从0G到5G,移动通信的百年沉浮雷锋网

转自丨鲜枣课堂

作者丨小枣君

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。

SCR-

战争结束后，年，美国ATT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（MobileTelephoneService）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。

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。

等等！不是说移动电话发明于70年代嘛？怎么40年代就有了？

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

MTS系统（年）

以当时的电子技术和电池技术，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。

汽车后备箱里庞大的信号收发装置

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。

年12月，贝尔实验室的研究人员DouglasH.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。

道格拉斯当时的论文，标题为“移动电话——广域覆盖”

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50年代，陆续有更多的国家开始建设车载电话网络。例如，年，西德（联邦德国）推出的A-Netz。

年，苏联工程师列昂尼德·库普里亚诺维奇（LeonidKupriyanovich）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。

列昂尼德和他的ЛК-1型便携移动电话

年，美国推出了改进型的MTS车载电话系统，称为IMTS（improvedMTS）。

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移动电话（摩托罗拉）

年，芬兰推出了公共移动电话网络ARP（AutoRadioPuhelin，puhelin是芬兰语电话的意思），工作在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。

1G

进入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。

年，摩托罗拉的工程师马丁·库珀（MartinCooper）和约翰·米切尔（JohnF.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）。

马丁·库珀（右）和约翰·米切尔（左）

这款手机被命名为DynaTAC（DynamicAdaptiveTotalAreaCoverage），高度22cm，重量1.28kg，可以持续通话20分钟，拥有一根醒目的天线。

第一代DynaTAC

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，试验一直拖到年才正式开始。

当时参与试验的，是ATT和摩托罗拉这两个死对头。

ATT在年被美国国会“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。

–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，ATT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(InterimStandard3，IS-3)。

年，HCMTS换了一个新名字——AMPS（AdvancedMobilePhoneService，先进移动电话服务）。

ATT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。

年，日本电报电话公司（NipponTelegraphandTelephone，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MHz频段，双工信道总数为个。

两年后，年，北欧国家挪威和瑞典建立了欧洲的首个1G移动网络——NMT（NordicMobileTelephones，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，沙特阿拉伯、俄罗斯和其它一些波罗的海和亚洲国家也引入了NMT。

NMT电话（爱立信制造）

年，后知后觉的美国终于想起来要搞自己的1G商用网络。

年9月，摩托罗拉发布了全球第一部商用手机——DynaTAC0X，重量1kg，可以持续通话30分钟，充满电需要10小时，售价却高达美元。

DynaTAC0X

年10月13日，Americitech移动通信公司（来自ATT）基于AMPS技术，在芝加哥推出了全美第一张1G网络。

当时的第一个用户，DaveMeilhan

这张网络既可以使用车载电话，也可以使用DynaTAC0X。

FCC在MHz频段为AMPS分配了40MHz带宽。借助这些带宽，AMPS承载了个双工信道，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个。

商用第一年，Americitech卖出了大约部DynaTAC0X手机，累积了20万用户。五年后，用户数变成万。

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（TotalAccessCommunicationSystems），首发于英国。

年2月，英国政府宣布，BT（英国电信）和RacalMilli

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