3G即第三代移动通信系统(IMT-2000),是高速移动数据网络通信领域的行业术语。3G是相对于第一代(1G)和第二代(2G)通信技术而言的。
以传输模拟信号为基础的1G移动网现已淘汰。2G的主流技术全球移动通信系统(Global System for Mobile communication,GSM)的数据传输速率为9.6kbit/s,核心为数字语音传输技术。2.5G是2G和3G之间的过渡类型,代表技术为GPRS(General Packet Radio Service)。GPRS是一种基于GSM的无线分组交换技术,理论最高数据传输速率为171.2kbit/s,相比2G,它在速度和带宽上都有所提高,并且可以使用现有的GSM网络实现高速接入。
3G面向高速、大宽带数据传输,国际电信联盟称它为IMT-2000(International Mobile Telecommunication),最高可以提供2Mbit/s的数据传输速率。3G的主流技术为CDMA,它包括四大主流标准:欧盟和日本提出的WCDMA、美国提出的CDMA2000、中国提出的TD-SCDMA和以IEEE 802.16为基础的WiMAX技术。与前两代相比,3G的主要特征是可提供移动多媒体业务,不仅可以传送语音业务,还可以根据需要传送视频数据。因此,无线网络必须要对多种数据传输速率提供灵活的支持。
如果说在传统语音业务的基础上,短信、彩信、彩铃等增值业务主宰了2G的手机时代,那么,3G的数据传输速率为2G的200倍,语音业务成本仅为2G的50%。因此,在3G环境下,手机游戏迅速发展,手机搜索成为移动互联网的重要应用。与IEEE 802.11等技术不同,3G能提供一定传输速率的数据通信,更重要的是,它能提供良好的语音业务。
3G标准分为核心网和空中接口两大部分。核心网主要有基于MAP演进的核心网和基于IS-41演进的核心网两种 [22] 。对于空中接口标准,2000年5月5日,在土耳其举行的国际电信联盟全会上,通过了包括中国提案在内的5种无线传输技术的规范,其中有3种基于CDMA技术——IMT-2000 CDMA DS(WCDMA)、IMT-2000 CDMA MC(CDMA2000 DS)、IMT-2000 CDMA TDD(TD-SCDMA、UTRA TDD),有两种基于TDMA技术——IMT-2000 TDMA SC(UWC-136)、IMT-2000 FDMA/TDMA(DECT)。
4G是指第四代移动通信技术,它以2G、3G通信技术为基础,添加了一些新型技术,使得无线通信的信号更加稳定、传输速率更高、兼容性更好。按照ITU的定义,用户在静态时的数据传输速率达到1Gbit/s,高速移动状态下可达到100Mbit/s,就可以作为4G的技术之一。2009年9月,IMT-Advanced 4G提案被提交给ITU以作为4G候选者。最终,4G标准都是基于下列两种技术:LTE-Advanced和Wireless MAN-Advanced(IEEE 802.16m)。
1)LTE-Advanced(长期演进技术升级版):它是LTE的升级演进,由3GPP主导制定,完全向后兼容LTE,在LTE上通过软件升级即可,升级过程类似于从WCDMA升级到HSPA。峰值传输速率:下行为1Gbit/s,上行为500Mbit/s。它是第一批被ITU承认的4G标准,也是事实上的唯一主流4G标准。另有TD-LTE的升级演进技术TD-LTE-Advanced(TD-LTE-A)。
· LTE FDD(频分双工长期演进技术):最早提出的LTE制式。目前,该技术较为成熟,全球应用较广泛,终端种类较多。峰值传输速率:下行为150Mbit/s,上行为40Mbit/s。
· LTE TDD(时分双工长期演进技术):又称TD-LTE,是LTE的另一个分支。峰值传输速率:下行为100Mbit/s,上行为50Mbit/s。它由上海贝尔、诺基亚、西门子通信、大唐电信、华为技术、中兴通信、中国移动、高通、ST-Ericsson等业者共同开发。
2)Wireless MAN-Advanced(无线城域网升级版):又称WiMAX-Advanced、WiMAX 2,即IEEE 802.16m是WiMAX的升级演进,由IEEE主导制定,它的下行与上行最高传输速率可达100Mbit/s,在静止的定点,接收的传输速率可达1Gbit/s。它也是ITU承认的4G标准,不过,随着Intel于2010年退出,WiMAX技术已经被运营商放弃,并开始将设备升级为TD-LTE。
相较于之前的3G通信技术,4G通信技术的最大的优势就是显著提升了通信速度,让用户有了更佳的使用体验,同时这也推动了移动应用的发展。在4G技术的加持下,移动互联网应用得到了飞速发展,网络视频、手游、网购等应用得到了快速普及。同手游一样视频直播在当下掀起了很大的热潮。在运用4G通信技术以后,视频直播变得更加方便和顺畅。
5G移动通信技术(简称5G)是最新一代移动通信技术,是4G技术的演进。ITU-R已定义了5G增强功能的三个主要应用领域,它们分别是增强型移动宽带(eMBB)、超高可靠低延时通信(uRLLC)和大规模机器互联(mMTC)。5G的第一个发布标准3GPP Release 16于2020年7月制定完成,主要新增了超级上行技术,补充了超高可靠低延时通信和大规模机器互联两大应用场景,并进一步提升效能和用户体验。
1)增强型移动宽带作为4G LTE移动宽带服务的演进技术,具有更快的连接速度、更高的吞吐量和更大的容量。它是5G的主要应用场景。
2)超高可靠低延时通信是指将网络应用在需要不间断和稳定数据连接的关键任务场景,满足场景对无线通信网络的超高可靠性和低延时的要求,提供低于1ms的空中接口延时的可靠无线通信连接。
3)大规模机器互联将用于大量设备的互联通信。5G技术将为500亿个联网物联网设备中的一部分提供服务。由4G或5G控制的无人机可对灾难恢复工作提供很大的帮助,为紧急救援人员提供实时数据。