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烘托起整个移动互联网的基础是一个顺畅连接、安全可靠、无时无处不在的高速移动网络，这是这个时代与以前各个时代截然不同的一个全新的标志性基础。那么这个网络是什么，它如何承载起这样重大的使命？
一个多世纪之前，一个叫马可尼的意大利工程师发明了无线电。这是人类第一次不通过电线传输电信号。马可尼也因此获得了1909年诺贝尔物理学奖。他为世人所带来的无线电技术为日后移动通信系统的诞生奠定了基础。
1973年，美国摩托罗拉公司的工程师马丁·库珀首先将无线电用于移动电话，他在同年4月3日成功地用他发明的手机给在实验室的同事打了一个电话。虽然这只是一个很短的通话，却有着划时代的意义，因为这是人类通信史上的第一次手机通话，马丁·库珀也因此被誉为世界手机之父。
1976年，国际无线电大会批准了在800/900MHz频段移动电话频率的分配方案。在此之后一直到20世纪80年代中期，许多国家都开始建设基于频分多址技术（Frequency Division Multiple Access，FDMA）和模拟调频技术的第一代移动通信系统（1st Generation，1G）。
从1G出现至今，只有四十年的历史。时间虽不长，但是技术的发展日新月异。今天放眼我们身边的网络，除了各楼宇、各商厦、各家各户遍布的有线宽带网络，移动网络也无时无刻不陪伴在我们身边，2G、3G已经应用很普遍了，WiFi的热点覆盖随处可见。4G的到来为移动数据、移动计算及移动多媒体运作架设起更快的传输速率、更宽的网络频谱、更好的通话质量、更疾速的智能体验。因此，有理由期待它将给我们带来更加美好的未来。
4G是第四代移动通信技术的英文缩写。国际电信联盟（ITU）有关4G的提法始于1999年的System Beyond IMT-2000（也就是超3G的概念），2005年正式命名为IMT-Advanced，即通常所谓的第四代移动通信技术（4G）。一般认为，4G是基于IP、具有超过2Mbps的非对称数据传输能力、在移动环境下速率将达到100Mbps、在静止环境下速率达到1Gbps以上、能够支持下一代网络的各种应用（如移动高清电视），并且能在固定和移动之间方便切换的技术。它是继第三代移动通信技术以后的又一次无线通信技术演进，主要包括LTE（Long Term Evolution，长期演进技术）和LTE-Advanced（增强型LTE）两个阶段，本书的4G涵盖了这两个阶段。如果说3G能为人们提供一个高速传输的无线通信环境，那么4G通信是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路。
与传统的通信技术相比，4G通信技术具有更高的传输速率、更低的传输时延，且频谱使用效率更高，系统部署更加灵活，并向下兼容多种模式。数据通信的高速化是4G一个很大的优点，LTE-Advanced网络的最大传输速率能达到1Gbps，能够传输高清视频图像，图像传输质量与高清晰度电视不相上下，因此，能提供流畅的视频和电话会议等业务，并能够满足几乎所有用户对无线服务的要求。
4G通信将是一个比3G通信更完美的新无线世界，它将创造出许多消费者难以想象的应用。4G手机可以提供高性能的流媒体内容，也可以接受高分辨率的电影和电视节目，从而成为合并广播和通信的新基础设施中的一个纽带。另外，4G能够集成不同模式的无线通信——能够与其他多种无线接入网络进行互操作，移动用户可以自由地从一个无线接入网络切换到另一种无线接入网络，有着不可比拟的优越性。
当然，4G在技术上并不是颠覆性的革命，4G是继第三代移动通信技术以后的又一次无线通信技术演进，它并没有脱离以前的通信技术，而是以传统通信技术为基础，并利用了一些新的通信技术来不断提高无线通信的频谱效率和丰富无线通信功能。因此，以4G的一己之力，还不能承担起整个移动互联网的网络重任，它必须与其他有线和无线网络一起，构建成高速、安全、快捷、无缝覆盖的网络基础设施。但它的通信速率更快、网络频谱更宽、智能性更高，能够提供更顺畅无瑕疵的应用体验，消费者能享受到更快的网速，更丰富的信息应用。这样的网络基础在3G时代还远远不能实现，这就是人们期盼4G，各国电信运营商都在全力打造4G的原因。
智能终端在4G时代有了飞跃性突破。从3G时代开始，智能手机真正走进了大众的生活。智能手机的应用大大拓展了应用的边界，人们不必再拘泥于室内桌前，对着电脑上网。智能手机使随时随地的移动互联真正成为可能。小小的一部手机几乎可以做任何事情，所有的信息尽在其中，工作和生活的林林总总都能从这个掌中宝贝得到满足。但是3G的网络速率远不能提供高清晰的视频保障，高速在线的体验也难尽如人意。4G网络对这些难题将迎刃而解。随时随地收看高清电影、在线游戏、高速上网和下载文件，实时移动视频、远程医疗等与人们生活息息相关的应用成为可能，这些丰富的应用决定了4G时代的智能手机应用前景极为广阔，具有超强的生命力。
另外，技术的进步带来了商业模式的变革。从4G开始，电信业维系多年的以语音为主的收费模式遭遇彻底颠覆，形成了以数据流为核心的收费模式，语音逐步走向包月不限量。在消费者的通信习惯逐渐从语音通信转向各种数据应用时，这种收费模式无疑迎合和更加推进了消费者使用移动互联网的热情。商业模式的变革顺应了市场对日益丰富的流量类业务越来越强烈的需求，带动了流量消费的爆炸式增长，这对普通消费者而言无异于是一场信息消费盛宴。我们有理由认为，4G成为进入高速移动互联网的推动力，引领了移动互联时代新变革。
国际国内信息业的发展趋势和政策环境，为4G的起舞架设好了绚丽的舞台。国际上，移动互联网已成为全球信息通信业发展的热点。从全球看，2013年移动宽带和固定宽带用户增速分别达到34.7%和9.2%，远远超过移动电话用户（6.6%）和固定电话用户增速（-1.2%）。随着全球电信运营业逐步走出困境，整体经营好转，基于互联网发展的产业链争夺效应趋势加剧。外部环境的变化和自身产业链的转移使得电信运营商都寄希望于借4G之力焕发更多的生机和活力。全球通信监管领域的关注点也聚焦到资源分配、互联网治理、安全问题、消费者权益、基础设施和电信资费等六大类。尤其是在资源分配上，各国加速无线频谱分配，促进部署新一代无线宽带设施，让更多的频谱资源用于移动宽带建设，满足移动数据业务对网络容量的需求。在电信资费方面，移动漫游成为热点，欧美新政促进市场竞争。从2014年7月起，欧盟手机用户将可以分开选择国际漫游和国内移动服务提供商。美国FCC出台国内漫游管理新规，要求基于设施的运营商相互开放数据漫游服务。
国内更是如此。2013年，中国的信息通信产业实现了平稳较快的发展，信息通信网络稳步优化升级，支撑能力持续提升，有效拉动了社会信息消费潜能，3G和移动互联网、宽带等业务增长迅猛，新兴应用快速推进。2014年，在宏观经济形势整体复苏回暖、信息通信需求持续扩张的大势下，信息通信业继续保持平稳较快的发展态势，对国民经济发展的贡献进一步增强。其中，移动互联网成为信息通信产业发展的主线。
移动互联网的发展当前处于上升通道，大量的技术、应用和商业模式等都在继续围绕移动互联网展开。2013年8月，国务院正式发布了《关于促进信息消费扩大内需的若干意见》，提出加快信息基础设施演进升级、增强信息产品供给能力、培育信息消费需求、提升公共服务信息化水平等一系列要求，并明确了信息消费规模年均增长20%（基于互联网的新型信息消费规模年均增长30%）、进一步丰富信息产品和服务等主要发展目标。电信业作为信息服务消费的主要供给方，既肩负促消费、稳增长的重任，又需要通过持续满足经济社会发展需求来实现自身增长。因此，围绕如何支撑信息服务消费规模扩张和结构升级就成为信息通信业发展的必然选择，完善信息网络基础设施、丰富信息消费应用、加快信息服务应用渗透也将因此成为信息通信业发展的重点。
4G和宽带网络建设成为2014年信息通信业网络建设的重点。构建先进可靠的网络基础设施既是移动互联网时代信息通信产业发展的基石，也是践行国家信息消费政策的具体体现。实际上，4G时代的来临才意味着中国正式进入移动互联网时代。4G时代所带来的绝非仅仅是速率的提升。随着速率的提升，更丰富的应用成为现实，进而日益多样化的网络应用带来了移动互联网流量的井喷式增长，同时也逐渐改变着广大用户的生活和消费习惯，这是一个良性传导机制。
2013年12月4日，工信部正式向中国移动、中国电信和中国联通发放4G牌照，最先启动4G网络建设的中国移动于2013年12月18日的全球合作伙伴大会上公布2014年4G网络建设目标，包括4G基站总数超过50万个，覆盖超过340个城市。中国电信和中国联通也在根据市场竞争状况，适时建网并提供4G服务。
固定宽带方面，按照“宽带中国”战略的部署，2014年进入推广普及阶段。同时，由于中国移动上市公司已于2013年年底获得了固网宽带经营牌照，因此，宽带网络建设进一步有所突破，网络覆盖和优化进程加速，用户接入速率有望持续提升。
电信领域一直以来都是国民经济各行业中技术变革与应用创新最活跃的领域。移动互联网出现以后，产业升级的速度明显有所加快，与PC操作系统和芯片升级的速度相比，移动智能终端操作系统和芯片的更新速度达到0.5～1年，速度加倍。产业创新将推动信息通信业纵向耦合、横向融合发展步入新阶段。同时转型升级、生态竞合成为信息通信业持续增长的前提和基础。伴随着移动互联网的进一步普及与深化发展，传统电信业向综合信息服务业转型升级的态势还将持续，并逐步在广度和深度上得到拓展，基础电信企业将进一步深化与产业链上下游合作，推进流量经营，创新商业模式，非语音业务收入占比将进一步有所提升，应用商店、4G网络下的定制智能终端等都将获得进一步的发展。
OTT的快速渗透给基础运营商的传统业务带来巨大冲击。OTT业务指从接入网分离出来的业务，在内容本身的控制或分发过程中不需要电信运营商的参与。OTT的渗透尽管给基础运营商的传统业务带来了巨大影响，但毋庸置疑的是也为基础电信企业带来了庞大的数据流量消费。通过优化流量经营，不仅可以提升网络利用效率，还有助于降低每比特传送成本，带来新的赢利空间。在产业融合发展趋势加剧的大背景下，跨界竞合发展成为基本趋势，电信运营商与OTT企业从对抗走向合作共赢已成为基本共识。
总之，无论是从技术的进步、市场的需求，还是国际国内整体环境的趋势，国家推进信息化的要求和政策的变革，以及电信运营商本身战略转型的需要，4G的发力都正当其时。
第一代模拟移动通信系统（1G） 主要提供语音业务。1978年年底，美国贝尔试验室研制成功了高级移动电话系统（Advanced Mobile Phone System，AMPS），这是全球第一个移动蜂窝电话系统。五年后，这套系统在芝加哥正式投入商用并迅速在全国推广，获得了巨大成功。1G系统包括美国的AMPS系统、英国的TACS系统，及同一时期欧洲各国纷纷建立的诸多1G系统。这些系统都采用FDMA（频分多址）技术，不同的手机终端占用不同的无线频率，互不干扰。调制技术为模拟调制，也就是发送端用需要传送的信号对载波信号的参量进行连续调制，接收端对已调载波信号进行连续估值。
中国的第一代模拟移动通信系统于1987年11月18日在广东第六届全运会上开通并正式商用，采用的是英国TACS制式。从中国电信1987年11月开始运营模拟移动电话业务到2001年12月底中国移动关闭模拟移动通信网，1G系统在中国经历了14年的时间，模拟移动电话用户数最高曾达到660万。如今，1G时代那像砖头一样的终端——大哥大，已经成为很多人的回忆。
第二代数字移动通信系统（ 2G ）发展初期，系统旨在满足更多用户的纯语音通话需求，扩大系统所能容纳的用户总量。2G系统主要提供清晰的语音和短信业务，主流模式包括在欧洲推出的GSM和在美国推出的CDMA数字移动通信系统，GSM系统采用TDMA（时分多址）技术，也就是多个手机终端占用一个无线频率，但占用的时间各不相同。CDMA系统采用CDMA（码分多址）技术，多个手机终端占用同一个无线频率，占用同一个时间，但各有各的随机码序列。与GSM相比，由于CDMA系统较晚才正式面世，标准化的过程在短期内也不尽如人意，再加上拥有主要知识产权的公司极为严厉的专利政策，因此，CDMA在全球的应用范围远不及GSM系统。第二代数字移动通信系统解决了第一代存在的频谱利用率低、保密性差、业务种类单一、数据速率低等问题。
第三代数字移动通信标准（3G） 包括三种制式：WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA，与第二代数字移动通信系统比较，第三代数字移动通信系统的网络速率更快，开始提供网页浏览、APP应用等数据业务。第三代移动通信系统解决了第二代移动通信系统在支持全球漫游、频谱利用率以及数据业务方面不足的问题，是宽带移动通信系统。第二代和第三代数字移动通信系统都采用数字调制技术。
第三代移动通信系统的三种制式中，包括中国自主开发的TD-SCDMA。这是中国通信史上第一个拥有自主知识产权，成系统、成体系的国际标准，它是我国信息通信领域自主创新的里程碑。
在上面的三种标准中，欧洲的WCDMA的支持厂家最多，由于其演进时间已经较长，技术和产业链相对成熟。CDMA2000的阵营较之WCDMA要少一些，主要在美国和日本等国家有所应用。TD-SCDMA是最新的技术，主要由中国的厂商和运营商所支持，也处于蓬勃发展的阶段。不难看出，当时期望全球统一标准的愿望在3G时代并没有实现，而且全球的标准阵营反而比2G时代更多。这是由在标准制定过程中，各个国家、各个厂商之间纷繁复杂的利益博弈所决定的。
3G的真正投入商业运营是在21世纪初。2001年，日本运营商NTT Docomo率先向用户提供3G业务。2002年，日本运营商KDDI、韩国运营商SKT和KTF也开始了3G网络的运营。和记电讯公司则在2003年开通了第一个欧洲的3G网络，同年，Verizon也在美国开通了3G服务。在此之后，欧洲沃达丰、Orange等运营商相继在英国、法国、德国、意大利等国家开通了3G服务。
第四代数字移动通信标准（4G） 的提法始于1999年的System Beyond IMT-2000（超3G），2005年正式命名为IMT-Advanced，即通常所谓的第四代移动通信技术（4G）。4G是一个长期演进的过程，包括LTE和LTE-Advanced两个阶段，LTE系统具有以下优势：更高的传输速率、更低的传输时延、频率使用效率更高、系统部署更加灵活、向下兼容众多模式。LTE系统有两种制式：LTE-TDD和LTE-FDD。LTE-FDD系统的空口上下行传输采用一对对称的频段用于接收和发送数据。它有两个独立的信道，一个信道用来向下传送信息，另一个信道用来向上传送信息，两个信道之间存在一个保护频段，以防止临近的发射机和接收机之间产生相互干扰。LTE-TDD系统上下行则使用相同的频段在不同的时隙上传输数据，它的接收和发送在同一频段信道的不同时隙，用保证时间来分离接收和发送信道，该模式在不对称业务中有着不可比拟的灵活性。