2024年1月23日发(作者：太史悦来)
什么是移动通信的1G, 2G, 3G和4G
首先说明的是，这里的G是指英文的generation(一代、世代之
意)的词头。1G, 2G等本是工程技术界对移动通信技术换代的称
谓，现在变成社会大众耳熟能详的名词，足见移动通信普及之一
斑。正是1G, 2(;等表征了技术的代次，所以技术界后来还有
2.5G, 2.75G, 3.5G, 3.9G等之说。只需把移动通信发展的6个阶
段说清楚了，各个„‟(;‟‟的内涵自然也就明白了。 第一阶段为移动通信的早期发展阶段(20世纪20一40年代)。
1928年，泊迪优(Purdue)大学发明了2MHz超外差无线电接收机，
并应用于美国底特律市警察局，标志着无线移动通信开始起步。
第二阶段是公用移动通信初创阶段(20世纪40一60年代)。
1946年，美国贝尔公司在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车
电话网(称为“城市系统”)。该网络使用3个频道、单工方式。之
后，1950年前西德、1956年法国、1959年英国等陆续研制出公用
移动电话系统，开始了专用移动通信网向公众移动通信网过渡的坚
实步伐。尼采手机
第三阶段是移动通信向自动交换演进时期(20世纪60年代中至
70年代中)。代表技术是，美国的I50MH:和450MHz改进型移动电
话系统。网络实现了无线频道自动选择，能自动与公众固定电话网
接续。无线网络采用大区制，系统为中小容量。
第四阶段是移动通信的蓬勃发展时期(20世纪70年代中到80
年代中)。1978年底.美国贝尔实验室成功研制出先进移动电话系
统(AMPS)，建成了蜂窝移动通信网，1983年正式投人商用。同年
12月，华盛顿市开始使用AMPS系统。到1985年一季度，扩展到
全美47个地区，并拥有约10万用户。其他发达国家群起效尤。这
些频分多址方式(FDMA)的模拟制式，后来被工程技术界称之为第
一代公众移动通信(1G)。以AMPS和英国全接续通信系统(TACS)
为代表的己G，采用多信道共用和频率复用技术，对无线蜂窝覆盖技
术进行了卓有成效的实践。特别是这些系统具备越区切换和国内漫
游功能，计费功能齐全。移动用户可以直拨市话、国内长途和国际
电话，使用比较方便。
1987年11月[18日广东开通第一个TACS系统，揭开中国现代
移动通信发展序幕。2001年12月31日，中国移动关闭全国TACS
网。模拟移动通信在中国仅历时14年、就停止了业务经营，结束
了我国移动通信的一个技术时代。
由于IG不能提供窄带综合数字网(ISDN)业务，话音信道的数
据传送水平只有9.6kb/s，加上制式复杂，标准各异，工作频段多
样，导致无法实现国际漫游。保密性也差，容易被„‟码机”盗用。
无线信道利用率也不高，系统容量偏小等。IG的这些缺点与不足，
呼唤着更新的移动通信技术出现.以满足社会经济发展和人们对各
种不同通信服务的要求。
第五阶段是数字移动通信系统发展与成熟时期(20世纪80年代
中期到90年代末)。为了应对公众移动通信网络对大容量、高质量
以及数字化、综合化、智能化的要求，北美、欧洲和日本投人了相
当的科研实力，先后分别研制出美国标准的IS-54(后来改进为IS
一136)、GSM和PDC(个人数字蜂窝))3种数字蜂窝移动通信标准。
1993年美国高通公司提出的CDMA被批准为IS-95标准。以L这
些系统.与1G一样地采用频分双工(FDD)，复用技术则是时分多
址(TDMA)方式(高通的CDMA除外)，公众移动通信技术跨入了第
二代(2G)。
2G标准中只有(;SM和CDMA获得了全球移动通信市场的青睐。
虽然这两种标准几乎瓜分了世界移动通信市场的%%，但用户的国
际漫游只能在同标准的网络内进行，如美国CDMA的用户到欧洲的
GSM网络就无法进行移动漫游通信。再一点，与GSM技术的开放
性形成强烈对比的是，美国高通公司的专利费门槛太高，导致CD-
MA在世界移动市场上到处丢城失地，结果让GSM占据了83%以上
的市场份额。2G标准中为了提高无线接人速率，GSM和CDMA分
别采用新的技术。如GSM增加了数据模块，即GPRS，称2.5G，后
来又进展到EDGE,称2.75G; CDMA中。dma2000 1 x称2.5G, cd-
ma2000 I xEV一DO称2.75G等(详见问题2和问题3)0
第六阶段是移动通信的多媒体时代(从200.年至今)。在移动
电话标准和技术阶段上，这一阶段被称为第3代移动通信((3G)，并
向前追溯，称模拟的为IC，数字的为2G(即在3G提出以前，工程
技术界并没有什么“C'‟的称谓)。1985年，ITU提出“未来公共
陆地移动通信系统" (FPLMTS )，即3G概念时，设定的主要目标是
全球统一频段、统一制式、无缝漫游。但美好的愿望碰到了币场产
酷竞争的现实。19%年考虑到2G在全球已经形成的市场格局，ITU
将3G的正式名称FPLMTS作了更名，改为容易接受和理解的“国
际移动通信一2000 "(简称IMT一2000)，并赋予3个含义(即3个
"2(00" ):工作频率在2000MHz、最高传输速率可达2000kb/s、在
2000年进人商业应用。3G无线数据通信能力2000kb/s是指室内静
止时的速率;室内/室外中速运动时为384kbiVs，车载高速运动时
144kbit/s.卫星环境下则不小于9. 6kbit/s,
2000年5月，在土耳其的伊斯坦布尔，ITU一R全会通过了5
种无线传输技术。前3种分别为:WCDMA(宽带码分多址)、
cdma2000和TD-SCDMA(时分同步码分多址)。后者由中国大唐电
信提出，是当时唯一基于TDD的第三代通信标准。2007年10月19
日国际电联会议通过决议，接纳WiMax为3G的TDD标准。这样，
ITU批准的3G主流标准，频分双工(FDD)和时分双工(TDD)都是
两种。
2001年10月，日，日本DoCoMo公司正式开通了世界上第一个
WCDMA的3G网络，标志着3(;移动多媒体时代的到来。根据通用
移动通信系统(UMTS)论坛统计，到2007年年底，全球3G移动网
络约433个，3G用户突破6.6亿。
与2G替代!G完全不同的是，3G的发展是在2G拥有十几亿用
户的基础上，甚至在少部分国家和地区用户渐趋饱和的情况下引人
的。同时，面对的是2G的技术和业务能力不断增强的现状，还遭
遇了无线接人技术速率迅速提高的挑战和互联网对接人日益苛求的
压力。这样，3G网络在全球尚未完全铺开，就让3G的技术目标既
捉襟见肘，也相形见细。3C的技术演进就显得非常紧迫。全球两
个移动通信的标准化组织—3 GPP和3 GPP2，在为3G引入新技术
的同时，又着手推动B3G/E3G的进程，ITU-H也积极实施演进战
略。如在WCDMA, TD一SCDMA中引入HSDPA(高速分组下行)和
HSUPA(高速分组上行)，以10Mb/s下行速率及2Mb/，的上行速率，
满足用户高质量多媒体数字服务。这样的数据速率被技术界称
为3.5G0
所谓B3G，是ITU一R对IMT一2000之后的移动通信系统的称
谓。2006年，ITU一R将B3G正式命名为IMT一Advanced，意即3G
的新发展。工程技术界取beyond(后面)的第一个字母再加3G构成
简称—MG, ITU一R计划2010年完成主要标准，2012年开始商
用，2015年大规模商用。IMT一Advanced的最大亮点之一是，支持
新业务的多媒体接入速率大幅度提升—高移动性时支持100Mbps,
低移动性时支持1 Gb/s。所谓E3 G是对现有3G技术的增强和演进。
即技术演进基本在原有3G框架内进行。有的资料将这些新技术称
为超3C(S3G)或3. 9G技术。在3 GPP和3GPP2称为长期演进计划
(LTE)，即E3G。在接人速率方面，E3 G达到下行100Mb/s、上行
50Mb/s的目标。在2005年12月3GPP选定了下行OFDM、上行SC
(单载波)一FDMA作为LTE的基本传输技术。edma2000IxEV一DO
从Dq。起，改用正交频分复用(OFDM )调制技术和多进多出(ml-
MO)技术后，网络速率可以达到75Mb/s, DO(:可以达到150 -
280Mbit/s等。3GPP和3GPP2可能要殊途li]归了。当然这些如
28OMbit/，的速率已经超过3G范围，属于4G的数据速率了。
说到4G，迄今并没有最权威的定义。ITU原来给出4(;的性能
是，“移动状态下能达到100Mbps的传输速率，静止状态下能够实
现IG饰，的速率”，但未限定4G的技术路线。目前普遍认为，4G
将采用多载波调制(OFDM),智能天线(SA)与多人多出天线(ml-
MO)、软件无线电(SDR)、移动IM (MIPv6)四大关键技术，使网
络具有更快的无线通信速度。4G可称为J'‟带(Broadband )接入和分
布网络的系统。不少资料介绍，4G能以100 M b/s的速率下载.上
传速率能达到20 M b/s;对于大范围高速移动用户(250km/h)，数据
速率为2 M bps;对于中速移动用户(60km/h )，数据速率为20 M bps ;
对于低速移动用户(室内或步行者)，数据速率为]00Mbps。这些速
率的具体数字可能也会随着4G标准的提出而改变。4G能够满足几
乎所有用户对于无线服务的要求，能提供包括语音、数据、影像等
无线多媒体通信服务。4G也是一种实时的、宽带的、无缝覆盖的
多媒体无线通信，特别是每个移动用户都拥有一个固定的家乡地址
(home address)，能够实现真正意义上的个人通信。虽然2007年10
月世界无线电通信大会(WRC -07)已经给4G分配了无线电频谱，
但至今，应当说4G还是一个概念性的东西—标准在制定过程中，
网络也尚在试验中、，
需要说明的是，上面讲的这么多的“G"，主要是移动网络技术层
面上的事。至于从移动通信基站的电磁辐射水平方面讲，则一代比
一代低.，在.G初期，无线网采用大区制，基站功率大，辐射水平
自然高一些。自2G起.全部采用蜂窝覆盖技术，小区半径越来越
小。为避免系统内部自干扰，基站发射功率不允许加大(也无此必
要)。这样，基站电磁辐射水平就趋向微弱化。本书后面的问题解
答中将会详细说明这一点。
2024年1月23日发(作者：太史悦来)
什么是移动通信的1G, 2G, 3G和4G
首先说明的是，这里的G是指英文的generation(一代、世代之
意)的词头。1G, 2G等本是工程技术界对移动通信技术换代的称
谓，现在变成社会大众耳熟能详的名词，足见移动通信普及之一
斑。正是1G, 2(;等表征了技术的代次，所以技术界后来还有
2.5G, 2.75G, 3.5G, 3.9G等之说。只需把移动通信发展的6个阶
段说清楚了，各个„‟(;‟‟的内涵自然也就明白了。 第一阶段为移动通信的早期发展阶段(20世纪20一40年代)。
1928年，泊迪优(Purdue)大学发明了2MHz超外差无线电接收机，
并应用于美国底特律市警察局，标志着无线移动通信开始起步。
第二阶段是公用移动通信初创阶段(20世纪40一60年代)。
1946年，美国贝尔公司在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车
电话网(称为“城市系统”)。该网络使用3个频道、单工方式。之
后，1950年前西德、1956年法国、1959年英国等陆续研制出公用
移动电话系统，开始了专用移动通信网向公众移动通信网过渡的坚
实步伐。尼采手机
第三阶段是移动通信向自动交换演进时期(20世纪60年代中至
70年代中)。代表技术是，美国的I50MH:和450MHz改进型移动电
话系统。网络实现了无线频道自动选择，能自动与公众固定电话网
接续。无线网络采用大区制，系统为中小容量。
第四阶段是移动通信的蓬勃发展时期(20世纪70年代中到80
年代中)。1978年底.美国贝尔实验室成功研制出先进移动电话系
统(AMPS)，建成了蜂窝移动通信网，1983年正式投人商用。同年
12月，华盛顿市开始使用AMPS系统。到1985年一季度，扩展到
全美47个地区，并拥有约10万用户。其他发达国家群起效尤。这
些频分多址方式(FDMA)的模拟制式，后来被工程技术界称之为第
一代公众移动通信(1G)。以AMPS和英国全接续通信系统(TACS)
为代表的己G，采用多信道共用和频率复用技术，对无线蜂窝覆盖技
术进行了卓有成效的实践。特别是这些系统具备越区切换和国内漫
游功能，计费功能齐全。移动用户可以直拨市话、国内长途和国际
电话，使用比较方便。
1987年11月[18日广东开通第一个TACS系统，揭开中国现代
移动通信发展序幕。2001年12月31日，中国移动关闭全国TACS
网。模拟移动通信在中国仅历时14年、就停止了业务经营，结束
了我国移动通信的一个技术时代。
由于IG不能提供窄带综合数字网(ISDN)业务，话音信道的数
据传送水平只有9.6kb/s，加上制式复杂，标准各异，工作频段多
样，导致无法实现国际漫游。保密性也差，容易被„‟码机”盗用。
无线信道利用率也不高，系统容量偏小等。IG的这些缺点与不足，
呼唤着更新的移动通信技术出现.以满足社会经济发展和人们对各
种不同通信服务的要求。
第五阶段是数字移动通信系统发展与成熟时期(20世纪80年代
中期到90年代末)。为了应对公众移动通信网络对大容量、高质量
以及数字化、综合化、智能化的要求，北美、欧洲和日本投人了相
当的科研实力，先后分别研制出美国标准的IS-54(后来改进为IS
一136)、GSM和PDC(个人数字蜂窝))3种数字蜂窝移动通信标准。
1993年美国高通公司提出的CDMA被批准为IS-95标准。以L这
些系统.与1G一样地采用频分双工(FDD)，复用技术则是时分多
址(TDMA)方式(高通的CDMA除外)，公众移动通信技术跨入了第
二代(2G)。
2G标准中只有(;SM和CDMA获得了全球移动通信市场的青睐。
虽然这两种标准几乎瓜分了世界移动通信市场的%%，但用户的国
际漫游只能在同标准的网络内进行，如美国CDMA的用户到欧洲的
GSM网络就无法进行移动漫游通信。再一点，与GSM技术的开放
性形成强烈对比的是，美国高通公司的专利费门槛太高，导致CD-
MA在世界移动市场上到处丢城失地，结果让GSM占据了83%以上
的市场份额。2G标准中为了提高无线接人速率，GSM和CDMA分
别采用新的技术。如GSM增加了数据模块，即GPRS，称2.5G，后
来又进展到EDGE,称2.75G; CDMA中。dma2000 1 x称2.5G, cd-
ma2000 I xEV一DO称2.75G等(详见问题2和问题3)0
第六阶段是移动通信的多媒体时代(从200.年至今)。在移动
电话标准和技术阶段上，这一阶段被称为第3代移动通信((3G)，并
向前追溯，称模拟的为IC，数字的为2G(即在3G提出以前，工程
技术界并没有什么“C'‟的称谓)。1985年，ITU提出“未来公共
陆地移动通信系统" (FPLMTS )，即3G概念时，设定的主要目标是
全球统一频段、统一制式、无缝漫游。但美好的愿望碰到了币场产
酷竞争的现实。19%年考虑到2G在全球已经形成的市场格局，ITU
将3G的正式名称FPLMTS作了更名，改为容易接受和理解的“国
际移动通信一2000 "(简称IMT一2000)，并赋予3个含义(即3个
"2(00" ):工作频率在2000MHz、最高传输速率可达2000kb/s、在
2000年进人商业应用。3G无线数据通信能力2000kb/s是指室内静
止时的速率;室内/室外中速运动时为384kbiVs，车载高速运动时
144kbit/s.卫星环境下则不小于9. 6kbit/s,
2000年5月，在土耳其的伊斯坦布尔，ITU一R全会通过了5
种无线传输技术。前3种分别为:WCDMA(宽带码分多址)、
cdma2000和TD-SCDMA(时分同步码分多址)。后者由中国大唐电
信提出，是当时唯一基于TDD的第三代通信标准。2007年10月19
日国际电联会议通过决议，接纳WiMax为3G的TDD标准。这样，
ITU批准的3G主流标准，频分双工(FDD)和时分双工(TDD)都是
两种。
2001年10月，日，日本DoCoMo公司正式开通了世界上第一个
WCDMA的3G网络，标志着3(;移动多媒体时代的到来。根据通用
移动通信系统(UMTS)论坛统计，到2007年年底，全球3G移动网
络约433个，3G用户突破6.6亿。
与2G替代!G完全不同的是，3G的发展是在2G拥有十几亿用
户的基础上，甚至在少部分国家和地区用户渐趋饱和的情况下引人
的。同时，面对的是2G的技术和业务能力不断增强的现状，还遭
遇了无线接人技术速率迅速提高的挑战和互联网对接人日益苛求的
压力。这样，3G网络在全球尚未完全铺开，就让3G的技术目标既
捉襟见肘，也相形见细。3C的技术演进就显得非常紧迫。全球两
个移动通信的标准化组织—3 GPP和3 GPP2，在为3G引入新技术
的同时，又着手推动B3G/E3G的进程，ITU-H也积极实施演进战
略。如在WCDMA, TD一SCDMA中引入HSDPA(高速分组下行)和
HSUPA(高速分组上行)，以10Mb/s下行速率及2Mb/，的上行速率，
满足用户高质量多媒体数字服务。这样的数据速率被技术界称
为3.5G0
所谓B3G，是ITU一R对IMT一2000之后的移动通信系统的称
谓。2006年，ITU一R将B3G正式命名为IMT一Advanced，意即3G
的新发展。工程技术界取beyond(后面)的第一个字母再加3G构成
简称—MG, ITU一R计划2010年完成主要标准，2012年开始商
用，2015年大规模商用。IMT一Advanced的最大亮点之一是，支持
新业务的多媒体接入速率大幅度提升—高移动性时支持100Mbps,
低移动性时支持1 Gb/s。所谓E3 G是对现有3G技术的增强和演进。
即技术演进基本在原有3G框架内进行。有的资料将这些新技术称
为超3C(S3G)或3. 9G技术。在3 GPP和3GPP2称为长期演进计划
(LTE)，即E3G。在接人速率方面，E3 G达到下行100Mb/s、上行
50Mb/s的目标。在2005年12月3GPP选定了下行OFDM、上行SC
(单载波)一FDMA作为LTE的基本传输技术。edma2000IxEV一DO
从Dq。起，改用正交频分复用(OFDM )调制技术和多进多出(ml-
MO)技术后，网络速率可以达到75Mb/s, DO(:可以达到150 -
280Mbit/s等。3GPP和3GPP2可能要殊途li]归了。当然这些如
28OMbit/，的速率已经超过3G范围，属于4G的数据速率了。
说到4G，迄今并没有最权威的定义。ITU原来给出4(;的性能
是，“移动状态下能达到100Mbps的传输速率，静止状态下能够实
现IG饰，的速率”，但未限定4G的技术路线。目前普遍认为，4G
将采用多载波调制(OFDM),智能天线(SA)与多人多出天线(ml-
MO)、软件无线电(SDR)、移动IM (MIPv6)四大关键技术，使网
络具有更快的无线通信速度。4G可称为J'‟带(Broadband )接入和分
布网络的系统。不少资料介绍，4G能以100 M b/s的速率下载.上
传速率能达到20 M b/s;对于大范围高速移动用户(250km/h)，数据
速率为2 M bps;对于中速移动用户(60km/h )，数据速率为20 M bps ;
对于低速移动用户(室内或步行者)，数据速率为]00Mbps。这些速
率的具体数字可能也会随着4G标准的提出而改变。4G能够满足几
乎所有用户对于无线服务的要求，能提供包括语音、数据、影像等
无线多媒体通信服务。4G也是一种实时的、宽带的、无缝覆盖的
多媒体无线通信，特别是每个移动用户都拥有一个固定的家乡地址
(home address)，能够实现真正意义上的个人通信。虽然2007年10
月世界无线电通信大会(WRC -07)已经给4G分配了无线电频谱，
但至今，应当说4G还是一个概念性的东西—标准在制定过程中，
网络也尚在试验中、，
需要说明的是，上面讲的这么多的“G"，主要是移动网络技术层
面上的事。至于从移动通信基站的电磁辐射水平方面讲，则一代比
一代低.，在.G初期，无线网采用大区制，基站功率大，辐射水平
自然高一些。自2G起.全部采用蜂窝覆盖技术，小区半径越来越
小。为避免系统内部自干扰，基站发射功率不允许加大(也无此必
要)。这样，基站电磁辐射水平就趋向微弱化。本书后面的问题解
答中将会详细说明这一点。