極簡(jiǎn)移動(dòng)通信史，從1G到5G

文/劉興亮

　　來源：劉興亮?xí)r間（ID:liu_xingliang）

　　01

　　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(jiǎn)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(dòng)通信從1G到5G，走過的歷史并不漫長(zhǎng)。世界上第一代無線通信系統(tǒng)誕生于上世紀(jì)八十年代，到今天也不過30多年，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)，電話機(jī)不能自由移動(dòng)，如果不是坐在電話機(jī)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(shí)感，很不爽。

　　我對(duì)讀大學(xué)期間排隊(duì)打電話的印象無比深刻。僅有的幾部電話機(jī)放在幾個(gè)小隔間里，為了打個(gè)電話還得排隊(duì)。如果排在你前面的是個(gè)話癆，和女朋友你儂我儂的聊個(gè)沒完，你可能會(huì)恨得咬牙切齒。畫風(fēng)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€(gè)大磚頭，特拽，特拉風(fēng)，特有派頭。那就是第一代無線通信話機(jī)，當(dāng)然了，你也可以叫它第一代“手機(jī)”。那時(shí)候，“磚頭”可貴了，比如今頂級(jí)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(mèng)想。

　　對(duì)了，這個(gè)“磚頭”有個(gè)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(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室，第一代無線通信系統(tǒng)作為有線電話補(bǔ)充者的角色出現(xiàn)，也誕生于美國(guó)。

　　這里面有兩個(gè)方面的原因：一方面，當(dāng)時(shí)世界通信科技的中心在美國(guó)，其他國(guó)家根本就沒有進(jìn)入到這個(gè)領(lǐng)域；另一方面，技術(shù)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(shù)，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(gè)時(shí)代，美國(guó)有朗訊和摩托羅拉，加拿大還有個(gè)北電網(wǎng)絡(luò)，北美的這三家通信設(shè)備制造商，一起奠定了北美在世界通信江湖的統(tǒng)治地位。

　　02

　　第一代無線通信系統(tǒng)和當(dāng)時(shí)的有線通信系統(tǒng)一樣，都是基于模擬信號(hào)的通信方式。

　　模擬信號(hào)有許多不足之處，比如信號(hào)容易受到干擾，語音品質(zhì)低，覆蓋范圍不夠廣，還有在打固定電話時(shí)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(dāng)然也帶來新的機(jī)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(gè)手機(jī)的無線系統(tǒng)，所謂的2G。

　　我們這一代人用的第一部手機(jī)，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(dòng)通信系統(tǒng)(Global System for Mobile Communications) 的縮寫，由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織ETSI制訂的一個(gè)數(shù)字移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。

　　劃重點(diǎn)了，是歐洲電信組織ETSI。

　　那時(shí)，歐洲的通信技術(shù)利用這個(gè)契機(jī)崛起了。崛起的同時(shí)，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(jī)終端，還推出了自己的無線通信系統(tǒng)，成為了新的通信設(shè)備供應(yīng)商。他們的出現(xiàn)，打破了北美獨(dú)霸的江湖局面。

　　GSM有一個(gè)通俗的名字“蜂窩移動(dòng)電話”。蜂窩的這個(gè)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(gè)小塊近似為正六邊形，所有的小塊一個(gè)挨著一個(gè)的在一起就像蜂窩。

　　看到這里，不得不佩服這幫科學(xué)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(shí)分多址”。說的簡(jiǎn)單些，就是把時(shí)間片段劃分為很多更小的片段，每個(gè)小片段的時(shí)間間隔內(nèi)，只供給某個(gè)用戶使用。

　　舉個(gè)例子，在某個(gè)時(shí)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(gè)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(gè)8毫秒的片段內(nèi)，擁有該片段所有權(quán)的用戶是獨(dú)占的，其他用戶不能使用。

　　問題來了，這樣分的話，相當(dāng)于用戶經(jīng)常進(jìn)入等待狀態(tài)，那樣不是感覺到有停頓嗎？事實(shí)上，因?yàn)槿说亩涞淖R(shí)別的能力有限，所以，只要這個(gè)時(shí)間片切得足夠小，耳朵是感覺不到這種延遲的。

　　TDMA設(shè)計(jì)雖然精巧，但也不是沒有缺陷。它的問題在于，一個(gè)基站能夠支持的用戶數(shù)量有限，比如在900M赫茲頻率的時(shí)候，最多只能支持992個(gè)人使用。

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

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

　　究其原因，一方面是設(shè)備商強(qiáng)大的銷售能力，另一方面是因?yàn)镚SM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(dá)國(guó)家之外的市場(chǎng)，GSM擁有廣闊的市場(chǎng)。GSM前期主要是歐洲的設(shè)備商，后期則主要是來自中國(guó)的設(shè)備商賣得多，他們?cè)诜侵藓屠∶乐迣SM的長(zhǎng)尾拉得很長(zhǎng)。

　　最新的情況是，在一些無線通信發(fā)達(dá)的國(guó)家，GSM逐漸被關(guān)停。我希望中國(guó)移動(dòng)不要關(guān)停GSM，因?yàn)檗r(nóng)村還有很多老人在用著中國(guó)移動(dòng)GSM的老手機(jī)，3G和4G的智能機(jī)雖然好，對(duì)他們來說，用起來還是不習(xí)慣。

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

　　03

　　當(dāng)人們用2G手機(jī)打電話發(fā)短信的時(shí)候，剛開始還覺得很爽，時(shí)間久了，新的問題就來了。這個(gè)問題是互聯(lián)網(wǎng)帶來的，也是一些ISP即信息服務(wù)提供商推動(dòng)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(jī)打電話一樣隨時(shí)隨地的獲取信息。

　　人們對(duì)于手機(jī)上網(wǎng)的渴求是如此的迫切，有需求就會(huì)產(chǎn)生供給，于是2.5G出現(xiàn)了。這個(gè)時(shí)候，依然分為歐洲和北美兩大陣營(yíng)。歐洲的是基于GSM演進(jìn)出來的GPRS，通用分組無線技術(shù)，而北美的則是基于CDMA演進(jìn)而來的。

　　2G歸根到底提供的還是電話語音業(yè)務(wù)，而2.5G則使得移動(dòng)通信進(jìn)入了一個(gè)新的領(lǐng)域，那就是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。簡(jiǎn)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(jī)上看文本和小的圖片成為可能，還能下載音樂。

　　在我國(guó)，一些嗅到商機(jī)的ISP通過各種花式網(wǎng)頁和彩鈴下載推動(dòng)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(jī)一族隨之而來，沒事用手機(jī)看個(gè)新聞聊個(gè)QQ什么的，打發(fā)點(diǎn)時(shí)間，雖然資費(fèi)還有些心疼，但有聊畢竟比無聊強(qiáng)。

　　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(wù)渡過了最困難的時(shí)光。

　　04

　　人們對(duì)于信息需求的無止境追求，推動(dòng)了移動(dòng)通信技術(shù)的進(jìn)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(diǎn)就出不來，更不用說視頻了。

　　因此，3G便呼之欲出了。

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

　　中國(guó)的加入，使得無線通信的格局再次發(fā)生變化：1G時(shí)代--一家獨(dú)大，2G時(shí)代--兩強(qiáng)對(duì)峙， 3G時(shí)代--三足鼎立。

　　在我看來，中國(guó)對(duì)于TD-SCDMA的研發(fā)，相當(dāng)于通信領(lǐng)域的“兩彈一星”，從此之后，我們?cè)诩夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)上不再受制于人。這個(gè)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(yàn)。

　　這個(gè)階段，有一個(gè)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(huì)上正式發(fā)布。

　　它更重要的意義在于開啟了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。智能手機(jī)和3G網(wǎng)絡(luò)成為兩個(gè)巨大的引擎，推動(dòng)了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)一波又一波的新浪潮。從手機(jī)到應(yīng)用，在世界范圍以燎原之勢(shì)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(jī)了。手機(jī)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(jī)支付，打車……

　　05

　　3G網(wǎng)絡(luò)的速率相比2.5G，有了大幅的提升，達(dá)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(wù)需求。

　　但是，人們對(duì)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(huì)有意無意的和WiFi做對(duì)比，希望移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)能有WiFi一般的速度。

　　于是，4G來了。

　　如果說3G是中國(guó)無線通信技術(shù)起飛階段的話，那么進(jìn)入4G，中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了全面發(fā)展階段，無論是運(yùn)營(yíng)商還是設(shè)備商。

　　相比3G，4G網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)，最新標(biāo)準(zhǔn)下空中接口的關(guān)鍵技術(shù)放棄了CDMA轉(zhuǎn)投OFDM，即Orthogonal Frequency Division Multiplexing，中文翻譯過來是正交頻分復(fù)用。這是一種完全不同于3G時(shí)代的技術(shù)。

　　此外，4G的MIMO，即多進(jìn)多出的天線技術(shù)則提升了頻率復(fù)用度，相當(dāng)于通過修多車道將路修得更寬，可以同時(shí)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(shù)不僅提高了速率，使得速率從3G時(shí)代的10Mbps數(shù)量級(jí)提高了100Mbps的數(shù)量級(jí)，還為向5G演進(jìn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

　　4G實(shí)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(luò)，包括用手機(jī)玩在線游戲，看視頻，看直播，刷短視頻，完全達(dá)到了和WiFi相似的體驗(yàn)。

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

　　06

　　從已經(jīng)過去的1G到4G，我們可以看到四個(gè)方面的變化：

　　一是技術(shù)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(jī)的變化，從大哥大，到2G手機(jī)，到智能手機(jī)。

　　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(shí)無刻離不開手機(jī)。

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

　　正是在此基礎(chǔ)上，站在5G的門口，中國(guó)的設(shè)備商先后遭受了美國(guó)的敵意。

　　如果說4G改變的只是我們個(gè)人的話，那么5G的影響面則大得多。5G的應(yīng)用，可以劃分為三大塊，一塊是現(xiàn)有的4G體驗(yàn)的提升，一塊是像自動(dòng)駕駛、VR/AR這樣的應(yīng)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(gè)文件大小1G的電影，只需要一秒鐘。這是個(gè)非常通俗的解釋，很貼切。

　　正是因?yàn)樗俣仁侨绱酥?，再加上低時(shí)延等特性，所以才使得自動(dòng)駕駛這樣需要海量高速數(shù)據(jù)交換的應(yīng)用才成為可能。

　　物聯(lián)網(wǎng)使得每一個(gè)從公共基礎(chǔ)設(shè)施到工廠到家庭的設(shè)備都能產(chǎn)生連接，這樣一來，影響就廣了。這張網(wǎng)絡(luò)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(guó)家戰(zhàn)略的高度。

　　所以，5G已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出個(gè)人生活的影響，成為了國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施的一個(gè)重要的組成部分。各個(gè)國(guó)家全面推進(jìn)5G技術(shù)，也是基于這個(gè)原因。

　　從4G到5G，除了技術(shù)上的進(jìn)步，更有應(yīng)用領(lǐng)域場(chǎng)景的全面革命，是具有劃時(shí)代意義的戰(zhàn)略性的價(jià)值。它不是簡(jiǎn)單的quicker, faster, higher speed。

　　看到這里，估計(jì)你再也不奇怪特朗普為何會(huì)說出“5G的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)開始，美國(guó)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(huì)說我有點(diǎn)一廂情愿了。

　　07

　　從1G到5G，我們看到了人類對(duì)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(shù)領(lǐng)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?xùn)|，十年河西”……

　　短短30多年的移動(dòng)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(dòng)通信變革時(shí)代同行，幸甚至哉！

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