1G——2G——2.5G——3G——4G

讓我們從一個(gè)電磁波開始

我們知道，隨時(shí)間變化的電場產(chǎn)生磁場 ， 隨時(shí)間變化的磁場產(chǎn)生電場，兩者互為因果，形成電磁場。電磁場總是以光速向四周傳播，形成電磁波。

ψ=Acos[(ωt-kx)+φ]

k是圓波數(shù)（2π/w定值），t，x（距離變量）不去管它，剩下的三個(gè)參數(shù)，振幅A，角頻率w和相位q，類似于聲波的震動，這三個(gè)參數(shù)的變化也能夠表達(dá)一定的信息，這樣，電磁波有了意義。

但是有一個(gè)問題，傳輸距離短 ，這些電磁波往往是低頻的，發(fā)射能力很弱，所以我們需要找一些高頻信號把這些低頻信號載到遙遠(yuǎn)的地方。像這樣把低頻信號加載到高頻信號上去，叫做調(diào)制，他的反過程叫做解調(diào)。好，現(xiàn)在我們可以發(fā)射信號了

還有一個(gè)問題，信號衰減，怎么辦?不能增加發(fā)射功率，那樣只能讓手機(jī)越做越大，要用蜂窩。每個(gè)蜂窩中有一個(gè)基站，對信號進(jìn)行放大增強(qiáng)。為了不沖突，相鄰的蜂窩之間不能使用相同頻段的信號（相同頻段，互相干擾，所以在蜂窩之上進(jìn)行跳頻傳輸）

1G網(wǎng)絡(luò)

有了這些理論，我們的1G網(wǎng)絡(luò)誕生了。1G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)氖悄M信號，他采集到模擬信號，經(jīng)過放大加強(qiáng)，調(diào)制之后發(fā)射出去，然后通過蜂窩進(jìn)行傳輸。

簡易的振蕩發(fā)射電路，（聲音采集，放大，調(diào)制）它可以用作無線麥克，無線遙控和竊聽，1G網(wǎng)絡(luò)最經(jīng)典的應(yīng)用就是大哥大。模擬信號手機(jī)，9字頭的號碼，只能打電話，不可以互通短信。當(dāng)時(shí)的大哥大設(shè)備極其昂貴，只有香港的大哥們用得起，所以江湖人稱大哥大，絕對是身份與地位的象征，在當(dāng)時(shí)的上流社會，就像阿瑪尼一樣流行。

但是大哥大有一個(gè)特性十分令人憂傷，就是 1G網(wǎng)絡(luò)通話不能保密，只要我們用一個(gè)振蕩電路，調(diào)到相應(yīng)的頻率，就可以竊聽語音通話，商業(yè)洽談，私人聚會，情侶之間，都可以，甚至有私家偵探通過竊聽大哥大來調(diào)查婚外情。日本作家東野圭吾還以這種竊聽為原型寫了一本懸疑書，叫做《嫌疑人X的現(xiàn)身》。 被人竊聽，這實(shí)在是太糟糕了。另外通話質(zhì)量差，不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都昭示著它終將被時(shí)代所淘汰，成為歷史。

2G網(wǎng)絡(luò)

那么怎么保密呢，電磁波整段傳輸十分容易被竊聽，一位科學(xué)家就想，可不可以把它化整為零，切成小的數(shù)據(jù)塊在不同的頻段和時(shí)段來傳輸呢。這就的是數(shù)字通信的雛形。這位科學(xué)家沒有想到，這樣一個(gè)簡單的想法，竟給通信領(lǐng)域帶來了翻天覆地的變革。

數(shù)字信號產(chǎn)生，很簡單，就是對模擬信號進(jìn)行采樣量化， 采樣頻率是指一秒鐘內(nèi)采樣的次數(shù)。量化位數(shù)是對信號的幅度進(jìn)行數(shù)字化。位數(shù)越高越接近原始的波形。

而量化采樣所帶來的問題就是失真，那么如何保真？

根據(jù)奈奎斯特（Harry Nyquist）采樣理論，采樣頻率高于輸入信號頻率的兩倍，就能保真?，F(xiàn)在常用的采樣頻率128khz，量化位數(shù)32位。也就是說64khz以下的聲音都能保真，在現(xiàn)實(shí)生活中基本夠用，而目前高保真度的mp3一般都能達(dá)到192khz，非常了不起。可以想象一下數(shù)字片的規(guī)模，規(guī)模龐大的數(shù)字片采用FDMA(頻分復(fù)用)和TDMA（時(shí)分復(fù)用）在我們的蜂窩網(wǎng)絡(luò)里面?zhèn)鬏敚瑥亩鉀Q了1G網(wǎng)絡(luò)被竊聽和干擾的問題，這種網(wǎng)絡(luò)模式就是我們耳熟能詳?shù)腉SM網(wǎng)絡(luò)，2G網(wǎng)絡(luò)的核心。

GSM解決了1G網(wǎng)絡(luò)的所有疑難雜癥，他使用13和15字頭的號碼，抗干擾能力強(qiáng)，安全性高，支持低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（比如瀏覽網(wǎng)站，短信和彩信），但是這一切依舊不能改變GSM效率低下的事實(shí)。

GSM網(wǎng)絡(luò)使用的是電路交換，類似于我們所使用的電話，通信雙方通過撥號連接到網(wǎng)絡(luò)，然后進(jìn)行通信，一旦連接建立，始終占用信道，直到停止撥號。這就是我們所俗稱的長連接。

所以GSM這種特點(diǎn)為他帶來了兩個(gè)極其尖銳的缺點(diǎn)。

1.信道利用率低，信道有限，一旦撥號，即使什么也不做，也會占用信道，限制了帶寬，限制了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用，也無法實(shí)現(xiàn)移動的多媒體業(yè)務(wù)。造成資源的浪費(fèi)。

2.短信送達(dá)不及時(shí)，當(dāng)用戶發(fā)送短信的時(shí)候，短消息首先被發(fā)送到短信中心的服務(wù)器中，再由服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)給接收用戶。如果用戶不在線，不能正常通信，則該條短消息進(jìn)行一定的延時(shí)后重新發(fā)送。如果接收方一直不上網(wǎng)，由于服務(wù)器緩存有限，也許過上一兩天，這條短信就丟掉了。

效率低，通信不可靠，這是GSM最為人詬病的地方。所以我們迫切需要一種新的通信網(wǎng)絡(luò)來彌補(bǔ)這種不足。

2.5G網(wǎng)絡(luò)

于是GPRS網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生了，通用無線分組業(yè)務(wù),GPRS采用分組交換技術(shù)來提高效率，用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源。這意味著多個(gè)用戶可高效率地共享同一無線信道，從而提高了資源的利用率。另外GPRS使用了實(shí)時(shí)在線策略， 手機(jī)一開機(jī)就自動附著到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，采用這種附著方式連接網(wǎng)絡(luò)是免費(fèi)的，用戶只有數(shù)據(jù)流量傳遞時(shí)，才會收取費(fèi)用。以流量為依據(jù)，多用多收，少用少收。所以我們可以看到，從GPRS開始，2G網(wǎng)絡(luò)的性能有了極大的提高，同時(shí)也有了數(shù)據(jù)流量的概念，為之后3G時(shí)代的開啟奠定了基礎(chǔ)。所以說GPRS是承前啟后的一部杰作，我們習(xí)慣上把他定義為2.5G網(wǎng)絡(luò)。

GPRS在獲得極大成功的同時(shí)，也為我們帶來了新的問題：數(shù)據(jù)片如何重組，如何排序，如何同步，以及如何糾錯。這些問題在經(jīng)典的TCPIP中，給出了詳盡的答案，不作贅述。可以看出，當(dāng)進(jìn)入2.5G分組時(shí)代，所面臨的已經(jīng)是網(wǎng)絡(luò)問題了，互聯(lián)網(wǎng)與通信網(wǎng)相融合已經(jīng)初露端倪。

隨著手機(jī)上網(wǎng)用戶的激增，GPRS開始變得擁擠，不堪重負(fù)，效率低下又一次來臨了。如何提高效率，頻率已經(jīng)趨于飽和，而且已經(jīng)運(yùn)用了分組技術(shù)，那么我們還能怎么辦？

3G網(wǎng)絡(luò)

我們在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，因?yàn)槊糠N頻段只傳輸一種信號，所以信道并不是飽和的，那么我們怎樣以讓信道中傳輸更多的數(shù)據(jù)碼呢，我們能不能讓多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)在一個(gè)頻率上傳輸呢，而多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)同時(shí)傳遞是存在互相干擾問題的，聰明的通信專家提出了特征碼的概念，發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，通過衛(wèi)星把特征碼傳送給接收方，接收方接收到數(shù)據(jù)之后，通過驗(yàn)證特征碼，匹配的留下，不匹配的拋棄。像這種使用特征碼來區(qū)分用戶，提升效率的通信方式，叫做CDMA (Code Division Multiple Access) 又稱碼分多址，他允許所有使用者同時(shí)使用全部頻帶，極大的提高了通信的效率。用碼來區(qū)分用戶，不但有良好的認(rèn)證體制，防止被人盜聽的能力大大增強(qiáng)。CDMA 技術(shù)的成熟，使得傳輸速度有了質(zhì)的飛躍，讓高速下載、手機(jī)電視、可視電話成為可能。它奠定了3G通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)，開啟了一個(gè)嶄新的通信時(shí)代。

可以看出，通信技術(shù)的每一次進(jìn)步，都是對原有系統(tǒng)的切割細(xì)化過程。無線電波在傳輸過程中有衰減，那么我們把傳輸距離切割，加入多個(gè)基站，形成蜂窩系統(tǒng)，使中遠(yuǎn)距離通信成為可能。模擬信號在傳輸中易被竊聽，那么我們把模擬信號進(jìn)行切割，形成數(shù)字信號跳頻傳輸，使數(shù)據(jù)安全得以保障，于是有了GSM網(wǎng)絡(luò)。GSM是單用戶獨(dú)占信道，效率低下，我們把信道的使用權(quán)進(jìn)行切割，多用戶分時(shí)共用信道，于是有了分組網(wǎng)絡(luò)GPRS。由于用戶激增，GPRS變得擁擠，我們?yōu)槊總€(gè)用戶貼上識別碼，多用戶同時(shí)共用信道，于是有了3GCDMA網(wǎng)絡(luò)。

3G共有過三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：它們分別是WCDMA（歐洲版）、CDMA2000（美國版）和TD-SCDMA（中國版）。

三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)共存，誰也不能保證自己能笑到最后，用窮舉法去應(yīng)對不確定性才是大國戰(zhàn)略，所以中國并沒有竭盡全力去發(fā)展TD-SCDMA，而是讓聯(lián)通購買WCDMA使用權(quán)，電信購買CDMA2000使用權(quán)，而讓在GPRS時(shí)代大賺了一筆的移動去開發(fā)TD-SCDMA。

所以國際上是三足并立，國內(nèi)也是三雄并起。
聯(lián)通（WCDMA）電信（CDMA2000）移動（TDSCDMA）。
當(dāng)然經(jīng)過數(shù)年的競爭，結(jié)果大家也都知道了，在3G時(shí)代，聯(lián)通憑借WCDMA優(yōu)秀表現(xiàn)在各大城市獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，占據(jù)了大半江山。

WCDMA全稱為Wideband CDMA寬頻分碼多重存取，聯(lián)通2G時(shí)代的基建本身就很少很差，所以直接跳過這些2G基站，在各大城市建設(shè)了很多新的WCDMA基站。所以3G時(shí)代在城市里，聯(lián)通的信號是最好的。機(jī)型也最多，由于WCDMA是歐洲制式，那時(shí)任何一款水貨智能機(jī)基本上都支持WCDMA（iphone，愛立信、諾基亞、富士通、夏普，三星，谷歌）。以前諾基亞一家獨(dú)大，他的GSM系統(tǒng)在全球極其完善，因此WCDMA具有先天的市場優(yōu)勢。是當(dāng)時(shí)世界上使用最廣泛，服務(wù)種類最豐富的3G標(biāo)準(zhǔn)，占據(jù)全球80%以上市場份額。

CDMA2000是高通的技術(shù)，其中的CDMA20003x方案是3G標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上就是把三個(gè)低速的CDMA20001x信道捆綁在一起，應(yīng)用了多路載波技術(shù)，達(dá)到了提速的目的，雖然簡單，但是由于沒有采用新的通信協(xié)議，不用新建基站，所以對于走農(nóng)村包圍城市路線的電信來說是不小的福音，因而從CDMA2000城市到村鎮(zhèn)，覆蓋面最廣。但是手機(jī)終端較貴。因?yàn)楦咄ㄒ杖〉母哳~專利費(fèi)。所以很多手機(jī)廠商做多模手機(jī)時(shí)，聯(lián)通+移動版和電信版往往會分開來做，而三網(wǎng)通手機(jī)往往會昂貴不少，那就是交的專利錢。

TD-SCDMA就很一般了，中國的國企，執(zhí)行能力非常強(qiáng)悍，能夠吃苦耐勞，但是因?yàn)橥ㄐ偶夹g(shù)起步較晚，技術(shù)不成熟，產(chǎn)業(yè)鏈不完整，導(dǎo)致產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速度很慢，基站笨重且輻射大（由于建筑物密集，一般大城市都限制基站布設(shè)，誰也不愿意這樣一個(gè)龐然大物整天在自己頭上朝著自己輻射高頻電磁信號），而且由于技術(shù)方面的原因，移動速度超過120KM/小時(shí)，接受不到穩(wěn)定的信號，這是簡直是出差族的噩夢。但由于中國人自己研發(fā)，具有知識產(chǎn)權(quán)，所以被大量用作軍用通信網(wǎng)的核心交換任務(wù)。所以TD-SCDMA的最大用戶不是中國人民，而是中國人民解放軍。

4G網(wǎng)絡(luò)

從2G時(shí)代的時(shí)分、頻分到3G時(shí)代的碼分，其實(shí)無線通信信道的效率已經(jīng)被我們壓榨的差不多了，當(dāng)人們還在疑惑通信速率是否已經(jīng)到達(dá)瓶頸的時(shí)候，來自IT行業(yè)的降維打擊到來了。

wifi和光纖寬帶的普及，使得我們可以攜帶筆記本在城市的任何地方都可以辦公，而通信巨頭壟斷所帶來的巨額專利使用費(fèi)，也使得一些開發(fā)商把目標(biāo)投向互聯(lián)網(wǎng)。LTE標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，它更改了通信協(xié)議，使我們可以用3G的通信技術(shù)連接無處不在移動基站，同時(shí)使用碼分技術(shù)劃分了短碼和長碼，使得通信頻帶進(jìn)一步加寬，再配合上互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)早已成熟的反向代理、CDN等加速黑科技，讓我們的手機(jī)在一夜之間不僅能夠暢游互聯(lián)網(wǎng)，瀏覽速度也提升了近百倍，達(dá)到了寬帶的速度，可以秒開高清電影，當(dāng)然在資費(fèi)照常的情況下，話費(fèi)支出也上漲了近百倍，所以當(dāng)時(shí)有個(gè)流行的段子，說一夜沒關(guān)4G，醒來房子歸中國移動了。就是在吐槽資費(fèi)過貴。

碎碎念了這么多，感謝你能看到這里，在不遠(yuǎn)的將來，我們將會迎來5G時(shí)代，科技在進(jìn)步，愿我們的生活也將越加美好。