聊一聊5G的前世今生

一项新技术概念出现之后，必然会引起业界一番热烈的讨论，然后引发大量资本蜂拥而上，争夺产业高地。这是任何一项新技术都要经历的必然过程。然而，无论进行何种技术延伸和创新，最关键的还是首先对这项新技术有更加清晰、透彻的了解。

5G是当前最受人瞩目的前沿技术之一，因此广大民众、行业大咖、跨界企业，乃至全球范围内的各个国家，都将目光聚焦于5G，以期能够在这个领域成为“领头羊”，拥有话语权。

那么，人人都在谈论5G，大家口中的5G到底是什么？有什么特别之处？为什么受到人们的关注？想必不少人心中对这些问题充满了疑惑。那么，在回答这些问题之前，我们就先聊聊5G的前世今生。

1G到4G的发展与演变

移动通信技术的发展是在不断的更迭中发展的，其中2G、3G、4G是我们所经历和熟识的。然而，每一次升级换代，都是在1G的基础上进行的。可以说，没有第一代移动通信技术（1G）做基础，4G不可能发展成今天，更不会迎来如今更加美好的5G时代。在真正认识和了解5G之前，我们带着追溯的心，一起去了解移第五代移动通信技术（5G）的前身，即认识从1G到4G的发展与演变。

1.1G：音频传输时代

还记得当年长有天线、给人炫酷感十足的“大哥大”吗？它是摩托罗拉公司打造的全球第一款手机，由于它体积像砖头一样大，所以人们将其戏称为“大哥大”。这款手机当时可以说是风靡全球，是叱咤风云、土豪级别人物的标配，如果出门做生意，不带这么个大块头都不够“范儿”。而这款手机所用的移动通信网络，就是最早的移动通信技术的“鼻祖”1G网络。

1G诞生于20世纪80年代，是第一代无线蜂窝[4]、模拟技术，仅支持语音呼叫，当时可以看作是音频传输时代。由于其最高网络速度为2.4Kb/s，因此只能实现语音信号的传输，不能上网。使用1G技术的手机，有诸多弱点，诸如手机电池寿命短、语音通话质量差、安全性差、极容易掉线、串号等。再加上传输带宽的限制，所以1G通信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。

我国走进移动通信时代的时间比较晚，在1987年才开始在广东省建成首个TACS模拟蜂窝移动电话系统，这就是中国移动的前身，也标志着我国正式进入1G时代。

1G标准：

1G时代也是有技术标准的，其技术标准如下：

（1）AMPS标准

AMPS标准，即高级移动电话系统，由美国最大的电信运营商AT&T所开发。由于当时一个基站只能同时容纳4个人打电话，而且只有将手机和基站连接后才能通话，当基站显示是红灯的时候，就意味着这个基站被别人占了；当基站显示的是绿灯的时候，才可以给别人打电话。AMPS技术，主要是早期为了解决基站容量问题而推出来的一项技术。

AMPS技术的出现，使得电话能够真正进入商用阶段，早期AMPS技术在北美、南美和部分环太平洋国家广泛使用。

（2）TACS标准

TACS标准，即总接入通信系统，由摩托罗拉公司开发，可以说是AMPS系统的修改版本，实现了真正意义上的蜂窝移动通信。该标准在英国、日本和部分亚洲国家得到了广泛使用。

（3）NMT标准

NMT标准，即北欧移动电话系统，该系统被瑞典、挪威和丹麦的电讯管理部门在20世纪80年代初确立为普通模拟移动电话北欧标准。该标准在俄罗斯的部分地区、中东和亚洲部分国家使用过。

2.2G：音频+文字传输时代

1999年，1G技术升级，进入2G时代。数字蜂窝通信取代了模拟技术，使得移动通信技术有了跨时代的提升。虽然这个时代依旧定位于语音业务，但基于2G网络的手机可以发短信、彩信，是音频+文字传输的时代，同时也进入了可以上网的初级时代。2G时代，数据传输速度达到了14.4Kb/s。

从2G时代开始，全球真正进入了移动通信标准争夺时代。由于1G时代，各国并没有统一的移动通信标准，所以各国厂商要发展各自的专用设备，才能与自己国家的网络系统相匹配。这样在一定程度上抑制了全球移动通信产业的发展。

进入1989年，随着GSM统一标准进入商业化阶段，诺基亚和爱立信开始疯狂啃食通信产业市场。仅用了10年的时间，诺基亚就将摩托罗拉拽下了“神坛”，而自己则成功“上位”，成为全球最大的移动电话商。这个时代的手机天线，较大哥大明显缩短。

2G标准：

2G时代，天下被一分为二，GSM与CDMA共存。（1）GSM标准

GSM标准，即全球移动通信系统，也就是我们熟知的“全球通”。该技术标准起源于欧洲，让全球漫游成为了可能，因此使得移动通信实现了全球化。基于GSM标准，全球各地可以共同使用同一个移动电话网络，这样用户就可以实现“一机在手，走遍天下”，再也不用为了跨国通信问题而担心。

（2）CDMA IS-95标准

CDMA IS-95标准，是由美国电信工业委员会（TIA）制定的。该标准主要用来发送声音、数据。CDMA IS-95与3G时代的CDMA2000也经常被简称为CDMA。在1996年后，主要在韩国、北美、拉丁美洲等地区实现大规模商用。

3.3G：图像传输时代

2003年，3G运用而生。在3G时代，传输速度最大可以达到2Mb/s，因此上网已经不再像以往一样是一件奢侈的事情。进入3G时代，移动通信网络的发展必须要达到更快数据传输的目的，而CDMA标准则是最能够满足这一需求的系统。因为CDMA具有频率规划简单、系统容量大、信号质量好，使得图像传输成为这个时代显著特点。因此，一大波CDMA技术标准出现：W-CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。可以说，3G时代，是CDMA的家族狂欢的时代。与3G相匹配的手机如三星、诺基亚、索爱、黑莓等开始主宰手机世界，而且从外观上看，这个时代的手机天线已经完全消失。这里相信很多人会好奇，天线究竟到哪里去了？真的不再需要天线了吗？关于这个问题，后面会给出答案。

3G标准：

（1）W-CDMA标准

W-CDMA是由欧洲制定的，能够支持移动/手提设备之间的语音、图像、数据以及视频通信。输入信号之后会被数字化，然后在一个比较宽的频谱范围内以编码的扩频模式进行传输。W-CDMA的支持者十分广泛，主要包括欧美的爱立信、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。

（2）CDMA2000标准

CDMA2000是由美国制定的3G技术标准。CDMA2000可以由CDMAOne（如CDMA IS-95）结构直接升级到3G。使用CDMA的国家只有日本、韩国和北美，因此CDMA2000的支持者没有W-CDMA的多。

（3）TD-SCDMA标准

TD-SCDMA是由中国制定的，该标准因为辐射低，而被誉为“绿色3G”。

虽然中国在3G时代取得了技术性突破，但由于中国当时的3G用户在数量、终端数量、运营地区上都存在一定的劣势，因此在3G时代失去了领跑的机会。但这次突破，使得中国在接下来的4G时代充满了信心。

4.4G：视频+数据传输时代

2009年，第四代移动网络诞生。4G将3G与WLAN融为一体，并且能够快速传输数据、高质量音频、视频和图像等。所以4G时代是视频+数据传输的时代。

4G时代的网速在3G时代网速的基础上有了更大的提升了：当设备快速移动时，4G网络的最大速度为100Mb/s；对于低移动性通信，比如当呼叫者静止或行走时，速度为1Gb/s。简单来说，4G能够满足所有用户对无线服务的要求，此时智能手机也普及到了千家万户。看直播、看视频、玩手游、逛网店已成为人们日常生活的一部分。

在这个全新的移动通信网络时代，全球绝大多数手机型号都支持4G，人们可以真正实现自由沟通无障碍。很明显，4G比以往任何一个移动通信时代，都具有不可比拟的优越性。

4G标准：

4G时代的技术标准是由3GPP组织涵盖的全球各大运营商共同制定的LTE标准。

纵观移动通信技术从1G到4G的发展历程，流量掣肘的问题逐渐消失。但即便如此，4G依旧有一些不尽如人意的地方，比如上网延迟、卡顿等现象，因此快速上网依旧是影响人们使用体验的瓶颈。急需一种更高阶的移动通信网络技术来改变现状。

5G不只比4G多一个G

2019年，我国正式进入5G商用元年，将为我们实现一个“信心随心至，万物触手及”的美好愿景。在全球争夺5G商用高地的时候，对于大众而言，最好奇的问题是，5G究竟是什么？只是比4G多了一个G吗？

移动通信经历了1G到4G的发展历程，如今又要进入5G时代。那么其中的“G”是什么概念呢？这里的G，并不是指硬盘容量的大小，而是英文generation的简写，意思是代。所以5G，就是第五代移动通信。

什么是5G呢？下一代移动通信网络联盟（NGMN）在《5G白皮书》中给出的定义是：5G是一个从端到端的生态系统，它将打造一个全移动和全连接的社会。5G连接的是生态、客户、商业模式。能够为用户带来前所未有的客户体验，可以实现生态的可持续发展。

那么5G究竟与前面几代移动通信技术相比，有哪些优势呢？如图1-4所示：

■高速度

5G意味着上网更高、更快、更强。5G的网速是4G的100倍，其峰值理论传输速度可达100Gb/s，对于5G的基站峰值要求不低于20Gb/s。一部超高清画质的电影，用5G的话，1s就可以完成下载。端到端的时延只有1ms，快到我们根本无法感知。移动情况下的稳定性，即使在高速行驶的高铁上也能做到。

■泛在网

在当前的4G时代，我们经常会发现在电梯、地下车库、高山、峡谷等地方会没有手机信号，这样严重影响我们的通信业务，也会影响智能无人驾驶汽车在地下车库正常泊车和充电，进而导致其“瘫痪”。

而5G时代，这种现象将不复存在，无论你处在社会生活中的哪一个角落，都会有网络覆盖，人们可以随时随地上网。这就是5G的泛在网特性。

■低功耗

生活中，我们所使用的终端设备过一段时间都需要为其充电，以保证其为我们持续提供服务。由于4G网络不够稳定，所以手机等终端设备会不断地搜索网络，这样就会使得手机耗电量较大，即功耗较高。而5G时代，网络十分稳定和流畅，所以手机等终端设备无须不断搜索网络，能够有效节省能耗。

■低时延

平时，人与人面对面说话，通过空气介质的传播，需要140ms才能传达到对方的耳朵里。而我们的大脑对140ms这个时间并没有十分明显的感知。因此，我们对140ms之内的信息传递是可以容忍的，一旦超出这个时间，则没有太多的耐心去等待。如果将这个延迟时间换作无人驾驶汽车，则在这140ms的延迟时间里，汽车已经向前开出了200m；如果是20ms，也已跑出了十几米。显然，这样的时延对于无人驾驶汽车是绝对不允许的。

5G的时延是1ms，甚至更低。相比于3G网络的时延大约为100ms，4G网络的时延大约为20～80ms，5G具有更低时延的特点。

从1G到2G、2G到3G、3G到4G、4G到5G，我们都认为这是一种技术的升级，而且大概间隔10年的时间就进行一次升级。如图1-5所示：

尤其是4G到5G的升级，并不是人们想象的那样，只是多了一个G。并不只是在速度上的提升、网络覆盖更加广泛、功耗更低、时延更低，与以往的移动通信技术相比，在深度、高度、广度、力度上也发生了全面变化。

1.功能的提升

4G主要服务于个人消费者，即为个人消费者提供移动宽带体验；5G除了服务于个人消费者之外，还通过移动通信与各行各业相结合，为各个传统行业带来数字化转型。此外，在5G时代，一切人和物都处于随时随地联网的状态，5G还可以作为人与机器之间相互沟通的语言，从而构建一个万物互联的未来世界。因此，5G时代，实现了速度的量变到质变，让5G拥有了改变人类生活和全行业的巨大力量。

2.智能产品品类的提升

5G网络存在的意义和价值就是实现商用。5G网络未来支持的设备远远不只4G时代的智能手机。届时，智能手表、健身腕带、智能衣服、智能头盔、智能拐杖、智能袜子、智能鞋子、智能书包、智能眼镜、智能家庭设备等，都将成为新时代更具创新的产品。这些产品将担负起减轻我们日常生活重负的重要工具，并逐步开始用于日常安全防护和健康管理等领域，越来越受到人们的喜爱。

3.应用的提升

由于4G时代有1ms的延迟，5G时代只有0.1ms的延迟，这样就可以实现4G时代难以实现的应用操作。比如无人驾驶、自动控制、远程医疗等。所以，进入5G商用阶段，5G带来的各种创新性应用超乎我们的想象。

4.回报率的提升

对于我国而言，借助5G网络，更重要的是发展经济。据华为报告数据显示：每增加1美元的通信投资，可以额外获得5美元的GDP回报，回报率为500%。预计到2030年，5G将为我国带来直接经济产出6.3万亿元，带来就业机会达800万个。

以上这些，正是使5G能够成为全球各国兵家必争的原因。尽管当前5G技术标准还没有最终确定，但在5G发展当红之际，全球在发展战略中，都将5G作为一项重要的战略进行积极部署。2019年是5G商用元年，全球都在为实现5G商用目标而不断努力。