物联网发展史与移动通信技术

在过去的10多年中，世界电信发生了巨大的变化，移动通信技术特别是蜂窝小区技术的迅速发展，使用户彻底摆脱终端设备的束缚，实现了完整的个人移动性、可靠的传输手段和接续方式。进入21世纪，移动通信逐渐演变成社会发展和进步的必不可少的工具。

第一代移动通信（简称1G）系统是在20世纪80年代初提出的，它完成于20世纪90年代初，如NMT和AMPS。NMT于1981年投入运营。第一代移动通信系统是基于模拟技术传输的，其特点是业务量小、质量差、安全性差、没有加密和速度低。第一代移动通信系统主要是基于蜂窝结构组网的，直接使用模拟语音调制技术，传输速率约为2.4kbit/s。不同国家采用不同的工作系统。

第二代移动通信（简称2G）系统起源于20世纪90年代初期。欧洲电信标准协会在1996年提出了GSM Phase 2+，目的在于扩展和改进GSM Phase 1及Phase 2中原定的业务和性能。它主要包括客户化应用移动网络增强逻辑（Customized Application for Mobile network Enhanced Logic，CAMEL）、S0（支持最佳路由）、立即计费、GSM 900/1800双频段工作等内容，也包含了与全速率完全兼容的增强型语音编解码技术，使得语音质量得到了质的改进；半速率编解码器可使GSM系统的容量提高近1倍。在GSM Phase2+中，采用更密集的频率复用、多复用、多重复用结构技术，引入智能天线技术、双频段等技术，有效地克服了随着业务量剧增所引发的GSM系统容量不足的缺陷；自适应语音编码技术的应用，极大提高了系统通话质量；GPRS、EDGE技术的引入，使GSM与计算机通信和互联网有机相结合，数据传送速率可达115kbit/s或384kbit/s，从而使GSM功能得到不断增强，初步具备了支持多媒体业务的能力。

尽管第二代移动通信技术在发展中不断得到完善，但随着用户规模和网络规模的不断扩大，频率资源已接近枯竭，语音质量不能达到用户满意的标准，数据通信速率太低，无法在真正意义上满足移动多媒体业务的需求。第三代移动通信（简称3G）系统，也称IMT2000，是已开发的系统，其最基本的特征是智能信号处理技术。智能信号处理单元将成为基本功能模块，支持语音和多媒体数据通信，它可以提供前两代产品不能提供的各种宽带信息业务，如高速数据、慢速图像与电视图像等。例如，WCDMA的传输速率在用户静止时最大为2Mbit/s，在用户高速移动时最大支持144Kbit/s，所占频带宽度为5MHz左右。(www.xing528.com)

但是，第三代移动通信系统的通信标准共有WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三大分支，共同组成一个IMT2000家庭，成员间存在相互兼容的问题，因此已有的移动通信系统不是真正意义上的个人通信和全球通信；再者，3G的频谱利用率还比较低，不能充分利用宝贵的频谱资源；第三，第三代移动通信系统支持的速率不够高，如单载波只支持最大2Mbit/s的业务，等等。这些不足远远不能适应未来移动通信发展的需要，因此要寻求一种既能解决现有问题，又能适应未来移动通信的需求的新技术——新一代移动通信（即4G）系统。

第四代移动通信系统也称为广带接入和分布网络，具有超过2Mbit/s的非对称数据传输能力，对高速移动用户能提供150Mbit/s的高质量的影像服务，并首次实现三维图像的高质量传输。它包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络（基于地面和卫星系统），是集多种无线技术和无线局域网系统为一体的综合系统，也是宽带IP接入系统。在这个系统上，移动用户可以实现全球无缝漫游。它可进一步提高利用率，满足高速率、大容量的业务需求，克服高速数据在无线信道下的多径衰落，降低噪声和多径干扰，达到改善系统性能的目的。