从0G到5G移动通信的百年沉浮

从0G到5G移动通信的百年沉浮本站　　二战期间，摩托罗拉的SCR系列步话机在战场上屡建功勋，向全世界展示了无线通话的神奇魅力，也激起了人们将其应用于民用市场的渴望

　　二战期间，摩托罗拉的SCR系列步话机在战场上屡建功勋，向全世界展示了无线通话的神奇魅力，也激起了人们将其应用于民用市场的渴望。

　　战争结束后，1946年，美国AT&T公司将无线收发机与公共交换电话网（PSTN）相连，正式推出了面向民用的MTS（Mobile Telephone Service）移动电话服务。

　　在MTS中，如果用户想要拨打电话，必须先手动搜索一个未使用的无线频道，然后先与运营商接线员进行通话，请求对方通过PSTN网络进行二次接续。

　　整个通话采用半双工的方式，也就是说，同一时间只能有一方说话。说话时，用户必须按下电话上的“push-to-talk（按下通话）”开关。

　　MTS的计费方式也十分原始。接线员会全程旁听双方之间的通话，并在通话结束后手动计算费用，确认账单。

　　大家别慌，MTS所指的Mobile Telephone（移动电话），并不是手机，而是Mobile Vehicle Telephone（移动车载电话）。更准确来说，是车载半双工手动对讲机。

　　当时的“基站”也非常庞大，有点像广播电视塔，一座城市只有一个，位于市中心，覆盖方圆40公里，功率极高。

　　1947年12月，贝尔实验室的研究人员Douglas H. Ring（道格拉斯·H·瑞因），率先提出了“cellular（蜂窝）”的构想。

　　他认为，与其一味地提升信号发射功率，不如限制信号传输的范围，将信号控制在一个有限的区域（小区）内。

　　蜂窝通信的设想虽然很好，但是，同样受限于当时的电子技术（尤其是切换技术），无法实现。贝尔实验室只能将其束之高阁。

　　1961年，苏联工程师列昂尼德·库普里亚诺维奇（Leonid Kupriyanovich）发明了ЛК-1型移动电话，同样是安装在汽车上使用的。后来，苏联推出了Altai汽车电线多个城市。

　　列昂尼德和他的ЛК-1型便携移动电线年，美国推出了改进型的MTS车载电话系统，称为IMTS（improved MTS）

　　IMTS支持全双工、自动拨号和自动频道搜索，可以提供了11个频道（后来为12个），相比MTS有了质的飞跃。

　　IMTS移动电线年，芬兰推出了公共移动电话网络ARP（AutoRadioPuhelin，puhelin是芬兰语电线MHz频段，仍然是手动切换，主要为汽车电话服务。

　　不管是Altai，还是IMTS或ARP，后来都被称为“0G”或“Pre-1G（准1G）”移动通信技术。

　　1973年，摩托罗拉的工程师马丁·库珀（Martin Cooper）和约翰·米切尔（John F.Mitchell）终于书写了历史，发明了世界上第一款真正意义上的手机（手持式个人移动电话）。

　　1974年，美国联邦通信委员会（FCC）批准了部分无线电频谱，用于蜂窝网络的试验。然而，试验一直拖到1977年才正式开始。

　　当时参与试验的，是AT&T和摩托罗拉这两个死对头。AT&T在1964年被美国国会“剥夺”了卫星通信商业使用权。无奈之下，他们在贝尔实验室组建了移动通信部门，寻找新的机会。

　　由于当时并没有无线移动系统的标准化组织，AT&T公司就给HCMTS制定了自己的标准。后来，电子工业协会（EIA）将这个系统命名为暂定标准3(Interim Standard 3，IS-3)。

　　在早期的时候，摩托罗拉搞了一个RCCs（无线电公共载波）技术，赚了不少钱。所以，他们一直极力反对FCC给蜂窝通信发放频谱，以免影响自己的RCCs市场。但与此同时，他们也在拼命研发蜂窝通信技术，进行技术储备。这才有了前面DynaTAC的诞生。

　　日本电报电话公司（Nippon Telegraph and Telephone，NTT）在东京大都会地区推出了世界首个商用自动化蜂窝通信系统。

　　当时，系统拥有88个基站，支持不同小区站点之间的全自动呼叫切换，不需要人工干预。系统采用FDMA技术，信道带宽25KHz，处于800MHz频段，双工信道总数为600个。

　　两年后，1981年，北欧国家挪威和瑞典建立了欧洲的首个1G移动网络——NMT（Nordic Mobile Telephones，北欧移动电话）。不久后，丹麦和芬兰也加入了他们。NMT成为全球第一个具有国际漫游功能的移动电话网络。

　　1983年9月，摩托罗拉发布了全球第一部商用手机——DynaTAC 8000X，重量1kg，可以持续通线美元。

　　迅猛增长的用户数量远远超过了AMPS网络的承受能力。后来，为了提升容量，摩托罗拉推出的窄带版AMPS技术，即NAMPS。它将现有的30KHz语音信道分成三个10KHz信道（信道总数变成2496个），以此节约频谱，扩充容量。

　　TACS系统主要是由摩托罗拉开发出来的，实际上是AMPS系统的修改版本。两者之间除了频段、频道间隔、频偏和信令速率不同，完全一致。

　　GSM的成立宗旨，是要建立一个新的泛欧标准，开发泛欧公共陆地移动通信系统。他们提出了高效利用频谱、低成本系统、手持终端和全球漫游等要求。

　　20世纪末，随着互联网的大爆发，人们对移动上网提出了强烈的需求。于是，GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）开始出现。

　　我们可以把GPRS看作是GSM的一个“插件”。在GPRS的帮助下，网络可以提供最高114Kbps的数据业务速率。

　　GPRS最早在1993年提出，1997年出台了第一阶段的协议。它的出现，是蜂窝通信历史的一个转折点。因为它意味着数据业务开始崛起，成为移动通信的主要发展方向。

　　GPRS技术推出之后，电信运营商还搞出了速率更快的技术，名字叫做Enhanced Data-rates for GSM Evolution（GSM演进的增强速率），也就是很多人可能比较熟悉的EDGE。

　　1996年，欧洲成立UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）论坛，专注于协调欧洲3G的标准研究。以诺基亚、爱立信、阿尔卡特为代表的欧洲阵营，清楚地认识到CDMA的优势，于是，开发出了原理相类似的W-CDMA系统。之所以叫做W-CDMA（Wide-CDMA），是因为它的信道带宽达到5MHz，比CDMA2000的1.25MHz更宽。

　　为了能够和美国抗衡，欧洲ETSI还联合日本、中国等共同成立了3GPP组织（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划），合作制定全球第三代移动通信标准。

　　正因为HSPA+的速率很快，甚至超过了早期的LTE和WiMAX。所以，当时有一些运营商（例如美国T-Mobile），没有立刻启动LTE的建设，而是将现有的HSPA网络升级为HSPA+。我们国家的中国联通，当时也有类似的想法。

　　1999年，IEEE标准委员会成立了一个工作组，专门制定无线的第一个版本正式发布，后来发展为IEEE 802.16m。IEEE 802.16，也就是后来广为人知的WiMAX（全球微波互联接入）。

　　于是，3GPP在UMTS的基础上，加紧推出了LTE（同样引入了MIMO和OFDM），与WiMAX进行竞争。后来，又持续演进出了LTE-Advanced（2009年），速率有了数倍的提升。

　　2008年，ITU国际电信联盟发布了4G标准应该遵循的要求，并将之命名为IMT-Advanced。线GPP的LTE-Advanced，IEEE的802.16m，以及中国工信部提交的TD-LTE-Advanced。也就是说，它们是线日，全球首个面向公众的LTE服务网络（以4G的名义），在瑞典首都斯德哥尔摩和挪威首都奥斯陆开通。网络设备分别来自爱立信和华为，而用户终端则来自三星。