1G~5G的关键技术和技术标准

1、1G~5G的关键技术和技术标准

通信技术	频段	传输速率	关键技术	技术标准	提供服务	代表公司
1G	300~3400	约2.4kb/s	频分多（FDMA）模拟语音调制蜂窝结构组网	NMT-450 AMPS TACS等	模拟语音业务	摩托罗拉
2G	GSM900上行/下行 890~915MHz/935-960MHz	GSM900上行/下行 2.7/9.6kb/s	时分多（TDMA）码分多址（CDMA）	GSM IDEN IS-136 IS-95 PDC	数字语音发短信上网（困难）	诺基亚摩托罗拉索尼爱立信小灵通
2.5G		115kb/s（GPRS） 384kb/s（EDGE）		GPRS HSCSD EDGE WAP EPOC 蓝牙
3G	1890~2030MHz(上行) 2110~2250MHz(下行)	125Kb/S~2Mb/S	码分多址（CDMA） Rake接收技术 Turbo编码及RS卷积联码等	W-CDMA(宽带码分多址接入)、CDMA2000(码分多址接入)和TD-SCDMA (时分同步码分多址接入)	电话短信彩信上网	高通谷歌苹果 HTC 三星
4G	TD-LTE上行/下行 555~2575MHz/2300~2320MHz FDD-LTE上行/下行 1755~1765MHz/1850~1860MHz	2Mbp/S~1Gbp/S	OFDM SC-FDMA MIMO SDR 智能天线技术	LTE LTE-Advanced UMB Wireless MAN WiMax	快速传输数据音频视频图像直播	高通苹果小米华为
5G	3300~3600MHz 4800~5000MHz	理论10Gbp/s，即1.25Gb/s	超密集异构网络自组织网络内容分发网络 D2D通信 M2M通信大规模MIMO NOMA OFDMA SC-FDMA SC-FDMA FBMC 全双工技术		快速传输高清视频 IOT AR VR 自动驾驶人工智能	华为

　　（1）1G

　　第一代移动通信技术（1G）是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准，制定于上世纪80年代。Nordic移动电话（NMT）就是这样一种标准，应用于Nordic国家、东欧以及俄罗斯。

　　第一代移动通信主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。由于受到传输带宽的限制，不能进行移动通信的长途漫游，只能是一种区域性的移动通信系统。

　　说起第一代移动通信系统，就不能不提大名鼎鼎的贝尔实验室。1978年底，美国贝尔试验室研制成功了全球第一个移动蜂窝电话系统—先进移动电话系统（AMPS，Advanced Mobile Phone System）。5年后，这套系统在芝加哥正式投入商用并迅速在全美推广，获得了巨大成功。

　　同一时期，欧洲各国也不甘示弱，纷纷建立起自己的第一代移动通信系统。瑞典等北欧4国在1980年研制成功了NMT-450移动通信网并投入使用；联邦德国在1984年完成了C网络（C-Netz）；英国则于1985年开发出频段在900MHz的全接入通信系统（TACS，Total Access Communications System）。

　　在各种1G系统中，美国AMPS制式的移动通信系统在全球的应用最为广泛，它曾经在超过72个国家和地区运营，直到1997年还在一些地方使用。同时，也有近30个国家和地区采用英国TACS制式的1G系统。这两个移动通信系统是世界上最具影响力的1G系统。

　　中国的第一代模拟移动通信系统于1987年11月18日在广东第六届全运会上开通并正式商用，采用的是英国TACS制式。从中国电信1987年11月开始运营模拟移动电话业务到2001年12月底中国移动关闭模拟移动通信网，1G系统在中国的应用长达14年，用户数最高曾达到了660万。如今，1G时代那像砖头一样的手持终端——大哥大，已经成为了很多人的回忆。

　　（2）2G

　　第二代手机通信技术（2G）是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技术基本可被切为两种，一种是基于TDMA所发展出来的以GSM为代表，另一种则是CDMA规格，复用﹙Multiplexing﹚形式的一种。

　　主要的第二代手机通讯技术规格标准有：

　　　　GSM：基于TDMA所发展、源于欧洲、已全球化。

　　　　IDEN：基于TDMA所发展、美国独有的系统。被美国电信系统商Nextell使用。

　　　　IS-136﹙也叫做D-AMPS﹚：基于TDMA所发展，是美国最简单的TDMA系统，用于美洲。

　　　　IS-95﹙也叫做cdmaOne﹚：基于CDMA所发展、是美国最简单的CDMA系统、用于美洲和亚洲一些国家。

　　　　PDC﹙Personal Digital Cellular﹚：基于TDMA所发展，仅在日本普及。

　　（3）2.5G

　　2.5G是一种介于2G和3G之间的无线技术，是移动服务所处的阶段，2.5G功能通常与GPRS技术有关。较2G服务，2.5G无线技术可以提供更高的速率和更多的功能。

　　2.5G移动通信技术是从2G迈向3G的衔接性技术，由于3G是个相当浩大的工程，所牵扯的层面多且复杂，要从2G迈向3G不可能一下就衔接得上，因此出现了介于2G和3G之间的2.5G。HSCSD、WAP、EDGE、蓝牙（Bluetooth）、EPOC等技术都是2.5G技术。

　　GPRS(General Packet Radio Service)可认为是介于第二代和第三代之间的2.5代移动通信系统，是在现有的第二代GSM话音通信系统上开发的一项新的承载业务，通过软件升级和增加必要的硬件模块，利用GSM现有的无线话音通信系统的信令通道实现分组数据传输，所以它可以与GSM共存，并能平滑过渡。GPRS无线分组数据通信与现有的GSM话音通信最根本的区别是：GSM是电路交换系统，而GPRS的短信业务等采用的是分组交换系统。CDMA-2000-1x是CDMA-2000的第一阶段，也是2.5G，它的网络部分也引入分组交换方式。

　　（4）3G

　　第三代移动通信技术（3G）是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。国际电信联盟(ITU)确定3G通信三大主流标准是W-CDMA(宽带码分多址接入)、CDMA2000(码分多址接入)和TD-SCDMA (时分同步码分多址接入)，WiMAX是继W-CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA后的第四个3G标准。

　　可以提供最少为2Mbps、384kbps与144kbps的数据传输速度。

　　在美国的圣迭戈成立了一个名为“高通”的小公司（现成为世界五百强），这个公司利用美国军方解禁的“展布频谱技术”开发出一个被名为“CDMA”的新技术，CDMA技术直接导致了3G的诞生。世界3G技术的3大标准：美国CDMA2000，欧洲WCDMA，中国TD-SCDMA，都是在CDMA的技术基础上开发出来的，CDMA就是3G的根本基础原理，而展布频谱技术就是CDMA的基础。

　　2008年5月，国际电信联盟正式公布第三代移动通信标准，中国提交的TD-SCDMA正式成为国际标准，与欧洲WCDMA、美国CDMA2000成为3G时代最主流的三大技术之一。

　　三代移动通信采用码分多址技术，现已基本形成了三大主流技术，包括有：W-CDMA.CDMA-2000和TD-SCDMA。这三种技术都属于宽带CDMA技术，都能在静止状态下提供2Mbius的数据传输速率。但这三种技术在工作模式、区城切换等方面又有各自不同的特点。

　　（5）4G

　　4G通信技术是第四代的移动信息系统，是在3G技术上的一次更好的改良，其相较于3G通信技术来说一个更大的优势，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。在智能通信设备中应用4G通信技术让用户的上网速度更加迅速，速度可以高达100Mbps。

　　4G通信技术基于3G通信技术基础上不断优化升级、创新发展而来，融合了3G通信技术的优势，并衍生出了一系列自身固有的特征，以WLAN技术为发展重点。

　　相关网络构架：

　　EPON网络构架

　　EPON组网结构一共由三个部分组成，在用户和通信供应商之间分别有终端设备、交换设备和电网局端设备。在传输线路中一共有64个传输帧，而每个传输帧又包括24个字节，也就是192个bit数据，这个传输结构最大的传输距离可以达到20公里。而EPON传输线路又分为上下两层，上层线路是应用时分复用方式进行传输，交换设备会在不同的传输时间将不同的信息传输到终端设备，以避免各种信息发生混淆；而下层线路则是采用广播传输的方式实时传输，终端设备对不同信息进行甄别，选择实时需要的信息进行接收。 [4]

　　TD-LTE网络构架

　　TD-LTE主要是从三个层面对网络信息进行布点规划，其中核心层是为了提高传输数据的速度，减少用户端到基站的传输时间；业务层是为了完成数据的处理和交换，在4G通信业务中，需要传输的数据信息非常多，业务层可以有效提升原来的传输速率，缓解接受数据的延时性；传输层主要是用来引用无源光网络，在OLT和NOU之间实现分光。其中ONU在上行端口应采用双PON传输模式，在局端设备附近形成一个保护网，避免数据流失。

　　（6）5G

　　第五代移动通信技术（英语：5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation，简称5G或5G技术）是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系统之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。Release-15中的5G规范的第一阶段是为了适应早期的商业部署。Release-16的第二阶段将于2020年4月完成，作为IMT-2020技术的候选提交给国际电信联盟（ITU 。ITU IMT-2020规范要求速度高达20 Gbit/s，可以实现宽信道带宽和大容量MIMO。

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