移动通信技术发展简史

5G时代即将到来,它有望带来一系列令人兴奋的服务和功能。关于5G有很多技术性的文章,但在此之前,我们来回顾下过去几十年来移动通信的发展。

移动技术的演进

每一代移动技术的发展时间在10年左右,但是每个平台都有不断的创新,将我们导向下一个平台。例如5G中要支持的大规模物网的功能已经在4G中出现。

1G移动通信以语音为中心,基于模拟和蜂窝技术,在20世纪80年代是其辉煌的时候。其功能非常有限,仅能服务于军事、政府机构和名人等市场。当时没有通用的移动通信标准,大多数国家开发了自己的1G通信模型,这意味着,当你从一个国家到另一个国家时,移动设备无法正常工作。

20世纪90年代初期向2G的演进给我们带来的两大优势,首先是市场扩张,从小众客户到大众客户的扩张。其次,从模拟技术向数字技术进步。GSM(全球移动通信系统)主要为欧洲的2G移动通信技术的标准化而设立,GSM在欧洲和其他地区被广泛接受,超过了CDMA和PDC等其他2G技术。

到20世纪90年代后期,2G市场变得更加成熟和饱和。激烈的竞争导致了移动服务提供商的收入降低,服务提供商认为移动增长的未来主要在于通过互联网提供多媒体服务。日本的NTT Docomo(当时全球最大的运营商)率先通过新的WCDMA技术实现3G。这对当时使用GSM的TDMA技术的运营商来说是一个伟大的创新。GSM运营商最初推出了GPRS,后来又推出了EDGE技术作为3G的迁移途径,这就是业界所谓的2.5G。2.5G技术使GSM运营商能够以低比特率提供简单的数据服务,最终在3G中得到广泛应用。

服务提供商在2000年初开始采用3G,最初推动3G发展的是WCDMA和CDMA2000技术。3G在语音和数据容量方面提供了显著的改进,WCDMA后来演变为HSPA,以匹配CDMA2000提供的速度。3GPP Release 4带来的重大变化是让移动通信离开了E1/T1线路并在IP数据包内传输流量,这是控制/用户平面分离的首个版本,其中CS内核被分成用作控制平面的MSS(MSC服务器)和用作用户平面的MGW(媒体网关)。

移动市场即使在3G时代也与计算机行业分离。人们使用计算机访问互联网和移动设备,进行语音和简单数据服务,如SMS。随着互联网的普及和在线内容越来越流行,很多服务可以通过适当的技术提供给移动设备。4G技术应运而生,其重点是增加数据和语音容量并提高整体体验质量。WiMAX和LTE是提供4G技术的两个系统,两者都基于类似的技术,但全球的运营商都偏爱LTE到WiMAX。4G推出了全IP系统,彻底取消了电路交换技术,它使用OFDMA来提高频谱效率,MIMO和载波聚合等新的4G组件进一步提高了整体网络容量。随着带宽量的增加和延迟的减少,4G可以提供诸如LTE语音(VoLTE)和WiFi语音(VoWiFi)等许多附加服务。

5G正在开发中,以增强移动设备的体验和整个通信技术生态系统,包括物联网(IoT)、移动车辆(V2X)和增强型移动宽带(eMBB)体验。它标志着很多垂直行业如医疗、农业、汽车等领域的融合。网络架构发生改变,使其更简单、更高效、另一个对5G的重要补充是支持超可靠低延迟通信(URLLC)设备,该设备用于远程手术应用和关键的工业自动化。预计5G的网络延迟将小于1毫秒以支持URLLC设备。

5G架构的设计是支持云原生的,并推动SDN和虚拟化技术的发展,以创建一个操作灵活且可编程的网络。它试图最小化接入和核心网以及网络功能的硬件和软件组件之间的依赖关系。控制平面与用户平面分离(CUPS)提供了急需的架构增强功能,以分离用户的信令和数据流量。

5G还引入了网络切片功能,通过网络切片,物理网络基础设施可划分为多个虚拟网络,使运营商能够为特定的用户群提供特定类型的支持。例如,车辆间通信需要高移动性低带宽,而移动宽带到固定位置需要高带宽但低移动性。网络切片可以帮助运营商为不同的需求分配不同的资源。另一个重要方面是多连接性,它能够支持由同一个网络从无线到核心服务的不同接入类型,包括5G、LTE、WiFi甚至固定接入。网络切片和多连接可确保5G成为可满足多种服务需求的单一网络基础设施。

原文发布于微信公众号 - SDNLAB(SDNLAB)

原文发表时间:2018-03-16

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