移动信息技术的无限演进

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Cnet技术专家，北京，9月13日(Text/董培新):特斯拉在1890年为无线通信奠定了理论基础，而被称为无线电之父的马可尼在1894年首次在两英里外传输无线信号。移动技术给人类社会带来了巨大的变化。在移动和互联网结合之后，移动信息技术已经成为信息和通信技术发展的主要推动力。无线网络和各种类型的移动信息终端已经为人们提供了广泛的移动交互，并且已经成为流行和受欢迎的生活和工作方式。

移动信息技术的爆炸性增长也推动了企业信息技术的转型升级。在未来的服务业和新兴技术产业中，移动信息技术将带来哪些新的技术变革？在未来的移动信息时代，物联网、移动终端和虚拟现实技术将会有哪些突破？移动信息化将如何发展？汲取过去，让我们梳理一下移动信息技术的发展历史，展望未来移动信息可能给人们的生产和生活带来的新变化。

第一代移动通信系统(1g)来自模拟。1976年，美国摩托罗拉公司的工程师马丁·路·库珀首次将无线电应用于手机。同年，国际无线电会议批准了移动电话800/900兆赫频带的频率分配方案。此后，直到20世纪80年代中期，许多国家开始构建基于频分多址(fdma)和模拟调制技术的第一代移动通信系统(1g)。

由于模拟技术，1g系统的容量非常有限。此外，在安全和干扰方面也存在很大问题。由于1g系统固有的缺陷，无法大规模推广应用，而且价格非常昂贵，成为当时奢侈和财富的象征。同时，不同的国家走自己的路，这使得1g的技术标准不同，即只有国家标准，没有国际标准，国际漫游成为一个突出的问题。随着第二代移动通信系统的出现，这些缺点得到了极大的改善。

数字黎明第二代移动通信系统(2g)20世纪90年代，全球移动通信系统(GSM)的出现使无线通信的信令和语音信道从模拟变为数字。

还有一种码分多址(cdma)技术，对应于gsm采用的时分多址(tdma)技术。时分多址技术是让几个地球通信站一起使用一个信道。但是它们需要不同的时间，所以它们不会互相干扰。但是，频道利用效率不是很高，不能容纳太多的用户。码分多址意味着每个地球站被分配一个唯一的代码序列，不同的用户信息被不同的代码分开。因此，在同一个信道中，码分多址技术可以容纳比时分多址更多的用户。

随着数字化的转变，手机不仅仅是一个通话设备，还具有信息传输的能力。数字手机不仅可以进行语音通信，还具有收发短信的能力。然而，短信的信息传输容量非常低，70个汉字的最大传输容量仅相当于以太网中一个数据包所能容纳的数据量。

1993年，高通公司向业界证明了cdma可以提供tcp/ip协议服务。自此，移动信息化的帷幕正式拉开。

然而，移动信息技术的发展并不总是一帆风顺的。无论是基于cdma还是gsm，2g移动通信网络的最高传输速率只有9.6kbit/s，难以满足数据业务的应用需求。

因此，基于cdma技术，高通公司开发了最高传输速率为307.2kbps的cdma1x，而gsm也推出了最高传输速率为171.2kbps的gprs。

随着移动网络传输速率的提高，产生了新的移动应用。然后彩信出现了。由于移动网络的传输性能仍然非常有限，只能满足低数据量的纯文本文档和分辨率极低的小尺寸图片的数据传输工作。彩信只能发送和接收低分辨率的图片和信息很少的新闻文本，如早晚新闻。

随着手机的普及，用纸和笔写信的信息传递方式已经被语音和短信所取代。有新闻传播的报纸已经被基于彩信的早晚新闻所取代。

2g网络有限的网络传输带宽自然不能满足移动信息化浪潮下网络应用的需求。虽然提供了一些简单的电子邮件和网页浏览应用程序，但用户数量总是有限的。因此，第三代移动通信系统(3g)很快被提上日程。

进入成熟的第三代移动通信系统(3g)，美国的cdma2000，中国的td-scdma和欧洲的wcdma。从全球3g技术的三个主流标准中，我们已经可以看到cdma技术已经成为3g技术的基本原理。负责cdma技术的高通公司也从一个小公司成长为财富500强公司。

随着公司的成长，高通公司继续在3g技术领域发挥其优势。从技术许可中获得的资金更多地投资于通信领域新技术的开发。目前，高通公司拥有约13万项专利，包括正在申请的专利和已经授权的专利。这些专利不仅包括蜂窝技术，还包括连接、成像、射频、电源、软件、安全和多媒体。

Agps技术(辅助全球定位系统)、手机摄像头、飞行模式、屏幕锁定功能，早在苹果公司10年前，高通公司就已经建议苹果公司在当时的掌上电脑中加入无线通信功能

由于高通公司和许多其他通信企业的共同努力，3g移动网络的高带宽和智能手机的各种移动应用功能最终相互碰撞。苹果和谷歌先后发布了ios和安卓手机操作系统。智能手机和平板电脑的各种应用程序如雨后春笋般涌现。

随着移动应用的快速发展，3g移动网络的传输速率变得捉襟见肘。码分多址2000 (EVDORA)的下行速率为3.1 Mbps，时分同步码分多址(TD-SCDMA)为2.8 Mbps，wcdma为14.4mbps，难以满足越来越多的图片和视频的需求。3g移动网络技术提出后不久，4g移动网络的建设就提上了日程。

第四代移动通信系统(4g)和3g技术的爆炸性发展不同于通过同一无线网络提供语音和数据通信。在第四代移动通信网络中，它是基于ip的核心网络架构，4g的语音信息也以数据的形式传输。换句话说，4g网络是一个全数据移动通信网络。

目前，4g网络基于lte技术。Lte(长期演进)是由3gpp(第三代合作伙伴计划，第三代合作伙伴计划)组织的UMTS(通用移动电信系统，通用移动电信系统)技术标准的长期演进，其于2004年12月在3gpp的多伦多会议上正式建立并开始。

Lte系统引入了正交频分复用(OFDM)和多输入多输出(mimo)等关键技术，显著提高了频谱效率和数据传输速率(在64qam，20m带宽，2x2mimo的情况下，理论最大下行传输速率为201mbps，去除信令开销后约为150mbps)。但是，根据实际组网和终端容量限制，一般认为下行峰值速率为100mbps，上行峰值速率为50mbps。它还支持各种带宽分配:1.4mhz、3mhz、5mhz、10mhz、15mhz和20mhz，支持全球主流2g/3g频段和一些新频段，频谱分配更加灵活。

lte系统的网络架构更加平坦和简化，降低了网络节点和系统的复杂度，从而降低了系统延迟和网络部署维护成本。Lte系统支持与其他3gpp系统的互操作性。根据不同的双工模式，lte系统分为频分双工和时分双工。两种技术的主要区别在于空港的物理层(如帧结构、时分设计、同步等)。)。空 FDD系统使用成对的频带来接收和发送数据，而tdd系统使用相同的频带在不同的时隙中发送数据。

如果说3g时代是移动通信系统的功能发展时期，那么它就是第四代移动通信时代传输容量的爆炸性增长时期。

通过下面的lte cat(lte网络传输速率等级)表，我们可以看到lte数据传输速率的爆炸性增长:

类型

最大下行链路/上行链路数据速率(最高上行链路调制模式)

支持ue上行64qam，多天线接收/发射

cat1

10.3/5.2 mbps(16qam)

2*1

cat2

51.0/25.5 mbps(16qam)

2*2

cat3

102.0/51.0 mbps(16qam)

2*2

cat4

150.8/51.0 mbps(16qam)

2*2

cat5

299.6/75.4 mbps(16qam)

4*4

cat6

301.5/51.0 mbps(16qam)

4*2

cat7

301.5/102.0 mbps(16qam)

4*2

2016年2月，高通公司发布了Snapdragon x16调制解调器，它已经可以提供lte cat16的1gb网络速度；2017年1月，高通、telstra、爱立信和netgear在澳大利亚悉尼推出了全球首款商用千兆位lte网络和终端。

2017年2月，高通公司在发展千兆位lte的基础上再次强化了自身优势，推出了基于第二代千兆位lte调制解调器10 nm finfet工艺技术的Snapdragon X20 lte芯片组，可将lte cat18的下载速度提升至1.2gbps，与上一代产品相比，下载速度提升了20%。

4g移动网络带宽的提高直接推动了消费者移动应用的发展(2c)。企业业务开始向移动信息化方向转变。

展望未来的第五代移动信息系统(5g)未来的第五代移动信息系统能做什么？在2017年消费电子展上，高通Snapdragon 835处理器及其最新顶级移动平台与x16 lte集成的应用演示可以看出这一点:

小龙835旨在为高端消费和企业终端系列提供下一代娱乐体验和网络云服务支持，包括智能手机、vr/ar头戴式设备、网络摄像头、平板电脑、移动电脑和其他终端。这些终端运行各种操作系统，包括android和windows 10，它们可以支持传统的win32应用程序。

然而，为了支持这些新形式的移动应用，有必要使用5g来克服移动数据传输容量不足的问题:目前，基于4g+技术，支持lte cat16甚至cat18的调制解调器已经可以提供从1 gbps到1.2 gbps的下载速率。然而，在目前4g网络的实际应用中，仍然很难达到这样的下载速率。

这种情况与当前无线传输干线网络带宽不足有很大关系。例如，当在高速公路上行驶时，当汽车很少时，哪辆汽车的发动机功率大，它就能跑得更快。然而，在春节，所有的车都开上了高速，即使是最好的引擎也要向前磨一点。中国有大量的4g移动网络用户，但网络传输带宽毕竟有限。此时，即使基于4g和4g+的调制解调器能够提供更高的带宽，也难以满足大量用户的数据传输需求。

随着向5g的不断演进，这条路的问题最需要解决。解决方案是将sdn技术的控制和转发分开。许多汽车在同一条路上行驶，这将不可避免地导致拥堵。每辆车将建立自己的车道通往目的地。当主干道传输控制这些车辆行驶道路的信息时，行驶道路自然会无限扩展。

目前，基于5g技术的全新网络应用刚刚开始出现。云计算、大数据、物联网、人工智能和5g的结合将会产生什么样的新火花还有待观察。然而，随着移动通信系统的发展，我们可以看到未来移动网络的发展。未来将会有更加多样化的移动通信网络终端产品，将家用电器、汽车、道路和城市与人们的工作和生活更加紧密地联系在一起，移动信息时代将继续朝着无限的未来发展。