5G知识之0G-5G的技术发展
读《果壳中的5G》记录：通信技术的发展
第一代移动通信：
蜂窝移动通信系统：将大的通信频率工作区划分成小块，各小块间频段互不影响。
IMSI：国际移动用户识别码，每个通信终端的身份标识
FDMA：频分多址。按照不同频率划分通信信道，每组通话占用一对频率（1发送，1接收），一对频率组成一个信道。一对收发频率只能支持一组通话，是FDMA通信容量的基本限制。
第二代移动通信
20世纪90年代，数字通信技术的出现
奈奎斯特采样定理：对任意模拟信号进行一个基于固定时间间隔的采样，只要采样频率大于被采样信号最高频率的两倍，就可以将采样后得到的数字信号，重新转为模拟信号。
解决蜂窝系统通信容量：TDMA,CDMA
TDMA：时分多址
原理：蜂窝在空间上划分，TDMA在时间上划分。基于奈奎斯特采样，将一个频率的信道划分成多个时隙，每组通话只占一个时隙。一个物理频率能够容纳多组通信同时进行，即将一个物理信道划分为多个虚拟信道。
优点：扩大了通信系统容量，数字化信号传输抗干扰性和安全性。TDMA的通信质量优于模拟通信系统的通信质量。
应用：欧洲电信标准委员会（European Telecommunications Standard Institution）根据TDMA推出
全球移动通信系统（GSM）技术标准：采用TDMA，独特标准定义：将每个GSM系统用户的国际移动用户识别码（IMSI）写到SIM卡的存储模块，做到机卡分离，不像之前号码写死在手机里。
手持电话系统（PHS）:小灵通，由DECT（数字增强无绳系统）系统演化出来的技术标准。基站部署与系统建设比GMS简单便宜，低成本。（是通过技术简化，覆盖质量和通话质量比GSM差很多）
CDMA：码分多址
原理:通过不同的编码来定义不同的信道，用编码的差异来屏蔽不同信道之间的相互影响。（事先定义好，A组用码1，B组用码2，同一空间讲话，也只能接收到规定的码）
推广：CDMA发扬光大靠的是美国高通（qualcomm），公司名称为quality communication的前缀缩写。高通制订了专利交易规则：专利使用费不超过手机厂商批发价的5%；上游支付下游就不需支付。
GSM的推广，让欧洲通信设备制造巨头爱立信，从斯德哥尔摩走向全世界。
SMS(Short Messaging Service)短消息服务：短信，GSM服务之一，消耗的网络资源远小于通话
GSM短消息时代，人们希望手机能像计算机一样随时上网*浏览。为了推动移动互联网，1998年，爱立信、摩托罗拉、诺基亚、无限星球，成立了WAP Foum，旨在对移动互联网的尝试进行标准化和推广。
GPRS：一种移动数据传输与交换技术。采用更互联网化的数据传输极值，速率可达114kbits/s>GSM。实际上GPRS与GSM共享无线接入网络。GSM的一些传输时隙固定用作数据传输，不进行通话。
GPRS通过分组控制单元（PCU）辨别语音和数据，语音传给语音交换网络，数据传送给数据交换的核心网络。
总之：欧洲主导的GSM+GPRS与美国主导的CDMA，这两方技术标准各占一方。
第三代移动通信
国际电信联盟（ITU）,工作是汇集各个国家技术组织的建议并组织讨论形成国际标准。
3G有三大技术标准：基于GSM的WCDMA、TD-SCDMA和基于CDMA的cdma2000。
两大组织：3GPP，3GPP2
3GPP：基于GSM的技术标准：WCDMA,TD-SCDMA
WCDMA：（wideband CDMA）宽带CDMA，将cdma的1.25MHZ传输信道扩大到一对5MHZ的信道，分别处理上下行数据传输。数据传输能力高，但是占用了大量频谱，频率资源效率低。
UMTS-TDD：像GSM网络一样，将物理信道分成若干个虚拟信道，在虚拟信道间采用CDMA 。上下行通信不专门建立信道，而是在同一物理信道中，分配一部分时隙用于上行，一部分用于下行。
TD-SCDMA：最早德国西门子提出的SCDMA，后经中国电信研究院，大唐，西门子联合开发，改造成中国自主可控.。比TDD更先进，不在固定哪些时隙用于上下行，根据实际情况灵活配置。
WCDMA和TD-SCDMA在通信协议上互不兼容，但都是基于GSM的兼容，因此终端可以对这两个协议兼容。
3GPP2：基于CDMA的技术标准：cdma2000
cdma2000：1X：对编码技术优化，CDMA的64编码信道拓展到128。1X-EVDO将语音和数据信道分开，加快数据信道的传输速率。
各个国家对三大技术标准的应用情况：
美国：认为WCDMA在没有具体商业场景下频谱资源浪费巨大，选择了cdma2000
欧洲：选择扶持自己的WCDMA
中国：三大运营商分别使用不同的3G技术标准。联通拿到最具应用优势的WCDMA，移动拿到最具战略意义的TD-SCDMA，中国电信拿到最小升级代价的cdma2000
在3GPP和3GPP2争夺4G技术标准时：诞生美国电气和电子工程师学会（IEEE），并提出802.11技术标准体系。
WiFI和WiMAX
1999年WIFI诞生，苹果公司在iBook系列中使用WIFI的网络连接，当时的无线传输能力为11Mbit/s。
当时出现思潮认为通信网络的未来是移动的语音通信网络（支持用户在A区域，B区域以及从A到B全过程的通信需求）+游牧的数据通信网络（不支持从A区域到B区域的过程，只有禁止时才大量传输）。
WiMAX技术标准：游牧数据网络，更关注传输带宽和传输速率，不那么关注移动性和广域覆盖能力。因此IEEE创建了802.16技术标准体系，就是WiMAX。WiMAX构建一个广域的移动网络，覆盖范围，传输速率》wifi，并且动态为不同带宽分配带宽。WiFi主要面相局域网，终端连接数量有限。但是WiMAX最大的劣势：不能向后兼容（前向兼容：未来的拓展；后向兼容：兼容以前的）已有的通信系统和通信设备。WiMAX面向游牧式通信，并且采用高频的载波频段，穿透能力差，最终在推动4G标准时放弃了其候选低位。WiMAX留下了大规模天线阵列（MIMO），波束赋形（Beam Forming）技术
打破通信世界未来判断两个技术：
当初通信世界未来发展判断：手机通话终端，大数据流量来自于游牧式的笔记本电脑。打破这个判断：RISC处理器出现，手机终端的软件操作系统
- RISC处理器：
与之对应的是传统处理器CISC，RISC是CISC的简化，因为在移动终端中，不需要计算单元具有复杂的指令执行能力，大幅降低了芯片设计复杂度，芯片体积，硬件生产成本。最具代表性的使用RISC处理器的产品就是英国的ARM处理器（Advanced RISC Machine）
- 操作系统：
3G时代，摩托罗拉JAVA，微软Windows CE，诺基亚Symbian，互不兼容，应用开发者需要自己去适配不同厂家的操作系统。3G中后期，谷歌公司倡议主导建立手机开放协会（HOA），产生了安卓（Android）操作系统。基于Linux内核的完全开源开放的系统。
第四代移通通信
4G统一了全球的移动通信标准。
最初有三个4G候选技术：LTE，WiMAX，UMB。上面提到WiMAX退出；UMB高通的知识产权大量垄断，没有得到大规模的生态支持，并且采用的CDMA技术演进而来，受到CDMA的限制，需要采用了LTE的技术来完善，最终停止研发，退出4G竞争。最后剩下LTE。
LTE
LTE（long term evolution）涉及无线接入技术，涵盖核心交换网络的未来设计思路以及诸多应用场景的实现思路。具有的巨大优势就是对GSM、UMTS、cdma2000等技术标准完全兼容，对2G通信兼容，节约大量的成本。
2011年，LTE发布升级版本LTE-advanced，可以支撑下行300Mbit/s上行75Mbit/s（上行速率指从电脑上传的速度，也就说别人从你的电脑进行通讯的速率！下行速率一般是网络上的主机下载速度！），还支持低于5ms的网络时延，350km/h的移动通信能力，支持单播、多播、广播。
LTE内涵两个技术标准：LTE时分双工（LTE-TDD,LTE Time-Division-Duplex）LTE频分双工（LTE-FDD,LTE Frequency-Division Duplex）LTE-FDD用一对不同频率用于上下行。这样的双工方法使上下行信道更加稳定和可靠。LTE-TDD上下行数据同一频率，不同时隙，上下行频率带宽分配更加灵活。
LTE-TDD高频表现更好，LTE-FDD低频表现好。采用的绝大部分技术核心相同，在支持LTE的设备中可同时支持这两种协议模式。
传统电信核心网络和全IP网络
LTE除了上述在无线通信协议层面的数据通信的优化之外，为了能够满足未来网络面相数据数据通信的核心需求，将网络架构重新设计，简化为完全基于IP的通信系统，就是LTE技术协议中的通信系统架构严谨（SAE）。
传统电信核心网络：基于连接，信号发出，需要先在一个节点一个节点中传输，连接到目标节点后进行返回。确定连接后进行数据传输和传输应答。最后一节点一节点地拆线。缺点是网络使用效率太低，在传输信息时，整个信道被独占。
全IP网络：基于地址的。信号发出后，传输到一个节点，节点进行传输应答，在应答的同时传入下一个节点。若传输失败，会把消息退回或重新投递。传输时延大幅降低，网络数据吞吐能力大幅提升。网络结构简单，建设和运维成本降低。
第五代移动通信系统
通信行业是一个极端*的行业，一切成功与失败需要每位用户投票选择。是重资产投入行业，没人会在电信技术发展的轨道上进行“试错式”**。通信技术在发展的过程中不断与其他科技发展线索进行交互产生共鸣式影响。5G之前的通信网络是面向人群的，终端设备与网络特征非常一致。5G则是面向物群，不同的物需求而计算能力和计算目的都不同，5G不仅需要满足物对网络能力的不同需求，也要按他们呢所处的应用场景，用户化提供能力。