移动通信史1G→2G→3G→4G→5G概述(11573字)

固定电话通信后，移动通信从电话到网络:1G→2G→3G→4G→5G的一部波澜壮阔的移动通信史。移动无线网络已经成为我们生活、学习、娱乐不可缺少的必备品，而移动无线通信技术本身也在不断地更新换代。那么，移动通信技术到底经历了那几个发展阶段，每个阶段的特色又是什么呢？

通信的种类按传输媒质可以分为：导线、电缆、光缆、波导、纳米材料等形式的有线通信与传输媒质看不见、摸不着(如电磁波)的无线通信。今天我们主要聊的是无线通信。现代生活离不开移动通信，从信息的生成、传输到接收，网络通信的背后蕴含着数不清的闪光智慧。从1G到5G的演进，时代的转换一幕接一幕，其背后关于通信标准的江湖纷争也是波诡云谲、激烈异常，最终汇出了一部波澜壮阔的移动通信史。

1、1G：“大哥大”横行(931字)

1986年，第一套移动通讯系统在美国芝加哥诞生，采用模拟讯号传输，模拟式为代表在无线传输采用模拟式的FM调制，将介于300Hz到3400Hz的语音转换到高频的载波频率MHz上。此外，1G只能应用在一般语音传输上，且语音品质低、讯号不稳定、涵盖范围也不够全面。

1G主要系统为AMPS，另外有NMT及TACS，该制式在加拿大、南美、澳洲以及亚太地区广泛采用，国内在80年代初期移动通信产业还属于一片空白，直到1987年的广东第六届全运会上蜂窝移动通信系统正式启动。

在第1代行动通信系统在国内刚刚建立的时候，我们很多人手中拿的还是大块头的摩托罗拉8000X，俗称大哥大（一般人可用不起哟！）。那个年代虽然没有现在的移动、联通和电信，却有着A网和B网之分，而在这两个网背后就是主宰模拟时代的爱立信和摩托罗拉。

模拟通信系统有着很多缺陷，经常出现串号、盗号等现象。1999年A网和B网被正式关闭，2G时代也来到了我们身边。

1G中网络制式A网B网区别

1G时期，我国的移动电话公众网由美国摩托罗拉移动通信系统和瑞典爱立信移动通信系统构成。经过划分，摩托罗拉设备使用A频段，称之为A系统；爱立信设备使用B频段，称之为B系统。移动通信的A、B两个系统即是人们常说的A网和B网。

模拟之王——摩托罗拉

讲到双向无线通信，就不能不提摩托罗拉(Motorola)。如果说当年AT&T是有线通信之王，摩托罗拉就是移动通信的开创者。

最初，无线通信技术主要应用于国家级的航天与国防工业，带有军方色彩，摩托罗拉的发展也是如此。

摩托罗拉创立于1928年，二战时与美国陆军部签订合约、协助其研发无线通讯工具。1941年，摩托罗拉研发出了第一款跨时代产品SCR-300，至今仍是电影中美国通讯大兵最经典的形象。

虽然SCR-300重达16公斤，甚至需要一个专们背负的通信兵、或安装在车辆和飞机上，然而由于SCR-300使用了FM调频技术，使通话距离达到了前所未有的12.9公里，足以让炮兵观察员联系到炮兵阵地，也能让地面部队跟陆军航空兵通讯。

无论是二战期间的通信设备，之后第一款彩色电视机、半导体芯片、DSP通讯手机芯片，和1980年发明的“大哥大”、建立了AMPS(Advanced Mobile Phone System)电话系统…

摩托罗拉作为模拟通信技术的佼佼者，在移动通信及电脑处理器领域中都是市场先锋，更在1989年被选为世界上最具前瞻力的公司之一。可惜的是，一代巨头终究未能随市场趋势转型，最终轰然倒下。

2、2G：诺基亚崛起时代(2288字)

到了1995年，新的通讯技术成熟，国内也在中华电信的引导下，正式挥别1G，进入了2G的通讯时代。从1G跨入2G则是从模拟调制进入到数字调制，相较而言，第二代移动通信具备高度的保密性，系统的容量也在增加，同时从这一代开始手机也可以上网了。

2G声音的品质较佳，比1G多了数据传输的服务，数据传输速度为每秒9.6——14.4Kbit，最早的文字简讯也从此开始。

GSM在1990年由欧洲发展出来，另外还有TDMA、CDMA、PDC与iDEN。第一款支持WAP的GSM手机是诺基亚7110，它的出现标志着手机上网时代的开始，而那个时代GSM的网速仅有9.6KB/s。

2G时代也是移动通信标准争夺的开始，GSM脱颖而出成为最广泛采用的移动通信制式。早在1989年欧洲就以GSM为通信系统的统一标准并正式商业化，同时在欧洲起家的诺基亚和爱立信开始攻占美国和日本市场，仅仅10年功夫诺基亚就成为全球最大的移动电话商。

2G主流的几个网络制式

GSM：全球移动通信系统（Global System for Mobile Communication），是当前应用最为广泛的移动电话标准，较之以前标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的。GSM是一个当前由3GPP开发的开放标准。

TDMA：时分多址(Time Division Multiple Access)，是把时间分割成周期性的帧(Frame)，每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。同时，基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。

CDMA：码分多址(Code Division Multiple Access)，是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。

GSM与CDMA之争

由于1G模拟通信的通话质量和保密性差、信号不稳定，人们开始着手研发新型移动通信技术。1980年代后期，随着大规模集成电路、微处理器与数字信号的应用更加成熟，当时的移动运营商逐渐转向了数字通信技术，移动通信进入2G时代。

由于通信产业为国家战略产业，通信标准之争的背后是国与国、联盟之间的综合角力，一旦输了的一方则须持续向对方联盟缴纳高额专利费，且更容易被对方掌握产业主动权。

摩托罗拉垄断了1G，也意味著第一代通信标准把持在美国人手里。

在数字通信刚起步时，欧洲各国意识到：单打独斗在技术上将难以和美国抗衡。

二十年来，欧盟始终不甘落后于美国，若各自搞出一个不同的标准、很难在世界上占主导优势（标准这东西就是人多、说话大声拳头硬的就赢了；总不能全世界只你一个人跟别人用不一样的）。

它们吸取了各自为政的失败教训、加强内部联盟，终于在2G时代超越了美国。

1982年起欧洲邮电管理委员会成立了“移动专家组”负责通信标准的研究。

GSM的名字即是移动专家组（法语:Groupe Spécial Mobile）的缩写，后来这一缩写的含义被改为“全球移动通信系统”（Global System for Mobile communications），以向全世界推广GSM。

GSM的技术核心是时分多址技术(TDMA)，其特点是将一个信道平均分给八个通话者，一次只能一个人讲话、每个人轮流用1/8的信道时间。

GSM的缺陷是容量有限，当用户过载时，就必须建立更多的基站。不过，GSM的优点也突出：易于部署，且采用了全新的数字信号编码取代原来的模拟信号；还支持国际漫游、提供SIM卡方便用户在更换手机时仍能储存个人资料；能发送160字长度的短信。

可以说，移动通信的技术与应用在2G时期有了惊人的进步。

1991年，爱立信和诺基亚率先在欧洲大陆上架设了第一个GSM网络。短短十年内，全世界有162个国家建成了GSM网络，使用人数超过1亿、市场占有率高达75%。

在欧洲人野心勃勃地想要超越美国称霸世界时，美国人同一时间却搞出了三套通信系统。其中两套同样是基于TDMA技术的、第三套则是高通推出的码分多址技术(CDMA)。

TDMA的信道一次仅供一个人使用、八个用户得轮流使用，容量有限；然而CDMA采用加密技术、让所有人同时讲话也不会被其他人听到（好比编号1只能与编号1通话、编号2只能与编号2通话，互不干扰），容量大幅提升。

从技术上来看，CDMA系统的容量是GSM的10倍以上。

从1950年代起，CDMA就是美军军方的通信技术之一。在创始人Irwin Jacobs和Andrew Viterbi领军下，高通在1989年成功将CDMA应用在移动通信上。

然而高通没有实际的手机制造经验，欧洲的运营商们也对它的知识产权不感兴趣。即使是在美国也只有极少数的运营商愿意使用该系统。

早期有关CDMA的报导都是相当消极的，基站不能达到预期的性能，CDMA手机也无处可买。总体而言就是雷声大，雨点小。

与此同时，欧洲大力投资GSM，短短数年内建立了国际漫游标准，在全球广布GSM基站。

自然，CDMA起步较GSM晚了一步，加之美国国内资源又被分散，CDMA失去了大半江山。

在2G时代，CDMA是个失败者。另一方面，美国在通信标准之争上的失败，间接也影响了摩托罗拉手机的竞争力。

当数字移动电话渐渐取代模拟移动电话时，摩托罗拉仍在模拟移动电话市场有40%的份额，但数字移动电话却不到二成。对于数字通信的威胁，摩托罗拉错估了模拟手机的寿命，当时其高管表示：4300万个模拟手机用户，错不了的！

如同AT&T当初不愿砸钱在无线电话部门上一般，摩托罗拉当中最赚钱、说话也最大声的模拟手机部门更不可能让资源流到数字手机部门里。

同样的故事也可见于而后的诺基亚与智能手机之争。企业巨头的倒下很少是源于单一的外在因素，多是由于企业内耗、导致技术推进缓慢。

1997年，摩托罗拉终于走下神坛，其全球移动电话市场份额从1997年的50%暴跌到17%。持续了20年辉煌的摩托罗拉终于被一家之前还在造纸、1992年才推出第一部数字手机的公司——诺基亚击垮。

3、3G：CDMA大行其道(5120字)随着人们对移动网络的需求不断加大，第3代移动通信网络必须在新的频谱上制定出新的标准，享用更高的数据传输速率。

在3G之下，有了高频宽和稳定的传输，影像电话和大量数据的传送更为普遍，行动通讯有更多样化的应用，因此3G被视为是开启行动通讯新纪元的重要关键。而支持3G网络的平板电脑也是在这个时候出现，苹果，联想和华硕等都推出了一大批优秀的平板产品。

中国于2009年的1月7日颁发了3张3G牌照，分别是中国移动的TD-SCDMA，中国联通的WCDMA和中国电信的WCDMA2000。

3G的几个主流标准制式

分别是WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA，WiMAX。

CDMA是第三代移动通信系统的技术基础。CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。

世界上主流的3G规格为WCDMA与CDMA2000系列，另外还有中国移动主推的TD-SCDMA。美、加、澳、韩以及日本KDDI采用CDMA 2000系列。

高通的专利地雷与三大标准之争

如前文所述，高通的CDMA技术在容量与通话质量上皆优于欧盟GSM的TDMA技术。但GSM早一步部署，短时间内快速推行全球，以致CDMA在当时不过是雷声大雨点小，高通也一度陷于危机之中。

但到了3G时代，局势却有了反转。究竟是什么原因呢？

让我们先来讲讲高通的历史。

1、高通的专利地雷

走进高通位于加州圣地牙哥的本部，迎面而至的一堵厚厚的专利墙上，镶嵌着高通所持有关于移动通信将近1400项专利。

这就是著名的“Qualcomm Patent Wall”。

高通的一切都明明白白的写在了这面墙上：财富、垄断、成功…高通就像一条毒蛇，深谙扼住宿主脖子、获取高额利润之道。

冷战时期，美国军方所使用的通信方式能将信息进行加密与解密，称为码分多址(CDMA)技术，以确保信息传输时不被苏联所窃取。

Linkabit是加州圣地牙哥(San Diego)第一家电子通讯技术公司，负责承接这笔订单、为美国军方和航太局开发卫星通信和无线通信技术。

Linkabit的两位创始人皆是通信界的大牛──Irwin Jacobs任教于麻省理工电机系，其著作《通讯工程原理》(Principles of Communication Engineering)，奠定了当时乃至于现在的通讯基础，至今仍是通讯界圣经宝典。

另一位创始人Andrew Viterbi提出了著名的维特比算法(Viterbi algorithm)。

1980年，Jacobs和Viterbi将Linkabit卖给同属通讯领域的M/A-COM公司，并于1985年创办了高通(Qualcomm)，意即有品质的通信(QUAlity COMMunications)。

1989年，高通大幅改善了CDMA的功率问题，并成功将其商用化。

可惜的是，此时欧洲通信标准协会已着手进行GSM技术标准制定，随后很快推行到了欧洲与日本市场。

美国本土的通信工业协会也认定GSM所采用的TDMA技术为2G标准。尽管CDMA比TDMA的容量更大、通话质量更好，但技术更复杂，大半运营商不相信技术的可行性。

高通发展的一大关键，在于Jacobs狡诈莫测的三大专利流氓手段：

1）造地雷：建立垄断的专利布局

高通围绕着功率控制、同频复用、软切换等技术，构建了CDMA专利墙，相较于其他厂商在专利数量和品质上都有非常大的优势。

但高通不满足于此，它要一人享用这笔丰厚的利润。

在高通，养了一批不下于技术研发部门的庞大专利律师军团，通过并购、控告对手专利侵权等专利战，将所有CDMA的相关专利都一步一步拢络过来。

专利律师的职责，就是申请专利、谈专利价格、控告侵权公司。

第二步是大量申请垃圾专利，用垃圾专利保证其核心专利──在旧有的专利保护到期之前便申请新的专利、或大量申请CDMA外围专利，然后申告该技术为新技术的一环，封杀了关于CDMA内外围的所有技术。

2）埋地雷：将专利技术套入通信标准

收集齐了专利地雷还不够，还要让人得踩到才行。

首先要明白为啥需要通信标准？你总不能让电信打不通移动的手机、华为打不通iPhone手机，制定统一的通信标准的目的就是让不同运营商商、基站设备与手机之间能互联互通。

由于GSM标准由欧洲运营商和设备商（如爱立信、诺基亚）共同提出，共同享有知识产权，专利基本上是开放的。

但高通表面上提出了一套采用CDMA技术的2G标准，实际上将CDMA专利技术藏在了里头，等于使用该2G标准时，也就踩到了高通的专利。

这种以单一家公司专利而垄断某一标准的行为，照理说不会发生于由各国成员组成的通信标准制定小组里，别的国家与厂商因本身利益冲突，必然会极力反对。

然而，当时2G研究才刚起步，多数厂商的注意力仍在欧洲人所提出的GSM标准上，高通的CDMA技术并没有多少人闻问，反而让高通趁隙而入。

3）更多的地雷：将CDMA演算法整入芯片

高通的最后一步棋，是把CDMA的演算法嵌入集成芯片。其最大特点为整合信号的发送与接收、电源管理和数模转换等于单一芯片之上，即今天我们称的SoC（System on Chip,片上系统）。

这样一来，使用高通专利的手机厂商，必须先缴一笔授权费取得专利使用权。在芯片或产品量产后，再依据出货量收取根据产品售价一定比例的费用，平均需缴纳手机销售额5-10%不等的权利金。

这点可是相当的不合理的——屏幕、镜头、机壳等零件全部与CDMA毫不相关，也得被抽销售额的百分比。(难道在手机上镶了块钻石,利润还得算在高通头上吗？)

那时高通提供了SoC一套完整的解决方案，大多数手机厂商还没SoC整合的技术能力，也只能乖乖挨这一刀。

你设局，也要有人愿意踩。高通专利的高门槛挡住了竞争对手，也挡住了CDMA的迅速市场化，多数运营商还是选择了GSM系统，靠专利使用费养活的高通在美国活的并不好。

此时，高通迎来了一根橄榄枝──来自于韩国政府。

在发展CDMA之前，韩国运营商、手机等通讯设备制造业相当薄弱。1990年11月，高通和电子通信研究院(ETRI)签署有关CDMA技术转移协定。

高通答应把每年在韩国收取专利费的20%交给韩国电子通信研究院、协助其研究，韩国政府也宣布CDMA为韩国唯一的2G移动通信标准，并全力支持韩国三星、LG等投入CDMA技术的商业应用。

韩国不向支持GSM的欧洲靠拢、选择了CDMA作为2G标准，主要是为了低廉的专利优惠，虽承担了一定的风险，最终也获得了相应的回报。

通过发展CDMA，韩国的移动通信普及率迅速提高，短短五年内移动通信用户数达100万，SK电信成为全球最大的CDMA运营商。通讯设备制造商更是异军突起，三星成为全球首家CDMA手机出口商。

CDMA不仅带动了韩国通信业的发展，也促进了整个韩国经济的发展。所以多有人说：“韩国人救了高通”，高通更从此成为全球性的跨国大公司。

韩国的成功典型，第一次向世界证明了CDMA正式商用的可能性，也让美国一些运营商及设备商对CDMA技术开始恢复信心。

在高通与韩国人赚的钵满盆满笑呵呵的同时，让我们把画面拉回到欧洲这边。

2000年后，2G的速度与容量上限逐渐面临瓶颈，经历了1G到2G眨眼间便大举翻盘的技术变革，各大手机厂商吃了历史教训，个个提心吊胆着准备迎接3G时代。

2、欧美中斗法：三大3G通信标准

3G最大的优点是更快的网速，2G的下载速度约仅9600bps～64kbps，而3G初期的速度则为300k-2Mbps，足足提升了三十倍多。

爱立信、诺基亚、阿尔卡特等实力雄厚的欧洲厂商虽知TDMA难敌CDMA的优势，更难以作为3G核心技术，但谁也不想接受高通霸道的方案。

于是欧洲与日本等原本推行GSM标准的国家联合起来成立了3GPP组织(3rd Generation Partnership Project)，负责制定全球第三代通信标准。

3GPP小心翼翼地参考CDMA技术，以尽量绕过高通设下的专利陷阱，开发出了原理类似的W-CDMA。

高通赶紧不落人后地与韩国联合组成3GPP2(3rd Generation Partnership Project 2)与3GPP抗衡，推出了CDMA2000。

既然你们都有一套自己的标准，当然，咱们中国也不能落于人后，硬是搞了一个TD-SCDMA。

谁也不想被高通揩油，所以用CDMA2000的少；TD-SCDMA只有中国使用；自然，最后的结果是W-CDMA的参与者最多，在三个3G通信标准中最成熟、市场占有率也最高。

不过，因三大通信技术都碰触到了CDMA的底层专利技术，仍无法避免地被高通硬生生啃掉一块利润大饼，高通可谓是3G时代最大的赢家。

不过，真正让高通大赚的，还是源于智能手机的兴起。