1G→2G→3G→4G→5G：一部波澜壮阔的通信史，

    现代生活离不开移动通信，从信息的生成、传输到接收，网络通信的背后蕴含着数不清的闪光智慧。从1G到5G的演进，时代的转换一幕接一幕，其背后关于通信标准的江湖纷争也是波诡云谲、激烈异常，最终汇出了一部波澜壮阔的移动通信史。
   **模拟之王——摩托罗拉**
   讲到双向无线通信，就不能不提摩托罗拉 (Motorola)。如果说当年AT&T是有线通信之王，摩托罗拉就是移动通信的开创者。最初，无线通信技术主要应用于国家级的航天与国防工业，带有军方色彩，摩托罗拉的发展也是如此。摩托罗拉创立于1928年，二战时与美国陆军部签订合约、协助其研发无线通讯工具。1941 年，摩托罗拉研发出了第一款跨时代产品 SCR-300，至今仍是电影中美国通讯大兵最经典的形象。
虽然 SCR-300重达16公斤，甚至需要一个专们背负的通信兵、或安装在车辆和飞机上，然而由于 SCR-300使用了FM调频技术，使通话距离达到了前所未有的12.9公里，足以让炮兵观察员联系到炮兵阵地，也能让地面部队跟陆军航空兵通讯。无论是二战期间的通信设备，之后第一款彩色电视机、半导体芯片、DSP通讯手机芯片，和1980年发明的“大哥大”、建立了**AMPS (Advanced Mobile Phone System)** 电话系统…摩托罗拉作为模拟通信技术的佼佼者，在移动通信及电脑处理器领域中都是市场先锋，更在1989年被选为世界上最具前瞻力的公司之一。可惜的是，一代巨头终究未能随市场趋势转型，最终轰然倒下。

2G
GSM与CDMA之争
由于1G模拟通信的通话质量和保密性差、信号不稳定，人们开始着手研发新型移动通信技术。1980年代后期，随着大规模集成电路、微处理器与数字信号的应用更加成熟，当时的移动运营商逐渐转向了数字通信技术，移动通信进入2G时代。由于通信产业为国家战略产业，通信标准之争的背后是国与国、联盟之间的综合角力，一旦输了的一方则须持续向对方联盟缴纳高额专利费，且更容易被对方掌握产业主动权摩托罗拉垄断了1G，也意味著第一代通信标准把持在美国人手里。在数字通信刚起步时，欧洲各国意识到：单打独斗在技术上将难以和美国抗衡。二十年来，欧盟始终不甘落后于美国，若各自搞出一个不同的标准、很难在世界上占主导优势 （标准这东西就是人多、说话大声拳头硬的就赢了；总不能全世界只你一个人跟别人用不一样的）。它们吸取了各自为政的失败教训、加强内部联盟，终于在2G时代超越了美国。
1982年起欧洲邮电管理委员会成立了“移动专家组”负责通信标准的研究。GSM的名字即是移动专家组（法语: Groupe Spécial Mobile）的缩写，后来这一缩写的含义被改为“全球移动通信系统”（Global System for Mobile communications），以向全世界推广GSM。GSM的技术核心是时分多址技术 (TDMA)，其特点是将一个信道平均分给八个通话者，一次只能一个人讲话、每个人轮流用 1/8的信道时间。GSM的缺陷是容量有限，当用户过载时，就必须建立更多的基站。不过，GSM的优点也突出：易于部署，且采用了全新的数字信号编码取代原来的模拟信号；还支持国际漫游、提供SIM卡方便用户在更换手机时仍能储存个人资料；能发送160字长度的短信。可以说，移动通信的技术与应用在2G时期有了惊人的进步。1991年，爱立信和诺基亚率先在欧洲大陆上架设了第一个GSM网络。短短十年内， 全世界有162个国家建成了GSM网络，使用人数超过1亿、市场占有率高达75%。
在欧洲人野心勃勃地想要超越美国称霸世界时，美国人同一时间却搞出了三套通信系统。其中两套同样是基于TDMA 技术的、第三套则是高通推出的码分多址技术(CDMA)。TDMA的信道一次仅供一个人使用、八个用户得轮流使用，容量有限；然而CDMA采用加密技术、让所有人同时讲话也不会被其他人听到（好比编号1只能与编号1通话、编号2只能与编号2通话，互不干扰），容量大幅提升。
从技术上来看，CDMA系统的容量是GSM的10倍以上。
从1950年代起，CDMA就是美军军方的通信技术之一。在创始人Irwin Jacobs和Andrew Viterbi领军下，高通在1989年成功将CDMA 应用在移动通信上。然而高通没有实际的手机制造经验，欧洲的运营商们也对它的知识产权不感兴趣。即使是在美国也只有极少数的运营商愿意使用该系统。早期有关CDMA的报导都是相当消极的，基站不能达到预期的性能，CDMA手机也无处可买。总体而言就是雷声大，雨点小。与此同时，欧洲大力投资GSM，短短数年内建立了国际漫游标准，在全球广布GSM基站。自然，CDMA起步较GSM晚了一步，加之美国国内资源又被分散，CDMA失去了大半江山。在2G时代，CDMA 是个失败者。另一方面，美国在通信标准之争上的失败，间接也影响了摩托罗拉手机的竞争力。
当数字移动电话渐渐取代模拟移动电话时，摩托罗拉仍在模拟移动电话市场有40%的份额，但数字移动电话却不到二成。对于数字通信的威胁，摩托罗拉错估了模拟手机的寿命，当时其高管表示：4300万个模拟手机用户，错不了的！
如同AT&T当初不愿砸钱在无线电话部门上一般，摩托罗拉当中最赚钱、说话也最大声的模拟手机部门更不可能让资源流到数字手机部门里。同样的故事也可见于而后的诺基亚与智能手机之争。企业巨头的倒下很少是源于单一的外在因素，多是由于企业内耗、导致技术推进缓慢。1997年，摩托罗拉终于走下神坛，其全球移动电话市场份额从1997年的50%暴跌到17%。持续了20年辉煌的摩托罗拉终于被一家之前还在造纸、1992年才推出第一部数字手机的公司——诺基亚击垮。

3G

高通的专利地雷与三大标准之争
如前文所述，高通的CDMA技术在容量与通话质量上皆优于欧盟GSM的TDMA技术。但GSM早一步部署，短时间内快速推行全球，以致CDMA在当时不过是雷声大雨点小，高通也一度陷于危机之中。但到了3G时代，局势却有了反转。究竟是什么原因呢？
让我们先来讲讲高通的历史。

1 高通的专利地雷
走进高通位于加州圣地牙哥的本部，迎面而至的一堵厚厚的专利墙上，镶嵌着高通所持有关于移动通信将近1400项专利。
这就是著名的“Qualcomm Patent Wall”。高通的一切都明明白白的写在了这面墙上：财富、垄断、成功… 高通就像一条毒蛇，深谙扼住宿主脖子、获取高额利润之道。
冷战时期，美国军方所使用的通信方式能将信息进行加密与解密，称为码分多址(CDMA)技术，以确保信息传输时不被苏联所窃取。Linkabit是加州圣地牙哥 (San Diego) 第一家电子通讯技术公司，负责承接这笔订单、为美国军方和航太局开发卫星通信和无线通信技术。
Linkabit的两位创始人皆是通信界的大牛──Irwin Jacobs任教于麻省理工电机系，其著作《通讯工程原理》( Principles of Communication Engineering )，奠定了当时乃至于现在的通讯基础，至今仍是通讯界圣经宝典。
另一位创始人Andrew Viterbi提出了著名的维特比算法 (Viterbi algorithm) 。1980年，Jacobs和Viterbi将Linkabit 卖给同属通讯领域的 M/A-COM公司，并于1985年创办了高通 (Qualcomm)，意即有品质的通信 (QUAlity COMMunications)。1989年，高通大幅改善了CDMA的功率问题，并成功将其商用化。可惜的是，此时欧洲通信标准协会已着手进行GSM技术标准制定，随后很快推行到了欧洲与日本市场。美国本土的通信工业协会也认定GSM所采用的TDMA技术为2G标准。尽管CDMA比TDMA的容量更大、通话质量更好，但技术更复杂，大半运营商不相信技术的可行性。
高通发展的一大关键，在于Jacobs狡诈莫测的三大专利流氓手段：
1）造地雷：建立垄断的专利布局
高通围绕着功率控制、同频复用、软切换等技术，构建了CDMA专利墙，相较于其他厂商在专利数量和品质上都有非常大的优势。
但高通不满足于此，它要一人享用这笔丰厚的利润。
在高通，养了一批不下于技术研发部门的庞大专利律师军团，通过并购、控告对手专利侵权等专利战，将所有CDMA的相关专利都一步一步拢络过来。专利律师的职责，就是申请专利、谈专利价格、控告侵权公司。第二步是大量申请垃圾专利，用垃圾专利保证其核心专利──在旧有的专利保护到期之前便申请新的专利、或大量申请CDMA外围专利，然后申告该技术为新技术的一环，封杀了关于CDMA 内外围的所有技术。
2）埋地雷：将专利技术套入通信标准
收集齐了专利地雷还不够，还要让人得踩到才行。
首先要明白为啥需要通信标准？你总不能让电信打不通移动的手机、华为打不通iPhone手机，制定统一的通信标准的目的就是让不同运营商商、基站设备与手机之间能互联互通。由于GSM标准由欧洲运营商和设备商（如爱立信、诺基亚）共同提出，共同享有知识产权，专利基本上是开放的。但高通表面上提出了一套采用CDMA技术的2G标准，实际上将CDMA专利技术藏在了里头，等于使用该2G标准时，也就踩到了高通的专利。这种以单一家公司专利而垄断某一标准的行为，照理说不会发生于由各国成员组成的通信标准制定小组里，别的国家与厂商因本身利益冲突，必然会极力反对。
然而，当时2G研究才刚起步，多数厂商的注意力仍在欧洲人所提出的GSM标准上，高通的CDMA技术并没有多少人闻问，反而让高通趁隙而入。
3）更多的地雷：将CDMA演算法整入芯片

高通的最后一步棋，是把CDMA的演算法嵌入集成芯片。其最大特点为整合信号的发送与接收、电源管理和数模转换等于单一芯片之上，即今天我们称的SoC（System on Chip, 片上系统）。
这样一来，使用高通专利的手机厂商，必须先缴一笔授权费取得专利使用权。在芯片或产品量产后，再依据出货量收取根据产品售价一定比例的费用，平均需缴纳手机销售额5-10%不等的权利金。这点可是相当的不合理的——屏幕、镜头、机壳等零件全部与CDMA毫不相关，也得被抽销售额的百分比。(难道在手机上镶了块钻石, 利润还得算在高通头上吗？)那时高通提供了SoC一套完整的解决方案，大多数手机厂商还没SoC整合的技术能力，也只能乖乖挨这一刀。你设局，也要有人愿意踩。高通专利的高门槛挡住了竞争对手，也挡住了CDMA的迅速市场化，多数运营商还是选择了GSM系统，靠专利使用费养活的高通在美国活的并不好。
此时，高通迎来了一根橄榄枝──来自于韩国政府。
在发展CDMA之前，韩国运营商、手机等通讯设备制造业相当薄弱。1990年11月，高通和电子通信研究院 (ETRI) 签署有关CDMA技术转移协定。高通答应把每年在韩国收取专利费的20%交给韩国电子通信研究院、协助其研究，韩国政府也宣布CDMA为韩国唯一的2G移动通信标准，并全力支持韩国三星、LG 等投入CDMA 技术的商业应用。韩国不向支持GSM的欧洲靠拢、选择了CDMA作为2G标准，主要是为了低廉的专利优惠，虽承担了一定的风险，最终也获得了相应的回报。通过发展CDMA，韩国的移动通信普及率迅速提高，短短五年内移动通信用户数达100万，SK电信成为全球最大的CDMA运营商。通讯设备制造商更是异军突起，三星成为全球首家CDMA手机出口商。CDMA不仅带动了韩国通信业的发展，也促进了整个韩国经济的发展。所以多有人说：“韩国人救了高通”，高通更从此成为全球性的跨国大公司。韩国的成功典型，第一次向世界证明了CDMA正式商用的可能性，也让美国一些运营商及设备商对CDMA技术开始恢复信心。在高通与韩国人赚的钵满盆满笑呵呵的同时，让我们把画面拉回到欧洲这边。2000年后，2G的速度与容量上限逐渐面临瓶颈，经历了1G到2G眨眼间便大举翻盘的技术变革，各大手机厂商吃了历史教训，个个提心吊胆着准备迎接3G时代。
2 欧美中斗法：三大3G通信标准
3G最大的优点是更快的网速，2G的下载速度约仅9600bps～64kbps，而3G初期的速度则为300k-2Mbps，足足提升了三十倍多。爱立信、诺基亚、阿尔卡特等实力雄厚的欧洲厂商虽知TDMA难敌CDMA的优势，更难以作为3G核心技术，但谁也不想接受高通霸道的方案。于是欧洲与日本等原本推行GSM标准的国家联合起来成立了3GPP组织 (3rd Generation Partnership Project)，负责制定全球第三代通信标准。3GPP小心翼翼地参考CDMA技术，以尽量绕过高通设下的专利陷阱，开发出了原理类似的W-CDMA。高通赶紧不落人后地与韩国联合组成3GPP2 (3rd Generation Partnership Project 2) 与3GPP抗衡，推出了CDMA2000。既然你们都有一套自己的标准，当然，咱们中国也不能落于人后，硬是搞了一个TD-SCDMA。谁也不想被高通揩油，所以用CDMA2000的少；TD-SCDMA 只有中国使用；自然，最后的结果是W-CDMA的参与者最多，在三个3G通信标准中最成熟、市场占有率也最高。
不过，因三大通信技术都碰触到了CDMA的底层专利技术，仍无法避免地被高通硬生生啃掉一块利润大饼，高通可谓是3G时代最大的赢家。不过，真正让高通大赚的，还是源于智能手机的兴起。
3 3G的崛起，从iPhone开始

事实上，从2000年开始，通信业界就在呼喊3G，但喊了几年，直到2007、2008年才开始真正普及，这是什么原因呢？
很简单，市场没有杀手级的应用，你技术再强大也没有用。反之，高通费尽心思将专利写入标准，但标准没人用，也是只能摊手。
真正让3G火起来的、让高通大赚的，还是源于移动通信设备的革新——智能手机。一提到智能手机，大家自然就想到了乔布斯，苹果在2007年推出了第一台iPhone，从而推动了一个智能手机的时代。
但想到智能手机这个idea的人并不是乔帮主，他也是从曾经的诺基亚Symbian手机与微软Windows Phone借鉴而来的。21世纪初，电信业界描绘的3G世界如是说：任何人可以随时、随地，利用移动电话或其他移动设备 (例如PDA)，打电话、上网；除了传送语音之外，还可以传送数据、视频、电脑游戏…。IBM Simon在1994年开卖世界上第一台智能手机，完全使用触控式键盘，也是第一台以软件应用程序为卖点的手机。听起来似乎相当熟悉？现今习以为常的场景，二十年前可是个宏大的理想。
3G曾经承载着全球电信业的高度期待，2000年时，英国、德国、法国、意大利和西班牙等国家，开始竞标3G牌照和无线频谱拍卖，各家运营商总计投下约900亿美元。德国更是创下了高达458亿美元3G牌照的拍卖纪录。
照理说，高额的投标将来都是要转嫁到消费者身上。欧洲的3G牌照费约是部署系统的3倍，意思是从提供3G所产生的非语音收入 (也就是上网费用)，必须是语音的3倍，整个投资才能回本。
在缺乏移动上网的杀手级应用的情况下，显然是不可能的事情。
于是研发者留下了负债和几近无用的3G牌照就离开了，有些公司还试图与发放牌照的政府打官司。不但后续融资与设备投资举步维艰、股价重挫，也让3G服务无法如期推出。
欧洲电信业一度处于溃败的状态。美国《彭博商业周刊》以“泡沫的故事”、“一场欧陆大灾难”来形容欧洲3G愿景的幻灭。直到四、五年后，欧洲运营商才逐渐恢复元气，开始建设3G网络。相较于早早烧完钱、以致于在3G转型上慢了一步的欧洲人，美国运营商由于现有频率占用问题使得发放牌照时间延迟，直到2004年初才能发放3G牌照，这反使美国运营商保有更多余力与资金投入3G网络，可以说是因祸得福。有了完善的3G网络后，万事俱备、只欠东风，就差一部智能手机了。最早的智能手机操作系统是微软在1996年发布的Windows CE。由于微软在PC操作系统上没有对手，面对全新的移动通信市场仍沿用过去PC操作系统的思维方式，导致了系统速度缓慢的先天缺陷。另一方面，英国公司Psion和诺基亚、爱立信、摩托罗拉在1998年合资成立了Symbian公司，研发手机专用的操作系统以抵御来势汹汹的微软。Windows CE其实仅是精简版的Windows系统， 而Symbian一开始就是为手机而生，稳定度有更出色的表现。可惜的是，在 1999-2004年间，Symbian在发展上仍然以传统手机功能为主，诺基亚内部的心态总是：最重要的是如何卖出手机，应用程序只是让手机更好卖。Symbian也建议过诺基亚在智能手机的开发上可以有更多其他的功能，无奈诺基亚就是听不进去。
此景彷若当时的摩托罗拉从模拟向数字手机转型，当时最赚钱、说话最大声的部门是有键盘、好接听的功能手机，触控式屏幕、甚至是最关键的APP生态系并不在Nokia高层的认知中。在Windows Mobile与Symbian大乱斗，诺基亚依然一家独大的情形下，有一个角色正在偷偷地壮大势力，它的名字叫苹果。
2005年，苹果收购了一家叫FingerWorks的公司，这家公司自1999年起便开始研发手势识别、多点触控等技术，但在当时这样的应用并不为人们所看好，也没人猜到苹果买它来做什么。
苹果要做什么呢？
2007年1月9日，乔布斯发布了第一代iPhone。
iPhone1主打的 iTunes Music Store、Safari、Email、Camera 等应用，皆以图形化的方式呈现在简洁优美屏幕上，搭配多点触控屏幕技术，iPhone去除掉了键盘、单以一个 Home键和手指即可操作。
“最好的操作界面，就是我们的手指”，乔布斯在iPhone发布会上强调。iPhone跨时代的创新并不止于此。
早期在手机中安装APP的方式，都是先从网页上下载、用接线传输到手机，再自行安装。2008年苹果推出iOS 2，新增了最重要的应用商店 (App Store)，可以在该平台上下载安装应用程序，开始了APP生态系统的新时代。你不会利用手机去推销生态系统，只会利用生态系统去推销手机。Symbian一直在示好并鼓励第三方开发者，在 iPhone 发布时， Symbian平台上已有一万多款应用。然而，Symbian整整花费了7年时间在APP生态系统上所取得的成绩，苹果在发布iOS第一版的一年多后就超越了。苹果的迅速成功和Symbian的坎坷命运都是因为同一个原因：应用商店。
通过统一平台，苹果帮助使用者更方便地购买应用程序，只能说缺少应用商店是Symbian的一个致命失误──没有资源的人若想自行开发将会非常困难，而开发和维护成本也很高。尽管智能手机不是苹果发明的，但现在一般认知中的智能手机中所包含的四大功能：
多点触控(multi-touch screen)
手机操作系统(Mobile Operating System)
应用程序下载平台(App Platform)
应用程序(App)
苹果成功地将过往各家大厂尝试的经验整合起来，一战成名。
真正有远见的企业家，是提早10年看到趋势并提早布局，最后在适当时机点推出产品，让市场爆发性成长。3G的部署与网络速度的提升，早在2005年左右便已完工 (若非欧洲破产重整、美国牌照延迟, 早在2000年时3G技术已确立)，同时，移动上网、应用程序(App)、手机操作系统也早已开展。
然而始终像一支蹩脚的足球队一样，缺乏临门一脚，以至于3G用户人数不多，始终无法普及。也因为资源早已备齐，所以才成就了iPhone的成功。智能手机于2005-2007年间起步，2008-2012年爆发性成长，转折点在于iPhone。智能手机的轰动，也成功拉动3G用户暴增，进而迎来4G更高速上网时代。

4G
由OFDM引发的变局
随着智能手机的发展，移动流量需求上升，W-CDMA随后演进出3.5G的HSDPA、3.75G的HSUPA ，但其中的CDMA技术框架没有改变。而高通CDMA后续演进出的 1x EV-DO，于2001年被接受为3G技术标准之一。本来照这样发展下去，以CDMA为核心的技术或许有可能一路称霸到4G，可惜事与愿违。半途中有一号人物，杀进市场将一切计划打乱，这个家伙叫 Intel。

1 Intel的逆袭 – WIMAX

先简单介绍一下授权频谱那点事。1980年代以前，美国所有的无线设备都得经过频谱授权。后来美国通信委员会 (FCC) 将标准放宽，仅限于发射功率较大、容易产生信号干扰的无线设备需经过频谱授权，其他低发发射功率的设备可以使用未授权频谱。
这些未授权频谱早期无人重视，直到IEEE开始进行短距离无线传输的研究。WiFi设备就是在IEEE的规定下发射功率不能超过100mW，实际的发射功率可能也就在60到70mW。
为了能让各家厂商能根据同一个标准生产兼容的设备，让通讯器材能有互通性，1999年，IEEE分别推出了802.11b与802.11a两种WiFi标准，分别使用 2.4GHz和5GHz频段，彼此标准不相容。（所以我们才会常常在连WiFi时，看到2.4G和5G两种频段）2003 年，IEEE引入正交频分复用技术 (OFDM)，推出802.11b的改进版802.11g使传输速度从原先的11Mbps提升至54Mbps。现在我们使用的WiFi主要为802.11n， 与 802.11a、802.11b、802.11g皆兼容，并采用MIMO技术，使传输速度及距离都有所提升，速度甚至可达600Mbps。OFDM+MIMO技术，解决了多径干扰，提升了频谱效率，大幅地增加系统吞吐量及传送距离。这两种技术的结合，使得WiFi取得了极大的成功。
随著版图不断扩大，IT业巨头们开始觊觎起蜂窝移动通信市场大饼——4G。WiFi标准是IEEE 802.11，IT巨头进军电信业的标准是802.16 ，称作WiMax。2005年，Intel和诺基亚、摩托罗拉共同宣布发展802.16标准，进行移动终端设备、网络设备的互通性测试。
有Intel领头的WiMax来势汹汹，电信产业这边却是几家欢喜几家愁。
OFDM说起来也不是新技术，早在1960年代贝尔实验室发明OFDM后，技术框架约在1980年代便已建立完成。然而当时能支持OFDM的硬件不成熟，CDMA又由高通领军一时红火，便淘汰在3G标准之外。简单来说就是CDMA太红，如果 Intel和 IT大厂没有在WiFi上将OFDM技术发扬光大，电信业没有一家注意到早期不被重视的OFDM。由于WiMax的关系，OFDM才又重新进入电信业和学术界的视野中。
耶！终于可以不用再被高通的CDMA技术揩油了。
OFDM 不但能有效消除多径干扰，复杂度也比CDMA小了很多，相较于CDMA事实上更有优势。此时，除了高通以外，众家电信巨头都欢乐了起来：终于不用再看高通面子、缴高额的高通税了！
若能有效将4G传输速率提升，又能绕过高通的CDMA专利陷阱，那是大好不过了！3GPP组织立即看风向转向。（承相～起风了～～）
2008年时，3GPP提出了长期演进技术 (Long Term Evolution, LTE) 作为3.9G技术标准。又在2011年提出了长期演进技术升级版 (LTE-Advanced) 作为4G技术标准，准备把W-CDMA汰换掉，转而采用OFDM。至于高通这边当然也看到了OFDM的发展前景。为了不落人后，在2005年WiMax进军移动通信业时，高通耗费了六亿美元，战略性收购了专门研发OFDM技术的Flarion公司。并在2007年提出了UMB(Ultra-Mobile Broadband) 计划，把CDMA和OFDM、MIMO都整入UMB标准中，想继续维持CDMA的优势。
可惜各家厂商都怕了高通，以前让你一人称山大王四处为虐，现在看你有倾颓之势还不墙倒众人推。
况且全球覆盖率最高的基站正是W-CDMA，因此，各大运营商无不纷纷决定采用LTE-Advanced当作第四代通信技术标准。UMB因为没人支持而迅速式微了下去，隔年高通就把UMB停掉、宣布加入3GPP的LTE阵营了。
解决了高通这个难缠的对手后，那WiMax呢？不用3GPP打WiMax，这个阵营就先自己出了乱脚。既然WiMax是由WiFi演进过来的技术，那么WiMax到底是IT网络还是电信网络？WiMax论坛 (WiMax Forum) 的组成份子复杂，各怀鬼胎，在毫无共识的情况下产业发展整个乱了套。除此之外最关键的问题还是电信设备的兼容性。如同高通败在W-CDMA基站的广覆盖上，LTE可兼容WCDMA，且利用现有基站配套设备，而WiMax基站却要从头建起。更何况LTE从头到尾就是电信业主导的通信标准，轮不到让Intel这种IT巨头分这块饼。此时此刻的高通已无法复制3G时代的荣景，4G已经没有再使用CDMA技术了。（不过由于布局广，就算曾经的命脉CDMA被大幅削弱重要性，在OFDM上还是能收很多专利费）
Intel也在2010年宣布放弃WiMax，加入LTE阵营。

5G

改变社会
2G实现从1G的模拟时代走向数字时代，3G实现从2G语音时代走向数据时代，4G实现IP化，数据速率大幅提升。
5G将会给我们带来怎样的改变？5G最大的改变就是实现从人与人之间的通信走向人与物、物与物之间的通信，实现万物互联，推动社会发展。速率方面：从4G的100Mbps为单位，5G可高达10Gps，比 4G 快达100倍，轻松看3D影片或4K电影。
容量与能耗方面：为了物联网(IoT)、智慧家庭等应用，5G网络将能容纳更多设备连接、同时维持低功耗的续航能力；低时延方面：工业4.0智慧工厂、车联网、远程医疗等应用，都必须超低时延。
5G的容量是4G的1000倍，峰值速率10Gbps-20Gbps，意味着采用更高的频段，建设更多的基站，并引入Massive MIMO等关键技术。
低时延和大规模物联网连接，意味着网络能提供多样化的服务，这就需要网络更加灵活和分布，从而需要基于NFV/SDN向软件化/云化转型，用IT的方式重构网络，实现网络切片。而虚拟化打通了开源平台，让更多的第三方和合作伙伴参与进来，从而在已运行多年的成熟的电信网络上激发更多的创新和价值。5G是商业模式的转型，也是生态系统的融合。
正如NGMN所定义的：
5G是一个端到端的生态系统，它将打造一个全移动和全连接的社会。5G主要包括三方面：生态、客户和商业模式。它交付始终如一的服务体验，通过现有的和新的用例，以及可持续发展的商业模式，为客户和合作伙伴创造价值。
5G的诞生，将进一步改变我们的生活和社会，推动一场新的信息革命。就要到来，让我们拭目以待。

电磁波频段划分

频率与波长的关系：频率=光速／波长 f=c/λ
电磁波的接收和发送要通过天线来进行，根据远距离通信天线设计的原理，天线的长度理论上是1/4或1/2波长，可使效率最大化

天线长度与波长关系

多址技术
在无线通信系统中，多用户同时通过同一个基站和其他用户进行通信，必须对不同用户和基站发出的信号赋予不同特征。这些特征使基站从众多手机发射的信号中，区分出是哪一个用户的手机发出来的信号；各用户的手机能在基站发出的信号中，识别出哪一个是发给自己的信号。在无线通信系统中，使用多址技术寻址。
多址技术分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）、空分多址(SDMA)

频分多址（FDMA）技术

是让不同的地球通信站占用不同频率的信道进行通信。因为各个用户使用着不同频率的信道，所以相互没有干扰。早期的移动通信就是采用这个技术。

时分多址（TDMA）技术

这种多址技术是让若干个地球站共同使用一个信道。但是占用的时间不同，所以相互之间不会干扰。显然，在相同信道数的情况下，采用时分多址要比频分多址能容纳更多的用户。现在的移动通信系统多数用这种多址技术。

码分多址（CDMA）技术

这种多址技术也是多个地球站共同使用一个信道。但是每个地球站都被分配有一个独特的“码序列”，与所有别的“码序列”都不相同，所以各个用户相互之间也没有干扰。因为是靠不同的“码序列”来区分不同的地球站，所以叫做“码分多址”。采用CDMA技术可以比时分多址方式容纳更多的用户。这种技术比较复杂，但现在已经为不少移动通信系统所采用。在第三代移动通信系统中，也采用宽带码分多址技术。

空分多址（SDMA）技术
是利用空间分割来构成不同信道的技术。举例来说，在一个卫星上使用多个天线，各个天线的波束分别射向地球表面的不同区域。这样，地面上不同区域的地球站即使在同一时间使用相同的频率进行通信，也不会彼此形成干扰。空分多址是一种信道增容的方式，可以实现频率的重复使用，有利于充分利用频率资源。空分多址还可以与其它多址方式相互兼容，从而实现组合的多址技术，例如“空分-码分多址（SD-CDMA）”。

双工方式
FDD：频分双工，也称为全双工，两个独立的信道可以同时进行数据传输，一个信道用来上行数据，另外一个信道用来下行数据，为了保证接收信道和发送信道之间正常通信，FDD两个信道需要采用不同的频点，依靠频率来对上下行信道进行区分，从其单方向通信时间来看可以是连续传输的。

TDD：时分双工，也称为半双工，无论是上行传输还是下行传输都只采用同一个信道，由于发送机与接收机不同时操作，使用同一频率载波的不同时隙来进行信道承载，采用某段时间进行发送数据另外一段时间进行接收数据，所以收发之间不会产生干扰。

香农定理

香农定理给出了信道信息传送速率的上限（比特每秒）和信道信噪比及带宽的关系。香农定理可以解释现代各种无线制式由于带宽不同，所支持的单载波最大吞吐量的不同。
Rmax=W*log2(1+S/N)C是可得到的链路速度，W是链路的带宽，S是平均信号功率,N是平均噪声功率，信噪比（S/N）通常用分贝（dB）表示，分贝数=10×log10（S/N）

频谱效率
数字通信系统的链路频谱效率定义为净比特率（有用信息速率，不包括纠错码）或最大吞吐量除以通信信道或数据链路的带宽（单位：赫兹）。调制效率定义为净比特率（包括纠错码）除以带宽。
1kHz带宽中可以传送毎秒1000bit的技术，其频谱效率或调制效率均为1 bit/s/Hz

载波聚合
为了满足单用户峰值速率和系统容量提升的要求，一种最直接的办法就是增加系统传输带宽。因此LTE-Advanced系统引入一项增加传输带宽的技术，也就是CA（Carrier Aggregation，载波聚合）。

移动通信技术
移动通信组织及制定
3GPP：(Third Generation Partnership Project)成立于1998年12月，多个电信标准组织伙伴共同签署了《第三代伙伴计划协议》，3GPP最初的工作范围是为第三代移动通信系统制定全球适用的技术规范和技术报告。第三代移动通信系统基于的是发展的GSM核心网络和它们所支持的无线接入技术，主要是UMTS(Universal Mobile Telecommunications System通用移动通信系统)。
Release:3GPP制定的标准规范以Release作为版本进行管理，平均一到两年就会完成一个版本的制定，从建立之初的R99，之后到R4，目前已经发展到R17。

Release版本更新

2G构架

2G通信系统采用3级网络架构，即：BTS-BSC-核心网。2G核心网同时包含CS域和PS域。
2G通信系统起初主要采用一体式基站架构。一体式基站架构如下图所示，基站的天线位于铁塔上，其余部分位于基站旁边的机房内。天线通过馈线与室内机房连接。
一体式基站架构需要在每一个铁塔下面建立一个机房，建设成本和周期较长，也不方便网络架构的拓展。

分布式基站架构。分布式基站架构将BTS分为RRU和BBU。其中RRU主要负责跟射频相关的模块，包括4大模块：中频模块、收发信机模块、功放和滤波模块。
BBU主要负责基带处理和协议栈处理等。RRU位于铁塔上，而BBU位于室内机房，每个BBU可以连接多个（3-4个）RRU。BBU和RRU之间采用光纤连接。
3G架构

发展3G网络时，为了节约网络建设成本，3G网络架构基本与2G保持一致。3G通信系统同样采用3级网络架构，即NodeB – RNC - 核心网。3G核心网同时包含CS域和PS域。3G时代主要采用分布式基站架构。类似地，分布式基站架构将NodeB分为BBU和RRU两部分。
4G架构

4G时代到来时，基站架构发生了较大的变化。为了降低端到端时延，4G采用了扁平化的网络架构。将原来的3级网络架构“扁平化”为2级：eNodeB-核心网。RNC的功能一部分分割在eNodeB中，一部分移至核心网中。4G核心网只包含PS域。4G基站基本采用分布式基站的架构。同时，中国移动提出并推动的C-RAN架构也逐渐推广。C-RAN架构将BBU的功能进一步集中化、云化和虚拟化，每个BBU可以连接10-100个RRU，进一步降低网络的部署周期和成本。
与传统的分布式基站不同，C-RAN打破了远端无线射频单元和基带处理单元之间的固定连接关系。每个远端无线射频单元不属于任何一个基带处理单元实体。每个远端射频单元上发送和接收信号的处理都是在一个虚拟的基带基站完成的，而这个虚拟基站的处理能力是由实时虚拟技术分配基带池中的部分处理器构成的。

5G架构

为了进一步提高5G移动通信系统的灵活性，5G采用3级的网络架构，三级DU-CU-核心网（5GC）。DU和CU共同组成gNB，每个CU可以连接1个或多个DU。CU和DU之间存在多种功能分割方案，可以适配不同的通信场景和不同的通信需求。

GSM系统框图

GSM主要包含产交换网路子系统（NSS）无线基站子系统（BSS）移动台（MS）三大部分
NSS与BSS之间接口为A接口
BSC：基站控制器，对BTS进行控制，主要功能无线网络资源管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等。
BTS：基站收发信台，负责无线传输，完成有线/无线转换、跳频、无线信道加密。
MSC：移动交换中心，GSM核心
VLR：拜访位置寄存器
HLR：归属位置寄存器
AUC：签权中心
EIR：设备识别寄存器

2G和3G都保留了CS域和PS域
CS和PS是针对核心网部分而言的，CS是电路交换要负责语音业务，如12.2K语音业务，64K视频电话业务等；PS域用于数据业务通俗点说也就是上网业务，接入互联网
网元控制

5G频谱资源

5G小区带宽

5G网络架构

NSA和SA都是5G，而NSA在快速部署5G方面具有很大的优势，它可以在原有4G基站的基础上进行升级，如此一来可以在5G建设初期大规模快速地实现5G信号覆盖，并且用户不换卡不换号就能升级到5G网络。
SA才是5G最终的发展形态，但是在5G发展的初期，硬着头皮上SA是不现实的，因为这要付出更大的时间成本和金钱成本，很有可能错失5G发展的黄金时机。

5G网络架构种类

运营商演进策略

LTE及NR基站架构对比

不同于LTE基站，5G NR对基站架构进行了重新定义，以PDCP/RLC层为界，将基站分为集中单元（CU）和分布单元（DU）2个功能实体。CU承担RRC/PDCP层功能，DU承担RLC/MAC/PHY功能。一个CU可以携带多个DU。由于2个功能实体的重新划分，在协议上将对各层功能的设计有一定影响。由于功能的分离，在5G RAN侧增加CU和DU间F1接口，3GPP对该接口的定义和消息交互也进行了标准化。

SA部署

无线网络云化演进

SA组网

AMF：全称 Access and Mobility Management Function，接入和移动管理功能，终端接入权限和切换等由它来负责。
SMF：全称 Session Management Function，会话管理功能，提供服务连续性，服务的不间断用户体验，包括IP地址和/或锚点变化的情况。
UPF：全称 User Plane Function，用户面管理功能，与UPF关联的PDU会话可以由®AN节点通过®AN和UPF之间的N3接口服务的区域，而无需在其间添加新的UPF或移除/重新 - 分配UPF。

5G关键技术1

5G关键技术2

5G关键技术3

5G关键技术4

5G关键技术5

5G关键技术6

5G关键技术7

5G关键技术8

参考连接

标签：通信,高通,2G,基站,1G,4G,5G,CDMA,3G
来源： https://blog.csdn.net/qq_43543515/article/details/115699953