1.2 移动互联网的发展与演进

数据通信系统模型

数据通信是指通过某种传输介质在两台设备间进行数据交换。数据通信系统主要包括：消息、发送方、接收方、传输介质和协议[5]。其中，消息，或者称为报文，是需要由计算机网络进行交换与传送的基本数据单元。发送方、接收方分别是发送、接收数据消息的设备，如计算机、移动节点、智能手机、笔记本电脑等。传输介质是将消息从发送方传送到接收方的物理通路，包括双绞线、同轴电缆、光纤、无线电波和红外线等。协议是控制数据传送的规则，进行通信的设备双方需要按照相同的约定进行消息传送，这种约定就是协议。图1-3展示了数据通信的基本原理，发送方按照一定的协议将数据封装成协议要求的消息格式，即报文，报文通过传输介质传送到接收方，接收方按照协议的约定解析该数据消息以获得传送的信息。

人们最初使用的电话是与固定接口连接的固定电话，随着无线通信技术的发展，出现了无须与固定接口连接的移动电话（即手机）。移动电话的使用使人们随时随地进行话音通信成为现实，于是人们对互联网数据通信的移动性提出了更高的要求，希望随时随地通过智能手机、笔记本电脑等移动终端设备发送或接收电子邮件，浏览网页，访问远程文件，以及实现移动办公、移动管理等。在这些需求的推动下，移动互联网技术应运而生。

图1-3 数据通信的基本原理

移动互联网是互联网与移动通信各自独立发展后相互融合的技术，目前呈现互联网产品移动化强于移动产品互联网化的特点。从技术层面来定义，它是指以宽带IP为技术核心，可以同时提供语音、数据和多媒体业务的开放式基础电信网络。用户使用手机、笔记本电脑、平板电脑等移动终端，可通过移动网络获取移动通信网络服务和互联网服务。因此，普遍认为移动互联网是对桌面互联网的补充和延伸，应用和内容仍是移动互联网的根本。

目前，移动电话系统已发展到第五代：第一代为模拟语音通信；第二代为数字语音通信的移动电话系统（扩展为2.5G后可以支持低带宽数据通信），主要采用全球移动通信系统（Global System for Mobile communications，GSM）和码分多路访问技术（Code Division Multiple Access，CDMA）；第三代移动电话系统（3G）支持数字语音与高速数据混合通信，主要包括TD-SCDMA、WCDMA（Wideband CDMA）和CDMA2000等；第四代移动电话系统（4G）是国际电信联盟（ITU）制定的用于宽带移动通信的技术规范，与3G相比，它以更高的速率支持基于IP的话音、数据和流媒体传输；第五代移动电话系统（5G）是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，5G通信设施是实现人、机、物互联的网络基础设施。

移动电话系统和移动互联网都是在移动环境下对数字信号进行无线传输，并且都可以使用移动电话等作为终端设备。二者的不同之处：①移动互联网主要面向数据包传送，而移动电话系统侧重固定带宽的高质量语音传送；②移动互联网在不同情况下的数据流量和服务质量要求均存在较大差异，而移动电话系统的语音传送则具有固定的带宽和服务质量要求（例如，对于移动互联网，在网页浏览时，通常需要较低的数据流量，但同时有突发数据流的可能；在文件下载过程中，通常需要较高的数据流量，但也有可能由于传输完毕或者网络“拥塞”而造成数据流量的突然降低；在流媒体传输中，则对延迟、带宽和丢失率有一定的服务质量要求）；③移动互联网往往对带宽的需求很大，而移动电话系统则没有这样的要求。

从2009年年初开始，ITU在全世界范围内征集IMT-Advanced候选技术。2009年10月，ITU共计征集到了六种候选技术。这六种技术基本上可以分为两大类，一类是基于3GPP的LTE技术，我国提交的TD-LTE-Advanced是其中的TDD部分；另一类是基于IEEE 802.16m的技术。

ITU在收到候选技术以后，组织世界各国和国际组织进行了技术评估。2010年10月，在我国重庆，ITU-R下属的WP5D工作组最终确定了IMT-Advanced的两大关键技术，即LTE-Advanced和802.16m。我国提交的候选技术作为LTE-Advanced的一个组成部分包含在其中。在确定了关键技术以后，WP5D工作组继续完成了ITU建议的编写工作，以及各个标准化组织的确认工作。此后，WP5D工作组将文件提交上一级机构审核，SG5审核通过以后，再提交给全会讨论通过。

在此次会议上，TD-LTE正式被确定为4G国际标准，也标志着我国在移动通信标准制定领域再次走到了世界前列，为TD-LTE产业的后续发展和国际化提供了重要基础。

TD-LTE-Advanced是我国自主知识产权3G标准TD-SCDMA的发展和演进技术。TD-SCDMA技术于2000年正式成为3G标准之一，但它并没有成为真正意义上的“国际”标准，因为在产业链发展和国际发展等方面都非常滞后，而TD-LTE的发展明显要好得多。

2010年9月，为了适应TD-SCDMA演进技术TD-LTE发展及产业发展的需要，我国加快了TD-LTE产业的研发进程，率先规划2570～2620MHz（共50MHz）频段用于TDD方式的IMT系统，在良好实施TD-LTE技术试验的基础上，于2011年年初在广州、上海、杭州、南京、深圳、厦门这六座城市进行了TD-LTE规模技术试验。2011年年底，在北京启动了TD-LTE规模技术试验演示网建设。

2012年1月18日，ITU在2012年世界无线电通信大会上，正式审议通过将LTE-Advanced和Wireless MAN-Advanced（802.16m）技术规范确立为IMT-Advanced（俗称“4G”）国际标准，我国主导制定的TD-LTE-Advanced同时成为IMT-Advanced国际标准。

2013年4月，工信部、国家发展改革委、科技部共同支持成立IMT-2020（5G）推进组，作为5G推进工作的平台，推进组织国内各方力量积极开展国际合作，共同推动5G国际标准发展。2013年4月19日，IMT-2020（5G）推进组第一次会议在北京召开。为了满足5G多样化的应用场景需求，ITU定义了5G的三大应用场景，即增强移动宽带（eMBB）、低时延高可靠通信（uRLLC）和海量机器类通信（mMTC），5G的关键性能指标更加多元化。ITU还定义了5G八大关键性能指标，其中高速率、低延时、大连接成为5G的突出特征，用户体验传输速率达1Gbit/s，延时低至1ms，用户连接能力达100万连接/平方公里。截止2022年7月底，我国累计建成开通5G基站196.8万个，5G移动电话用户达到4.75亿户，已建成全球规模最大的5G网络。我国5G商用牌照正式发放3年来，网络建设持续推进，已开通5G基站占全球5G基站总数的60%以上，登录5G网络的用户占全球5G登网用户的70%以上[6]。

从2018年开始，世界多国便开启了第六代移动通信标准（即6G）的研究，6G技术将带来一个地面无线与卫星通信集成的“全连接世界”。将卫星通信整合到6G，可实现通信的全球覆盖。相比5G，6G的各项指标有全面的提升。目前，我国在6G技术研究、专利数量等方面处于领先地位。

未来的移动互联网不再仅仅是满足人们移动消费、办公娱乐的技术，而且将支撑工业互联、自动驾驶等社会生产和生活的方方面面。