那些年追過的移動通信標(biāo)準(zhǔn)

移動通信目前已經(jīng)從1G已經(jīng)發(fā)展到5G，在其發(fā)展的歷程中，每一代的通信中都制定了多種標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。下面我們依次來了解一下每一代都有哪些演進(jìn)版本。

關(guān)于第一代通信技術(shù)，估計(jì)大家應(yīng)該沒有什么切身的體驗(yàn)。不過，大家應(yīng)該都在電影里看到大哥大的身影。實(shí)際上，當(dāng)時(shí)的大哥大就是采用的1G技術(shù)。1G采用的是模擬通信技術(shù)，不過，模擬信號容易受干擾，保密性也比較差，因此，只是在第一代移動通信中使用了這種技術(shù)。之后，它便被數(shù)字通信技術(shù)所取代。

在2G時(shí)代，GSM（Global System of Mobile communication）是應(yīng)用最為廣泛的移動電話標(biāo)準(zhǔn)，它是第二代移動通信標(biāo)準(zhǔn)，也就是我們說的2G。雖然現(xiàn)在已經(jīng)是進(jìn)入了5G時(shí)代，但是還少不了GSM的網(wǎng)絡(luò)支持。雖然國外有一些運(yùn)營商由于GSM用戶非常的少，也不愿意花費(fèi)巨大的成本維護(hù)GSM網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也可以騰出寶貴的頻譜資源用于網(wǎng)絡(luò)升級。不過，大多數(shù)的運(yùn)營商還是繼續(xù)預(yù)留GSM網(wǎng)絡(luò)不動。在我國GSM網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展較為成熟，GSM有著較強(qiáng)的覆蓋，尤其是在偏遠(yuǎn)農(nóng)村和山區(qū)，用戶群體較為龐大，它可以保障通信的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。

經(jīng)歷過功能機(jī)時(shí)代的同學(xué)應(yīng)該都知道移動和聯(lián)通有個(gè)GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。如果要登QQ就需要開通這個(gè)業(yè)務(wù)，按流量收費(fèi)，大概一個(gè)月30M就夠了。

GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務(wù)，它是從GSM上發(fā)展出來的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。GSM可用于通話業(yè)務(wù)；而GPRS是分組交換系統(tǒng)，除了語音傳輸還可以用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它是GSM的升級版。它具有間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量數(shù)據(jù)的傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，而且當(dāng)年移動互聯(lián)網(wǎng)還不像現(xiàn)在這樣那么的豐富，因此，GPRS非常適用于移動互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。理論上，GPRS的最高數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到171.2kb/s，由于介于2G和3G之間，因此也被稱為2.5G技術(shù)。

大家在使用手機(jī)的時(shí)在信號很差的區(qū)域，在手機(jī)的信號顯示位置就會出現(xiàn)一個(gè)E字，這里的E其實(shí)就是指的EDGE。

EDGE（Enhanced Data Rate for GSM Evolution）是增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)技術(shù)，最早它由Ericsson向ETSI協(xié)會提出并批準(zhǔn)。EDGE可以利用GSM頻率資源和原有的GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，只需要對網(wǎng)絡(luò)軟件進(jìn)行升級和少量的硬件調(diào)整，就可以滿足更高傳輸速率的需求。在3G到來之前，它滿足了3G時(shí)代的很多的應(yīng)用需求，我們稱之為2代和3代之間的過渡性數(shù)據(jù)通信技術(shù)，在移動的環(huán)境中可以穩(wěn)定達(dá)到384kb/s，在靜止的環(huán)境下甚至可以達(dá)到2Mb/s。EDGE采用8PSK調(diào)制技術(shù)，它可以將GSM的GMSK調(diào)制信號從2增加到8，因此，這樣也會將每個(gè)符號包含的信息也將增加4倍。

GSM、GPRS、EDGE等協(xié)議都是基于TDMA（時(shí)分多址）開發(fā)并由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會制定的，當(dāng)時(shí)的歐洲聚集了一批通信大廠，有愛立信（瑞典）、諾基亞（芬蘭）、阿爾卡特（法國）、西門子（德國）等等。

除了GSM標(biāo)準(zhǔn)之外，美國的高通也開發(fā)出了CDMA蜂窩系統(tǒng)，并向美國電信工業(yè)協(xié)會提出IS-95標(biāo)準(zhǔn)，稱為“雙模式寬帶擴(kuò)頻蜂窩系統(tǒng)的移動臺——基站兼容標(biāo)準(zhǔn)”，與歐洲的GSM標(biāo)準(zhǔn)并稱第二代移動通信系統(tǒng)中的兩大標(biāo)準(zhǔn)。高通將CDMA技術(shù)從最初的軍事應(yīng)用擴(kuò)展到商用，大量的CDMA技術(shù)的專利都在高通手上，這讓高通也賺的盆滿缽滿。

為了使IS-95標(biāo)準(zhǔn)向第三代移動通信技術(shù)演進(jìn)，后來又推出了CMDA2000標(biāo)準(zhǔn)，由3GPP2負(fù)責(zé)制定和發(fā)布。第一階段采用CMDA2000 1X，它指采用單載波形式的CDMA2000系統(tǒng)，相當(dāng)于2.5G標(biāo)準(zhǔn)。

隨著CDMA2000的成熟發(fā)展，CDMA2000繼續(xù)向CDMA2000 1x EV-DO和1x EV-DV兩種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行演進(jìn)，它們已經(jīng)是真正的3G技術(shù)了。其上行對大速率可達(dá)1.8Mb/s，下行最大速率可達(dá)3.1Mb/s。當(dāng)時(shí)，中國電信也是因?yàn)椴捎昧薈DMA2000網(wǎng)絡(luò)占領(lǐng)了大量的市場。

用過電信手機(jī)的同學(xué)，應(yīng)該知道它是不需要SIM卡的。

在3G時(shí)代，CDMA（Code Division Multiple Access：碼分多址）技術(shù)成為3G網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)，除了CDMA2000外，WCDMA、TD-SCDMA也基于CDMA技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。

WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）是寬帶碼分多址，也是當(dāng)時(shí)全球主流的3G標(biāo)準(zhǔn)，它是在GSM上面發(fā)展過來的一種技術(shù)，因此它們有很多共同的部分，可以利用同一個(gè)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，可以有共同的核心網(wǎng)絡(luò)，可以有共同的站址、傳輸?shù)鹊?，為運(yùn)營商向3G演進(jìn)減少了大量成本，對用戶而言，在支持雙模手機(jī)上就可以和GSM、GPRS進(jìn)行切換，可以達(dá)到業(yè)務(wù)的無縫覆蓋。當(dāng)年中國聯(lián)通的3G就是使用的WCDMA標(biāo)準(zhǔn)。

TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access ）是時(shí)分同步碼分多址接入，它是由我國提出，最后歸由3GPP發(fā)布，與歐洲的WCDMA和美國的CDMA2000稱為三大第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)。不同于它們的是TD-SCDMA采用的是TDD的方式，在頻譜利用率方面有著巨大的優(yōu)勢，由于使上行鏈路和下行鏈路在同一頻段無線環(huán)境的穩(wěn)定性較好，制造成本也會相應(yīng)的降低，受到了國際市場的廣泛認(rèn)可。中國移動采用了TD-SCDMA作為自己的3G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。

不過，WCDMA、TD-SCDMA、CDMA指的都是空中接口技術(shù)，對于整個(gè)3G網(wǎng)絡(luò)而言，我們稱之為UTMS（Universal Mobile Telecommunications System）通用移動通信系統(tǒng)，因?yàn)樗荊SM的后續(xù)演進(jìn)版本，我們也可以稱之為3GSM。

為了與美國的CDMA2000 1XEV-DO進(jìn)行抗衡，WCDMA在后續(xù)演進(jìn)過程中又推出了HSDPA（High Speed Downlink Packet Access)高速下行分組接入和HSUPA (high speed uplink packet access)高速上行鏈路分組接入兩種移動通信協(xié)議。從名字我們可以看出HSDPA是針對的下行，而HSUPA針對的上行進(jìn)行優(yōu)化，我們也可以把它們統(tǒng)稱為HSPA，這時(shí)的下行速率和上行速率分別可達(dá)到14.4Mb/s和5.76Mb/s。后來又進(jìn)一步推出了HSPA+，數(shù)據(jù)傳輸率進(jìn)一步提高到下行42 Mbit/s 以及上行 22 Mbit/s。

在3G時(shí)代，歐洲的WCDMA技術(shù)發(fā)展的較為成熟，成為了3G時(shí)代通信標(biāo)準(zhǔn)的主流。然而，這并不是美帝所希望看到的，于是由Intel、IBM、摩托羅拉、北電主導(dǎo)推出了WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access：全球微波互聯(lián)接入），我們也可以稱為802.16，因?yàn)樗怯蒊EEE所定義的通信技術(shù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。大家是否注意到，從名字上看它有點(diǎn)像我們平時(shí)的WiFi，實(shí)際上它可以說是WiFi的近親，WiFi是城域網(wǎng)，而WiMax是城域網(wǎng)。它由于是基于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用）和MIMO多天線等技術(shù)（這些技術(shù)也稱為下一代通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)），可以極大地提高了數(shù)據(jù)傳輸能力，再加上這個(gè)不速之客有著美帝的強(qiáng)力支持，但最后因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E4%BA%A7%E4%B8%9A%E9%93%BE/">產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展嚴(yán)重不足，芯片供應(yīng)跟不上，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能較差，最后，WiMAX陣營逐步瓦解，美國的突圍也因此失敗。

由于WiMAX技術(shù)的推出，UTMS也受到了一定的威脅，勢必需要繼續(xù)進(jìn)行下一代演進(jìn)，于是3GPP推出了LTE（Long Term Evolution：長期演進(jìn)），是WCDMA、TD-SCDMA，CMDA2000像4G演進(jìn)的關(guān)鍵版本，它同樣也使用了WiMAX中的OFDM和MIMO等關(guān)鍵技術(shù)。3GPP提供了一種像4G平滑演進(jìn)的方案，幸運(yùn)的是LTE取得了成功，LTE的后續(xù)版本LTE-A也被稱為4G網(wǎng)絡(luò)。

LTE包含TDD LTE和FDD LTE兩種，分別采用TDD和FDD兩種雙工模式，TDD是時(shí)分雙工模式，即按時(shí)隙分配資源，上下行在同一頻段上按照時(shí)間分配交叉進(jìn)行；FDD是頻分雙工模式，即按頻段分配資源，上下行分處不同頻段同時(shí)進(jìn)行。我國的4G網(wǎng)絡(luò)，中國移動采用的是TDD LTE，而中國聯(lián)通則采用的FDD LTE。

如今，我們已經(jīng)進(jìn)入第五代移動通信（5G）時(shí)代，它同樣是由3GPP組織制定和發(fā)布，最終實(shí)現(xiàn)了5G標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，對于5G空口技術(shù)我們稱為NR（New Radio）。5G的應(yīng)用需求更加多樣，這對移動通信提出了更高的要求，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也更加復(fù)雜，其框架將更加靈活。同時(shí)，5G也引入了毫米波、波束賦形，網(wǎng)絡(luò)切片等關(guān)鍵技術(shù)。大家可以參考之前的文章《5G基礎(chǔ)知識大匯總》、《5G毫米波》，了解更多5G相關(guān)知識。不過，由于5G建設(shè)的需求，3G網(wǎng)絡(luò)也將漸漸的退網(wǎng)，為5G騰挪資源。