从0G到5G，1946-2020年电信行业及移动通信发展史

在过去的80年中，电信行业取得了巨大的发展。如今，许多智能手机发烧友并不真正了解该行业的发展情况。这就是为什么我们这篇文章汇集各种资料回顾第二次世界大战以来电信业发展的原因。

第二次世界大战期间，摩托罗拉SCR系列对讲机在战场上取得了巨大成就。它向世界展示了无线通信的神奇魅力。这也激起了人们将其应用于民用市场的愿望。

手机的历史

战后，1946年，美国的AT＆T将无线收发器连接到公共交换电话网（PSTN）。它还正式推出了用于民用的MTS移动电话服务。

在MTS中，如果用户要拨打电话，则必须首先手动搜索空闲的无线信道。如果获得频道，他将先与运营商接线员交谈，要求对方通过PSTN网络建立第二个连接。

整个呼叫使用半双工方式，即同一时间只有一个通话方可以讲话。通话时，用户必须按下电话上的“按键通话”开关。当然，您会同意我们的观点，这是一个很复杂的过程。

MTS的收费或计费方法也很原始。在整个过程中，接线员将听取双方之间的通话。然后，他在通话结束后手动计算成本，并确认账单。尽管MTS现在看起来很原始、很不好用，但它确实是人类历史上第一个商用移动电话系统。

不是说手机是20世纪70年代发明的吗？为什么这里说在20世纪40年代移动电话就已存在？其实也不乱，MTS所指的移动电话不是手机。它实际上是一部移动的电话，更准确地说，它是汽车半双工手动对讲机。

MTS系统（1946）

车载电话

借助当时的电子技术和电池技术，不可能发明一部手机。但是当时却已经有很多汽车。

汽车后备箱中的巨大信号收发器

当时的“基站”也很大，有点像广播电视塔。一般建在城市的中心，覆盖半径40公里，发射功率极大。

1947年12月，贝尔实验室研究员道格拉斯·H·林格（Douglas H.Ring）率先提出了“蜂窝电话”的概念。这标志着电信行业发展的开始。他认为，与其盲目地增加信号传输功率，不如限制信号传输范围并在有限的区域（小区）内控制信号更好。

这样，不同的小区可以使用相同的频率而不会互相影响，从而增加了系统容量。

道格拉斯（Douglas）当时的论文标题为“手机全覆盖”

尽管蜂窝电话的想法非常好，但当时存在许多限制。因此，贝尔实验室只能将其作为创意摆在架子上。

欧美开发车载电话

在20世纪50年代，更多的国家开始建立车载电话网络。例如，在1952年，西德推出了A-Netz。1961年，苏联工程师Leonid Kupriyanovich还发明了ЛК-1移动电话，该移动电话也安装在汽车上。后来，苏联推出了覆盖全国30多个城市的阿尔泰汽车电话系统。

Leonid和他的ЛК-1便携式电话

1969年，美国推出了一种改进的MTS车载电话系统，称为IMTS（改进的MTS）。IMTS支持全双工，自动拨号和自动频道搜索，并且可以提供11个频道（后12个）。相对于MTS，这是质的飞跃。

IMTS手机（摩托罗拉）

1971年，芬兰启动了公共移动电话网络ARP（自动广播普赫林语-普赫林语是芬兰语中的电话）。该设备工作在150MHz频段，但仍可以手动切换，主要用于车载电话服务。

无论是Altai、IMTS，还是ARP，它后来都被称为“ 0G”或“ Pre-1G（pre-1G）”移动通信技术。这是1G之前电信行业的历史。现在，让我们来看看电信行业从1G时代起提供的服务。

电信行业的1G时代

半导体技术的进步催生了电信业更大的发展空间。直到20世纪70年代，这种情况才发生。1973年，摩托罗拉的工程师Martin Cooper和John F. Mitchell终于创造了历史。他们发明了世界上第一款真正的手机（手持式个人手机）。

该电话名为DynaTAC（动态自适应总区域覆盖）。它高22厘米，重1.28千克，可以通话20分钟，并具有一根长长的天线。

DynaTAC 第一代

1964年，美国国会“剥夺”了AT＆T卫星通信的商业用途。无奈之下，他们在贝尔实验室成立了移动通信部门，以寻找新的机会。

1974年，联邦通信委员会（FCC）批准了一部分无线电频谱用于蜂窝网络测试。但是，实验被推迟到1977年才正式开始。当时，两家竞争对手AT＆T和摩托罗拉都参与了实验。

1G进展缓慢

在1964年至1974年之间，贝尔实验室开发了一种称为HCMTS（大容量移动电话系统）的模拟系统。系统的信令和语音通道使用30kHz带宽FM调制，信令速率为10kbps。

由于当时没有无线移动系统的标准化组织，因此AT＆T为HCMTS建立了自己的标准。后来，电子工业协会（EIA）将该系统称为“临时标准3”（IS-3）。

1976年，HCMTS更名为AMPS（高级移动电话服务）。AT＆T正在使用AMPS技术在芝加哥和纽瓦克进行FCC试验。

再来看看摩托罗拉

早期，摩托罗拉开发了RCC（无线电通用载波）技术并赚了很多钱。因此，他们强烈反对FCC为蜂窝通信发布频谱，以免影响其RCC市场。但是与此同时，他们也在拼命发展蜂窝通信技术并储备技术。这就是DynaTAC的诞生。

在FCC发布频谱之后，摩托罗拉基于DynaTAC在华盛顿进行了试验。尽管它们仍在缓慢地进行试验，但其他国家已经领先。

日本拥有首个1G商业网络

1979年，日本电报电话公司（NTT）在东京都会区推出了世界上第一个商用自动蜂窝通信系统。该系统后来被认为是世界上第一个1G商业网络。

当时，该系统拥有88个基站，支持在不同小区站点之间进行全自动呼叫切换，而无需人工干预。系统采用FDMA技术，信道带宽为25KHz，在800MHz频段，双工信道总数为600。

挪威和瑞典在欧洲领先1G

两年后的1981年，北欧国家挪威和瑞典建立了欧洲第一个1G移动网络NMT（北欧移动电话）。此后不久，丹麦和芬兰加入了他们的行列。NMT成为世界上第一个具有国际漫游功能的手机网络。

后来，沙特阿拉伯，俄罗斯以及其他一些波罗的海和亚洲国家也推出了NMT。

爱立信NMT电话

摩托罗拉拥有全球首款1G商业手机

1983年9月，摩托罗拉发布了世界上第一台商用手机DynaTAC 8000X。该设备重1kg，可以连续通话30分钟。充满电需要10个小时，但价格高达3995美元。

美国在美洲的1G技术方面处于领先地位

1983年，美国终于想起了自己的1G商业网络的发展。1983年10月13日，美国移动通信公司在美国推出了第一个基于AMPS技术的1G网络。

当时的第一个用户Dave Meil
han

该网络可以同时使用车载电话和DynaTAC 8000X。FCC已为800MHz频带中的AMPS分配了40MHz带宽。在这些带宽下，AMPS可以承载666个双工信道，单个上行或下行信道的带宽为30KHz。后来，FCC分配了额外的10MHz带宽。因此，AMPS的双工通道总数变为832。

在商用的第一年，Americitech售出了大约1200台DynaTAC 8000X手机，累积了200,000名用户。五年后，用户数量达到200万。

用户数量的快速增长远远超出了AMPS网络的容量。后来，为了增加容量，摩托罗拉推出了AMPS技术的窄带版本，即NAMPS。它将现有的30KHz语音通道分为三个10KHz通道（通道总数为2,496个），以节省频谱并扩展容量。

英国加入1G队列

除NMT和AMPS外，另一种广泛使用的1G标准是TACS（全面访问通信系统），该标准最早在英国发布。

1983年2月，英国政府宣布BT（英国电信）和Racal Millicom（沃达丰的前身）这两家公司将建立基于AMPS技术的TACS移动通信网络。

1985年1月1日，沃达丰正式启动了TACS服务（从爱立信购买的设备）。当时，只有10个基站就覆盖了整个伦敦地区。

TACS的单通道带宽为25KHz，上行使用890-905MHz，下行使用935-950MHz，总共600个通道用于传输语音和控制信号。

TACS系统主要由Motorola开发，实际上是AMPS系统的修改版本。除了频带，信道间隔，频率偏移和信令速率外，它们完全相同。

与北欧的NMT相比，TAC的性能特征有显着差异。NMT适用于北欧国家（斯堪的纳维亚半岛）人口稀少的乡村环境。它使用450MHz的频率（后来更改为800MHz），并且具有较大的单元范围。

TACS的优势是容量，而不是覆盖距离。TACS系统发射功率低，适用于人口密度高的国家和城市面积大的国家，例如英国。

随着用户数量的增加，TAC随后添加了一些频带（10MHz），并成为ETACS（扩展的TACS）。日本NTT开发了基于TACS的JTACS。

中国加入1G发展

值得一提的是，中国于1987年在广州建造的第一个移动通信基站采用了TACS技术，合作伙伴是摩托罗拉。

中国第一个基站（广州）

除了AMPS，TAC和NMT，1G技术还包括德国的C-Netz，法国的Radiocom 2000和意大利的RTMI。这些蓬勃发展的技术宣布了移动通信时代的到来。实际上，在电信行业中，当时并没有1G这样的标准称谓。直到2G技术出现后，它们才被称为1G以示区分。

电信行业的2G时代

1982年，欧洲邮电委员会成立了“移动专家组”，负责研究通信标准。

这个“移动专家组”，法语缩写为GroupeSpécialMobile，后来该缩写的含义更改为“全球移动通信系统”。这就是我们现在所知的GMS。

建立GSM的目的是建立新的泛欧洲标准，并开发泛欧洲公共陆地移动通信系统。他们提出了有效利用频谱，低成本系统，手持终端和全球漫游的要求。

在接下来的几年中，欧洲电信标准组织（ETSI）完成GSM 900MHz和1800MHz（DCS）规范的制定。

1991年，芬兰的Radiolinja公司（现为ELISA Oyj的一部分）推出了世界上第一个基于GSM标准的2G网络。

众所周知，2G采用数字技术来代替1G的模拟技术。这样可以大大提高通话质量和系统稳定性。它还使它更安全，更可靠，并减少了设备能耗。

除GSM外，高通还推出了另一项著名的2G标准CDMA。确切地说，它是IS-95或cdmaOne。IS-95具有两个版本，即IS-95A和IS-95B。前者可以支持最高14.4kbps的峰值数据速率，而后者可以达到115kbps。

除IS-95外，美国还生产IS-54（北美TDMA数字蜂窝电话）和IS-136（1996年）。实际上，2G不仅是GSM和CDMA。蜂窝电话工业协会基于AMPS技术开发了数字版本的AMPS，称为D-AMPS（Digit-AMPS）。这实际上是2G标准。另一个2G标准是日本的PDC（个人数字蜂窝电话）。

2.5G时代

在20世纪末，随着互联网（Internet）的爆炸式增长，人们对移动互联网接入提出了强烈的要求。因此，GPRS（通用分组无线服务，通用分组无线服务）上路了。

我们可以将GPRS视为GSM的“插件”。借助GPRS，网络可以提供114Kbps的数据服务速率。

GPRS的第一个提案是在1993年。但是，协议的第一阶段又花了四年时间，于1997年完成。这似乎是蜂窝通信以及电信行业历史上的转折点。在这一点上，数据服务已成为移动通信的主要发展方向。

2.75G时代

GPRS技术推出后，电信运营商也想出了一种更快的技术。这项技术是GSM演进（EDGE）的增强数据速率。当然，我们在生活中的某个时刻都知道或听说过“ EDGE”。

经常在手机信号旁边的E代表EDGE

EDGE的最大特点是无需更换设备即可提供GPRS两倍的数据服务速率。AT＆T于2003年在其自己的GSM网络上部署了世界上第一个EDGE网络。

电信行业的3G时代

1996年，欧洲建立了UMTS（通用移动电信系统）小组，重点是协调欧洲3G标准研究。以诺基亚，爱立信和阿尔卡特为代表的欧洲阵营清楚地意识到了CDMA的优势。因此，他们开发了具有类似原理的W-CDMA系统。

之所以称为W-CDMA（Wide-CDMA），是因为其信道带宽达到5MHz，比CDMA2000的1.25MHz还要宽。

许多人对UMTS和WCDMA之间的关系感到困惑。实际上，UMTS是欧洲3G的总称。WCDMA是UMTS的一种实现，通常指无线接口部分。我们将在后面提到的TD-SCDMA也属于UMTS。

为了能够与美国竞争，欧洲ETSI还与日本，中国等共同建立了3GPP（第三代合作伙伴计划），以合作制定全球第三代移动通信标准。

相反，北美阵营则有其它方案。

与3G激烈竞争

以朗讯和北电为代表的公司支持WCDMA和3GPP。但是，高通公司等与韩国联合组成了3GPP2组织，以与3GPP竞争。他们发布的标准是基于CDMA 1X（IS-95）开发的CDMA2000标准。

尽管CDMA2000是3G标准，但初始峰值速率并不高，仅为153kbps。后来，通过向EVDO（EVolution数据优化）的演进，数据速率得到了显著提高。它提供了14.7Mbps的峰值下载速度和5.4Mbps的峰值上传速度。

在此期间，中国提出了自己的3G标准方案（TD-SCDMA），参与国际标准竞争。

经过激烈的竞争和博弈，国际电信联盟（ITU）最终确定了三个全球3G标准，分别是由欧洲领导的WCDMA，由美国领导的CDMA2000和在中国的TD-SCDMA。

在3G商业化的进展方面，日本的NTT再次引领潮流。

1998年10月1日，NTT Docomo在日本推出了世界上第一个商业3G网络（基于WCDMA）。

电信行业的3.75G时代

ETSI和3GPP在UMTS的基础上开发了HSPA（高速分组接入），HSPA +，双载波HSPA +和HSPA + Evolution。这些网络技术的速度显然超过了传统的3G，人们称之为3.75G。

这是因为HSPA +的速度如此之快，甚至超过了早期的LTE和WiMAX。因此，当时一些运营商（例如美国的T-Mobile）并未立即开始LTE的建设。但是，他们将现有的HSPA网络升级为HSPA +。当时中国做了类似的事情。

电信行业中的4G

在1999年，IEEE标准委员会成立了一个工作组来开发无线城域网标准。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后来被广泛称为WiMAX（微波访问全球互连）。

WiMAX引入了诸如MIMO（多天线）和OFDM（正交频分复用）之类的先进技术。下载速率明显更高，这给3GPP带来了很大压力。

因此，在UMTS的基础上，3GPP逐步引入LTE（MIMO和OFDM）以与WiMAX竞争。后来，它继续发展为LTE-Advanced（2009），速度提高了数倍。

2008年，国际电联国际电信联盟发布了4G标准应遵循的要求，并将其命名为IMT-Advanced。中国工业和信息化部提交了3GPP的LTE-Advanced，IEEE的802.16m和TD-LTE-Advanced。换句话说，它们是真正的4G标准。

2009年12月14日，世界上第一个面向公众的LTE服务网络在斯德哥尔摩和奥斯陆开通。网络设备来自爱立信和华为，而用户终端来自三星。

经过激烈的工业战争，LTE最终击败了WiMAX，并获得了全球的支持和认可。WiMAX很快就被冷落。

5G时代

本文不再详细探讨5G发展，我们每个人都是5G时代的见证人。我们所有人都见证了3GPP组织如何制定5G（IMT-2020）标准。

时光如梭，经过近一个世纪的发展，移动通信网络已经从无到有，从弱小到强大。它加速了历史的车轮，并推动了社会变革。

5G将改变社会，移动通信的未来将走向何方？让我们拭目以待！

翻译及修订自FROM 0G TO 5G (1946-2020): SEE HOW THE TELECOMMUNICATION INDUSTRY HAS PROGRESSED，原文地址https://www.gizchina.com/2021/01/18/from-0g-to-5g-1946-2020-see-how-the-telecommunication-industry-has-progressed/