趣科技 | 通信标准那些事，为何百家争鸣成了一枝独秀

中国移动研究院副院长黄宇红近日表示：“计划推出的5G标准将不再具有多个技术版本，而是形成统一融合的唯一标准。”众所周知，1G、2G、3G、4G时代，都是有多个版本的技术标准。为什么5G将形成统一融合的单一标准?

答案似乎只有一个，就是产业的发展趋势决定。

首个版本的5G标准预计在2018年完成并推出，5G的各位前辈是怎样的，本期《趣科技》我们就来盘点一下通信标准那些事。

1G时代，傻白甜时代只能语音不能上网
1G作为移动通信的鼻祖，为类比式系统，是以模拟技术为基础的蜂窝无线电话系统。1G系统采用频分多址（FDMA）的模拟调制方式，将介于300Hz到3400Hz的语音转换到高频的载波频率MHz上（一般在150MHz或以上）。

历史：
二十世纪六十年代由美国贝尔实验室等单位提出蜂窝系统的概念和理论，但是受到硬件的限制，七十年才在正式向产业化发展。移动通信的变革在北美、欧洲、和日本几乎同时进行，但在这些区域采用的标准是不同的。

1971年12月，AT&T向FCC提交了蜂窝移动服务提案；1978年，美国贝尔试验室研制成功全球首个移动蜂窝电话系统AMPS；1982年，AMPS被FCC批准，分配了824-894MHz频谱，投入正式商业运营。

1979年，由NET在日本东京开通了第一个商业蜂窝网络，使用的技术标准是日本电报电话（NTT），后来发展了高系统容量版本Hicap。

北欧于1981年9月在瑞典开通了NMT(Nordic 移动电话)系统，接着欧洲先后在英国开通TACS系统，德国开通C－450系统等。

1G通信存在众多弊端，保密性差、系统容量有限、频率利用率低、只能进行进行通信无法进行数据传输、设备成本高、体积重量大等。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。

1G标准：

• AMPS：高级移动电话系统，运行于800MHz频带，在北美，南美和部分环太平洋国家广泛使用

• TACS：总接入通信系统，由摩托罗拉公司开发，是AMPS系统的修改版本，运行于900MHz频带，分为ETACS(欧洲)和JTACS(日本)两种版本。英国、日本和部分亚洲国家广泛使用此标准，我国邮电部于1987年确定以TACS制式作为我国模拟制式蜂窝移动电话的标准

• NMT：北欧移动电话，运行于450、900MHz频带，应用于曾在北欧国家、瑞士、荷兰、东欧及俄罗斯等国。NMT450 由爱立信和诺基亚公司开发，服务于北欧国家。是世界上第一个多国使用的蜂窝网络标准，运行于 450 MHz频段；NMT900为升级版本有更高的系统容量，并能使用手持的终端产品

• C-Netz：运行于450MHz频带，应用于西德、葡萄牙及奥地利

• C-450：与C-Netz基本相同，运行于450MHz频带，二十世纪八十年代部署在非洲南部

• Radiocom 2000：RC2000，运行于450、900MHz频带，应用于法国

• RTMS：运行于450MHz频带，应用于意大利

• NTT：分为TZ-801、TZ-802和TZ-803三种制式，高容量版本称为HICAP

• 1G时代就是一个傻白甜的时代，以AMPS为代表，只能语音通信不能上网，网络容量也严重受限，除此之外还有众多弊端，比如保密性差、系统容量有限、频率利用率低、设备成本高、体积重量大等。

  
  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，只有"国家标准"没有"国际标准"，系统制式混杂不能国际漫游成为一个突出的问题。这些缺点都随着第二代移动通信系统的到来得到了很大的改善。

  
  虽然1G时代并不区分移动、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。通信设备就像砖头一样，但却昂贵无比，这便是财富的象征的“大哥大”。

   

  

  
  我国移动通信的时代来的比较晚，1987年才开始，并以TACS为标准。

   

  2G时代，跨时代的经典一代

  20世纪70年代进入了2G时代，开启数字蜂窝通信，摆脱了模拟技术的缺陷，有了跨时代的提升，虽然仍定位于话音业务，但开始引入数据业务。并且手机可以发短信、上网。2G的天下，也呈现出“抱团”的现象，与1G时代的乱战在相比，天下被分割为GSM（基于TDMA）与CDMA两种形式。

  
  既生瑜何生亮？既然有了GSM为何还要费大力气研发CDMA?

   

  

  
  随着移动通信用户数的增加，TDMA依靠大力压缩信道带宽的做法已经显现出弊端的时候，美国高通便投入到了CDMA的研发中，并证实CDMA用于蜂窝通信的容量巨大，且频率利用率高、抗干扰能力强，所以应用前景也被看好。

  
  2G标准：

  • GSM：全球移动通信系统，基于TDMA，源于欧洲并实现全球化，使用GSN处理器。GSM系统通过SIM卡来识别移动用户，这位发展个人通信打下了基础

   

  • IDEN：基于TDMA，美国独有的系统，被美国电信系统商Nextell使用

   

  • IS-136﹙D-AMPS﹚：基于TDMA，美国最简单的TDMA系统，用于美洲

   

  • IS-95﹙CDMAOne﹚：基于CDMA，美国最简单的CDMA系统，用于美洲和亚洲一些国家

   

  • PDC：基于TDMA，仅在日本普及

   

  2G时代开始了移动通信标准的争夺战，1G时代各国的通信模式系统互不兼容迫使厂商要发展各自的专用设备，无法大量生产在一定程度上抑制了产业的发展。2G时代虽然标准也比较多，但已经有“领导性”的网络制式脱颖而出。GSM也让全球漫游成为可能。

   

  

  伴随着1989年GSM统一标准的商业化，欧洲起家的诺基亚与爱立信开始攻占美国和日本市场，仅仅10年功夫诺基亚力压摩托罗拉，成为全球最大的移动电话商。

   

  我国内2G网络的建设始于1994年中国联通的成立，2000年4月中国移动成立了。

  
  3G时代，CDMA的家族狂欢
  2G在发展后期暴露出来的FDMA的局限，让通信厂商找到了3G发展的方向。3G移动网络必须要面对新的频谱、新的标准、更快的数据传输。而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。

   

  

   

  于是国际电信联盟(ITU)发布了官方第3代移动通信(3G)标准IMT-2000（国际移动通信2000标准)。在2000年5月确定WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三大主流无线接口标准；2007年，WiMAX成为3G的第四大标准。

   

  可见3G虽然标准还是有多家，但是也快成为CDMA的“家族企业”了。WiMAX定位是取代WiFi的一种新的无线传输方式，但后来发现WiMAX定位比较像3.5G一样，提供终端使用者任意上网的连结，这些功能3.5G/LTE都可以达到。

  

  WCDMA（欧洲）：基于GSM发展而来，欧洲与日本提出的宽带CDMA基本相同并进行了融合。该标准提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G）的演进策略，机遇GSM的市场占有率情况，WCDMA具有先天的市场优势，是终端种类最丰富3G标准，占据全球80%以上市场份额。WCDMA的支持者包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。

   

  CDMA2000（美国）：由窄带CDMA(CDMA IS95）技术发展而来的宽带CDMA技术，美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和韩国三星都有参与，但韩国成为该标准的主导者。CDMA2000可以由CDMAOne结构直接升级到3G，成本低廉。但使用CDMA的地区只有日、韩和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。

   

  TD-SCDMA（中国）：中国大陆独自制定，于1999年6月中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向ITU提出，但技术发明始于西门子公司。TD-SCDMA因辐射低被誉为绿色3G。该标准可不经过2.5代的中间环节直接向3G过渡，适用于GSM系统向3G升级，但相对于另两个主要3G标准CDMA2000和WCDMA它的起步较晚，技术不够成熟。

   

  WiMAX：微波存取全球互通，又称为802·16无线城域网，是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。

  日本是世界上3G网络起步是最早的，2000年12月日本以招标方式颁发了3G牌照，2001年10月NTT DoCoMo在世界第一个开通了WCDMA服务。落后于日本9年，我国终于在2009年的1月7日颁发了3张3G牌照，分别是中国移动的TD-SCDMA，中国联通的WCDMA和中国电信的WCDMA2000。

  
  中国移动的TD-SCDMA为自主研发，因此在3G用 户数量、终端数量、运营地区上都存在一定的劣势，所以失去了领跑的机会只能将翻身的希望寄予4G时代。

  
  4G时代，真正自由沟通
  3G是高速IP数据网络，虽然上网已经变成不是什么奢侈的事情，但是并不能满足人们的需求。所以在3G普及度并不高的时候，4G的研发已经走在路上了。4G系统可称为广带接入和分布网络，可将上网速度提高到超过3G移动技术50倍，可实现三维图像高质量传输。

   

  

   

  4G有多个叫法，国际电信联盟称其为IMT-Advanced 技术，其它的还有B3G、BeyondIMT-2000 等叫法。

   

  2009年初，ITU在全世界范围内征集IMT-Advanced候选技术。2009年10月，ITU共计征集到了六个候选技术。这六个技术基本上可以分为两大类，一是基于3GPP的LTE的技术；另外一类是基于IEEE 802.16m的技术。

   

  2012年1月，正式审议通过将LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced(802.16m)技术规范确立为IMT-Advanced(俗称"4G")国际标准，我国主导制定的TD-LTE-Advanced同时成为IMT-Advanced国际标准。