1G→2G→3G→4G→5G：一部波澜壮阔的移动通信史

导语：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。

1G：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。

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。

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。

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。

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。

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？

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。

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。

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。

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。

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。 

（来源：网优雇佣军）