1.1.2 移动通信系统发展现状

移动通信系统是移动终端数据与信息的传输通道，是实现移动终端在“任意时间、任意地点”通信的基础。迄今为止，移动通信系统已经从第一代（1G）发展到了第五代（5G），并正向第六代（6G）迈进［2］［3］，如图1-2所示。

·图1-2 移动通信系统的发展历程

1G系统实现了移动语音通信。在各种1G系统中，美国1978年年底研制成功的移动蜂窝电话系统——先进移动电话系统（Advanced Mobile Phone System，AMPS）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；英国主导的1G系统——全入网通信系统（Total Access Communications System，TACS）——在全球近30个国家使用。我国1G系统所采用的正是TACS制式，自1987年11月开始商用，应用长达14年，用户数最多时达到660万。由于1G系统采用的是模拟技术，系统容量十分有限、干扰严重、安全性差、价格昂贵等“先天不足”的缺点使其并未真正大规模普及与应用。如今，1G时代留给人们的记忆只剩下那像砖头一样的手持终端“大哥大”了。

2G解决了语音通信的质量和普遍性问题，使得移动通信在全球大规模应用，同时也开启了短信这种非实时沟通模式，以及低速率数据传输模式。第一版2G标准全球移动通信系统（Global System for Mobile Communications，GSM）于1990年制定完成并正式发布，旨在满足更多用户的纯语音通话需求，并自1992年开始陆续在全球商用。随着人们对手机上网等数据业务需求的增长，GSM系统在后期引入了通用分组无线服务（General Packet Radio Service，GPRS）技术和GSM增强数据速率演进（Enhanced Data rate for GSM Evolution，EDGE）技术，使用部分语音信道提供低速数据服务。

3G进一步提升了移动通信的容量，同时促进了宽带通信的发展，特别是在3G的后期，随着智能终端的出现，高速移动数据通信成为用户的迫切需求。3G系统最初的目标是在静止环境、中低速移动环境、高速移动环境分别支持2 Mbit/s、384 kbit/s、144 kbit/s的数据传输。3G是首个以“全球标准”为目标的移动通信系统，主流标准包括WCDMA、cdma2000与TD-SCDMA，其中，TD-SCDMA为我国提出并推动其成为国际电信联盟（ITU）认定的3G国际标准。2000年初3G系统正式开始商用，我国三大电信运营商分别基于三种主流3G制式进行了商用。

相较过去几代系统，4G完全基于分组交换，是真正面向数据业务的全新一代移动通信。4G不仅解决了高速移动数据通信的问题，而且在通信的质量、容量和效率上取得了巨大的进步，上下行峰值速率分别达到50 Mbit/s与100 Mbit/s。但4G标准的诞生却是一波三折，这主要是由于运营商为获得3G频率支付了高额的频率许可费，并付出了巨额的3G网络建设成本，因此，起初全球大多数运营商对于新一代移动通信技术研究与标准化的积极性并不高。但是，随着移动互联网发展大潮席卷而来，2004年下半年，以Intel公司为首的IEEE WiFi阵营推出了全球微波互联接入（WiMAX）技术，并得到了新兴运营商的普遍支持，这给3GPP组织以及传统电信运营商带来了严峻的挑战，也加速了LTE技术的研究与标准制定。2009年，3GPP正式发布了4G全球统一标准LTE Release 8，并在后续推出了演进标准LTE-A与LTE-A Pro。2010年，4G LTE率先在瑞典开始商用，我国于2013年开始商用，一直沿用至今。4G网络、智能终端、移动应用极大地方便了人们生活，改变了人们的生活方式。

2018年6月与2020年6月3GPP正式发布了5G全球统一标准Release 15与16版本。5G前所未有地拓展了移动通信的应用场景，涵盖了增强型移动宽带eMBB（峰值上下行速率达到10 Gbit/s与20 Gbit/s）、超可靠低时延通信uRLLC（控制面与用户面时延达到20 ms与4 ms）、大规模机器型通信mMTC（每平方公里100万的连接密度）三种典型应用场景。三种应用场景释放了5G终端生态新价值，不同于4G时代智能手机一枝独秀的局面，5G已催生出智能网联汽车、工业机器人、智慧医疗终端等新型移动终端。超大带宽使得虚拟现实、超高清视频得以流畅、低延时地展现在消费者面前，促进其载体终端在教育、医疗、文娱等多领域快速发展；超可靠低时延通信使得车联网、远程医疗、智能制造等对可靠性、实时性要求极高的应用成为可能；大规模机器型通信推动万物互联，使得工业互联网、智慧城市等拥有了能进行物与物沟通的海量智能硬件［4］。