移動通信基本保持著每十年出現一代新技術的規律。從1979年第一代模擬蜂窩移動電話系統的試驗成功至今,移動通信已經經歷了四個時代并已經邁進了第五代。每一代移動通信系統的誕生都具有其特定的應用需求,并且不斷采用創新的系統設計和技術方案來推動移動通信整體性能的快速提升。
第一代移動通信技術(1G)出現在20世紀70年代,首次采用蜂窩組網方式,能夠為用戶提供模擬語音業務,但其業務能力和系統容量都十分有限,而且價格昂貴。大約十年之后,第二代移動通信技術(2G)誕生, 2G首次采用了窄帶數字移動通信技術,不僅能夠提供高質量的移動通話,還能夠同時支持短消息和低速數據業務,并使得移動通信成本大幅下降,成為可以全球大規模商用的技術。20世紀90年代末,在互聯網浪潮的推動下,第三代移動通信(3G)應運而生。3G最終產生了三種通信制式,分別為歐洲主導的WCDMA技術方案、美國主導的CDMA2000和中國自主提出的TD-SCDMA技術方案。3G的數據傳輸能力可達至數十Mbps,增強了語音用戶的系統容量,同時也能夠較好地支持移動多媒體業務。但移動通信技術發展的腳步并沒有放緩,隨著移動互聯網和智能終端的爆發式增長,3G的傳輸能力越來越不能滿足需求。2010年左右,第四代移動通信(4G)技術出現, 4G采用正交頻分多址復用和多天線的多輸入多輸出等空口關鍵技術,使得傳輸速率可達到100Mbps~1Gbps,能夠支持各種移動寬帶數據業務,可以很好地滿足當前移動互聯網發展的需求。
總之,經過近四十年的飛速發展,移動通信已經融入社會生活的每個角落,深刻地改變了人們的溝通、交流和生活方式。但通信的新需求仍然不斷涌現,通信技術也在不斷創新和持續演進。2020年全球迎來了第五代移動通信(5G)的大規模商用網絡的部署。5G給人的總體印象是大帶寬、低時延、廣連接,實現萬物互聯。那5G具體是什么樣子,解決了哪些問題,支持了哪些業務和需求,做了哪些技術增強和演進,本書會在下面內容中展開介紹。
在第四代移動通信技術剛剛啟動商用之初,全球主流電信企業和研究機構就開始積極投入到第五代移動通信(5G)技術的研究方向。5G技術的產生有多個驅動力,包括新的應用場景出現,以及技術創新、標準競爭、業務驅動、產業升級等多方面因素。早在2013年,我國工信部、發改委和科技部就聯合推動成立了IMT-2020 (5G) 推進組,組織國內產學研用力量開展5G需求、技術、標準、頻譜的研究及國際合作。伴隨著我國4G網絡的大規模商用部署和成熟應用,我國在通信產業已經具備了深厚的技術積累和豐富的產業化經驗。我國移動通信產業在經歷了“1G空白、2G跟隨、3G突破和4G同步”發展之后, 抓住了5G發展的良好時機,最終成為5G技術、標準、產業和應用服務的先進國家,奠定了我國在5G全球產業的競爭優勢。
當然, 5G技術演進和發展除了國家戰略和產業競爭這個宏觀的驅動力外, 還有技術本身的持續優化和增強,向著更高更強的技術指標和系統目標演進的必然結果。