编码机

移动通信简史,谋取未来,联通世界

发布时间:2023/4/22 14:18:53   
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物质、能量和信息是构成人类生存的三大基本要素。信息交流自人类社会形成以来就存在,并随着科学技术的进步而不断变革方式。信息技术的出现和进一步发展将使人类生产和生活发生巨大变化,引起经济和社会变革。

语言是人类社会化信息活动的首要条件。文字将人们的思维、语言、经验以及社会现象记录下来,使文化得以传播交流、世代传承。

公元前年,波斯(现在的伊朗)建立了最早的邮政系统。信件可以送到每一个公民手上。

公元前年,长城上的哨兵一旦发现敌军来犯,就会以烽火作为警告信号。信号几小时内就能将信息传至数百千米外。

造纸术的发明和推广,对于世界科学、文化的传播和发展产生重大而深刻的影响,对于社会的进步和发展起着重大的作用。印刷术为知识的广泛传播、文化与文明交流创造了条件,是人类近代文明的先导。

年,英国人迈克尔·法拉第(MichaelFaraday)发明了电动机。10年后,年,他又发现了电磁感应定律,并且制造出世界上第一台能产生持续电流的发电机。

年,美国人莫尔斯(Morse)发明了莫尔斯电码和有线电报。有线电报的出现,具有划时代的意义——它让人类获得了一种全新的信息传递方式,这种方式“看不见”、“摸不着”、“听不到”,完全不同于以往的信件、旗语、号角、烽火。

年5月24日,美国人莫尔斯在华盛顿的国会大厦向60千米外巴尔的摩发出信息,这是人类历史上的第一份电报,内容是:上帝创造了奇迹。”

年,英国人詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(JamesClerkMaxwell)提出了麦克斯韦方程组,建立了经典电动力学,并且预言了电磁波的存在。

年,德国物理学家赫兹根据麦克斯韦的理论,首次证明了电磁波的存在。但作为单纯的科学家,他并没有看出它的价值,认为它毫无用处,这给了意大利电气工程师伽利尔摩·马可尼机会。

工程师出身的马可尼一切以「实用」为原则,经常借鉴别人的想法和专利。他并不理解技术背后的科学原理,只是通过反复试验来造出自己想要的东西。年,马可尼实现了人类历史上首次无线电通信,通信距离为30米(次年达到2英里)。从此刻起,人类正式推开了无线通信时代的大门。

年,美国人亚历山大·贝尔(AlexanderBell)申请了电话专利,成为了电话之父。虽然真正的电话之父应该是安东尼奥·穆齐(AntonioMeucci),但他因为过于贫穷,无钱申请专利,导致被贝尔捡漏。

1G模拟之王摩托罗拉

在此后的很长一段时间里,有线通信和无线通信都在各自的轨道上发展,相互间并没有走得很近。

在电话被发明之后,人们的声音可以在电线上传播。其实,就是声信号转换成电信号,电信号通过电线传播,最后电信号再转换回声信号。对于通信网络来说,要解决的主要问题,就是如何布设和接续这些电线。

最开始的时候,采用人工交换机进行接续。随着用户的增加,电话线路从几百条变成几千条、几万条。人工交换机显然已经无法满足需求。年,美国开通了1号纵横制自动电话交换系统。紧接着,法国、日本等国家也相继生产和使用该类系统。从此,人类正式进入纵横制交换机的时代。

在三极管发明之前,人们通过机电式交流发电机产生的连续波进行通信,这种机器十分笨重,信号很弱,而且只能发送摩斯电码。年三极管发明,三极管不仅可以减小设备的体积,将微弱的信号放大,还能支持语音通话。

无线通信技术主要应用于国家级的航天与国防工业,带有军方色彩。年摩托罗拉创立,年,摩托罗拉研发出了第一款跨时代产品SCR-军用步话机,实现了距离可达12.9公里的远距离无线通信,至今仍是电影中美国通讯大兵最经典的形象。SCR-具备一定的抗干扰能力和稳定的信号质量,但是重量也不轻(16公斤),需要一个专门的通信兵背负,或者安装在汽车或飞机上。

年,贝尔实验室在战地步话机的基础上,制造了世界第一部所谓的“移动通讯电话”。不过,虽然号称是移动电话,但体积却非常庞大。年,苏联工程师列昂尼德.库普里扬诺维奇发明了ЛК-1型移动电话。这个电话还是装在汽车上才能使用。

到了60年代,以摩托罗拉和ATT为代表的科技公司,开始重新对研发移动电话产生兴趣。年4月的一天,摩托罗拉公司工程师马丁库帕给贝尔实验室工作的,一位也在研制移动电话的对手打“乔,我现在正在用一部便携式蜂窝电话跟你通话。”

那个时代,美国有朗讯和摩托罗拉,加拿大还有个北电网络,这三家通信设备制造商,一起奠定了北美在世界通信江湖的统治地位。摩托罗拉制造了第一台1G手机DynaTAC,这款手机只有半个小时通话时间,价格却要26,多人民币……叫它一声「大哥大」没毛病。

2GGSM与CDMA之争

第一代无线通信系统和当时的有线通信系统一样,都是基于模拟信号的通信方式。模拟信号有许多不足之处,比如信号容易受到干扰,电磁波是一种共享资源,这意味着它可以被任何人截获。

年代后期,随着大规模集成电路、微处理器与数字信号的应用更加成熟,当时的移动运营商逐渐转向了数字通信技术,移动通信进入2G时代。

由于通信产业为国家战略产业,通信标准之争的背后是国与国、联盟之间的综合角力,一旦输了的一方则须持续向对方联盟缴纳高额专利费,且更容易被对方掌握产业主动权。以AMPS和TACS为代表1G时代几乎被美国垄断,也意味着美国掌握了标准话语权和产业主动权。

在数字通信刚起步时,欧洲各国意识到单打独斗在技术上将难以和美国抗衡。于是年起欧洲邮电管理委员会成立了“移动专家组”负责通信标准的研究。

GSM的名字即是移动专家组(法语:GroupeSpécialMobile)的缩写,后来这一缩写的含义被改为“全球移动通信系统”。GSM的技术核心是时分多址技术(TDMA),其特点是将一个信道平均分给八个通话者,一次只能一个人讲话、每个人轮流用1/8的信道时间。

GSM「蜂窝移动电话」的缺陷是容量有限,当用户过载时,就必须建立更多的基站。不过,GSM的优点也突出:易于部署,且采用了全新的数字信号编码取代原来的模拟信号;还支持国际漫游、提供SIM卡方便用户在更换手机时仍能储存个人资料;能发送字长度的短信。年第一条短信发出,内容是“圣诞快乐”。

欧洲的通信技术崛起,新的玩家出现了,爱立信,诺基亚,西门子,不但推出了自己的手机终端,还推出了自己的无线通信系统,成为了新的通信设备供应商。他们的出现,打破了北美独霸的江湖局面。

无线电频谱是稀缺资源,不同的应用和通信标准使用不同的频段。要想实现「漫游」,就需要国际间在频段分配和通信技术上统一标准。2G时代是标准争霸的时代。GSM、TDMA(时分多址)、FDMA(频分多址)、CDMA(码分多址)各领风骚。

欧洲大力投资GSM,短短数年内建立了国际漫游标准,在全球广布GSM基站。德国是第一个推出GSM网络的国家,法国、英国、意大利、西班牙等其他欧洲国家迅速跟进。到上世纪90年代中期,欧洲主要国家的GSM渗透率已达80%,海外也占领了更多的国家。比如在中国,在非洲和拉丁美洲也卖的很好。

美国大概是还沉浸在辉煌的1G模拟时代里不能自拔,从年代起,CDMA就是美军军方的通信技术之一。它通过不同的扩频码来实现多用户在同一时间同一频率上共享,容量是GSM的10倍以上。高通把军事通信的CDMA技术应用于商业手机网络,一开始不被业界看好。高通也没有实际的手机制造经验,欧洲的运营商们对它的知识产权更不感兴趣。直到年高通好不容易将CDMA技术催熟之时,GSM早已在欧洲规模投资,且建立了国际漫游标准,迅速在全球扩散,CDMA失去了大半江山,只占领了日本、韩国等市场。

美国输了,输掉的不是技术,而是速度与规模,也输掉了一个时代。年,爱立信占全球数字蜂窝设备市场的60%,诺基亚一跃成为全球第二大手机供应商。2年,诺基亚的出口额占芬兰商品和服务总额的24%。年,摩托罗拉终于走下神坛,其全球移动电话市场份额从年的50%暴跌到17%。持续了20年辉煌的摩托罗拉终于被一家之前还在造纸、年才推出第一部数字手机的诺基亚击垮。

3G三足鼎立

随着用户的猛增,现有频段已无法容纳更多用户,2G网络开始饱和。3G的推出迫在眉睫。为了避免2G标准碎片化的情况再次出现。CDMA的发明者高通、GSM的专利持有者诺基亚和爱立信,以及其他无线领域的大佬们,带着工程师和律师团队包下了酒店的一层楼。在激烈的讨论后,拿出了3G的标准——WCDMA。从名称就可以看出,这项标准是基于高通在2G时代提出的CDMA。彼时还是个小公司的高通,凭借4多项CDMA的核心专利,瞬间成为3G时代的绝对霸主。

这就是著名的“Qual

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