1.2 移动网络演进历史

1864年麦克斯韦发现电磁波，1900年马可尼实现世界首次远距离无线通信，无线通信时代正式开启。1978年，美国贝尔实验室开发了先进移动电话业务（Advanced Mobile Phone Service，AMPS）系统，这是第一种真正意义上的具有随时随地通信能力的大容量的移动通信系统。AMPS系统采用频率复用技术，可以保证移动终端在整个服务覆盖区域内自动接入公用电话网，具有更大的容量和更好的语音质量，很好地解决了公用移动通信系统所面临的大容量要求与频谱资源限制的矛盾。20世纪70年代末，美国开始大规模部署AMPS系统，AMPS以优异的网络性能和服务质量获得了广大用户的一致好评。AMPS在美国的迅速发展促进了在全球范围内对移动通信技术的研究。到20世纪80年代中期，欧洲和日本也纷纷建立了自己的移动通信网络，主要包括英国的全面访问控制系统（Extended Total Access Communication System，ETACS）、北欧的移动电话服务网络系统（Nordic Mobile Telephone System，NMT）等。这些系统都是模拟制式的频分双工系统，也被称为第一代移动通信（1G）系统。模拟蜂窝系统的缺点是容量小，业务种类单一，只能提供语音业务，传输质量不高，保密性差，而且设备难以小型化，因此逐渐被第二代移动通信系统所替代。

采用数字调制技术的第二代移动通信（2G）系统从20世纪90年代开始逐渐发展起来。1992年，欧洲开始铺设全球第一个数字移动通信网络——全球移动通信系统（Global System for Mobile Communications，GSM），由于其优良的性能，GSM在全球范围内迅速扩张，GSM用户数一度超过全球蜂窝系统用户总数的70%。此后，美国的先进移动电话业务系统（Digital Advanced Mobile Phone Service，DAMPS）和日本的个人数字蜂窝通信系统（Personal Digital Cellular telecommunication system，PDC）等2G系统也相继投入使用。这些系统的空中接口都采用了时分多址（Time Division Multiplex Access，TDMA）接入方式。1993年，美国推出了基于码分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）接入技术的IS-95系统。第二代移动通信系统在容量上和性能上都比第一代移动通信系统有了较大提升，频谱效率高，系统容量大，而且不仅可以提供语音业务，还可以提供一定的低速数据业务。第二代系统在商业上取得了巨大的成功，但由于主要技术的固有局限，系统容量和所能提供的通信业务服务难以满足人们通信应用的高速增长的需求。用户和市场的需求及技术的进步使得移动通信系统向着第三代移动通信系统发展。

第三代移动通信（3G）系统在1985年由国际电信联盟（International Telecommunications Union，ITU）提出，1996年更名为全球移动通信系统IMT-2000。较之第二代移动通信系统，3G系统拥有更大的带宽，更高的频谱效率，同时支持电路域和分组域，传输速率最高可达2Mb/s，支持实现高速数据传输和宽带多媒体服务，并可以在全球同一频段无缝漫游。目前，全球第三代移动通信存在3个主流标准，分别是欧洲主导的宽带码分多址WCDMA、美国主导的cdma2000和中国提出的时分同步码分多址TD-SCDMA，3种技术标准均以码分多址技术为基础，只是在具体实现层面有所区别，其中WCDMA和TD-SCDMA标准由国际标准化组织3GPP支持和制定，而cdma2000标准则由3GPP2支持和制定。在中国，这3个标准的系统分别由中国移动（TD-SCDMA）、中国电信（cdma2000）和中国联通（WCDMA）负责建设和运营。

但随着智能终端的逐步普及和移动互联网时代业务应用的不断涌现，尽管基于码分多址的3G技术已经开始部署和运营，但依然不能满足日益增长的移动互联网服务需求，同时正交频分复用（OFDM）和多天线技术已经成熟并产业化，3GPP于2005年3月正式启动了空口技术的长期演进（LTE）项目，3GPP2也启动了类似的超移动宽带（Ultra Mobile Broadband，UMB）项目。

ITU于2005年10月提出了未来移动通信系统IMT-Advanced，即第四代移动通信（4G）系统。IMT-Advanced系统支持从低到高移动性的应用和更大范围的数据速率，满足多种用户环境下用户和业务的需求。IMT-Advanced系统还具有在广泛服务和平台下提供显著提升服务质量（QoS）的高质量多媒体应用的能力。IMT-Advanced的关键特性如下。

①在保持成本条件下，支持灵活广泛的服务和应用，达到世界范围内的高度通用性。

②支持IMT业务和固定网络业务的能力。

③高质量的移动服务。

④用户终端适合全球使用。

⑤友好的应用、服务和设备。

⑥世界范围内的漫游能力。

⑦增强的峰值速率以支持新的业务和应用。

2008年3月，ITU开始征集IMT-Advanced无线接入技术标准，第三代合作伙伴计划组织（the 3rd Generation Partnership Project，3GPP）和全球微波接入互操作性（World Interoperability for Microwave Access，WiMAX）论坛等国际标准组织都积极开始针对IMT-Advanced进行预研和提案，分别对应LTE-A（LTE-Advanced）和802.16m。2012年1月20日，ITU会议正式审议通过了将LTE-A和802.16m这两种技术规范作为IMT-A的国际标准。至此，移动通信技术将正式迈向第四代。

图1-1所示为现代移动通信技术的演进示意图。

图1-1 现代移动通信技术的演进示意图