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通信技術(shù)的整體發(fā)展歷史:由分裂走向統一

發(fā)表時(shí)間:2023-11-01 11:03


(1)1G 時(shí)代:各國各自研制自己的移動(dòng)通信系統

1973 年,摩托羅拉研發(fā)出了世界首臺手機;1976 年,ITU 批準了 800/900MHz 頻段用于移動(dòng)電話(huà)的頻率分配方案。

1978 年底,美國貝爾實(shí)驗室研發(fā)成功了世界**套移動(dòng)通信系統 AMPS(Advanced Mobile Phone System)并于 1983 年開(kāi)始正式商業(yè)運行,開(kāi)啟了 1G時(shí)代;隨著(zhù) AMPS 的面世,歐洲各國也紛紛建立齊了自己的**代移動(dòng)通信系統,包括北歐的 NMT(Nordic Mobile Telephone)、前聯(lián)邦德國的 C-Netz 和英國的 TACS(TotalAccess Communications System)等。作為最早面世的移動(dòng)通信系統,AMPS 受到了廣泛的歡迎,在超過(guò) 70 個(gè)國家運行,是 1G 時(shí)代最廣泛使用的通信技術(shù)標準。

(2)2G 時(shí)代:歐洲各國開(kāi)始聯(lián)合,歐洲 VS 高通的通信標準格局形成

1982 年,為研發(fā)、設計一個(gè)可以泛歐洲使用的移動(dòng)通信系統,歐洲郵電管理委員會(huì )設立了 GSM(法語(yǔ) GroupeSpécialMobile,移動(dòng)通信專(zhuān)家組,其標準化的職能后轉移)。

1986 年,為與美國在通信領(lǐng)域競爭,建立一個(gè)更先進(jìn)、更廣泛使用的泛歐通信技術(shù)標準,歐洲委員會(huì )(European Commission)于 1986 年開(kāi)始對美國通信行業(yè)的情況進(jìn)行了考察,并于 1987 年**次公布了設立一個(gè)通信技術(shù)標準協(xié)會(huì )的設想。

1987 年,德國、比利時(shí)、丹麥、西班牙、芬蘭、法國、愛(ài)爾蘭、意大利、挪威、荷蘭、葡萄牙、英國、瑞典共同簽署了一份備忘錄,同意在 1991 年前建立一個(gè)泛歐洲的、基于數字信號的通信系統,并委托 GSM 承擔該任務(wù)。

1988 年,歐洲郵電管理委員會(huì )設立了 ETSI(European TelecommunicationsStandards Institute,歐洲電信標準協(xié)會(huì ))。1989 年,歐洲郵電管理委員會(huì )將 GSM 的職能轉移給了 ETSI,同年,新一代的泛歐洲通信系統標準被確定,即 GSM (Global System for Mobilecommunications)標準,歐洲的通信技術(shù)標準得到了統一。

在歐洲大力發(fā)展 GSM 標準的同時(shí),美國的高通也在布局新一代的通信技術(shù),與基于 TDMA(時(shí)分多址)技術(shù)的 GSM 標準不同,高通采用 CDMA(碼分多址)技術(shù)建立了自己的通信技術(shù)標準 IS-95,并于 1993 年被美國電信行業(yè)協(xié)會(huì )(Telecommunications Industry Association)確立為 2G 標準,相關(guān)網(wǎng)絡(luò )系統后續在香港、韓國等多個(gè)地區部署,在全球形成歐洲的 GSM 和高通的 CDMA 兩大2G 標準競爭的格局。

(3)3G 時(shí)代:更多國家、組織積極參與通信技術(shù)標準的設立

1985 年,聯(lián)合國下屬的 ITU(InternationalTelecommunicationUnion,國際電信聯(lián)盟)提出建立新的通信技術(shù)規范,即 FPLMTS(Future Public Land MobileTelecommunications System,未來(lái)公共陸地移動(dòng)通信系統)。由于 GSM 等 2G 網(wǎng)絡(luò )的部署,ITU 的該計劃暫時(shí)擱置(FPLMTS 后被改名為 IMT-2000)。

1987 年,一項旨在研究一種在革命性的通信系統的研究在英國劍橋開(kāi)展,研究員們將這項技術(shù)稱(chēng)作 UMTS(UniversalMobileTelecommunications System),該研究得到了歐洲委員會(huì )和愛(ài)立信、諾基亞等廠(chǎng)商的資助。

上世紀 90 年代初,越來(lái)越多的 SDO(StandardsDevelopingOrganization,標準化組織)和通信廠(chǎng)商意識到全球通行的通信技術(shù)標準的意義,包括 ESTI、日本的 ARIB 等標準化組織以及愛(ài)立信、諾基亞、三星都開(kāi)始進(jìn)行研究。為了能夠采用單一標準,ITU 要求每個(gè)地區的 SDO 和廠(chǎng)商提交能夠滿(mǎn)足 IMT-2000 性能要求的無(wú)線(xiàn)電傳輸技術(shù)的提案。

1992 年,UMTS 的研究取得了階段性成果,但參與 UMTS 研究的各方對UMTS 的無(wú)線(xiàn)電傳輸部分選擇 ATDMA 技術(shù)還是 WCDMA 技術(shù)存在爭議。1996 年,在歐洲委員會(huì )的促進(jìn)下,愛(ài)立信、諾基亞等廠(chǎng)商,法國電信、Orange等運營(yíng)商以及標準化組織 ETSI 共同建立了 UMTS 論壇,以推動(dòng) UMTS 的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。其后,日本加入了歐洲陣營(yíng),UMTS 確定以 WCDMA 技術(shù)作為無(wú)線(xiàn)電傳輸部分的技術(shù)。

1996 年-1998 年間,各大 SDO 和相關(guān)廠(chǎng)商提交了 17 個(gè)提案,包括歐洲和日本 SDO 聯(lián)合主張的 WCDMA( UMTS),高通和三星為主的廠(chǎng)商聯(lián)合主張CDMA2000 和中國主張的 TD-SCDMA。

1998 年,為支持 UMTS 成為世界標準,以 ESTI 為核心的組織、廠(chǎng)商建立了3GPP(3rd Generation Partnership Project,第三代合作計劃);同年,支持CDMA2000 的以高通為核心的廠(chǎng)商、組織建立了 3GPP2、3GPP 和 3GPP2 都宣稱(chēng)為 ITU 的 IMT-2000 項目服務(wù)。

1999 年,為推動(dòng) TD-SCDMA 的普及,中國的標準化組織 CCSA 同時(shí)加入了3GPP 和 3GPP2。中國主張的 TD-SCDMA 后來(lái)成為 UMTS 的一部分,與 WCDMA作為 UMTS 的兩個(gè)不同版本。

2000 年,經(jīng) ITU 確認(ITU-R M.1457 Recommendation),WCDMA、CDMA2000 和 TD-SCDMA 被確立為 3G(IMT-2000)的標準。

(4)4G 時(shí)代:高通放棄主導標準,IT 廠(chǎng)商競爭失敗,技術(shù)標準趨向統一

在 3G 時(shí)代,為收回對 UMTS 研究的資助,歐洲各國采用了**化頻譜使用權拍賣(mài)價(jià)格的政策,使運營(yíng)商背負了較大的投入成本,因此運營(yíng)商在短期內無(wú)法承受再一次“革命性”的通信技術(shù)更新。在這種商業(yè)背景下,各大標準化組織和廠(chǎng)商對于通信技術(shù)的研究方向主要是在現有體系下“演進(jìn)”,3GPP 和 3GPP2 兩大組織分別在其原支持的 UMTS、CDMA2000 的基礎上推出了 LTE(LongTermEvolution)和 UMB(Ultra Mobile Broadband)。

在通信行業(yè)組織演進(jìn)技術(shù)的同時(shí),主要由 IT 廠(chǎng)商和工程師組成的 IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,電機電子工程師協(xié)會(huì ))也升級了其負責制訂的 Wi-Fi 技術(shù)標準;升級后的 IEEE802.16e 及以后版本 Wi-Fi 技術(shù)標準可以支持移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)功能,開(kāi)始與通信行業(yè)組織與廠(chǎng)商進(jìn)行競爭。2008 年,ITU 定義了 4G(IMTAdvanced)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的性能指標,要求相關(guān)SDO 和廠(chǎng)商向 ITU 提交 4G 技術(shù)的提案。同年,高通宣布停止推廣 UMB,加入LTE 陣營(yíng)。

2009 年,3GPP 和 IEEE 分別向 ITU 提交了 LTEAdvanced 和 WiMAX rel 2.0(IEEE 802.16m)作為 4G(IMTAdvanced)技術(shù)標準的提案。2011 年,經(jīng) ITU 批準,LTEAdvanced 和 IEEE802.16m 都被確認為 4G 的技術(shù)標準。

2012 年,IEEE 公布了 WiMAXrel2.1,由于 WiMAXrel2.1 不兼容以前的版本,眾多運營(yíng)商和廠(chǎng)商轉向 LTEAdvanced,LTEAdvanced 成為**主流的 4G 通信技術(shù)標準。

(5)5G 時(shí)代:**次嘗試全球統一標準,標準分批凍結

以往通信技術(shù)標準的不統一為各大軟硬件廠(chǎng)商、運營(yíng)商都帶來(lái)了很大的不便,因此在 5G 時(shí)代統一全球標準成為了通信行業(yè)絕大部分參與者的共識。經(jīng)過(guò) 3G、4G 時(shí)代標準制定工作的發(fā)展,由 ITU 發(fā)布定義和指標需求,由各大 SDO 和廠(chǎng)商進(jìn)行研究,再在 3GPP 框架內進(jìn)行討論、談判、確認,最后由 3GPP 向 ITU 進(jìn)行提案成為了通信行業(yè)普遍認可的確認通信技術(shù)標準的方式。2015 年,ITU 公布的 ITU-R M.2083 文件定義了 5G(IMT-2020)技術(shù)的應用場(chǎng)景和技術(shù)指標,根據 ITU 的定義,5G 的三大典型應用場(chǎng)景包括:

①eMBB(EnhancedMobileBroadband,增強型移動(dòng)寬帶),主要應用場(chǎng)景包括 3D/超高清視頻、VR/AR、云存取、高速移動(dòng)上網(wǎng)等需要大流量移動(dòng)寬帶的場(chǎng)景;

②URLLC(Ultra Reliable & Low Latency Communication,高可靠低時(shí)延通信),主要應用場(chǎng)景包括無(wú)人駕駛/智能駕駛、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等要求極低時(shí)延和高可靠性的場(chǎng)景;

③mMTC(Massive Machine Type Communication,大規模機器通信),主要場(chǎng)景包括車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能物流、智能資產(chǎn)管理等需要大規模數據連接的場(chǎng)景。



根據 3GPP 的規劃,5G 標準分為“R15”、“R16”和“R17”,目前“R15”、“R16”標準已經(jīng)凍結?!癛15”版本標準已經(jīng)能夠初步支持 ITU 定義的 5G 應用場(chǎng)景中 eMBB 和 URLLC 兩大場(chǎng)景,因此“R15”的凍結意味著(zhù)面向 5G 規模商用的網(wǎng)絡(luò )設備、芯片、手機以及各種多樣化的智能硬件可以開(kāi)始生產(chǎn),部分運營(yíng)商已經(jīng)可以開(kāi)始 5G 網(wǎng)絡(luò )的部署和運營(yíng);“R16”的凍結標志著(zhù) 5G 網(wǎng)絡(luò )具備真正的系統級低時(shí)延高可靠性能力,并實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )切片應用背景下的 4G—5G 互操作問(wèn)題,以滿(mǎn)足智慧車(chē)聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)應用。根據 3GPP 的時(shí)間表,“R17”版本標準預計于 2022 年 6 月凍結。

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