1.2移动通信发展历史
1.2.1 第一代移动通信
1978年，美国贝尔实验室成功研制出了高级移动电话系统（AdvancedMobilePhoneSystem，AMPS），标志着第一代（1G）移动通信系统正式登上历史舞台。1G是模拟通信系统，采用模拟式的 FM调制，将 300～3400Hz的语音转换到高频的载波频率（兆赫兹级）上进行无线传输。1G通信系统时代没有形成统一的国际标准，20世纪 80年代很多国家都推出了各自的 1G 通信系统。
由于采用模拟蜂窝和频分多址（FDMA）技术，1G的容量十分有限，且通话质量不高，不能提供数据业务和漫游服务，安全性和抗干扰性也存在较大的问题。此外，1G时代的终端价格十分昂贵，使得它无法真正大规模普及和应用。
1.2.2第二代移动通信
随着对业务容量、通信质量和保密性要求的不断提高，在20世纪 90年代，移动通信逐步演进到数字调制的 2G时代。2G时代出现的两大主流标准体系分别为欧洲 ETSI提出的全球移动通信系统（Global System forMobileCommunication，GSM）和美国高通公司提出的窄带码分多址（CodeDivisionMultipleAccess，CDMA）技术。
其中，GSM于 1992年开始在欧洲商用，随着在全球的广泛应用，成为全球移动通信系统。GSM具有接口开放、标准化程度高等特点，其强大的联网能力可实现国际漫游业务，并支持用户识别卡，真正实现了个人移动性和终端移动性。GSM的网络架构如图 1-1所示。
图 1-1GSM的网络架构
GSM网络架构分为移动台（MobileStation，MS）、基站子系统（BaseStationSubsystem，BSS）、网络交换子系统（NetworkandSwitchingSubsystem，NSS）等部分。其中 MS 负责无线信号的收发及处理；BSS 属于接入网部分，由基站收发信台（BaseTransceiverStation，BTS）和基站控制器（Base Station Controller，BSC）两部分构成。NSS是核心网部分，主要由移动业务交换中心（Mobile Service SwitchingCenter，MSC）、拜访位置寄存器（VisitLocationRegister，VLR）、本地位置寄存器（HomeLocationRegister，HLR）、鉴权中心（AuthenticationCenter，AUC）、设备识别寄存器（EquipmentIdentityRegister，EIR）以及网关移动交换中心（GMSC）等功能实体组成。
此外，还有主要负责网络监视、状态报告及故障诊断等功能的操作管理系统
（OperationsManagementSystem，OMS）。
窄带 CDMA，也称为cdmaOne、IS-95等，其网络架构和 GSM类似。CDMA技术具有覆盖好、容量大、语音质量好、辐射小等优点，但由于窄带 CDMA技术成熟较晚、标准化程度较低，在全球的市场规模不如 GSM。
2G时代里还有一个比较独特的标准：个人便携式电话系统（PersonalHandyPhoneSystem，PHS），由日本研制。PHS后来被引入中国部署，称为小灵通。
最初 2G系统主要采用电路交换方式，并不支持数据业务。为此，在GSM原有系统上，引入了支持分组业务的分组域功能实体，形成了支持分组交换业务的通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService，GPRS）网络，又称为 2.5G，其网络架构如图 1-2所示。
图 1-2GPRS网络架构
具体地，GPRS的BSS在BSC基础上增加了分组控制单元（Packet ControlUnit， PCU），用以提供分组交换通道，在 NSS中增加了服务型 GPRS支持节点（ServiceGPRSSupportedNode，SGSN）和网关型 GPRS支持节点（Gateway GPRS SupportedNode，GGSN），其功能与 MSC和GMSC一致，只不过处理的是分组业务。GPRS的理论峰值速率为 171.2kbit/s。
与 1G相比，2G具有通话质量高、频谱利用率高和系统容量大等优点，并改善了系统的保密性，可以实现国际漫游等功能。但由于 2G采用不同的制式，用户只能在同一制式覆盖的范围内进行漫游，且对定时和同步精度的要求较高，系统带宽有限，无法承载较高数据速率的移动多媒体业务[3]。
1.2.3 第三代移动通信
为了提供更高速的多媒体业务，基于 CDMA技术，2008年 5月，国际电信联盟（ITU）正式公布第三代移动通信标准，中国提交的 TD-SCDMA正式成为国际标准，与欧洲的 WCDMA、美国的cdma2000成为 3G时代主流的三大技术，这 3种技术在区域切换、工作模式等方面又有各自不同的特点。
3G技术可以支持图像、音乐等多媒体传输，也可以支持电话会议等商务功能。为了实现以上所述功能，要求 3G无线网络可以提供不同速率的数据传输能力，即在室内、室外和行车的环境下，需要至少提供 2Mbit/s、384kbit/s和 144kbit/s的数据传输速率。
相对于 2G和 2.5G 系统，3G网络的系统架构也发生了变化，如图 1-3 所示。
图 1-33G网络的系统架构
在接入网方面，由基站 NodeB与无线网络控制器（RadioNetworkController，RNC）取代了 2G时代的 BTS和 BSC。具体地，NodeB主要完成射频处理和基带处理功能；RNC主要负责控制和协调基站间的配合工作，并完成系统接入控制、承载控制、移动性管理、无线资源管理等控制功能。核心网部分基本与2.5G网络共用。
与 1G和 2G移动通信系统相比，基于 Turbo码和 CDMA技术的 3G系统具有更大的系统容量、更好的通话质量和保密性，并且能够支持较高数据速率的多媒体业务。然而，3G系统仍是标准不一的区域性通信系统，仍无法满足高清视频等多媒体通信的更高速率要求，同时对动态范围的多速率业务的支持能力也不足。此外，三大标准所支持的核心网功能不统一，不能真正实现不同频段的不同业务间的无缝漫游，这些局限性也推动着移动通信向着4G发展。