以1987年“大哥大”在我国商用开启移动通信为标志,移动通信系统以大约每10年迭代一次的速度快速发展,早期5W(Whoever、Wherever、Whenever、Whomever、Whatever)即任何人可在任何时候、任何地方与任何人进行任何形式的通信目标已经实现,现在正向更快速率、更多接入数、更短时延、更高可靠性,以及“万物互联、万物智联”的目标迈进。
我国移动通信业务发展历程如图1—1所示。1G诞生于20世纪80年代,使用模拟语音调制技术和频分多址,其唯一的业务是语音,通信终端主要为“大哥大”,其价格高昂,通信资费昂贵,是当年奢侈品的代名词。1987年,我国从瑞典引入全接入通信系统(Total Access Communication System,TACS)标准的第一代模拟蜂窝移动通信系统(1G),在广东省建成并投入商用。
图1—1 我国移动通信业务发展历程
1.无线应用协议(Wireless Application Protocol,WAP)。
2.全球移动通信系统(Global System for Mobile communications,GSM)。
3.通用分组无线服务(General Packet Radio Service,GPRS)。
4.码分多址技术(Code Division Multiple Access,CDMA)。
5. EDGE系统(Enhanced Data rates for Global Evolution of GSM and IS-136,EDGE),又称2.75代技术。
6.同步码分多址系统(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access,TD-SCDMA)。
7.宽带码分多址技术(Wideband Code Division Multiple Access,WCDMA)。
8.时分双工长期演进技术(Time Division Duplexing Long Term Evolution,TD-LTE)。
9.频分双工长期演进技术(Frequency Division Duplexing Long Term Evolution,FDD-LTE)。
2G源于20世纪90年代初期,使用数字无线电技术代替了模拟调制技术,主要采用窄带码分多址技术制式和时分多址技术制式,2G支持短信业务和高质量的数字语音业务。1995年,我国引入第一款GSM手机爱立信GH 337,但该手机不支持中文操作,直到1999年,我国首款真正意义上的全中文手机摩托罗拉CD928+上市,支持电话簿和短信的中文输入,短信业务开始爆发。2000年,我国移动短信发送量突破10亿条,2001年则达到189亿条,短短一年时间增长近20倍,成为移动通信历史上真正的“爆发”级业务。2G时代末期出了WAP,旨在实现移动终端接入互联网的开放网络协议标准,其主要应用是新闻浏览、小说阅读、彩信、电子邮件等,由于网速慢、资费高,这些新业务都没有得到很好的发展,处于“移动互联网”的萌芽阶段。
3G诞生于21世纪初,采用基于扩频通信的CDMA,使数据传输速率大幅度提升,开始支持多媒体数据通信。2009年1月,工业和信息化部分别向中国联通、中国电信和中国移动发放了3G牌照,中国联通3G网络采用欧洲标准的WCDMA,中国电信3G网络采用美国标准的CDMA2000,中国移动3G网络采用中国标准的TD-SCDMA。其理论下行速率分别达到14.4Mbit/s、3.1Mbit/s、2.8Mbit/s,标志着我国进入移动宽带时代。2007年发布的iPhone,2008年第一款搭载Android操作系统的手机HTC G1上市,这是智能手机时代真正开启的标志性事件。之后智能手机迅速迭代,中央处理器(Central Processing Unit, CPU)主频由MHz到GHz,由单核到八核,内存由数十MB到数百GB,屏幕分辨率实现高清,相机的像素达数千万级别,导航等各种传感器嵌入,其性能媲美个人计算机(Personal Computer,PC)。移动宽带和智能手机共同促进移动互联网时代的到来,社交、电商、线上到线下(Online To Off line,O2O)、手游等各类App纷纷涌现,也意味着WAP时代的终结。2013年,移动互联网用户超过PC互联网,应用商店的App数目已达百万个。社交方面,在WAP时代,主要应用是连接人与信息,步入移动互联网时代,连接人与人的社交应用微博、微信兴起,社交媒体内容媒介由文字向图片、语音、表情包转变。电商方面, PC互联网应用也纷纷向移动端转移,其中包括连接人与商品的淘宝和京东等,移动电商快速崛起。2013年“双11”,淘宝21%的交易来自移动端,而2012年来自移动端的交易占比仅为5%。O2O方面,2010年“千团大战”是O2O的始作俑者,而到了“随时随地”连接的移动互联网时代,移动支付等基础环境日渐完备,O2O大放异彩,移动互联网开始向传统行业下沉,实现人与服务的连接,打车、外卖、家政、美妆、停车等O2O模式层出不穷。手游方面,网络宽带化缓解了视频卡顿的现象,终端智能化使页面更加精美,操作体验更加优良、流畅,2013年也是手游爆发元年,爆款手游的月流动资金达1亿元。
4G系统改进并增强了3G的空中接入技术,基于正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)和多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)等技术,采用全IP的核心网,使数据传输速率、频谱利用率和网络容量得到提升,具备更高的安全性、智能性和灵活性,并且时延得到进一步降低。2013年12月4日,工业和信息化部正式向三大电信运营商发放TD-LTE制式的4G牌照,标志着我国移动通信迈入4G时代。2015年2月27日,工业和信息化部向中国电信和中国联通发放FDD-LTE制式的4G牌照,4G网络建设全面铺开。与3G相比,4G最显著的特征是数据传输速率大幅提升,上下行速率提升了10倍以上,打破了视频传输瓶颈。TD-LTE上行速率为50Mbit/s,下行速率为100Mbit/s,FDD-LTE上行速率达到40Mbit/s,下行速率达到150Mbit/s,4G网络足以满足视频上传和播放的需求。在终端侧,更大的屏幕、更高的分辨率、上千万像素的摄像头等成为手机厂家的最大卖点,在激烈的竞争中以高性价比吸引了众多的消费者。根据工业和信息化部统计数据,随着网络传输瓶颈的打破和移动终端性能的提升,移动视频用户数快速增长,由2015年一季度的4.78亿人迅速增至2017年6月底的11亿人,增长率将近130.13%。根据艾瑞咨询统计,2015年,中国76.7%的视频用户选择手机收看网络视频,而PC使用率为54.2%,手机取代PC成为收看网络视频的第一终端;移动视频月度时长增长40%。综合在线视频、短视频、移动直播等视频类业务是4G的新业务增长点。
移动通信已经深刻地改变了人们的生活,但人们对高性能移动通信的要求从未停止。为了应对未来“爆炸式”的移动数据流量增长、海量的设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景,5G应运而生,5G时代将会实现“万物互联、万物智联”。5G时代“万物互联、万物智联”场景示意如图1—2所示。
图1—2 5G时代“万物互联、万物智联”场景示意