现代移动通信，究竟是如何崛起的？

引言

近两百年来，人类的通信技术经历了漫长的发展，也取得了瞩目的成就。从最早的电报电话，到现在的智能手机，越来越便利的通信工具在影响着我们的生活，同时也推动着社会的进步。近现代通信究竟是如何一步一步走到今天的？在整个发展过程中，究竟发生了哪些激动人心的故事？又有哪些伟大的历史时刻，值得我们铭记？通过今天这篇文章，小枣君将带领大家找寻答案。

▋Part.1：电报电话，近现代通信的开篇

通信的历史，从人类文明诞生的那一天就开始了。

在原始社会，部落成员进行狩猎活动时，就会互相通信。不过当时的通信方式较为落后，“基本靠吼”。

随着历史车轮缓缓向前，人类社会组织规模不断扩大，出现了城邦甚至国家。通信技术也随之不断演进，引入了很多新颖的通信方式和工具。例如大家耳熟能详的烽火旗语、击鼓鸣金、驿站书信等等。

这些通信手段虽然落后，但是加强了社会组织之间的联系，也促进了人与人之间的情感交流，极大地推动了人类文明的进步。

到了19世纪，随着电磁理论的出现和成熟，通信技术终于迎来了跨越式的发展。

1837年，美国人塞缪尔·莫尔斯（Samuel Morse）发明了莫尔斯电码和有线电报。莫尔斯的发明具有划时代的意义——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。

塞缪尔·莫尔斯（1791-1872）

1839年，全球首条真正投入运营的电报线路在英国出现。这条线路长约20公里，由查尔斯·惠世通和威廉·库克发明。

39年后的1876年，美国人亚历山大·贝尔（Alexander Bell）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（Antonio Meucci），但他当时一贫如洗，连申请专利的钱都没有，导致被贝尔捡漏。

亚历山大·贝尔（1847-1922）

1896年，意大利人伽利尔摩·马可尼（Guglielmo Marchese Marconi）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）。

伽利尔摩·马可尼（1874-1937）

至此，人类敲开了“无线”通信世界的大门。

▋Part.2：蓄力爬坡，为了更完美的绽放

进入20世纪之后，由于电子技术成熟度和材料工艺方面的限制，通信技术在很长的一段时间里发展缓慢。尤其是无线通信方面，通信距离、安全性、容量和稳定性的问题始终无法得到有效解决。

直到30年代末，终于有一个极具新意的通信工具出现，那就是步话机。

二战期间，美国军方意识到战场无线通信的重要性，牵头发明了世界第一台无线步话机SCR-194。后来，摩托罗拉公司参与了这个项目，研发了后续型号SCR-300和SCR-536，成为了那个时代的标志。

摩托罗拉公司SCR-300军用步话机

军用步话机是无线通信技术的一次重大创新。它的出现，让人们开始憧憬无线通信能够带来的美好生活。

二战结束后，有两个重要的事件，为通信技术的飞速发展奠定了基础。

第一个事件，是信息论的提出。

1948年至1949年间，在贝尔实验室工作的美国数学家克劳德·艾尔伍德·香农（Claude Elwood Shannon），先后发表了两篇划时代的经典论文——《通讯的数学原理（A Mathematical Theory of Communication）》和《噪声下的通信（Communication in the Presence of Noise）》。

克劳德·艾尔伍德·香农（1916-2001）

在论文中，香农详细且系统地论述了信息的定义，怎样数量化信息，怎样更好地对信息进行编码。香农同时提出了信息熵的概念，用于衡量消息的不确定性。香农还提出了香农公式，阐述了影响信道容量的相关因素。

这两篇论文宣告了信息论的诞生，也为后续信息和通信技术的发展打下了坚实的理论基础。正因为香农的杰出贡献，他被称为“信息论之父”，也被公认为通信行业的“祖师爷”。

第二个事件，是半导体晶体管的发明。

1947年，同样是来自贝尔实验室的威廉·肖克利（William Shockley）、约翰·巴丁（John Bardeen）和沃尔特·布拉顿（Walter Brattain），共同发明了世界上第一个半导体晶体管。

晶体管的发明，开启了集成电路的时代。电子元器件的体积和性能，开始朝着摩尔定律的方向发展。

信息论和晶体管，彻底改变了人类社会的发展进程。对于通信技术来说，它们加速了第二次技术飞跃的“蓄力”过程，为移动通信大跨越提供了可靠保证。

1958年，苏联工程师列昂尼德.库普里扬诺维奇发明了ЛК-1型无线电话。这个电话虽然只能装在汽车上使用，但是已经有了移动电话的雏形。

列昂尼德·库普里扬诺维奇

到了60年代，以摩托罗拉和AT&T为代表的科技公司，非常看好民用小型无线通信设备的市场潜力，开始加大对移动电话的研发投入。

终于，进入70年代后，在半导体技术和计算机技术的共同刺激下，人类迎来了民用无线通信技术的大爆发。

▋Part.3：从1G到4G，波澜壮阔的通信技术跨越

1973年4月的一天，一名男子站在纽约街头，掏出一个约有两块砖头那么大的设备，并对它说话，兴奋得手舞足蹈，引得路人纷纷侧目。

这个人，就是马丁库帕，摩托罗拉公司的工程师。而他手上的设备，就是世界上第一个真正意义上的手机。

马丁库帕和他发明的手机

马丁库帕当时拨出的第一通手机电话，打给的是他在贝尔实验室的一位竞争对手。对方当时也在研制移动电话，但尚未成功。库帕后来回忆道：“我打电话给他说：‘乔，我现在正在用一部便携式蜂窝电话跟你通话。’我听到听筒那头的‘咬牙切齿’——虽然他已经保持了相当的礼貌。”

手机的发明，标志着1G时代的开始，也标志着移动通信时代的开始。

1G时代，处于行业领导地位并且拥有话语权的，是美国的摩托罗拉公司和AT&T公司（当时贝尔实验室属于AT&T公司）。

1978年，贝尔实验室在芝加哥完成了先进移动电话系统AMPS（Advanced Mobile Phone System）的实验，并且在1983年投入运营。AMPS就是世界上第一批1G通信系统。它采用的是频分多址（FDMA）技术，基于蜂窝结构组网，可以支持手机在整个服务覆盖区域内自动接入公用电话网。

在AMPS之后，陆续有多个国家和地区推出了自己的1G标准，例如北欧的NMT、英国的TACS、西德的C-Netz，还有日本的JTAGS。这些都是国家标准，并没有进一步形成国际标准。

1987年11月18日，在第六届全运会开幕前夕，我国第一个TACS模拟蜂窝移动电话系统在广东建成并投入商用（采用的是瑞典爱立信的设备），实现了我国移动电话“零”的突破。

中国第一个无线基站

虽然1G在很多国家开花结果，但是事实上，它并不是一个成熟可靠的技术。主要是因为它采用的是模拟信号技术，这种技术导致通信系统的保密性差，容量低，通话质量差，信号不稳定等一系列问题。

80年代后期，随着大规模集成电路、微处理器与数字信号处理技术的更进一步发展和成熟，人们开始研究将数字技术引入到移动通信系统中。

于是，很快我们就迎来了2G。

1982年，为了改变美国在通信标准领域一家独大的现状，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”的法语缩写是GroupeSpécialMobile。后来，这一缩写的含义被改为“全球移动通信系统”（Global System for Mobilecommunications），也就是大名鼎鼎的GSM。

GSM的成立宗旨，是要建立一个新的泛欧标准，开发泛欧公共陆地移动通信系统，并提出了高效利用频谱、低成本系统、手持终端和全球漫游等要求。

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，GSM系统正式在欧洲开通运行，标志着移动通信正式步入了2G时代。

此后，全球多个国家和地区都基于GSM技术建立起自己的移动通信网络，GSM变成国际上最受欢迎的移动通信标准。

与此同时，另一个2G通信标准也被逐渐发展起来，那就是CDMA。

CDMA所基于的扩频技术其实在二战时期就已经出现了。当时的好莱坞女星海蒂·拉玛和钢琴师乔治·安太尔合作，发明并申请了扩频通信的专利。海蒂拉玛也被后人称为“CDMA之母”。

海蒂·拉玛

但是扩频通信当时并没有引起美国官方的重视，只是在二战之后的冷战期间，被用于军用保密通信。

到了80年代，美国高通公司发现了扩频通信的商业价值，并在此基础上发明了CDMA通信技术。

高通创始人埃尔文·雅各布(Irwin Jacobs)

1991年，高通正式开展了CDMA系统的现场试验。1993年，CDMA被作为美国数字蜂窝移动通信标准IS-95A。1995年，CDMA系统在香港、韩国首先入网使用，然后在美国等国家和地区进行推广。

此时，全球移动通信领域就形成了GSM和CDMA进行全面竞争的局面。

GSM的核心是TDMA（时分多址）技术。CDMA的核心是码分多址。从技术的层面来说，CDMA比GSM更为优秀。它的容量更大，抗干扰性更好，安全性更高。

但是，CDMA起步较晚，GSM已经在全球占据了大部分的市场份额，是事实上的全球主流标准。再加上使用高通的CDMA，需要缴纳巨额的专利授权费。所以，虽然同属2G标准，CDMA的影响力和市场规模和GSM无法相提并论。

1993年9月，我国在浙江嘉兴正式开通了国内第一套GSM移动通信系统，设备由上海贝尔公司和阿尔卡特公司提供。

GSM开通典礼现场

此后，全国各地都采用GSM技术和设备进行移动通信网络建设。

1999年，国家启动CDMA网络的建设。2002年1月8日，联通CDMA网络正式开通。至此，我们国家就有了GSM和CDMA两种2G网络。

在2G高速发展时期，还有一件重要的事情发生，那就是互联网的爆发。

80年代，计算机技术日益成熟，计算机网络技术也随之得到蓬勃发展，相关基础理论逐渐完善，并最终催生出强大的互联网（Internet）。

互联网崛起之后，数据通信的需求呈爆炸式增长。

在互联网出现之前，人们通信的主要传输内容为话音。互联网出现之后，通信网络的主要传输内容开始变成了计算机数据报文。这些数据报文，也就是图像、音频、视频等多媒体文件的载体。

传统的2G网络，以语音业务为主，无法满足用户对数据业务的需求。为了改变这一局面，让用户可以用手机上网，整个通信行业加紧了对3G的研发。

1996年，欧洲成立通用移动通信系统（UMTS）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TDMA不是CDMA的对手。于是，他们开始抛弃TDMA，拥抱CDMA，开发出了原理相类似的W-CDMA系统。

为了能够和美国抗衡，欧洲还联合日本等采用GSM标准的国家和地区共同成立了3GPP组织（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划），合作制定全球第三代移动通信标准。

反观北美阵营这边，内部意见存在分歧。以朗讯、北电为代表的企业，支持WCDMA和3GPP。而以高通为代表的另一部分势力，联合韩国，组成了3GPP2组织，与3GPP抗衡。他们推出的标准，是基于CDMA 1X（IS-95A）发展起来的CDMA2000标准。

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。这是有史以来我们国家第一次在世界通信领域提出自己的标准。

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。

从名字也看出来了，三大技术都和CDMA有密切的关系，都是基于码分多址（CDMA）技术的。

在码分多址（CDMA）技术的加持下，3G网络的速率相比2G有了大幅的提升，达到了14.4Mbps（WCDMA理论下行速率），可以满足基本的多媒体业务需求。

虽然3G标准被很快被确定下来，但是并没有得到大规模的应用和建设。究其原因，有两个方面：一方面是因为2000年左右的全球金融危机，互联网泡沫破碎，很多IT和通信企业元气大伤，要么倒闭要么裁员，无力进行3G的建设。另一方面，是因为当时用户对3G的需求并不强烈。那个时候，普通用户手里的手机基本上以功能机为主。这些功能机，根本用不到那么高的网速。

终于，到了2007年，乔布斯带领下的苹果公司成功推出了iPhone智能手机，打破了僵局。Iphone的高清触摸屏，还有App Store（应用商店），让所有手机用户耳目一新。谷歌公司紧随其后推出的安卓操作系统，也进一步刺激了智能手机的普及。

智能手机需要更高的网速，于是，3G开始走出低谷，成为各国运营商争相建设的“香馍馍”。智能手机+3G网络，开启了移动互联网时代，我们的生活开始随之发生巨变。

从某种意义上来说，iPhone拯救了3G，也拯救了当时的通信行业。

智能手机的发展速度实在太快。没过多久，人们就发现，即便是3G，也不足以满足网速需求。于是，4G标准的制定，也就被提上了议事日程。

大家现在都知道，我们目前全球使用的4G，基本上都是LTE技术。但是，LTE成为4G全球标准的过程，并不是一帆风顺的。

2003年，负责制定Wi-Fi标准的IEEE（电气和电子工程师协会），引入OFDM（正交频分复用技术），推出了802.11g标准，大幅提升了Wi-Fi的传输速率（达到了54Mbps），获得了巨大的成功。

于是，以英特尔为代表的IT厂商们，针对蜂窝移动通信市场，推出了802.16标准，意图和已有3G标准进行竞争。这个802.16，就是当年火遍全球的WiMAX。

面对WiMAX的挑战，以3GPP为代表的传统通信行业感受到了很大的压力。于是，他们在3G基础上，加紧了技术研究和标准开发。

2008年，3GPP提出了长期演进技术(Long Term Evolution, LTE)作为3.9G技术标准。后来，在2011年，3GPP又提出了长期演进技术升级版(LTE-Advanced)作为4G技术标准。不管是LTE还是LTE-A，都采用了OFDM技术，也算是师夷长技。

各个网络制式的速率对比

就在3GPP大力发展LTE的同时，以高通为首的3GPP2也没闲着。

2007年，高通提出了UMB（Ultra-Mobile Broadband）计划，作为CDMA2000的下一代演进。但是因为高通在3G时期的专利实在太过昂贵，所以UMB并没有得到多少企业的支持。大部分运营商和设备商都投入到3GPP的LTE阵营。

后来，因为UMB实在无人问津，所以高通干脆停掉了这个项目，自己也加入了3GPP。

前面说的挑战者WiMAX，后来也因为产业链和兼容性等等原因，发展过程遭受了巨大的挫折，最终整个阵营分崩离析，树倒猕猴撒。

于是，经过激烈的角逐，LTE笑到了最后，成为了世界上最主流的4G移动通信标准。这一局面，一直持续到今天。

▋篇后语

从电报到4G，我们经历了将近两百年的时间。正如前文所说，这是一个漫长而曲折的过程。

从用户的角度来看，通信的内容从文字到语音，再到多媒体数据。通信设备越来越小巧方便，通信的资费也越来越低廉。

从技术的角度来说，通信实现了从有线到无线，从模拟到数字，从频分到时分，再到码分、正交频分，从语音交换到数据交换。移动通信系统的容量不断提升，安全性和稳定性也不断提升。

不积跬步，无以至千里。所有这些成果和进步，都是无数通信人一点一点努力奋斗换来的。

如今，我们处于一个通信极为便利的时代，移动互联彻底改变了我们每一个人的生活，也极大地推送了整个社会的进步和发展。

接下来，通信又将走向何方？万众期待的5G，能不能延续通信的荣耀和辉煌？让我们拭目以待！

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