网工 移动通信网络

移动通信网络经历了以下迭代过程：

一、1G（First Generation）模拟蜂窝移动通信系统

  • 时间：20世纪80年代初到90年代初。
  • 技术特点：
    • 采用模拟信号传输。
    • 基于频分多址（FDMA）技术，不同用户通过不同频率的信道进行区分。
    • 语音质量较差，容易受到干扰，且保密性不足。
    • 只能进行语音通话，无法进行数据传输或其他多媒体服务。
  • 代表设备：“大哥大”，体积大、重量重、电池续航能力有限。

二、2G（Second Generation）数字蜂窝移动通信系统

  • 时间：20世纪90年代初到21世纪初。
  • 技术特点：
    • 从模拟信号转变为数字信号传输，信号质量和稳定性大幅提升。
    • 主要采用时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）技术。GSM 系统采用 TDMA，将时间划分为不同的时隙分配给不同用户；CDMA 系统则是通过不同的码序列区分用户。
    • 除了语音通话，支持低速数据业务，如短信、彩信等。
    • 具有更好的保密性和抗干扰能力。
  • 代表技术和系统：
    • GSM（全球移动通信系统）：在全球范围内广泛应用，成为主流的 2G 标准之一，其网络覆盖广泛，通话清晰，短信功能普及。
    • CDMA（码分多址）：由高通公司研发，具有容量大、抗干扰能力强等优点，在美国等地得到广泛应用。

三、3G（Third Generation）宽带数字移动通信系统

  • 时间：21 世纪初到 2010 年左右。
  • 技术特点：
    • 数据传输速度显著提高，能够支持多媒体业务，如图片、音频、视频等的传输。
    • 主流技术标准包括 WCDMA（宽带码分多址）、CDMA2000 和 TD-SCDMA(我国有专利）、WiMAX（在我国没有进入商用 ）。
      • WCDMA：欧洲主导的标准，技术成熟，全球应用广泛，具有较高的数据传输速率和较好的网络兼容性。
      • CDMA2000：由美国高通公司主导，是从 2G 的 CDMA 技术演进而来，在北美和一些亚洲国家有应用。
      • TD-SCDMA：中国提出的具有自主知识产权的标准，采用时分双工（TDD）模式，在频谱利用效率等方面有一定优势。
    • 网络容量增大，能够同时支持更多的用户接入和使用各种数据业务。
  • 应用服务拓展：
    • 移动互联网开始兴起，用户可以通过手机浏览网页、使用即时通讯工具等。
    • 推动了智能手机的快速发展，为各种移动应用的出现奠定了基础。

四、4G（Fourth Generation）高速移动通信系统

  • 时间：2010 年左右开始发展，逐渐普及。
  • 技术特点：
    • 采用正交频分复用（OFDM）和多输入多输出（MIMO）等关键技术，大大提高了数据传输速率和频谱效率。
    • 能够实现高清视频流、在线游戏、视频会议等高速数据业务，提供了类似于宽带互联网的用户体验。
    • 网络架构更加扁平化，降低了网络延迟，提高了系统响应速度。
    • 全 IP 网络，实现了语音和数据业务在同一网络上的融合传输。
  • 对社会和经济的影响：
    • 促进了移动互联网的繁荣，催生了众多移动应用和服务，如移动支付、在线直播、共享经济等领域的应用。
    • 改变了人们的生活和工作方式，使得人们可以随时随地获取信息和进行各种业务操作。
    • 推动了相关产业的发展，如智能手机制造、通信设备研发、移动应用开发等。
    • 国际上的4G 协议标准主要有以下几种：
    • LTE-Advanced：是LTE的增强版，完全向后兼容LTE，通常可在LTE上通过软件升级实现。其峰值速率下行可达1Gbps，上行500Mbps，是第一批被国际电信联盟承认的4G标准，也是事实上的主流4G标准。
    • WiMAX-Advanced：即IEEE 802.16m，是WiMAX的增强版，由美国英特尔主导，接收下行与上行最高速率可达到300Mbps，在静止定点接收时可高达1Gbps。它也曾被国际电信联盟承认是4G标准，但随着英特尔于2010年退出，WiMAX技术逐渐被运营商放弃，wimax论坛也于2012年将TD-LTE纳入wimax2.1规范。
    • 而LTE（长期演进技术）包括TDD、FDD两种双工模式，其中TD-LTE是LTE的TDD版本，由中国主导；FDD-LTE是LTE的FDD版本，其标准化与产业发展领先于TDD-LTE，且已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛、终端种类最丰富的一种4G标准。
    • 在实际应用中，通常所说的4G网络一般是指LTE网络。LTE技术是3G的演进，被广泛认为是准4G技术，是3G向4G演进的必经之路。中国的4G网络主要采用TD-LTE制式。

五、5G（Fifth Generation）新一代移动通信系统

  • 时间：从 2019 年开始商用，正在全球范围内加速部署。
  • 技术特点：
    • 高速率：峰值数据传输速率可达 20Gbps 甚至更高，比 4G 网络快数十倍。
    • 低延迟：端到端延迟可以降低到 1 毫秒以下，对于实时性要求极高的应用（如自动驾驶、工业自动化等）至关重要。
    • 大容量：支持大规模物联网设备连接，每平方公里可连接 100 万个以上的设备，满足物联网发展的需求。
    • 网络切片：可以根据不同的应用场景和需求，将网络划分为多个虚拟网络切片，为不同的业务提供定制化的网络服务。
    • 毫米波技术：利用高频毫米波频段，提供更丰富的频谱资源，但信号传播距离较短，需要更多的基站覆盖。
  • 应用场景：
    • 增强型移动宽带（eMBB）：提供超高清视频、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等沉浸式体验。
    • 海量机器类通信（mMTC）：应用于智慧城市、智能家居、智能农业等物联网领域，实现设备的大规模连接和数据传输。
    • 高可靠低延迟通信（URLLC）：用于自动驾驶、工业自动化控制、远程医疗手术等对延迟和可靠性要求极高的场景。