劉興亮 | 極簡移動通信史，從1G到5G

原標題：劉興亮 | 極簡移動通信史，從1G到5G

文/劉興亮（微信公眾號：劉興亮時間）

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最近一兩年，科技界最炙手可熱的話題，莫過于5G。5G的G是什么意思呢？是英文Generation的簡稱，漢語意思為「代」，5G就是「第5代」。同樣，之前的1G、2G、2.5G、3G、4G也都表示第幾代的意思。

移動通信從1G到5G，走過的歷史并不漫長。世界上第一代無線通信系統(tǒng)誕生于上世紀八十年代，到今天也不過30多年，是一個標準的八〇后。

在那之前，世界上早就有了有線電話。但是有線電話局限了通話的地點，電話機不能自由移動，如果不是坐在電話機旁邊，就不得不走一段路去打電話或者接電話，用起來缺乏那種及時感，很不爽。

我對讀大學期間排隊打電話的印象無比深刻。僅有的幾部電話機放在幾個小隔間里，為了打個電話還得排隊。如果排在你前面的是個話癆，和女朋友你儂我儂的聊個沒完，你可能會恨得咬牙切齒。畫風是這樣的：打電話的人情話連篇，各種肉麻，所有人都聽得見；后面等著的人則各種表情，艷羨的有之，鄙夷者亦有之。

90年代的港片，經(jīng)?？吹酱罄习寤蛘吆趲屠洗螅弥粋€大磚頭，特拽，特拉風，特有派頭。那就是第一代無線通信話機，當然了，你也可以叫它第一代「手機」。那時候，「磚頭」可貴了，比如今頂級的iPhone還貴，一般人是用不起的。在90年代，擁有一部「磚頭」是很多人的夢想。

對了，這個「磚頭」有個別名--「大哥大」。它的發(fā)明者我們也不陌生--摩托羅拉。

有線電話誕生于美國的貝爾實驗室，第一代無線通信系統(tǒng)作為有線電話補充者的角色出現(xiàn)，也誕生于美國。

這里面有兩個方面的原因：一方面，當時世界通信科技的中心在美國，其他國家根本就沒有進入到這個領域；另一方面，技術有著傳承性，無線通信系統(tǒng)和有線通信系統(tǒng)在很多方面還是有著共同的或者類似的技術，除了在無線接入和有線接入的所謂「最后一公里」不同之外，其他方面都是非常接近的。

那個時代，美國有朗訊和摩托羅拉，加拿大還有個北電網(wǎng)絡，北美的這三家通信設備制造商，一起奠定了北美在世界通信江湖的統(tǒng)治地位。

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第一代無線通信系統(tǒng)和當時的有線通信系統(tǒng)一樣，都是基于模擬信號的通信方式。

模擬信號有許多不足之處，比如信號容易受到干擾，語音品質低，覆蓋范圍不夠廣，還有在打固定電話時很多人曾經(jīng)遇到過的「串音」問題，就是你聽到的不是和你通話的人的聲音，而是別人電話線路上的聲音。

這給通信行業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)，當然也帶來新的機遇。于是，第二代通信系統(tǒng)出現(xiàn)了，這就是我們所熟悉的，也是很多人用的第一個手機的無線系統(tǒng)，所謂的2G。

我們這一代人用的第一部手機，無論是諾基亞，還是愛立信、西門子，大多數(shù)都是基于GSM的。GSM是全球移動通信系統(tǒng)(Global System for Mobile Communications) 的縮寫，由歐洲電信標準組織ETSI制訂的一個數(shù)字移動通信標準。

劃重點了，是歐洲電信組織ETSI。

那時，歐洲的通信技術利用這個契機崛起了。崛起的同時，新的玩家出現(xiàn)了，愛立信，諾基亞，西門子，不但推出了自己的手機終端，還推出了自己的無線通信系統(tǒng)，成為了新的通信設備供應商。他們的出現(xiàn)，打破了北美獨霸的江湖局面。

GSM有一個通俗的名字「蜂窩移動電話」。蜂窩的這個名字很有趣，它是把所有需要覆蓋的區(qū)域分割為很多小塊，每個小塊近似為正六邊形，所有的小塊一個挨著一個的在一起就像蜂窩。

看到這里，不得不佩服這幫科學家的智慧和想象力。

GSM是基于TDMA的，TDMA是Time Division Multiple Access的縮寫，就是「時分多址」。說的簡單些，就是把時間片段劃分為很多更小的片段，每個小片段的時間間隔內，只供給某個用戶使用。

舉個例子，在某個時間片段，比如1秒，將這1秒分為8毫秒的小片段，那么就可以分為125個小片段：1~8毫秒給A用戶，9~16毫秒給B用戶，17~24毫秒給C用戶……這樣下來，在每個8毫秒的片段內，擁有該片段所有權的用戶是獨占的，其他用戶不能使用。

問題來了，這樣分的話，相當于用戶經(jīng)常進入等待狀態(tài)，那樣不是感覺到有停頓嗎？事實上，因為人的耳朵的識別的能力有限，所以，只要這個時間片切得足夠小，耳朵是感覺不到這種延遲的。

TDMA設計雖然精巧，但也不是沒有缺陷。它的問題在于，一個基站能夠支持的用戶數(shù)量有限，比如在900M赫茲頻率的時候，最多只能支持992個人使用。

和歐洲人不同，美國人走了另外一條路，叫CDMA，Code Division Multiple Access，碼分多址，它一個基站最多支持1600個用戶，算下來將近TDMA的兩倍。碼分多址的特點是用戶雖然處于同一個頻段，但是每個用戶的特征標識，也就是碼不一樣，用戶通過自己獨特的碼，也就是一個標識來發(fā)送和收取信息。

北美的CDMA看起來很強大，歐洲的GSM卻占領了更多的國家。比如在中國，份額最大的中移動就是GSM的網(wǎng)絡，CDMA除了北美，還有日本韓國等國家使用，其他地方比較少。

究其原因，一方面是設備商強大的銷售能力，另一方面是因為GSM賣得越多，越將研發(fā)和制造的成本降低，因此可以賣得更便宜。尤其是向西方發(fā)達國家之外的市場，GSM擁有廣闊的市場。GSM前期主要是歐洲的設備商，后期則主要是來自中國的設備商賣得多，他們在非洲和拉丁美洲將GSM的長尾拉得很長。

最新的情況是，在一些無線通信發(fā)達的國家，GSM逐漸被關停。我希望中國移動不要關停GSM，因為農(nóng)村還有很多老人在用著中國移動GSM的老手機，3G和4G的智能機雖然好，對他們來說，用起來還是不習慣。

2G和1G相比，最大的突破在于從模擬傳輸進化到數(shù)字傳輸，是通信的一次數(shù)字化革命。

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當人們用2G手機打電話發(fā)短信的時候，剛開始還覺得很爽，時間久了，新的問題就來了。這個問題是互聯(lián)網(wǎng)帶來的，也是一些ISP即信息服務提供商推動的。

互聯(lián)網(wǎng)使人們獲取信息變得便利，通過PC從互聯(lián)網(wǎng)上獲取信息是傳統(tǒng)的方式，如同早期的電話一樣，畢竟PC攜帶不方便。人們還是希望能夠像手機打電話一樣隨時隨地的獲取信息。

人們對于手機上網(wǎng)的渴求是如此的迫切，有需求就會產(chǎn)生供給，于是2.5G出現(xiàn)了。這個時候，依然分為歐洲和北美兩大陣營。歐洲的是基于GSM演進出來的GPRS，通用分組無線技術，而北美的則是基于CDMA演進而來的。

2G歸根到底提供的還是電話語音業(yè)務，而2.5G則使得移動通信進入了一個新的領域，那就是數(shù)據(jù)業(yè)務。簡單來說，就是上網(wǎng)。網(wǎng)上的數(shù)據(jù)分為文本，圖片和視頻三大類型。2.5G的帶寬已經(jīng)使得在手機上看文本和小的圖片成為可能，還能下載音樂。

在我國，一些嗅到商機的ISP通過各種花式網(wǎng)頁和彩鈴下載推動了2.5G的發(fā)展。網(wǎng)頁雖然偶爾有些卡頓，總歸是可以看了。第一代刷機一族隨之而來，沒事用手機看個新聞聊個QQ什么的，打發(fā)點時間，雖然資費還有些心疼，但有聊畢竟比無聊強。

在此期間，一些ISP賺得盆滿缽滿。順便說一下，騰訊也是靠著ISP服務渡過了最困難的時光。

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人們對于信息需求的無止境追求，推動了移動通信技術的進一步發(fā)展。2.5G帶寬的慢速限制了查看信息。比如，圖片大一點就出不來，更不用說視頻了。

因此，3G便呼之欲出了。

3G時代，除了歐洲和北美，又出現(xiàn)了新的玩家，那就是咱們中國。歐洲是WCDMA，北美是CDMA2000。中國在此時做出了最英明的決策，決定開發(fā)自己的標準，TD-SCDMA。

中國的加入，使得無線通信的格局再次發(fā)生變化：1G時代--一家獨大，2G時代--兩強對峙， 3G時代--三足鼎立。

在我看來，中國對于TD-SCDMA的研發(fā)，相當于通信領域的「兩彈一星」，從此之后，我們在技術標準上不再受制于人。這個戰(zhàn)略是無比英明的。

和2.5G相比，3G具有更快的速率，更大的帶寬，更重要的是更好的用戶上網(wǎng)體驗。

這個階段，有一個重要的角--蘋果公司。iPhone 3G于2008年06月10日由史蒂夫·喬布斯在蘋果全球開發(fā)者大會上正式發(fā)布。

它更重要的意義在于開啟了移動互聯(lián)網(wǎng)時代。智能手機和3G網(wǎng)絡成為兩個巨大的引擎，推動了移動互聯(lián)網(wǎng)一波又一波的新浪潮。從手機到應用，在世界范圍以燎原之勢迅速普及。

這改變的不僅是人們的通信方式，而且是人們的生活方式。人們的衣食住行，開始逐漸的離不開手機了。手機的功能已經(jīng)不是再是打電話，看新聞了，而是過渡到玩微信微博，手機支付，打車……

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3G網(wǎng)絡的速率相比2.5G，有了大幅的提升，達到了14.4Mbps（WCDMA理論下行速率），已經(jīng)可以滿足基本的多媒體業(yè)務需求。

但是，人們對于網(wǎng)速的追求是無止境的，人們更渴望是「飛一般的感覺」。人們一旦到了沒有WiFi而是用3G的地方，就總是會有意無意的和WiFi做對比，希望移動網(wǎng)絡能有WiFi一般的速度。

于是，4G來了。

如果說3G是中國無線通信技術起飛階段的話，那么進入4G，中國已經(jīng)進入了全面發(fā)展階段，無論是運營商還是設備商。

相比3G，4G網(wǎng)絡在規(guī)范上前所未有的統(tǒng)一，全球均采用3GPP組織推出的LTE/LTE-Advanced標準，最新標準下空中接口的關鍵技術放棄了CDMA轉投OFDM，即Orthogonal Frequency Division Multiplexing，中文翻譯過來是正交頻分復用。這是一種完全不同于3G時代的技術。

此外，4G的MIMO，即多進多出的天線技術則提升了頻率復用度，相當于通過修多車道將路修得更寬，可以同時容納多輛車并排行駛，跨載波聚合能獲得更大的頻譜帶寬從而提升數(shù)據(jù)速率。

這些技術不僅提高了速率，使得速率從3G時代的10Mbps數(shù)量級提高了100Mbps的數(shù)量級，還為向5G演進奠定了技術基礎。

4G實現(xiàn)了更快速率的上網(wǎng)，并基本滿足了人們所有的互聯(lián)網(wǎng)需求。人們可以隨意的使用網(wǎng)絡，包括用手機玩在線游戲，看視頻，看直播，刷短視頻，完全達到了和WiFi相似的體驗。

人類信息獲取的自由、使用手機的自由終于到來。當然了，這一切還是建立在不心疼流量費用的情況下。不過和之前的3G相比，4G無論是在個人體驗上還是資費上都下降了不少。

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從已經(jīng)過去的1G到4G，我們可以看到四個方面的變化：

一是技術的變化，從模擬到數(shù)字，從語音到數(shù)據(jù)，從窄帶到寬帶，到超寬帶。

二是人們手機的變化，從大哥大，到2G手機，到智能手機。

三是生活方式的變化，從打電話到發(fā)短信，到上網(wǎng)看新聞，聊天，再到看視頻，到人們無時無刻離不開手機。

四是中國在世界版圖的變化，從最初的北美獨大，到歐洲和美國兩強，再到中國加入并且在通信世界里具有越來越多的話語權。手機制造商也從最初以美國摩托羅拉為主，到后來歐洲的諾基亞，愛立信瓜分市場，再到智能手機時代蘋果三星和中國的華米OV的格局。中國已經(jīng)實現(xiàn)了從系統(tǒng)到終端的全面突破并且占領。在世界通信的版圖里，中國已經(jīng)有了一席之地。

正是在此基礎上，站在5G的門口，中國的設備商先后遭受了美國的敵意。

如果說4G改變的只是我們個人的話，那么5G的影響面則大得多。5G的應用，可以劃分為三大塊，一塊是現(xiàn)有的4G體驗的提升，一塊是像自動駕駛、VR/AR這樣的應用，還有更重要的一塊是物聯(lián)網(wǎng)。

有人形容5G的速率是這么說的：下載一個文件大小1G的電影，只需要一秒鐘。這是個非常通俗的解釋，很貼切。

正是因為速度是如此之快，再加上低時延等特性，所以才使得自動駕駛這樣需要海量高速數(shù)據(jù)交換的應用才成為可能。

物聯(lián)網(wǎng)使得每一個從公共基礎設施到工廠到家庭的設備都能產(chǎn)生連接，這樣一來，影響就廣了。這張網(wǎng)絡的可用性可靠性穩(wěn)定性安全性，顯得無比重要。它涉及到生產(chǎn)和生活的方方面面，因此其地位更是可以上升到國家戰(zhàn)略的高度。

所以，5G已經(jīng)遠遠超出個人生活的影響，成為了國家基礎設施的一個重要的組成部分。各個國家全面推進5G技術，也是基于這個原因。

從4G到5G，除了技術上的進步，更有應用領域場景的全面革命，是具有劃時代意義的戰(zhàn)略性的價值。它不是簡單的quicker, faster, higher speed。

看到這里，估計你再也不奇怪特朗普為何會說出「5G的競爭已經(jīng)開始，美國必須贏」這樣的話了。

5G最終誰將勝出？我希望是雙贏，或者多贏，而不是零和博弈。這里，可能有人會說我有點一廂情愿了。

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從1G到5G，我們看到了人類對于科技孜孜不倦永不滿足的追求，也看到了科技給人們生活帶來的巨變；我們見證了朗訊和摩托羅拉的衰落，也見證了蘋果和華為的崛起；我們經(jīng)歷了通信技術領軍者從北美到歐洲到亞洲的變遷；我們感慨于科技的發(fā)展如此迅猛，也感嘆于「十年河東，十年河西」……

短短30多年的移動通信史，述說的是通信的歷史，也是我們同齡人的歷史。我們有幸見證這段輝煌燦爛的歷史，和移動通信變革時代同行，幸甚至哉！

?注釋：

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