2023年12月1日发(作者：怎么判断显卡是不是矿卡)

工信史话

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INDUSTRIAL ARCHIVE

从0G到5G，移动通信的百年沉浮

文／

周圣君

时光荏苒，岁月蹉跎。历经将近一个世纪的发展，移动通信网络从无到有，从弱到强。它推动了历史的车

轮，也加速了社会的变迁。

在

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

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。

尽管MTS现在看来非常另类，

但它确实是有史以来人类第一套商

用移动电话系统。不是说移动电话

发明于20世纪70年代吗？怎么20世

纪40年代就有了？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

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。

子技术和电池技术，是不可能发明出

手机的。能造出车载电话，就已经非

常不错了。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。这

样一来，不同的小区可以使用相同的

频率，互不影响，提升系统容量。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。

到了20世纪50年代，陆续有更

多的国家开始建设车载电话网络。

例如，1952年，西德（联邦德国）推

出的A-Netz。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

话系统，覆盖了本国30多个城市。

1969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11个频

道（后来为12个），相比MTS有了质

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从0G到5G，移动通信的百年沉浮

图1 DynaTAC 8000X

的飞跃。1971年，芬兰推出了公共移动电话网络ARP（Auto

Radio Puhelin，puhelin是芬兰语电话的意思），工作在

150MHz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。

1G

进入20世纪70年代后，随着半导体工艺的发展，手机

的诞生条件终于成熟。1973年，摩托罗拉的工程师马丁·库

珀（Martin Cooper）和约翰·米切尔（John ll）

终于书写了历史，发明了世界上第一款真正意义上的手机

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图2 中国第一个基站（广州）

重量1.28kg，可以持续通话20分钟，拥有一根醒目的天线。

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。1964—1974年期间，贝尔实验室开发了

一种叫作HCMTS（大容量移动式电话系统）的模拟系统。

该系统的信令和话音信道均采用30KHz带宽的FM调制，信

令速率为10kbps。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)。1976年，HCMTS换了一个新名字——

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AMPS（Advanced Mobile Phone

Service，先进移动电话服务）。

AT&T就是采用AMPS技术，在芝加哥

和纽瓦克进行FCC的试验。

再来看看摩托罗拉。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。FCC发放

频谱后，摩托罗拉基于DynaTAC，在

华盛顿进行试验。就在他们还在慢悠

悠地进行试验的时候，别的国家已经

捷足先登了。

1979年，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。这个系统后来被认为是全

球第一个1G商用网络。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。再后来，沙特阿拉首发于英国。1983年2月，英国政府宣布，BT（英国电信）

伯、俄罗斯和其他一些波罗的海和亚和Racal Millicom（沃达丰的前身）这两家公司将以AMPS

洲国家也引入了NMT。技术为基础，建设TACS移动通信网络。1985年1月1日，沃

1983年，后知后觉的美国终于

想起来要搞自己的1G商用网络。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，可以持续通话30分钟，充满电

需要10小时，售价却高达3995美元。

1983年10月13日，Americitech移动通

信公司（来自AT&T）基于AMPS技和北欧的NMT相比，TACS的性能特点有明显的区别。

术，在芝加哥推出了全美第一张1G网NMT适合北欧国家（斯堪的纳维亚半岛）人口稀少的农村

络。这张网络既可以使用车载电话，环境，采用的是450MHz（后来改成800MHz）的频率，小

也可以使用DynaTAC 8000X。FCC在区范围更大。TACS的优势是容量，而非覆盖距离。TACS系

800MHz频段为AMPS分配了40MHz统发射机功率较小，适合英国这样人口密度高、城市面积

带宽。借助这些带宽，AMPS承载了大的国家。

666个双工信道，单个上行或下行信

道的带宽为30KHz。后来，FCC又追

加分配了10MHz带宽。因此，AMPS

的双工信道总数变为832个。

商用第一年，Americitech卖出合作厂商是摩托罗拉。

了大约1200部DynaTAC 8000X手机，

累积了20万用户。五年后，用户数

变成200万。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。

除了NMT和AMPS之外，另一个

被广泛应用的1G标准是TACS（Total

Access Communication Systems），

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达丰正式推出TACS服务（从爱立信买的设备），当时只

有10个基站，覆盖整个伦敦地区。TACS的单个信道带宽是

25KHz，上行使用890-905MHz，下行935-950MHz，一共有

600个信道用于传输语音和控制信号。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，其他完全

一致。

随着用户数量的增加，后来TACS补充了一些频段

（10MHz），变成ETACS（Extended TACS）。日本NTT在

TACS基础上，搞出了JTACS。值得一提的是，1987年中国在

广州建设的第一个移动通信基站，采用的就是TACS技术，

除了AMPS、TACS和NMT之外，1G技术还包括德国的

C-Netz、法国的Radiocom 2000和意大利的RTMI等。这些百

花齐放的技术，宣告了移动通信时代的到来。（事实上，当

时并没有1G这样的叫法，只是2G技术出现后，才把它们称

为1G，以作区分。）

2G

1982年，欧洲邮电管理委员会成立了“移动专家

组”，专门负责通信标准的研究。这个“移动专家组”，

法语缩写是GroupeSpécialMobile，后来这一缩写的含义

被改为“全球移动通信系统”（Global System for Mobile

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communications），也就是大名鼎鼎的GSM。GSM的成立宗EDGE。EDGE最大的特点就是在不

旨，是要建立一个新的泛欧标准，开发泛欧公共陆地移动替换设备的情况下，可以提供两倍

通信系统。他们提出了高效利用频谱、低成本系统、手持于GPRS的数据业务速率，因此得到

终端和全球漫游等要求。了部分运营商的青睐。世界上首个

随后几年，欧洲电信标准组织（ETSI）完成了GSM

900MHz和1800MHz（DCS）的规范制定。1991年，芬兰的

Radiolinja公司（现为ELISA Oyj的一部分）在GSM标准的基

础上，推出了全球首个2G网络。众所周知，2G采用数字技

术取代1G的模拟技术，通话质量和系统稳定性大幅提升，

更加安全可靠，设备能耗也大幅下降。

除了GSM之外，另一个广为人知的2G标准就是美国

高通公司推出的CDMA。准确来说，是IS-95或cdmaOne。

IS-95有两个版本，分别是IS-95A和IS-95B。前者可以支

持高达14.4Kbps的峰值数据速率，而后者则达到115Kbps。

除了IS-95之外，美国还出过IS-54（North America TDMA

Digital Cellular）和IS-136（1996年）。

其实，2G并不是只有GSM和CDMA。美国蜂窝电话

工业协会（Cellular Telephone Industries Association）

基于AMPS技术出了一个数字版的AMPS，叫做D-AMPS

（Digit-AMPS），也算是2G标准。1990年，日本推出的PDC

（Personal Digital Cellular），也属于2G标准。

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

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EDGE网络，是美国AT&T公司于2003

年在自家GSM网络上部署的。

3G

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。很多人

搞不清楚UMTS和WCDMA的关系。其

实，UMTS是欧洲那边对3G的统称。

WCDMA是UMTS的一种实现，一般特

国，组成了3GPP2组织，与3GPP抗

衡。他们推出的标准，是基于CDMA

1X（IS-95）发展起来的CDMA2000

标准。CDMA2000虽然是3G标准，

但一开始的峰值速率并不高，只有

153Kbps。后来，通过演进到EVDO

（EVolution Data Optimized），数据

速率有了明显的提升，可以提供高达

14.7Mbps的峰值下载速度和5.4Mbps

的峰值上传速度。

中国在这一时期，也推出了自

己的3G标准候选方案（也就是大家

熟知的TD-SCDMA），共同参与国

际竞争。经过激烈的角逐和博弈，

最终，ITU国际电信联盟确认了全球

3G的三大标准，分别是欧洲主导的

WCDMA，美国主导的CDMA2000，

还有中国的TD-SCDMA。

在3G商用进度方面，走在前面

的是日本NTT。1998年10月1日，NTT

Docomo在日本推出了世界上第一张

商用3G网络（基于WCDMA）。

在UMTS的基础上，ETSI和3GPP

又开发出了HSPA（High Speed

Packet Access，高速分组接入）、

HSPA+、dual-carrier HSPA+（双载

波HSPA+）, 以及HSPA+ Evolution

（演进型HSPA+）。这些网络技术

的速率明显超过传统3G，人们将

其称为3.75G。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

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从0G到5G，移动通信的百年沉浮

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。

4G & 5G

1999年，IEEE标准委员会成立了一个工作组，专门制

定无线城域网标准。2001年，IEEE 802.16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）。WiMAX引入了

MIMO（多天线）、OFDM（正交频分复用）等先进技术，

下载速率得到极大提升，给3GPP带来了很大的压力。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。真正符合要求的，只

有3GPP的LTE-Advanced，IEEE的802.16m，以及我国工信

部提交的TD-LTE-Advanced。也就是说，它们是真正的4G

标准。

2009年12月14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。经过激烈的产业大战，LTE最终战胜WiMAX，获得

全球范围的拥护和认可。WiMAX迅速失势，被打入冷宫。

再往后，3GPP推出5G（IMT-2020），一统天下。这里面的

故事，我们每个人都是新历史的见证者。

未来的移动通信将何去何从，让我们拭目以待。

责任编辑

：张通

zhangtong@

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