早在1947年美國貝爾實驗室首次提出了蜂窩通信的概念,20世紀 80年代以后,隨著集成電路技術和微處理器的成熟、無線接入技術的進展,商用的無線移動通信系統開始投入使用。蜂窩移動通信的發展到現在,從總體上經歷了以模擬技術和頻分多址技術為基礎的第一代模擬移動通信系統(1G:First Generation);以頻分多址和碼分多址技術為基礎的第二代移動通信技術(2G:Second Generation);以提供寬帶多媒體業務為主要特征的第三代移動通信技術系統(3G:Third Generation);以全分組網IMS為主要特征的第四代移動通信技術系統(4G:Fourth Generation);目前世界各國又已經開始計劃新一代移動通信技術,即第五代移動通信技術系統(5G:5th Generation)的研究與試驗。表0把五代移動通信從時間、技術特征、所支持的業務、其代表系統等方面給出了發展演進。
表0:五代移動通信的發展演進
我國蜂窩移動通信的發展緊跟國際的發展,走出了一條從開始的引進消化吸收到后來的自主創新、自我研發并提出標準的可喜歷程,現在已成為蜂窩移動通信研究與應用的大國。以下將對我國蜂窩移動通信的發展概況做一簡要的回顧。
一、第一代蜂窩移動通信(1G)的發展
早在20世紀70年代中期,當初的郵電部就已指派電信傳輸所搜集相關信息,密切跟蹤世界蜂窩移動通信的發展,到1987年11月18日我國第一個TACS模擬蜂窩移動電話系統在廣州市建成并投入商用,再到2001年12月31日正式退網關閉,模擬移動電話網第一代蜂窩移動通信系統在我國的發展,共經歷了大約不到20年的歷程,為我國開展數字系統的研發、引進、應用奠定了豐富的經驗。
欲詳細了解我國第一代移動通信系統發展介紹的請進入。
二、第二代蜂窩移動通信(2G)的發展
1、我國數字移動通信技術的自主研發
我國對于第2代蜂窩移動系統的關注可以追溯到1987年模擬網起步時的階段。當時科技部和郵電部提出要關注數字移動技術的研究,并組團到歐洲考察GSM技術的發展狀況。同時,國家也把對2G的研究開發列入了國家“八五”攻關項目,電子部和郵電部共同合作,組織了相關單位組成的產、學、研共同結合的項目攻關小組,并進行了設備研制及成果的實用化和產業化。其自主研發生產過程的大事記詳見下表2-1。
表2-1:我國數字移動通信技術自主研發的大事記
該項目屬技術起點高、涉及高新技術面廣的系統工程,經第一研究所與合作單位4年奮力攻關,1996年自主研制開發出數字移動通信交換中心(MSC)、基站系統(BSS)、移動臺(MS)等中國第一套GSM數字蜂窩移動通信系統設備。
2、GSM系統的發展
雖然中國對2G的關注不算太晚,雖經國家“八五”攻關,但因為自身研發實力的問題,面對蜂窩數字移動通信技術發展還不得不選擇以引進為主。但在20世紀90年代初,美國的CDMA技術異軍突起,是選擇GSM標準還是CDMA標準,郵電部專門成立了專題項目組,從技術的先進性、系統的穩定性、投入產出的經濟性和功能的拓展性等方面進行了論證。但在郵電部內部、國家科委和計委等多方意見不一。終因在“八五”攻關項目中,由電信傳輸所論證選擇了GSM標準,因此,最后決定首先選擇GSM技術體制引進組建我國的數字蜂窩移動通信網絡。其我國GSM標準數字蜂窩移動通信發展的大事記被匯總于下表2-2中。
表2-2:我國GSM標準數字蜂窩移動通信發展的大事記
3、CDMA系統的發展
1993年美國高通(Qualcomm)公司在全球掀起CDMA蜂窩技術的熱潮,我國為了追趕先進技術的發展,我國國家863計劃開始了CDMA蜂窩技術的研究。為此,國家決定在我國采用CDMA制式建立第二個數字蜂窩移動通信網絡。于是,1995年8月,郵電部電信總局與總參通信部聯合決定在全國采用CDMA制式,建立800MHz“長城”蜂窩移動通信網絡。其我國CDMA標準數字蜂窩移動通信發展的大事記被匯總于下表2-3中。
表2-3:我國CDMA標準數字蜂窩移動通信發展的大事記
4、我國2G用戶的增長
由于2G兩個網絡的發展,形成競爭的市場格局,使得我國2G移動用戶數量得到快速的增長,在2001年就突破了1個億,后因3G網絡的發展,直到2008年達到最高,突破6億用戶,這期間每年用戶數的增長數據下賤下表2-4。至今兩個2G網絡仍在疏通話音業務方面發揮著重要作用。
表2-4:我國2G用戶的增長(2001年~2008年)
三、第三代蜂窩移動通信(3G)的發展
中國第1代、第2代移動通信運營業得到長足發展,制造產業也開始起步,但直到第三代移動通信,中國在科研、產業和運營才取得了整體的突破。
1、TD-SCDMA標準的誕生與發展
在前兩代蜂窩移動通信我國都是選用引進的方式,沒有掌握核心技術,受制于人,非常被動。第三代蜂窩移動通信的標準我國奮起研發,產生了自主知識產權的標準:TD-SCDMA標準,被ITU推薦為國際第三代蜂窩移動通信的主流標準之一,同時被3GPP組織所接受。這是我國政府的大力重視與支持的結果,是我國電信科技人員辛勤研究的結果,關于TD-SCDMA標準誕生過程的大事記如下表3-1-1所示。
表3-1-1:我國TD-SCDMA標準誕生過程的大事記
我國的TD-SCDMA標準在智能天線、聯合檢測、接力切換、同步CDMA、軟件無線電、低碼片速率等關鍵技術方面具有自主知識產權,并且具有系統容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強、支持平滑演進、建網成本低等優勢。然而,我國3G的TD-SCDMA標準的發展,在產業化和運營中,經過了TD-SCDMA基本版本和TD-SCDMA增強型版本兩個階段。這兩個版本的不同詳見下表3-1-2中。
表3-1-2:TD-SCDMA基本版本和TD-SCDMA增強型版本
2、TD-SCDMA技術的產業化與試運營
我國本著“積極跟蹤、先行試驗、培育市場和支持發展”的方針,培育和扶持了中國的3G市場。以知識產權為連接紐帶的TD-SCDMA產業聯盟正式宣告成立。國家發改委、科技部、信息產業部共同啟動了“TD-SCDMA研發和產業化項目”,推動了TD-SCDMA產業鏈的形成和網絡的運營與發展。其我國TD-SCDMA技術的產業化與試運營的相關大事記詳見下表3-2。
表3-2:我國TD-SCDMA技術產業化與試運營的大事記
欲詳細了解TD-SCDMA發展介紹的請進入。
3、WCDMA和cdma2000在我國的發展
鑒于2G在我國發展的具體情況,歐洲的GSM標準和美國的CDMA標準,基于原有的技術也向ITU提交了3G方案,即WCMDA和cdma2000,同時也被ITU推薦為國際3G主流標準之一。鑒于此,我國在2G網絡的基礎上理所當然地部署和發展相應的3G標準,這樣我國在3G階段呈現三網鼎力的格局,正好在2008年我國對電信運營商進行重組時形成三大運營商,各運營一張3G網絡。實際上在國家3G牌照沒有頒發之前,中國移動集團公司早早就開展了關于TD-SCDMA網絡的部署。WCDMA和cdma2000在我國發展的大事記列于下表3-3之中。
表3-3:WCDMA和cdma2000在我國發展的大事記
四、第四代蜂窩移動通信(4G)的發展
ITU將3G標準命名為“IMT-2000”;將5G標準命名為“IMT-2020”,而將4G命名為“IMT-Advanced”,并沒有按年代來命名。這是因為3G到4G并沒有帶來蜂窩移動通信技術革命性的變化,它被3GPP稱之為3G的長期項目演進(LTE,Long Term Evolution)計劃。因此3G也被稱之為LTE或B3G(beyond third generation,超3G)。無論如何4G與3G相比,一個突出的變化就是從核心網到無線接入網實現了全IP分組化,引入了VoLTE,4G的成熟推動了移動互聯網時代的到來。因此,我國4G的發展是各電信運營商在各自3G網絡上的技術演進,我國4G發展的相關部分大事記詳見下表4中。
表4:我國4G發展的相關部分大事記
五、第五代蜂窩移動通信(5G)的發展
第五代蜂窩移動通信標準的研究制定目前正在世界如火如荼的進行,我國也在緊張的進行之中。我國5G技術研發試驗于2016年1月全面啟動,在2016-2018年期間開展,分為關鍵技術驗證、技術方案驗證和系統方案驗證三個階段。期待著5G標準的制定與實驗網的部署。
欲進一步詳細了解我國無線及移動通信系統技術發展的請進入。