1G崛起：創(chuàng)世紀(jì)的風(fēng)云激蕩

作者 / 蜉蝣采采

文章字?jǐn)?shù) / 4800

在波瀾壯闊的通信發(fā)展史上，總有許多的“第一次”值得銘記。比如，第一聲電話的撥通，第一部手機(jī)的誕生。今天我要講述的，就是開(kāi)啟移動(dòng)通信新紀(jì)元的先驅(qū)，1G的故事。

大哥大，是我們對(duì)1G最直觀的印象，糟糕的音質(zhì)，發(fā)不了短信，更沒(méi)法上網(wǎng)。“雞肋”是它的代名詞，昂貴、原始、笨重是它抹不掉的標(biāo)簽。

然而在我看來(lái)，作為移動(dòng)通信洪荒時(shí)代的開(kāi)天辟地之作，1G是偉大的。它為我們構(gòu)建了延續(xù)至今的移動(dòng)通信系統(tǒng)底層架構(gòu)。

相信我，看完本期內(nèi)容，你就能管窺蠡測(cè)那移動(dòng)通信創(chuàng)世紀(jì)的風(fēng)云激蕩，追溯那些如今習(xí)以為常的概念的本源。

移動(dòng)通信的前置技術(shù)

幾千年以來(lái)，人類(lèi)最原始的通信需求，無(wú)非就是文字和語(yǔ)音這兩類(lèi)。烽火狼煙、飛鴿傳書(shū)、驛站飛馳，人們?yōu)榱烁咝实奈淖滞ㄐ哦舷虑笏鳌?/p>

然而一直以來(lái)，由于語(yǔ)音信息沒(méi)法保存，也難以直接記錄，要遠(yuǎn)距離傳送完全是束手無(wú)策。時(shí)至今日，順風(fēng)耳的傳說(shuō)還在我們耳邊回蕩。

到了19世紀(jì)這個(gè)技術(shù)爆發(fā)的時(shí)代，隨著電磁學(xué)基礎(chǔ)理論的突破，人類(lèi)精進(jìn)了文字通信的效率，語(yǔ)音的遠(yuǎn)距離傳送也終于得以解鎖。

相對(duì)于語(yǔ)音來(lái)說(shuō)，發(fā)送文字只需順序處理一串串編碼的符號(hào)，對(duì)時(shí)延要求不高，出錯(cuò)了也沒(méi)關(guān)系，只需重發(fā)就行，實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單。

因此，采用電信號(hào)傳送文字的技術(shù)：電報(bào)誕生的歷史更為久遠(yuǎn)一些。

1837年，美國(guó)的薩繆爾·摩爾斯發(fā)明了電報(bào)，還發(fā)展出一套將羅馬字母及數(shù)字用一系列點(diǎn)和線來(lái)表達(dá)的編碼方案，這就是大名鼎鼎的“摩爾斯電碼”。

這套系統(tǒng)后來(lái)經(jīng)過(guò)擴(kuò)展，也可以表達(dá)包括中文在內(nèi)的全球所有主流文字，成為真正的全球通用方案。

時(shí)隔57年，意大利的古列爾莫·馬可尼采用電磁波取代了有線電路來(lái)傳送摩爾斯電碼，無(wú)線電報(bào)自此誕生，這讓他獲得了諾貝爾獎(jiǎng)并贏得了“無(wú)線電之父”的美譽(yù)。

無(wú)線電報(bào)的發(fā)明標(biāo)志著無(wú)線通信時(shí)代的開(kāi)啟，并在兩次世界大戰(zhàn)中發(fā)揮了重要作用。 新時(shí)代的齒輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。

我們?cè)僬f(shuō)回電話。

“華生先生，來(lái)這里！我要見(jiàn)你！”

1876年，隨著亞歷山大·貝爾打通首個(gè)可商用電話，人類(lèi)終于實(shí)現(xiàn)了超遠(yuǎn)距離的實(shí)時(shí)話音傳遞， “順風(fēng)耳”的傳說(shuō)至此成為現(xiàn)實(shí)。

然而此時(shí)的電話還被稱(chēng)作“語(yǔ)音電報(bào)”，它的形態(tài)跟我們熟悉的電話機(jī)完全是大相徑庭。

它是長(zhǎng)這樣的：

這有這樣的：

甚至還有這樣的：

這奇形怪狀的，能好用才見(jiàn)鬼了！

總之當(dāng)時(shí)的電話系統(tǒng)還十分原始，信號(hào)的傳遞被局限在了電話線之中，自由移動(dòng)邊走邊打電話的夢(mèng)想依然遙不可及。

歷史在等待一個(gè)破局的時(shí)機(jī)。

技術(shù)精進(jìn)的最強(qiáng)催化劑

兵者，國(guó)之大事，死生之地，存亡之道，不可不察也。雖然我們厭惡戰(zhàn)爭(zhēng)，但不可否認(rèn)戰(zhàn)爭(zhēng)是科技發(fā)展的最強(qiáng)驅(qū)動(dòng)力，甚至沒(méi)有之一。

戰(zhàn)場(chǎng)上可沒(méi)那么多時(shí)間嘀嘀嘀地拍電報(bào)，迫切需要一種不依賴線纜就能直接對(duì)話，又能隨時(shí)背著行軍的可移動(dòng)式通信設(shè)備。

于是，在第二次世界大戰(zhàn)期間，在無(wú)線電報(bào)和有線電話的技術(shù)基礎(chǔ)上，能直接發(fā)送語(yǔ)音的無(wú)線通信技術(shù)作為戰(zhàn)爭(zhēng)制勝的制高點(diǎn)，被各國(guó)投入巨資研究。

終于，在1940 年，摩托羅拉公司為美國(guó)軍方研制出了第一款劃時(shí)代的移動(dòng)通信產(chǎn)品：無(wú)線步話機(jī)，編號(hào) SCR-300。

這玩意其實(shí)就是我們今天非常熟悉的無(wú)線對(duì)講機(jī)的前身，大家用它就可以直接講話，比電報(bào)的效率高多了。因此它也被親切地稱(chēng)作：Walkie-Talkie，也就是邊走邊說(shuō)的意思。

這套系統(tǒng)重達(dá)16公斤，需要通信兵專(zhuān)人背負(fù)，或安裝在車(chē)輛和飛機(jī)上。它采用頻率調(diào)制技術(shù)，使通話距離達(dá)到了前所未有的12.9公里。

隨著“小男孩”和“胖子”帶來(lái)的世界核平，戰(zhàn)爭(zhēng)的陰霾逐漸散去，特殊時(shí)期積累的技術(shù)突破開(kāi)始向外擴(kuò)散，全球的科技步入了快速發(fā)展期。

0G / Pre-1G的篳路藍(lán)縷

1946年，美國(guó)的AT&T將無(wú)線收發(fā)信機(jī)和傳統(tǒng)的有線通信網(wǎng)絡(luò)相連，推出了全球首個(gè)無(wú)線通信服務(wù)：MTS。這名字看似高深莫測(cè)，其實(shí)只是移動(dòng)電話服務(wù)這幾個(gè)英文單詞的縮寫(xiě)而已。

在MTS系統(tǒng)下，要打電話可不像今天這么簡(jiǎn)單。首先，你要自己手動(dòng)搜索看有沒(méi)有空閑的無(wú)線信道。如果剛好有的話，你會(huì)通過(guò)這個(gè)信道連接到電話公司的接線員。

然后接線員會(huì)問(wèn)你：親愛(ài)的周先生，你想找誰(shuí)呢？你回答：當(dāng)然是找我心中的那個(gè)唯一，小麗呀。于是接線員幫你接通小麗的電話，然后你們就可以愉快地煲電話粥了。

小麗呀，咱們一日不見(jiàn)如隔三秋，我想你想得無(wú)法自拔呀～ 討厭啦，別這么肉麻，旁邊有人聽(tīng)著呢。

沒(méi)有錯(cuò)，剛才那位接線員也沒(méi)閑著，他會(huì)在一旁凝神靜氣，側(cè)耳傾聽(tīng)，認(rèn)真地統(tǒng)計(jì)通話時(shí)間并計(jì)算話費(fèi)賬單。

并且，你和小麗的通話采用對(duì)講機(jī)模式，你說(shuō)完了她才能說(shuō)，她說(shuō)的時(shí)候你只能聽(tīng)著，一切都是那么相敬如賓，完全不用擔(dān)心插嘴和吵架。

受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，無(wú)線收發(fā)信機(jī)的體積非常大，只能安裝在汽車(chē)上，被稱(chēng)作“汽車(chē)電話”。

也就是說(shuō)，出了家門(mén)，要隨時(shí)隨地跟女朋友聯(lián)系，沒(méi)有車(chē)是萬(wàn)萬(wàn)不行的，這是妥妥的貴族消費(fèi)啊。

雖然這套系統(tǒng)極其原始，還存在著各種各樣的限制，用戶體驗(yàn)也是一言難盡，但毋庸置疑，它是人類(lèi)歷史上第一個(gè)商用的移動(dòng)電話系統(tǒng)。

之后，德國(guó)商用了自己的A-Netz系統(tǒng)；蘇聯(lián)發(fā)明了ЛК-1車(chē)載電話并開(kāi)發(fā)出了Altai系統(tǒng)，并在30多個(gè)城市商用；芬蘭推出的ARP系統(tǒng)也在全國(guó)遍地開(kāi)花。

這團(tuán)由MTS點(diǎn)燃的星星之火乘著時(shí)代的東風(fēng)，迅速發(fā)展成席卷全球的燎原之勢(shì)。這一片欣欣向榮仿佛昭示著一個(gè)全新時(shí)代的來(lái)臨。

第一代移動(dòng)通信技術(shù)，也就是1G，自此正式宣告誕生了嗎？

其實(shí)，當(dāng)時(shí)的這些技術(shù)由于在容量、移動(dòng)性、終端等方面的方面的缺失，稱(chēng)作1G還不夠格，只能被稱(chēng)作0G或者Pre-1G。

比如說(shuō)，那個(gè)階段的基站形態(tài)跟現(xiàn)在截然不同，在城市中央聳立著一個(gè)高塔，以超高功率發(fā)射信號(hào)，覆蓋半徑達(dá)幾十公里，整個(gè)城市僅需一個(gè)基站，跟現(xiàn)在的電視塔如出一轍。

這種方式叫做“大區(qū)制”，看似簡(jiǎn)約大氣，但卻有幾個(gè)明顯的問(wèn)題。

首先是冷熱不均：基站底下是大片的燈下黑，離基站距離近的地方信號(hào)太強(qiáng)，遠(yuǎn)的地方又信號(hào)又太弱，用戶體驗(yàn)不佳。

然后就是容量捉急：受限于頻譜資源，一個(gè)基站就那么十幾個(gè)到幾十個(gè)信道，覆蓋面積越大，要同時(shí)打電話的人就越多，結(jié)果大家就像堵車(chē)一樣瘋狂地相互爭(zhēng)搶空閑信道，結(jié)果誰(shuí)都搶不到。

并且，如果汽車(chē)開(kāi)到了服務(wù)基站的覆蓋范圍之外，就算有其他基站的信號(hào)，系統(tǒng)也不會(huì)自動(dòng)地把通話移交到新的基站上，只能眼睜睜地看著電話斷掉。然后呢，只重新?lián)艽颉＿@個(gè)缺點(diǎn)無(wú)比致命，只有解決好了這個(gè)問(wèn)題，“移動(dòng)”通信才名副其實(shí)。

再者，跟汽車(chē)合而為一的電話嚴(yán)重限制了該系統(tǒng)的使用范圍。難道想要隨時(shí)隨地打電話就只能先買(mǎi)車(chē)？難道在外面散步的時(shí)候就不需要打電話了？唯有小型化便攜式的“手機(jī)”，才更符合絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的需要。

手機(jī)的誕生

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，在絕對(duì)剛性需求的驅(qū)動(dòng)下，一切的不可能終將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

1973年，以馬丁·庫(kù)珀為代表的摩托羅拉工程師發(fā)明了人類(lèi)歷史上第一部可商用的手機(jī)——DynaTAC。這項(xiàng)劃時(shí)代的創(chuàng)新寫(xiě)下了移動(dòng)通信史上最為濃墨重彩的一筆。

這款手機(jī)的本體高22厘米，差不多相當(dāng)于1.5個(gè)iPhone 15，重約兩斤半，是iPhone 15的7.5倍，上面還有一個(gè)直沖云霄的天線，拿著它可以通話長(zhǎng)達(dá)20分鐘。

雖然在今天看來(lái)，這款原始手機(jī)的體積重量驚人，通話時(shí)間可歌可泣，但它首次把無(wú)線通信終端從汽車(chē)的牢籠中解脫出來(lái)，走上了獨(dú)立發(fā)展的康莊大道。

1G的繁榮

在發(fā)明手機(jī)的同時(shí)，美國(guó)的運(yùn)營(yíng)商AT&T和摩托羅拉等巨頭也在基站等系統(tǒng)設(shè)備上不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，推進(jìn)系統(tǒng)的升級(jí)換代。

早在1964年，AT&T就成立了一個(gè)叫做貝爾實(shí)驗(yàn)室的部門(mén)，并用來(lái)進(jìn)行最前沿的技術(shù)探索。這個(gè)貝爾實(shí)驗(yàn)室果然不孚眾望，搗鼓出了一個(gè)叫做AMPS（Advanced Mobile Phone System）的系統(tǒng)，并在美國(guó)多地展開(kāi)測(cè)試。

反觀摩托羅拉這邊的做法就比較雞賊了。由于他們靠著吃老本躺著賺了不少錢(qián)，為了不自我革命，他們一邊對(duì)新系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芡暇屯希贿叞荡甏甑匮邪l(fā)投入進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備以防被時(shí)代拋棄。

就在美國(guó)通信巨頭的小算盤(pán)打的飛起的時(shí)候，一股空降勢(shì)力卻突然加入了戰(zhàn)局：日本。

1979年，日本電報(bào)及電話公司NTT在東京推出了一套極為先進(jìn)的，全新的自動(dòng)化通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)由88個(gè)基站組成，采用800MHz頻段，雙工信道數(shù)達(dá)到了600個(gè)。

之后，這套系統(tǒng)被認(rèn)定為世界首個(gè)1G商用網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)通信的發(fā)展，終于揭開(kāi)了嶄新的一頁(yè)。

那么，到底是什么技術(shù)突破，讓這套系統(tǒng)摘得1G的桂冠呢？

第一點(diǎn)是“蜂窩通信”的引入。

和之前的0G不同，這套系統(tǒng)下基站發(fā)射信號(hào)的功率低，覆蓋范圍自然也小。每個(gè)基站只需覆蓋自己周邊那一畝三分地就行。

要實(shí)現(xiàn)大片區(qū)域的連續(xù)覆蓋？簡(jiǎn)單！只需要鋪開(kāi)建多個(gè)基站就可以。

這樣一來(lái)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就被劃分為多個(gè)由正六邊形組成的小格子，每個(gè)格子則被稱(chēng)作一個(gè)“小區(qū)”。由于整體的組網(wǎng)形態(tài)和蜂窩極為相似，因此該模式也就有了一個(gè)全新的名稱(chēng)：蜂窩通信。

蜂窩通信有如下好處：

1. 按需覆蓋：不必像大區(qū)制那樣大包大攬，在有人的地方建設(shè)基站就可以了，也不需要高塔，城市房頂就能滿足大部分站址的需求，沒(méi)有人的地方可以暫不考慮。

2. 按需擴(kuò)容：每個(gè)小區(qū)可謂麻雀雖小 五臟俱全，容量和原來(lái)的一個(gè)大區(qū)相當(dāng)，想要擴(kuò)容，簡(jiǎn)單，直接把一個(gè)小區(qū)分裂成幾個(gè)更小的小區(qū)，容量直接成倍增長(zhǎng)。

3. 頻率復(fù)用：由于每個(gè)小區(qū)的發(fā)射功率都不大，信號(hào)出了小區(qū)的覆蓋范圍就衰減地差不多了，因此在稍遠(yuǎn)一點(diǎn)的小區(qū)完全可以使用相同的頻率而不會(huì)干擾，這就叫做頻率復(fù)用。這樣一來(lái)，頻譜資源的利用率大大提升，系統(tǒng)容量也就青云直上了。

第二點(diǎn)是完善的移動(dòng)性管理。

這基站和小區(qū)一多，用戶在不同的基站和小區(qū)間移動(dòng)的話，要保持通話不斷，這可如何處理？

答案是：切換。

所謂切換，就是當(dāng)用戶離開(kāi)一個(gè)小區(qū)進(jìn)入另一個(gè)小區(qū)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)協(xié)調(diào)手機(jī)和兩個(gè)小區(qū)這三方做好工作交接。

源小區(qū)： 報(bào)告，手機(jī)要走出我的覆蓋區(qū)了，信號(hào)越來(lái)越弱，掉話危在旦夕！ 目標(biāo)小區(qū)： 我這邊已經(jīng)準(zhǔn)備好食宿了，讓手機(jī)放心過(guò)來(lái)吧，然后你源小區(qū)就可以退房了！ 手機(jī)： 我已成功接入目標(biāo)小區(qū)！用戶還在舌綻蓮花呢，且通話質(zhì)量良好，對(duì)此毫不知情！

有了以切換為核心的移動(dòng)性管理技術(shù)，多個(gè)基站和小區(qū)才能不再各自為戰(zhàn)，他們自此緊密合作，高效協(xié)同，形成了一張真正意義上的網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)無(wú)論怎么移動(dòng)都能得到不間斷的服務(wù)，讓移動(dòng)通信從此名副其實(shí)。

自此之后，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的底層架構(gòu)就再也沒(méi)有大的變化。

看看現(xiàn)在的世界，不論是如日中天的5G，還是光環(huán)褪去的4G，抑或行將就木的3G和2G，他們運(yùn)行的最底層架構(gòu)依然是蜂窩網(wǎng)絡(luò)加移動(dòng)性管理，追憶著那移動(dòng)通信洪荒時(shí)代的往事。

言歸正傳。

自從日本NTT商用全球首個(gè)1G網(wǎng)絡(luò)以來(lái)，1G技術(shù)就像打通了任督二脈一般，迅速在全球掀起了一波排山倒海般的高潮。

1981年，北歐的挪威和瑞典建設(shè)了歐洲首個(gè)1G網(wǎng)絡(luò)——NMT（Nordic Mobile Telephones）。

之后不久，丹麥、芬蘭、俄羅斯以及一票波羅的海國(guó)家也加入了進(jìn)來(lái)，使得NMT成為世界首個(gè)可在不同國(guó)家間漫游的移動(dòng)通信系統(tǒng)。

1983年，美國(guó)的AMTS經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的拖延，終于投入正式商用。僅僅過(guò)了一年，用戶數(shù)就達(dá)到了20萬(wàn)，4年后，AMPS的用戶數(shù)達(dá)到了驚人的兩百萬(wàn)之多。

此后，AMPS系統(tǒng)開(kāi)始了全球擴(kuò)張之路，最終將它的版圖擴(kuò)展到了超過(guò)72個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

1985年，英國(guó)的沃達(dá)豐宣布自己的TACS系統(tǒng)正式商用。

TACS也不甘示弱，在全球發(fā)展迅猛，有近30個(gè)國(guó)家和地區(qū)選擇它來(lái)建設(shè)1G網(wǎng)絡(luò)。

除了AMPS、TACS、NMT之外，1G技術(shù)還包括德國(guó)的C-Netz、法國(guó)的Radiocom 2000、意大利的RTMI等。

這些蓬勃發(fā)展的技術(shù)宣告著一個(gè)真正的移動(dòng)通信時(shí)代的到來(lái)。

1 987年，中國(guó)首個(gè)TACS基站在廣州建成，標(biāo)志著中國(guó)從此進(jìn)入1G時(shí)代。

下面是中國(guó)首個(gè)擁有“大哥大”的“大哥”的回憶：

“1987年11月21日是我終生難忘的日子。這一天，我成為中國(guó)第一個(gè)手機(jī)用戶，買(mǎi)手機(jī)花了2萬(wàn)元，入網(wǎng)費(fèi)6000元。貴確實(shí)是貴，但它解決了貿(mào)易洽談的急需，讓我成為市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)第一批受益者”。

一時(shí)間，“大哥大”成為了潮流和身份的象征。 無(wú)論是吃飯、喝茶、談判，只要把大哥大往桌上一放，立馬buff疊滿，氣勢(shì)上高人一頭。

盡管我們現(xiàn)在看來(lái)，1G系統(tǒng)是那樣的原始，人們只能舉著笨重的手機(jī)在嘈雜中勉強(qiáng)通話，但它已經(jīng)足以將移動(dòng)通信的光芒撒播到全球每一個(gè)角落了。

它從混沌初開(kāi)的創(chuàng)世紀(jì)走來(lái)，跨越山與海的彼端，將人們的心緊緊相連。它打開(kāi)了 新時(shí)代的大門(mén)，舊時(shí)王謝堂前燕，終有一天會(huì)飛入尋常百姓家。

未完待續(xù)……