自1890年特思拉(Tesla)為無線通訊奠定了理論基礎，被譽為無線電之父的馬可尼(Marconi) 在1894年第一次將無線信號傳輸?shù)絻捎⒗锿猓苿蛹夹g給人類社會帶來極大的變革。當移動與互聯(lián)網(wǎng)相結合后，移動信息技術成為信息通訊技術發(fā)展的主要驅動力。無線網(wǎng)絡和各種不同類型的移動信息終端，為人們提供了廣闊的移動交互的空間，并已經(jīng)成為普及與流行的生活、工作方式。
移動信息技術的爆炸性增長，也推動了企業(yè)信息化技術的轉型升級。在未來的服務業(yè)和新興技術產(chǎn)業(yè)之中，會借助移動信息技術產(chǎn)生什么新的技術變革？物聯(lián)網(wǎng)、移動終端、AR/VR技術在未來的移動信息時代，會有什么突破性的進展？移動的信息化還將如何進行演進？溫故而知新，下面就讓我們通過對移動信息技術發(fā)展歷史的梳理，展望一下未來移動信息可能會為人們的生產(chǎn)、生活帶來什么新的變化。
從模擬中走來 第一代移動通信系統(tǒng)(1G)
1976年美國摩托羅拉公司的工程師馬丁·庫珀首先將無線電應用于移動電話。同年，國際無線電大會批準了800/900 MHz頻段用于移動電話的頻率分配方案。在此之后一直到20世紀80年代中期，許多國家都開始建設基于頻分復用技術(FDMA，F(xiàn)requency Division Multiple Access)和模擬調制技術的第一代移動通信系統(tǒng)(1G，1st Generation)。
由于采用的是模擬技術，1G系統(tǒng)的容量十分有限。此外，安全性和干擾也存在較大的問題。1G系統(tǒng)的先天不足，使得它無法真正大規(guī)模普及和應用，價格更是非常昂貴，成為當時的一種奢侈品和財富的象征。與此同時，不同國家的各自為政也使得1G的技術標準各不相同，即只有“國家標準”，沒有“國際標準”，國際漫游成為一個突出的問題。這些缺點都隨著第二代移動通信系統(tǒng)的到來得到了很大的改善。
數(shù)字化的曙光 第二代移動通信系統(tǒng)(2G)
在九十年代，全球移動通信系統(tǒng)【GSM(Global System for Mobile Communication)】的出現(xiàn)，使得無線通訊的信令和語音信道完成了由模擬向數(shù)字的轉變。
與GSM采用的“時分多址(TDMA)技術”相對應還有一個“碼分多址(CDMA)技術”。時分多址技術是讓若干個地球通信站共同使用一個信道。但是占用的時間不同，所以相互之間不會干擾。但是信道的利用效率并不很高，無法容納過多用戶。碼分多址是每個地球站都被分配有一個獨特的“碼序列”，通過不同編碼將不同用戶信息進行融離。因此在同一信道內，采用CDMA技術可以比時分多址方式容納更多的用戶。
數(shù)字化的轉變，使得手機不在僅是通話設備，同時還具備的信息傳輸?shù)哪芰Α?shù)字化的手機不但可以進行語音通訊，還具備了收發(fā)短消息的能力。但短消息的信息傳輸能力十分低下，最大70個漢字的傳輸能力僅相當于以太網(wǎng)中一個數(shù)據(jù)包所能容納的數(shù)據(jù)量。
1993年，高通向業(yè)界證明了CDMA能夠提供TCP/IP協(xié)議服務。自此，移動信息化的大幕開始正式拉開。
然而移動信息化技術發(fā)展的道路并非一帆風順。無論是基于CDMA還是GSM的2G移動通信網(wǎng)絡，最高傳輸速率僅為9.6kbit/s，實在難以滿足數(shù)據(jù)業(yè)務的應用需求。
因此，高通在CDMA技術的基礎上，發(fā)展出了最高傳輸速率為307.2Kbps的CDMA1X，而GSM也相應的推出了最高傳輸速率可以達到171.2Kbps的GPRS。
移動網(wǎng)絡傳輸速率的提升，推出了新移動應用的產(chǎn)生。于是“彩信”出現(xiàn)了。由于現(xiàn)在應用中的移動網(wǎng)絡傳輸性能還非常有限，只能滿足些數(shù)據(jù)量不高的純文本文檔和分辨率極低的小尺寸圖片的數(shù)據(jù)傳輸工作。“彩信”也只能局限于收發(fā)一些分辨率不高的圖片和信息量并不太多的新聞類文字，比如“新聞早晚報”。
隨著移動電話的普及，用紙筆寫信的信息傳輸方式逐淅開始被語音和短消息取代了。而新聞傳播的報紙也開始被基于“彩信”的新聞早晚報所替換。
2G網(wǎng)絡十分有限的網(wǎng)絡傳輸帶寬，自然無法滿足移動信息化大潮下網(wǎng)絡應用的需求。雖然提供一些簡單的收發(fā)電子郵件和Web瀏覽應用，但使用的用戶始終有限。因此，第三代移動通信系統(tǒng)(3G)很快就被提上了日程。
步入成熟 第三代移動通信系統(tǒng)(3G)
美國CDMA2000、中國TD-SCDMA、歐洲WCDMA，從這世界3G技術的三大主流標準中，我們已經(jīng)可以看出，CDMA技術已經(jīng)成為3G技術的根本原理。而執(zhí)掌著CDMA技術的高通，也由一個“小公司”成長為了世界500強。
成長起來的高通，持續(xù)在3G技術領域發(fā)力。由技術許可獲得的資金被更多的投入到了通信領域的新技術開發(fā)之中。現(xiàn)如今高通擁有約13萬件專利，包括正在申請的專利及已經(jīng)獲得授權的專利。這些專利不僅涵蓋蜂窩技術領域，同時也包括連接、成像、射頻、電源、軟件、安全和多媒體等領域。
AGPS技術(輔助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))、手機攝像頭、“飛行模式”、“鎖屏”功能，以及早在蘋果10年之前，高通已經(jīng)在建議蘋果將無線通訊功能放進蘋果當時的掌上電腦之中……
在高通和其它眾多通信企業(yè)的共同努力之下，3G移動網(wǎng)絡的高帶寬與智能手機的多種移動應用功能終于碰撞出了燦爛的火花。蘋果與谷歌相繼發(fā)布了IOS與安卓手機操作系統(tǒng)。各種適用于智能手機與平板電腦的APP應用也像雨后春筍般迅速出現(xiàn)。
在移動應用飛速發(fā)展的同時，3G移動網(wǎng)絡的傳輸速率開始變得捉襟見肘。CDMA 2000(EVDO RA)3.1Mbps、TD-SCDMA2.8Mbps、WCDMA14.4Mbps的下行速率很難滿足越來越多圖片、視頻類應用的使用需求。在3G移動網(wǎng)絡技術提出后不久，4G移動網(wǎng)絡建設很快就被提上了日程。
爆炸性發(fā)展 第四代移動通信系統(tǒng)(4G)
和3G技術利用同一無線網(wǎng)絡提供語音和數(shù)據(jù)通訊不同，在第四代的移動通信網(wǎng)絡中，是以IP為基礎的核心網(wǎng)絡架構，4G的語音信息也是通過數(shù)據(jù)的形式進行傳輸。換句話說，4G網(wǎng)絡是一個全數(shù)據(jù)移動通訊網(wǎng)絡。
目前的4G網(wǎng)絡是以LTE技術為主。LTE(Long Term Evolution，長期演進)是由3GPP(The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計劃)組織制定的UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移動通信系統(tǒng))技術標準的長期演進，于2004年12月在3GPP多倫多會議上正式立項并啟動。
LTE系統(tǒng)引入了OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用)和MIMO(Multi-Input & Multi-Output，多輸入多輸出)等關鍵技術，顯著增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率(20M帶寬2X2MIMO在64QAM情況下，理論下行最大傳輸速率為201Mbps，除去信令開銷后大概為150Mbps，但根據(jù)實際組網(wǎng)以及終端能力限制，一般認為下行峰值速率為100Mbps，上行為50Mbps)，并支持多種帶寬分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G頻段和一些新增頻段，因而頻譜分配更加靈活，系統(tǒng)容量和覆蓋也顯著提升。
LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡架構更加扁平化簡單化，減少了網(wǎng)絡節(jié)點和系統(tǒng)復雜度，從而減小了系統(tǒng)時延，也降低了網(wǎng)絡部署和維護成本。LTE系統(tǒng)支持與其他3GPP系統(tǒng)互操作。根據(jù)雙工方式不同LTE系統(tǒng)分為FDD-LTE(Frequency Division Duplexing)和TDD-LTE (Time Division Duplexing)，二者技術的主要區(qū)別在于空口的物理層上(像幀結構、時分設計、同步等)。FDD系統(tǒng)空口上下行采用成對的頻段接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，而TDD系統(tǒng)上下行則使用相同的頻段在不同的時隙上傳輸。
如果說3G時代是移動通信系統(tǒng)功能發(fā)展期的話，在第四代移動通信時代，就是傳輸能力的爆發(fā)期。
通過下面這個LTE Cat(LTE網(wǎng)絡傳輸速率等級)表格，我們可以看到LTE數(shù)據(jù)傳輸速率的爆炸性增長：
……
2016年2月，高通發(fā)布了驍龍X16調制解調器，已經(jīng)可以提供LTE Cat16的1Gbps網(wǎng)速；2017年1月，高通、Telstra、愛立信和NETGEAR已經(jīng)在澳大利亞悉尼推出全球首個商用千兆級LTE網(wǎng)絡及終端。
2017年2月，高通在千兆級LTE發(fā)展的基礎上再一次加強自身優(yōu)勢，推出第二代千兆級LTE調制解調器——基于10納米FinFET制程工藝打造的驍龍X20 LTE芯片組，能帶來最高達1.2Gbps的LTE Cat18下載速度，與前代產(chǎn)品相比實現(xiàn)了20%的下載速度提升。
4G移動網(wǎng)絡帶寬的提升，直接推動了面向消費者類(2C)的移動應用發(fā)展。企業(yè)業(yè)務開始向著移動信息化的方向進行轉型。
面向未來 第五代移動信息系統(tǒng)(5G)
未來的第五代移動信息系統(tǒng)可以做些什么？從高通在2017年國際消費電子展(CES 2017)上推出其最新的頂級移動平臺——集成X16 LTE的高通驍龍835處理器的應用展示中可以看出端倪：
驍龍835旨在為頂級系列的消費與企業(yè)級終端提供下一代娛樂體驗和聯(lián)網(wǎng)云服務支持，這些終端包括智能手機、VR/AR頭顯設備、聯(lián)網(wǎng)攝像頭、平板電腦、移動PC以及其他終端。這些終端運行各種操作系統(tǒng)，包括Android和能夠支持傳統(tǒng)的Win32應用的Windows 10系統(tǒng)。
但是要想支撐這些新的移動應用形式，還需要利用5G來克服當前移動數(shù)據(jù)傳輸能力不足的問題：當前基于4G+的技術，支持LTE Cat16、甚至Cat18的調制解調器已經(jīng)可以提供1 Gbps到1.2 Gbps的下載速率。但是在目前4G網(wǎng)絡實際應用中，卻還很難達到這樣的下載速率。
這種情況，和當前無線傳輸?shù)母陕肪W(wǎng)絡帶寬不足有很大關系。打個比方：在一條高速公路上開車，車少的時候，哪個車發(fā)功機功率強勁，就可以跑得更快，但如果遇到春運，所有車都上了高速，再好的發(fā)動機也要一點點的磨著向前走。在國內具有海量的4G移動網(wǎng)絡用戶，而網(wǎng)絡傳輸帶寬畢竟有限。此時，即便基于4G和4G+的調制解調器可提供帶寬再高，也難以滿足海量用戶的數(shù)據(jù)傳輸需求。
向5G的不斷演進，最需要解決的就是這個“路”的問題。而解決的方法就是利用SDN技術的控制與轉發(fā)分離——很多車在同一條路上跑，難免會產(chǎn)生擁塞。每輛車都會建立一條自己通向目的地的車道，干路傳輸?shù)氖强刂七@些“車輛”道路的信息時，行車的道路自然也會得到無限的拓展。
基于5G技術會產(chǎn)生什么全新的網(wǎng)絡應用，目前還只是初現(xiàn)端倪。云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能與5G相結合后，還會再碰撞出什么新的火花，目前還有待觀察。但是延著移動通信系統(tǒng)發(fā)展的足跡，我們可以摸清一些未來移動網(wǎng)絡發(fā)展的脈絡——未來必然會有更加多樣化的移動通信網(wǎng)絡終端產(chǎn)品出現(xiàn)，將家電、汽車、道路、城市與人們的工作和生活更加緊密的連接到一起，移動信息時代也將向著無限的未來繼續(xù)演進。
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