有这样一个段子,说现代人离开三样东西超过一天就会难以生存,分别是:水、空气和手机。虽然有些夸张,但手机的确已然成为现代人正常生活中的必需品,这样的状况估计是Motorola的马丁•库帕(Martin Lawrence Cooper,1928-)和鲁迪•克洛普(Rudy Krolopp,)在开发世界上第一部商用移动电话的时候万万没想到的。
其实移动通信的历史要远远早于手机被发明的1973年,从某种意义上来说,远在天才科学家尼古拉•特斯拉(Nikola Tesla,1856-1943)公开展示无线电通信技术4年后的1897年,意大利工程师伽利尔摩•马可尼(Guglielmo Marchese Marconi,1874-1937)就在岸上的固定基站和一艘距离其18海里的拖船之间进行了一次举世闻名的无线电通信试验,这应该算是世界上最早的移动通信吧。
大区制移动通信时代
真正意义上的移动通信起步于20世纪20年代,是在几个短波频段上开发出的单工移动通信系统。单工就是一个时间只能听,一个时间只能说,比如对讲机的工作方式就是单工。此时的移动通信系统是专用系统,一般是装在船上或者警车上,不面向公众开放。
到了20世纪40、50年代,美国、西德、法国和英国先后建立起了使用几个固定频段,能基本覆盖一座城市的单工移动通信系统,采用人工交换,并且不再局限于专用系统,开始面向公众开放。什么是人工交换,80后的童鞋也许就不知道了,就是打电话的时候呼叫总机的人员,告知其你要打给谁,他帮你把线路转接过去(暴露年龄了)。
再到20世纪60、70年代,出现了那个时代非常先进的移动通信系统——改进型移动电话服务系统(IMTS,Improved Mobile Telephone Service),它的特点是基站和终端之间不再固定在一个频率上,而是系统根据实际情况在VHF(甚高频)和UHF(特高频)的数十个频段里自动选择和自动切换,一个基站最大可以覆盖方圆近100公里的地区,通话方式也不再和对讲机一样一个时间只能听一个时间只能说,而是可以边听边说了。同时也诞生了一代名机Motorola TLD-110(007电影里James Bond也用过这款),这台移动电话和固话长得有点像,大小像个烤面包机,根本不像手机的样子,而且发射功率也大的惊人,可以达到上百瓦,想象一下吧,你敢把这么大功率的无线电话放在脑袋旁边煲电话粥吗?体积和重量如此恐怖的家伙想必谁也不会背着到处走,一般是装在汽车里当车载电话用的。
以上三个时代的历史可以算作是移动通信的近代史,那个时代移动通信系统最大的特点是一个基站覆盖超大地区(大区制),用户在这个基站的覆盖范围内移动。而现代的移动通信系统中一个基站只覆盖很小一片区域(小区制),用户移动的时候会不断在各个基站之间切换,网络长得像蜂巢一样,所以如今的移动通信网络也被称为蜂窝通信网络(Cellular Network),手机也叫蜂窝电话(Cell Phone)。
小区制相对于大区制最大的好处是频率可以被复用。为什么频率要复用?因为可用于通信的无线电频率资源是有限的,如果要实现互不干扰的通信,则要为每个用户都各自分配一个频率,如果用户太多的话,频率是根本不够用的。举个例子,如果一个基站的频率资源最多可分成10000个互不影响的频率,那么这个基站最多可同时服务10000个用户,在大区制下,一个大区往往是一座城市,那里同时通信的用户可能超过10000个,这个时候只有先接入系统的10000个用户被分配到了频率资源,第10001个和之后的用户就分配不到频率资源,无法打电话,也接不到电话了。小区制则是把这一个大区拆成了很多个小区,每个小区内同时通信的用户很难超过10000个,因此每一个基站很难出现频率不够用的情况(在用户超级密集的情况下也会出现某个小区的基站频率不够用的情况,这就是为什么但凡比赛、演唱会等大型活动场合都会出现移动通信运营商的应急通信保障车的缘故,每个车都可以看成一个基站,相当于把原本的小区分成了若干更小的小区,保障每一个更小的小区内的频率资源不会被过多的用户给榨干)。同时,在小区制下,用户的移动终端(比如手机)距离基站也更近,因此手机和基站的无线电发射功率相对于大区制下也可以大大降低,不仅更省电而且更安全。
1G——小区制模拟移动通信时代
美国电话电报公司(AT&T)的贝尔试验室于1978年底试运营先进移动电话系统(AMPS,Advanced Mobile Phone Service)标志着蜂窝移动通信网络的诞生,该系统采用了模拟通信技术和频分多址(FDMA,Frequency Division Multiple Access)技术。模拟通信技术可以理解为传输的无线电信号的频率或振幅等随着输入的语音信号而连续变化。频分多址指的是每个用户占据一个频率的信道进行通讯,不同用户使用不同频率的信道,所以相互之间没有干扰,打个比方来说,一个基站的频率资源可以看成一条宽阔的公路,频分多址就像是用画线的方式把这条宽阔的公路分成多个车道,不同车道上跑的汽车不会相互影响。
20世纪80年代开始,蜂窝移动通信技术很快在全世界普及开来,当时的移动通信技术被称为第一代移动通信技术,即1G(1st Generation Wireless Telephone Technology)。1G相对于之前技术最大的区别就是采用了小区制。
1971年12月,AT&T向FCC(Federal Communications Commission,美国联邦通讯委员会)提交了蜂窝移动服务提案。1978年贝尔实验室在芝加哥开通了第一个蜂窝模拟移动通信商业试用网络,使用AMPS技术。1982年被FCC批准,分配了824-894MHz频谱,投入正式商业运营。世界上第一台可以在市面上买到的手机——摩托罗拉DynaTAC 8000X此时也开始在美帝的上流社会渐渐流行起来。这可绝对是个重量级的产品,它真的很重,接近1公斤,和如今一台全画幅的单反相机差不多重,通话时间只有半小时,销售价格高达炸天的3995美元(这可是20世纪80年代初的美元啊!!)。
1979年,NET(Nippon Equipment Technologies Inc,日本设备技术公司)在东京开通了日本第一个商业蜂窝模拟移动通信网络,使用的技术标准是NTT(Nippon Telegraph and Telephone,日本电报电话),后来发展了高系统容量版本Hicap(Higher Capacity,更高容量),使用25 kHz载波。
欧洲的蜂窝模拟移动通信系统从20世纪80年代开始蓬勃发展,北欧于1981年9月在瑞典开通了NMT(Nordic Mobile Telephony,北欧移动电话),继而英国于1985年开通了AMPS的改进版系统——TACS(Total Access Communications System,总接入通信系统)。下表列出了1991年在欧洲存在的蜂窝模拟移动通信系统。
1991年时欧洲蜂窝模拟移动通信系统简表 |
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国家 | 系统 | 频带 | 建立日期 | 用户数(千) |
英国 | TACS | 900 | 1985 | 1200 |
瑞典、挪威、芬兰、丹麦 | NMT | 450 | 1981 | 1300 |
900 | 1986 | |||
法国 | Radiocom2000 | 450,900 | 1985 | 300 |
NMT | 450 | 1989 | 90 | |
意大利 | RTMS | 450 | 1985 | 60 |
TACS | 900 | 1990 | 560 | |
德国 | C-450 | 450 | 1985 | 600 |
瑞士 | NMT | 900 | 1987 | 180 |
荷兰 | NMT | 450 | 1985 | 130 |
900 | 1989 | |||
奥地利 | NMT | 450 | 1984 | 60 |
TACS | 900 | 1990 | 60 | |
西班牙 | NMT | 450 | 1982 | 60 |
TACS | 900 | 1990 | 60 |
中国也于1987年11月18日在广州建成了国内第一个模拟蜂窝移动电话通信系统,采用TACS技术,并于21日诞生了中国第一位手机用户,电话号码是901088(当年手机价格之高堪比如今宇宙中心五道口的三居室学位房,这绝对是24K纯金土豪啊!!号码记下了?想上赶着去抱大腿?别高兴太早,因为6位数的手机号码早就换成如今的11位的139号码了)。
在那个年代,手机因其硕大的体积和高不可攀的价格被称为大哥大,是政商大哥才用得起的超级豪物。大哥大在当时可不仅仅是一种通讯工具,它更是上流社会身份的象征,就如百达翡丽腕表一样。那个时候的土豪拿着大哥大接打电话都专拣人多的地方,然后还要挺胸抬头一手举着电话一手叉腰大喊“喂,喂,我听不清楚,你再说一遍!”,生怕旁人看不见,尽显帝王霸气。那个时候的我有三个愿望,希望长大了能有一部手机、一辆奔驰、一栋海滨别墅,如今愿望实现了1/3,只是剩下的2/3如今看来好像真的只是个学龄前儿童才能有的愿望……囧rz=3
上面这两幅老照片分别是中国最早的移动营业厅和手机卖场,也许90后和00后的小朋友看过后会问:BB机是神马?叫这个名字是因为B格很高吗?这里有必要简单提一下移动通信发展史上的另一个分支——寻呼机。
寻呼机也叫传呼机、CALL机,因其发出的提示音是哔哔声,因此也被称为BB机、BP机。1983年寻呼机首次进入中国,80年代之前出生的朋友应该不少都见过,甚至还记得那句经典的广告词“摩托罗拉寻呼机,随时随地传信息” (再次暴露年龄……)。
寻呼机的使用方法是:比如你想找夏老师,但你不知道夏老师此时在哪,你就给寻呼台打电话(号码一般是126、127)告知其夏老师的寻呼机号码(比如98680000),说希望请夏老师速回电话之类的,然后寻呼台会向夏老师的寻呼机发射信号,此时身在东莞做大保健的夏老师的寻呼机就哔哔的响了。如果夏老师的寻呼机是模拟寻呼机,则他需要找个公共电话之类的打给寻呼台来询问是哪个号码找他,然后再给你回电话;如果夏老师的寻呼机是数字寻呼机,则寻呼机会显示是哪个号码找他,他再找个公共电话给你回电;如果夏老师的寻呼机是汉字显示寻呼机,则寻呼机会显示你希望寻呼台转达的信息以及是哪个号码找他,他再根据这些信息决定是否找个公共电话给你回电。
在20世纪90年代,相对于大哥大来说十分廉价的寻呼机变得越来越普及,但是随着进入21世纪后手机价格的迅速下降,虽然寻呼服务运营公司也做了一些诸如农业寻呼台向农村寻呼机用户发布每天的粮食、蔬菜、种子的价格等的挣扎动作,但寻呼机还是很快被手机给挤出了市场,也导致了无数寻呼台小妹的失业。
2G——数字窄带蜂窝移动通信时代
第一代移动通信系统在全世界的蓬勃发展开启了一个全民移动通信时代,但是1G存在着太多非常严重,甚至在今天看来完全无法接受的缺陷,比如通话很容易被窃听,也容易被盗号,同时除了接打电话之外也无法做任何其他事情(上网?想都不要想,连短信都发不了),而且全世界这么多互不兼容的制式,国际漫游无法实现。为了解决1G存在的这些根本性技术缺陷,基于数字技术的2G(2nd Generation Wireless Telephone Technology)于20世纪80年代应运而生。
早在1G技术发展初期的1982年,北欧国家就极富前瞻性地向CEPT(Confederation of European Posts and Telecommunications,欧洲邮电管理委员会)提交了一份建议书,希望统一欧洲的移动通信业务规范,以期实现全欧洲能跨国使用移动电话。因此,便成立了移动特别小组(Groupe Special Mobile),简称GSM。注意,此GSM非彼GSM,那个大家耳熟能详的GSM是Global System for Mobile Communication(全球移动通信系统)。由GSM来制定全欧洲统一的移动通信技术标准。
GSM于1987年完成了不同于1G的全新的移动通信技术标准初稿的制定,确定采用窄带时分多址TDMA、规则脉冲激励线性预测RPE-LTP话音编码和高斯滤波最小移频键控GMSK调制方式。虽然这里blabla说了一串天书般的技术名词缩写,但是其实大家不用去深究这些诡异的字母组合究竟是什么意思,因为这些并不影响大家对于移动通信技术发展历程的了解,所以这里只对TDMA这个对后文有较大影响的名词做简单解释。TDMA是Time Division Multiple Access(时分多址)的简称,时分多址简单来说就是系统把时间分成许多个非常短的时间段,用不同的时间段来服务不同的用户,这和电脑CPU运行多个程序时的工作原理比较类似。仍旧以公路来打比方,时分多址就是说这条公路在8-9点那一个小时只让A用户的车通行、9-10点那一个小时只让B用户的车通行、10-11点那一个小时只让C用户的车通行、11-12点那一个小时又只让A用户的车通行,如此循环,只是TDMA的每个时间段十分十分的短。可见,在服务多个用户的方式上,TDMA和1G时代的FDMA(频分多址)很不相同。
到了1991年(这是个移动通信发展史上值得纪念的年份),欧洲开通了世界上第一个GSM演示网络,芬兰运营商Oy Radiolinja Ab打出了世界上第一个GSM电话,Groupe Special Mobile (GSM)更名为Global system for Mobile communications(GSM,全球移动通信系统)。从此,移动通信技术跨入了2G时代。
2G相对于1G最主要的区别是不再采用模拟通信技术,而是采用了明显更先进的数字通信技术。数字通信和模拟通信的区别简单来说就是模拟通信是连续变化的信号,而数字通信是离散的信号,这个解释听起来似乎更加抽象难懂,算了,大家不要深究了,知道数字通信比模拟通信更不容易被窃听、更不容易被盗号、通话质量更好、网络容量更大、频率资源利用率更高、除了打电话还可以发发短信什么的就行了。如果有兴趣了解模拟通信和数字通信的特点和区别,可以去wikipedia上查阅相关的资料。
以GSM为代表的2G非常长寿,在其诞生将近30年后的2014年仍旧有大量用户在使用2G网络。在这30年的发展历程中,GSM也进化出了被称为2.5G的GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线服务技术)和被称为2.75G的EDGE(Enhanced Data Rate for GSM Evolution,增强型数据速率GSM演进技术)。
传统GSM在传输数据的时候要先建立一条独占的电路,电路建立后不管有没有数据在传输,这条电路都只可以被建立电路的那一个用户所使用,其他用户无法使用,传输资源被浪费了。以公路来打比方,传统GSM传输数据的时候相当于建立了一条专属道路,只有建设这条路的人可以在上面开车送货,当货物很少的时候只有很少的车在这条路上跑,此时空旷的道路资源却不可以供其他人开车送货。而进化后的GPRS是以封包(Packet)的形式利用GSM网络中此时未被使用的TDMA信道来提供中速率的数据传输,理论最高网速可达114Kb/s甚至171.2Kb/s。GPRS要传输一份数据时,会先把这份数据分割成很多一定长度的小数据包(这个过程叫分组),再在每个小数据包的前面加上一个标签,用来指明该数据包在原本那份数据中的位置以及需要发往何处;小数据包传送的时候并不需要预先建立一条独占的电路,而是根据小数据包标签中指明的目的地,临时寻找一个可用的信道资源将该小数据包发送出去,到了目的地再根据标签中的信息来重新组合出原始的那份数据。还以公路来打比方,GPRS要从A地运送一台大型挖掘机到B地,会先把这台硕大的挖掘机拆分成若干个部件,再为每个部件都附上一份说明书来告知这个部件属于挖掘机的哪个部分以及这个部件要运输到B地去,然后把这些部件分别装上不同的货车,这些货车根据目的地和当时的交通状况来自行选取最好走的公路来运输(可能部件甲会通过A-C-D-B的路线,部件乙会通过A-E-B的路线),各个部件都运输到目的地后再按照说明书来重新组装成那台大型挖掘机。
EDGE由瑞典爱立信公司(Ericsson)于1997年首次提出,其在不改变GSM或GPRS网的结构也不引入新的网络单元的基础上,只是通过对BTS(Base Transceiver Station,基站发信台)进行升级,使得可以采用新型调制编码技术(8PSK)来明显提高网速,在静止场景下理论最高网速可达2Mb/s,在移动场景下理论最高网速可达473.6Kb/s。8PSK是8 Phase Shift Keying (8移相键控)的缩写,是一种能提供更高数据吞吐容量的调制技术,由于其具体含义和原理解释起来比较复杂,而且对了解移动通信发展历程作用有限,因此这里就不做展开,有兴趣的读者可以在网上搜索相关信息。由于EDGE网速较高,因此也可单独作为移动上网卡供笔记本电脑等移动设备无线上网使用。
2G除了全球主流的GSM制式外,在美国、日本、韩国等少数国家还存在着一些其他的与GSM互不兼容的制式,其中比较有影响力的是美国高通公司(Qualcomm)主导的CDMA(Code Division Multiple Access,码分多址)。在CDMA通信系统中,不同用户传输信息所用的信号不是靠FDMA那种不同频率或者TDMA那种不同时间段来区分的,而是用各自不同的编码序列来区分,或者说靠信号的不同波形来区分。这样描述太抽象,还是打个比方吧,CDMA服务多个用户就像一个房间里有来自各国的人在同时聊天,两个中国人之间说汉语、两个美国人之间说英语、两个俄国人之间说俄语、两个埃及人之间说阿拉伯语,大家虽然都同时在说话,中国人也听得到美国人聊天的声音,但是并不影响两个中国人之间的交流,因为大家的语言不同,也就是说声音的编码方式不同。CDMA从技术上来说比同时代采用TDMA的GSM要更加先进,表现在带宽使用率更高、抗干扰能力更强、保密性更好、网络规划和建设成本更低、辐射相对更小。至于为何CDMA相比GSM具有这些优势在此就不展开讨论了,因为这对了解移动通信发展史影响不大,而且解释起来篇幅也太长太枯燥。在商业世界,好的技术不一定有好的发展,由于CDMA主导者高通过于贪婪的专利费要求以及一些其他的因素,CDMA在2G时代始终只是GSM的陪衬而已,世界上采用CDMA制式的运营商屈指可数,国际漫游也只能去少数的几个国家。CDMA的非主流身份直到3G时代才得以摆脱。
小灵通——没有未来的未来世界小记者
2G时代除了GSM、CDMA等纯粹的移动通信技术外,还出现了半固定电话半移动电话的另一种存在——小灵通。小灵通的正式名称叫做PAS(Personal access System,无线市话),小灵通这个汉语名字来源于1978年的一部国产畅销科幻小说《小灵通漫游未来》的主人公——一位畅游未来世界的小记者(实际上小灵通电话不仅没有2G先进,而且也没有发展的未来,目前已经被淘汰了)。
小灵通源自日本,是为了拯救面对手机的强大压力而江河日下的固定电话业务才开发出来的,通过微型蜂窝基站将用户端(即无线市话手机)以无线的方式接入本地固定电话网,利用固定电话网的资源和设备进行通信。这点有些类似在家里为宽带装个无线路由器,这样手机和电脑就可以在wifi覆盖的区域内移动上网了,所以小灵通并不是真正的移动通信技术,而是一种固定通信系统的无线接入技术。小灵通在发源地日本并未赢得太多市场,市场拓展始终比较缓慢,但是在中国因其低成本带来的低价格而取得了不俗的成绩,自1997年在杭州试运营到2006年,9年间大陆小灵通用户发展到超过9千万户。
小灵通成本低廉,但是存在着不能漫游(因为实际上信号走的是固定电话的网络)、只能慢速移动(时速超过40km/s就会频繁掉线)等技术硬伤,因此基本只在东亚和东南亚的少数国家和地区作为“穷人的手机”部署,而且目前大都已经退市,小灵通技术的彻底消亡已进入倒计时。 3G——数字宽带蜂窝移动通信时代
随着互联网的发展,图片、音乐、视频、游戏等多媒体应用日渐替代纯文字信息成为网络内容的主要表现形式,这就使得2G这条“小水管”越来越满足用户“大水缸”的需求,因此3G已成为当今发展中国家移动通信市场的主流(发达国家的主流已经是4G了……T^T)。
早在GSM部署初期的1985年就开始了第三代移动通信的研究,当时被称为未来公众陆地移动通信系统(FPLMTS,Future Public Land Mobile Telecommunication System),1996年更名为IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000),意即该系统工作在2000MHz频段,最高业务速率可达2000Kb/s,预期在2000年左右得到商用。到了1996年日本运营商NTT DoCoMo推出了一套源于欧洲的WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access,宽带码分多址)实验系统方案,再到1998年诺基亚(NOKIA)位于日本东京的实验室在NTT DoCoMo的WCDMA试验网上打通了第一个电话,最后到2001年NTT DoCoMo开通了全球第一个WCDMA试商用网络,标志着3G时代的正式到来。
WCDMA进化自2G时代的GSM,但不同于GSM采用TDMA来实现多用户服务,WCDMA采用的是CDMA(从名字上也看得出来)。WCDMA第一代的速率已经比GSM快了太多(实际应用中也比EDGE更快),静止状态下的下载理论速率达到了2Mb/s,再经过Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等几个阶段的演进,WCDMA目前在静止状态下的下载理论速率最大可达42Mb/s(DC HSDPA+),上传理论速率最大可达5.76Mb/s(HSUPA)。这些数据看上去已经达到第一代4G大概4成的功力,但是实际上42Mb/s必须是在用户极少的情况下的理想状态,在实际应用中3G是远远达不到这么快的,能有4G实际速率的一成已经十分难得。
3G除了WCDMA这一主流制式之外还有美国高通公司主导的CDMA2000、中国主推的TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access,时分同步的码分多址)和美国英特尔公司(Intel)力推的WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access,全球微波互联接入)。
CDMA2000衍生自2G时代的CDMA,静止状态下的下载理论速率达到了3.1Mb/s。CDMA2000标准由美国高通公司主导,也是美国与欧洲再次竞争移动通信标准主导权的希望,但第一个CDMA2000商用网络却出现在2004年的捷克,美国本土的主流3G制式依旧是欧洲的WCDMA。CDMA2000从理论上来说要比WCDMA更加先进,但是在3G时代依旧是个非主流,一方面是因为2G时代世界主流的GSM升级成WCDMA要比升级成CDMA2000便宜和简单得多,另一方面高通令人咋舌的专利费也使得CDMA2000制式的手机要明显贵过WCDMA的。后来,眼看着WCDMA技术不断进化,网速不断提高,CDMA2000由于盈利不佳,高通也渐渐停止了后续研发,转而将精力投入了从CDMA2000衍生出的4G标准UMB(Ultra Mobile Broadband,超级移动宽带)的研究。再后来,UMB也因为看不到市场前景而被亲妈高通抛弃,CDMA2000的香火在4G时代彻底断掉了。这样悲伤的故事对高通来说冲击力其实一般,因为高通还手握着4G主流标准LTE的大量专利,在4G时代依旧可以躺着赚钱。但对于2G时代采用CDMA,3G时代又采用CDMA2000的通信运营商来说,高通这么玩可把他们给坑惨了,4G时代要转向GSM一脉的LTE,付出的可不仅仅是白花花的银子,还有大量的人力、时间以及要面对各种可能的兼容性问题,更郁闷的是他们的4G手机要兼容CDMA和GSM两个不同体系的多种通信制式,在芯片和天线的设计和成本上都处于劣势,用户有可能因为手机的价格而选择竞争对手的网络(中国电信就是这类杯具的运营商,心里一定默默问候了高通千百遍)。
TD-SCDMA这个名词相信大陆的读者都不陌生,相对于杯具的CDMA2000,它似乎是个更加悲伤的存在。TD-SCDMA的诞生源自一个雄心勃勃的计划,从前文讲述的移动通信发展的历史中可以看到,不论是移动通信的原始阶段还是1G、2G时代,移动通信技术基本上就是美国和欧洲在互掐中合作、在合作中互掐,中国除了给两大阵营缴纳巨额的专利费之外什么存在感都没有。于是1998年,原中国邮电部电信科学技术研究院(现大唐电信科技产业集团)向ITU(International Telecommunication Union,国际电信联盟,1865年成立于瑞士日内瓦)提出了不同于WCDMA和CDMA2000的另一个3G技术标准——TD-SCDMA,希望彻底摆脱欧美对于通信技术的垄断。其实TD-SCDMA标准最早的研究方并不是中国,而是德国西门子(SIEMENS),西门子为了独立出WCDMA,便将其核心专利卖给了大唐电信,大唐电信完成了后半段的研发,但是九成以上专利仍旧掌握在诺基亚、爱立信和西门子手里。其实TD-SCDMA标准从整体上来看并不比WCDMA落后,甚至在许多方面具有技术上的先天优势。TD-SCDMA采用的时分双工技术(Time Division Duplexing,TDD)相对于采用频分双工技术(Frequency Division Duplexing,FDD)的WCDMA来说,调整上传和下载网速更加灵活,而且因为不需要成对的频率来实现双工,所以对频率资源的利用率也更高,频率资源规划也更简单,同时由于智能天线和同步CDMA技术的采用,可以大大简化系统的复杂性,网络建设成本也更低。但是,TD-SCDMA相对于WCDMA存在着一个重大不足,就是网速只能达到3.2Mb/s,远低于WCDMA在DC HSDPA+标准下的42Mb/s,这在移动互联网时代是一个致命劣势。考虑到TD-SCDMA起步晚不成熟以及2G时代中国通信市场移动一家独大的情况,中国政府便把TD-SCDMA牌照发给了中国移动,希望这家巨无霸企业可以带动TD-SCDMA产业链的发展,在世界上达到与WCDMA和CDMA2000三分天下的格局。2008年北京奥运会前中国移动开通了TD-SCDMA服务,标志着中国3G时代的开启。经过中国移动5年的折腾,不成熟的TD-SCDMA并没有如政府期望的那样最终强壮起来(比如苹果直到2013年才推出支持TD-SCDMA的iPhone5S/5C),但是却达成了其他效果——极大削弱了移动相对于联通和电信的市场优势,极大加剧了中国移动通信市场的竞争,消费者得到了价格和服务上的优惠;同时,原本被寄予厚望能参与国际通信市场竞争的中国移动也彻底失去了与跨国电信运营商同台竞技的底气。
WiMax 从根本上来说并非严格意义上的移动通信技术,而是一个无线宽带接入技术,可以类比成一个可以覆盖方圆近百公里的超级无线路由器。WiMAX旨在实现宽带业务的移动化,而传统移动通信技术是要实现移动业务的宽带化,两种网络的发展目标愈来愈趋同,因此WiMax也可以被看成一种非传统的3G技术。相较于WCDMA等传统3G标准,WiMAX的技术起点要明显更高更先进,采用了代表未来通信技术发展方向的OFDM/OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,正交频分多址)、AAS(Adaptive Antenna System,自适应天线系统或智能天线)、MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,多入多出,)等先进技术。这几个技术名词其实都挺有意思的,但受篇幅所限在此不再展开,有兴趣的读者可以自行搜索了解。不过WiMax归根结底并不是个真正的移动通信技术,目前还无法实现超过50km/s移动速率下网络间的无缝切换,因此实用性不如WCDMA等传统3G标准。因为不受传统通信运营商的待见,WiMax在3G时代并不得志,转而通过技术进步向4G标准冲击,改进后的WiMax成功入围国际4G标准之一,但是面对4G主流的LTE,WiMax的前景并不被看好。
4G——高速移动宽带时代
4G是第四代移动通信技术标准的简称,是集3G与WLAN于一体的超高网速移动通信标准,是目前实际商用中最先进的移动通信技术。按照国际电信联盟(ITU)的定义,静止状态时下载速率理论上可达1Gb/s且高速移动状态时下载速率理论上可达100Mb/s的移动通信技术标准才可以被称为4G,但是出于商业目的,目前世界上各运营商均将4G门槛大幅降低,静止状态时下载速率理论上可达100Mb/s的移动通信技术标准就被称为4G了(果然都是奸商)。国际上被称为4G(这里的4G不是ITU定义的,而是俗称的)的标准主要有LTE(Long Term Evolution,长期演进)、UMB和Wireless MAN (WiMax的升级版)。LTE是国际主流,具体被细分为FDD-LTE和TDD-LTE,而UMB在事实上已经夭折(甚至都不被ITU承认为4G标准),至于Wireless MAN在失去了干爹英特尔的力挺后尚在艰难支撑,前景不明。
4G起步于2009年,那一年国际电信联盟开始在全球范围内征集下一代移动通信技术标准。2012年1月18日,国际电信联盟正式宣布将LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced技术规范确立为4G国际标准,4G诞生了。一年多后的2013年9月1日中国移动在广州试商用TDD-LTE,标志着中国进入了4G时代。
4G相对于3G不仅仅是网速提升几十倍这么简单,4G将很多在3G时代难以实现的应用场景变的可能。4G堪比光纤宽带的超大带宽和超低延迟使得交互游戏、视频直播、远程操控等在3G时代被压抑已久的移动互联网应用得以大发展,同时车联网、货柜运输实时监控等物联网应用也得以成为现实。 关于4G的科普知识在之前的一篇文章中有详细介绍,有兴趣的读者可以移步至《4G是什么? 》[作者:雅蠛蝶 ]
5G——次时代超高速移动互联网时代
5G即第五代移动通信技术,是比4G更先进的移动通信技术标准,要求静止状态时下载速率理论上可达10Gb/s。目前5G标准尚在研发过程中,还没有任何组织或个人提出5G的完整方案。早在4G标准尚未确定的2008年,始终走在世界通信技术发展最前列的韩国就已经开始了5G的研发;2009年中国通信设备巨头华为公司也宣布将开展5G研发;2012年英国政府资助并建成了世界上第一个专门针对5G的研究中心;2013年欧盟宣布将拨款5000万欧元加快5G移动技术的发展,计划到2020年推出成熟的标准,期望继GSM和WCDMA之后连续第三次垄断移动通信技术标准;2014日本NTT DoCoMo宣布将与爱立信、诺基亚(诺基亚卖掉了手机业务,但保留了通信设备部门)、三星等六间厂商合作开始研发5G 网络,预计在2015年开展户外测试,并期望于 2020 年开始商用。
可以想见,在5G时代,超高的网速将使目前叫得震天响但实际没啥动静的云应用得到大发展,只要流量费用够低,移动设备甚至可以考虑放弃本地存储,而将内容放到云端,再也不用担心忘记从一个设备拷贝资料到另一个设备了,也不用担心几个设备存储的文件版本不同步了,岛国小电影什么的也不用藏在移动硬盘里怕丢掉了。这样的时代,想想都可以达到高潮。
移动通信技术诞生至今已有百年,将百年的发展历程浓缩进一篇科普文章可真是废了呕血的劲了,太多的史料要找第三方佐证,太多的术语需要想通俗的解释方式,前前后后整整一周才码了这万余字,期间死了不知道多少脑细胞。由于本人专业水平有限,而且文中涉及了太多内容,因此难免会出现各种纰漏,还望各位读者不吝指正。
最后在文末做个小调查,请问男友/女友(如果你有的话)和手机中你离开哪个超过一天会觉得寂寞空虚冷?