用户管理等。

目前LTE以占据绝对优势的地位成为4G主流，Wimax家族可以说被完全压制，所以4G也很有希望能结束多年以来多个同代制式相争的混乱局面，由LTE实现大致的一个统一。

代表：Android、苹果iOS、Windows移动设备普及；

缺点：覆盖范围有限，数据传输有延迟；

1.5 第五代移动通信技术5GX时代

第五代移动通信技术目前尚未正式商用，不过5G概念已被炒的如火如荼。5G技术标准征集可望于2017底陆续确定，2019年到2020年可看到全球营运商将陆续推出5G商业服务试营，包括：物联网、车联网、智慧医疗、VR/AR、工业4.0等关键应用，将驱动新产业生态链。
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gNodeB的缩写，全称the next Generation Node B，
下一代基站，是5G基站的意思。
4G的基站叫做eNodeB，两者的功能十分类似(e还是evolved的意思)，
因为3G基站叫做NodeB，可以看出4G就是在3G上各种演进。

5G(NR)无线网络的基站(BTS)被称为gNB;它由两个物理实体:
CU(Centralized Unit)--中心单元
DU(Distributed Unit)--分布单元。

5G核心网(5GC)是5G移动网络的核心。
它为最终用户建立可靠、安全的网络连接，并提供对其服务的访问。

国际电信联盟IMT-2020也是负责监督5G技术标准制定，日前阐述了5G新技术的优势所在。该机构表示，即将推出的通用规范将支持每平方公里100万个互联网设备、1毫秒延迟以及数据包从一点到另一个点的时间量、更高的能效和频谱效率，以及高达下行20Gb/s的峰值数据下载速度。以自动驾驶汽车为例，车辆间能以0.001秒的速度交换数据。

代表：拭目以待；

缺点：科技发展无止境，5G也肯定有其不足之处，有待各位去发掘；

5G是继 4G LTE 之后的第五代蜂窝网络技术。它于 2019 年首次推出，Verizon 率先于当年 4 月开始进行商业部署。与之前的 3G 和 4G 不同，5G 不仅仅是一种渐进式技术进步，而是一种真正的跨越式技术。

5G 与其前身的最大区别之一是速度。5G 提供高达每秒 10 吉比特的理论速度，比 4G LTE-Advanced 的 300Mbps 理论最大速度快 30 多倍。该技术还使用比前几代产品更高的频段，可部署在 24 GHz 至 66 GHz 的低频段、中频段或高频段毫米波中。这方面允许更快的数据传输速度和更大的带宽容量。

5G应用场景：项技术开辟了一个充满可能性的新世界，使自动驾驶汽车、物联网和智能城市等应用成为可能。此外，它还用于远程提供医疗保健服务并极大地改善游戏体验。