了解通信,认识4G

4G来了

2013年12月4日，中国工信部为国内的三家移动通信运营商颁发了4G经营牌照。在此之前，无论是运营商还是各大媒体，对4G的宣传已经铺天盖地。中移动早在工信部发放3G牌照一年之后便开始了基于LTE 技术的4G试验网建设，到2013年底，中移动在中国已经建成了遍布上百个城市的TD-LTE试验网，覆盖人口将近5亿。中国联通和电信也在2013年下半年开始建设各自基于TDD和FDD制式LTE的试验网。此次工信部颁发的4G商用牌照，是基于以TDD（时分复用）为双工方式的TD-LTE技术。中国移动获得130MHz频率资源，联通和电信分别获得40MHz频率资源，标志着中国移动通信4G时代正式来临。

认识4G

4G牌照发放前后的几个月，人们的耳边充斥着各种关于4G的声音。究竟什么是4G，它的出现意味着什么？本文将就此进行初步的探究。4G的英文全称The 4 Generation mobile communication technology，指第四代移动通信技术。移动通信技术从模拟通话时代，快速发展到高速数据业务的4G时代，令人类的生活方式在短短几十年内发生了极大的改变。

看看历史，谈谈祖先——从1G说起

说到4G，为了更好的认识它，不妨回顾移动通信的发展历程。时间回到上世纪80年代末，很多家庭刚刚安装了固定电话，人们正在享受着彼时大众所憧憬的“楼上楼下、电灯电话”的美好时代，一种叫做“大哥大”的黑色砖头状无线电话进入了人们的视野。“大哥大”的出现意味着无线通信时代的开启，包括“大哥大”在内的所有支持其运行的软硬件系统，就是第一代移动通信系统，即1G。

1G通信基于第一代移动通信技术，也被称为模拟蜂窝移动通信。其主要特征是采用模拟技术，只能进行语音通话。任何通信系统都依托于一套完整的技术标准，比如众所周知的GSM、CDMA。1G时代处于移动通信起步阶段的20世纪80年代，世界各国、各地区相继开发和制定了不同的标准，包括美国的高级移动电话系统（AMPS），英国的总访问通信系统

（TACS）以及日本的JTAGS，西德的C-Netz和意大利的RTMI。中国采用TACS系统，并在1987年建成TACS制式模拟移动电话商用网。第一代移动通信系统的划时代应用取得了巨大成功，但随着市场的不断发展，1G系统的弊端也日益显露。表现在：

1.由于全球众多的运行标准，导致用户无法进行全球漫游，只是一种区域性的移动通

信系统；

2.频谱利用率低导致该系统无法满足用户数量的快速增长；

3.模拟技术导致易受干扰和几乎没有任何保密性的低质量通话；

4.受制于当时的电子制造技术，系统设备和手机成本高、体积大、重量大。

和今天的技术相比，虽然第一代移动通信系统显得老旧笨拙，但它就像开启潘多拉魔盒的钥匙，从此将人类带入了无线通信、移动互联的魔幻世界！

唯物辩证法指出，矛盾推动了一切事物向前发展。第一代移动通信系统的诸多技术弊端和日益发展壮大的市场需求构成了逐步凸显的强烈矛盾。解决矛盾的方法是开发新一代数字蜂窝移动通信系统。于是，我们有了GSM和CDMA。1995年中国移动和联通在国内十几个省市相继建网，GSM数字移动电话网正式开通。标志着中国进入2G时代。2003年，中国联通正式开通CDMA，另一支国际通行的2G标准在中国商用。

第二代移动通信系统（包括后来的2.5G，2.75G技术）大大优于模拟移动通信系统，采用数字技术，支持包括短信息等多种数据业务。2G时代基于数字化的移动通信技术，在克服了模拟移动通信技术的所有不足之外，彰显出众多优势：

1.采用时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）技术，提高了频谱利用率——可以容

纳数量庞大的用户；

2.相对统一的通信标准——支持用户的全球漫游；

3.采用基于数字化的编码技术——大大提高了通话的抗干扰性和保密性，提高了通话

质量；

4.后期技术演进发展成的GPRS和EDGE（2.5G和2.75G）以及CDMA 1X——提供了

9.6k~384kbps的传输速率，支持收发彩信、访问WAP网页等简单的数据业务。

第一代模拟移动系统让人们看到了无线通信的可能，但那时的技术远不能满足广大用户对无线通信的强烈需求，尚处于“饥荒”时代。第二代数字蜂窝系统可以说是解决了人们在无线通信需求方面的“温饱”问题。那么3G的到来，海量电磁波充斥的周围空气，才将人们带到了感受移动互联的“小康”时代。

早在1985年，极具前瞻性眼光的国际电信联盟（ITU）就提出了“未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS）”，就是后来的IMT-2000，即第三代移动通信系统（3G）。但在90年代初期的移动通信，技术尚可满足市场需求，ITU的高瞻远瞩并未得到足够的行业关注。马克思《矛盾论》中提到矛盾的斗争性推动双方力量对比变化，为事物的质变准备条件。到1997年移动通信市场上的这种矛盾的斗争性逐步显现。由于第二代移动通信系统的巨大成功，用户的高速增长与有限的系统容量和业务之间的矛盾渐趋明显，第三代移动通信的标准化工作开始进入实质阶段。之后ITU经过3G标准征集、技术评估、研究协调等大量工作，在2008年5月，正式公布了包括WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA为主流技术的3G国际标准。

中国工信部在2009年向三家运营商颁发了3G牌照。其中移动获得具有中国自主知识产权的TD-SCDMA的经营许可，联通获得以欧洲为主导、全球应用最广泛的WCDMA，电信获得美国主导的CDMA2000经营许可，标志着中国正式进入移动通信3G时代。

从1G到2G，无论是技术的进步还是市场的发展，都属于移动通话的范畴，演进的目标是为更多用户提供可靠的语音通话，好比将固定电话随身携带。3G的出现，是将计算机随身携带，将多媒体终端、互联网应用和移动通信进行融合。这种融合产生的巨变远不止1+1+1>3可以形容！在中国，3G业务商用以来，运营商提供384k~2Mbps快速便捷的数据接入服务，尽管这种速度略逊于普通家装的ADSL宽带网速，但足以让人们在户外移动的状态下，进行顺畅的网页浏览、普通质量的视频电话、下载观看音视频资源、基于app的高速互联网冲浪以及电子商务活动等大多数互联网功能操作。

3G带来的产业融合推动了互联网向移动设备渗透，同时又反作用于互联网（出现了移动互联网），带动了相关产业的巨大进步。流媒体服务、网络社交、云存储计算、大数据等新兴的基于互联网的应用在移动互联的舞台上大显神通。当人们手持移动设备时，屏幕后面越来越多的APP生产出不断膨胀的海量信息，这些信息从数量到质量都在不断提升。这促使人们慢慢形成了对信息获取的更高级的需求——需要更高质量、更快速的信息。

尽管3G比2G优越很多，基本上符合了ITU对IMT-2000的预期——建立以数据业务为主的宽带市场，但在支持爆炸式增长的多媒体数据和用户数量等诸多方面，3G技术的局限性和困难渐渐显现，主要表现在如下几个方面：