1.1 移动通信发展总体概述
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