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移动通信历史 |全球和中国移动通信发展史
[ 通信界 / www.mc21st.com / www.cntxj.net / 2004/8/10 ]
 

● 移动通信历史 |全球和中国移动通信发展史

发展过程

移动通信可以说从无线电通信发明之日就产生了。1897年,M.G.马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的,距离为18海里。

现代移动通信技术的发展始于本世纪20年代,大致经历了五个发展阶段。

第一阶段从本世纪20年代至40年代,为早期发展阶段。在这期间,首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统,其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。该系统工作频率为2MHz,到40年代提高到30~40MHz可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段,特点是专用系统开发,工作频率较低。

第二阶段从40年代中期至60年代初期。在此期间内,公用移动通信业务开始问世。1946年,根据美国联邦通信委员会(FCC)的计划,贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网,称为“城市系统”。当时使用三个频道,间隔为120kHz,通信方式为单工,随后,西德(1950年)、法国(1956年)、英国(1959年)等国相继研制了公用移动电话系统。美国贝尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。这一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过 渡,接续方式为人工,网的容量较小。


第三阶段从60年代中期至70年代中期。在此期间,美国推出了改进型移动电话系统(1MTS),使用150MHz和450MHz频段,采用大区制、中小容量,实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。德国也推出了具有相同技术水平的B网。可以说,这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段,其特点是采用大区制、中小容量,使用450MHz频段,实现了自动选频与自动接续。

第四阶段从70年代中期至80年代中期。这是移动通信蓬勃发展时期。1978年底,美国贝尔试验室研制成功先进移动电话系统(AMPS),建成了蜂窝状移动通信网,大大提高了系统容量。1983年,首次在芝加哥投入商用。同年12月,在华盛顿也开始启用。之后,服务区域在美国逐渐扩大。到1985年3月已扩展到47个地区,约10万移动用户。其它工业化国家也相继开发出蜂窝式公用移动通信网。日本于1979年推出800MHz汽车电话系统(HAMTS),在东京、大胶、神户等地投入商用。西德于1984年完成C网,频段为450MHz。英国在1985年开发出全地址通信系统(TACS),首先在伦敦投入使用,以后覆盖了全国,频段为900MHz。法国开发出450系统。加拿大推出450MHz移动电话系统MTS。瑞典等北欧四国于1980年开发出NMT—450移动通信网,并投入使用,频段为450MHz。

这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统,并在世界各地迅速发展。移动通信大发展的原因,除了用户要求迅猛增加这一主要推动力之外,还有几方面技术进展所提供的条件。首先,微电子技术在这一时期得到长足发展,这使得通信设备的小型化、微型化有了可能性,各种轻便电台被不断地推出。其次,提出并形成了移动通信新体制。随着用户数量增加,大区制所能提供的容量很快饱和,这就必须探索新体制。在这方面最重要的突破是贝尔试验室在70年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网,即所谓小区制,由于实现了频率再用,大大提高了系统容量。可以说,蜂窝概念真正解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。第三方面进展是随着大规模集成电路的发展而出现的微处理器技术日趋成熟以及计算机技术的迅猛发展,从而为大型通信网的管理与控制提供了技术手段。


第五阶段从80年代中期开始。这是数字移动通信系统发展和成熟时期。

以AMPS和TACS为代表的第一代蜂窝移动通信网是模拟系统。模拟蜂窝网虽然取得了很大成功,但也暴露了一些问题。例如,频谱利用率低,移动设备复杂,费用较贵,业务种类受限制以及通话易被窃听等,最主要的问题是其容量已不能满足日益增长的移动用户需求。解决这些问题的方法是开发新一代数字蜂窝移动通信系统。数字无线传输的频谱利用率高,可大大提高系统容量。另外,数字网能提供语音、数据多种业务服务,并与ISDN等兼容。实际上,早在70年代末期,当模拟蜂窝系统还处于开发阶段时,一些发达国家就着手数字蜂窝移动通信系统的研究。到80年代中期,欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网(GSM)的体系。随后,美国和日本也制定了各自的数字移动通信体制。泛欧网GSM已于1991年7月开始投入商用,预计1995年将覆盖欧洲主要城市、机场和公路。可以说,在未来十多年内数字蜂窝移动通信将处于一个大发展时期,及有可能成为陆地公用移动通信的主要系统。

与其它现代技术的发展一样,移动通信技术的发展也呈现加快趋势,目前,当数字蜂窝网刚刚进入实用阶段,正方兴末艾之时,关于未来移动通信的讨论已如火如菜地展开。各种方案纷纷出台,其中最热门的是所谓个人移动通信网。关于这种系统的概念和结构,各家解释并末一致。但有一点是肯定的,即未来移动通信系统将提供全球性优质服务,真正实现在任何时间、任何地点、向任何人提供通信服务这一移动通信的最高目标。

移动通信史上的十件大事
一、上帝创造了何等奇迹!——电报的发明
二、“沃森特先生,快来帮我啊”——电话的发明
三、无形的信使——电磁波的发现
四、“要是我能指挥电磁波,就可飞越整个世界”——无线电报的发明
五、载着声音飞翔的电波——无线电通信的发明
六、个人通信的发源地——传呼的诞生
七、实现个人电话的梦想 ——蜂窝式移动电话的诞生
八、让手机走近每一个人——GSM手机的出现
九、辉煌的失败 ——全球“铱”星系统
十、山雨欲来风满楼——新一代手机的诞生

一、上帝创造了何等奇迹!——电报的发明

人类历史上最早的通信手段和现在一样是“无线”的,如利用以火光传递信息的烽火台,通常大家认为这是最早传递消息的方式了。事实上不是,在我国和非洲古代,击鼓传信是最早最方便的办法,非洲人用圆木特制的大鼓可传声至三四公里远,再通过“鼓声接力”和专门的“击鼓语言”,可在很短的时间内把消息准确地传到50公里以外的另一个部落,不会像前段时间湖南卫视的“悄悄话接力”那样传得完全变了样。
其实,不论是击鼓、烽火、旗语(通过各色旗子的舞动)还是今天的移动通信,要实现消息的远距离传送,都需要中继站的层层传递,消息才能到达目的地。不过,由于那时人类还没有发现电,所以要想畅通快速地实现远距离传递消息只有等待了……
人类通信史上革命性变化,是从把电作为信息载体后发生的。
1753年2月17日,在《苏格兰人》杂志上发表了一封署名C·M的书信。在这封信中,作者提出了用电流进行通信的大胆设想。虽然在当时还不十分成熟,而且缺乏应用推广的经济环境,却使人们看到了电信时代的一缕曙光。
1793年,法国查佩兄弟俩在巴黎和里尔之间架设了一条230千米长的接力方式传送信息的托架式线路。据说两兄弟是第一个使用“电报”这个词的人。
1832年,俄国外交家希林在当时著名物理学家奥斯特电磁感应理论的启发下,制作出了用电流计指针偏转来接收信息的电报机;1837年6月,英国青年库克获得了第一个电报发明专利权。他制作的电报机首先在铁路上获得应用。不过,这种方式很不方便和实用,无法投入真正的实用阶段。历史到了这关键的时候,仿佛停顿了下来,还得等待一个画家来解决。美国画家莫尔斯在1832年旅欧学习途中,开始对这种新生的技术发生了兴趣,经过3年的钻研之后,在1835年,第一台电报机问世。但如何把电报和人类的语言连接起来,是摆在莫尔斯面前的一大难题,在一丝灵感来临的瞬间,他在笔记本上记下这样一段话:
“电流是神速的,如果它能够不停顿走十英里,我就让他走遍全世界。电流只要停止片刻,就会出现火花,火花是一种符号,没有火花是另一种符号,没有火花的时间长又是一种符号。这里有三种符号可组合起来,代表数字和字母。它们可以构成字母,文字就可以通过导线传送了。这样,能够把消息传到远处的崭新工具就可以实现了!”
随着这种伟大思想的成熟,莫尔斯成功地用电流的“通”、“断”和“长断”来代替了人类的文字进行传送,这就是鼎鼎大名的莫尔斯电码。
1843年,莫尔斯获得了3万美元的资助,他用这笔款修建成了从华盛顿到巴尔的摩的电报线路,全长64.4公里。1844年5月24日,在座无虚席的国会大厦里,莫尔斯用他那激动得有些颤抖的双手,操纵着他倾十余年心血研制成功的电报机, 向巴尔的摩发出了人类历史上的第一份电报:“上帝创造了何等奇迹!”
电报的发明,拉开了电信时代的序幕,开创了人类利用电来传递信息的历史。从此,信息传递的速度大大加快了。“嘀—嗒”一响(1秒钟),电报便可以载着人们所要传送的信息绕地球走上7圈半。这种速度是以往任何一种通信工具所望尘莫及的。
说到这里,还有一个故事必须提到,1912年“泰坦尼克”号撞到冰山后,发出电报“SOS,速来,我们撞上了冰山。”几英里之外的“加利福尼亚”号客轮本应能够救起数百条生命,但是这条船上的报务员不值班,因此没有收到这条信息。从此以后,所有的轮船都开始了全天候的无线电信号监听。


二、“沃森特先生,快来帮我啊”——电话的发明
电报传送的是符号。发送一份电报,得先将报文译成电码,再用电报机发送出去;在收报一方,要经过相反的过程,即将收到的电码译成报文,然后,送到收报人的手里。这不仅手续麻烦,而且也不能进行及时双向信息交流。因此,人们开始探索一种能直接传送人类声音的通信方式,这就是现在无人不晓的“电话”。
欧洲对于远距离传送声音的研究,始于18世纪,在1796年,休斯提出了用话筒接力传送语音信息的办法。虽然这种方法不太切合实际, 但他赐给这种通信方式一个名字——Telephone(电话),一直沿用至今。
1861年,德国一名教师发明了最原始的电话机,利用声波原理可在短距离互相通话,但无法投入真正的使用。
如何把电流和声波联系在一起而实现远距离通话?
亚历山大·贝尔是注定要完成这个历史任务的人,他系统地学习了人的语音、发声机理和声波振动原理,在为聋哑人设计助听器的过程中,他发现电流导通和停止的瞬间,螺旋线圈发出了噪声,就这一发现使贝尔突发奇想——“用电流的强弱来模拟声音大小的变化,从而用电流传送声音。”
从这时开始,贝尔和他的助手沃森特就开始了设计电话的艰辛历程,1875年6月2日,贝尔和沃森特正在进行模型的最后设计和改进,最后测试的时刻到了,沃森特在紧闭了门窗的另一房间把耳朵贴在音箱上准备接听,贝尔在最后操作时不小心把硫酸溅到自己的腿上,他疼痛地叫了起来:“沃森特先生,快来帮我啊!”没有想到,这句话通过他实验中的电话传到了在另一个房间工作的沃森特先生的耳朵里。这句极普通的话,也就成为人类第一句通过电话传送的话音而记入史册。1875年6月2日,也被人们作为发明电话的伟大日子而加以纪念,而这个地方——美国波士顿法院路109号也因此载入史册,至今它的门口仍钉着块铜牌,上面镌有:“1875年6月2日电话诞生在此。”
1876年3月7日,贝尔获得发明电话专利,专利证号码NO:174655。
1877年,也就是贝尔发明电话后的第二年,在波士顿和纽约架设的第一条电话线路开通了,两地相距300公里。也就在这一年,有人第一次用电话给《波士顿环球报》发送了新闻消息,从此开始了公众使用电话的时代。一年之内,贝尔共安装了230部电话,建立了贝尔电话公司,这是美国电报电话公司(AT&T)前身。
电话传入我国,是在1881年,英籍电气技师皮晓浦在上海十六铺沿街架起一对露天电话,付36文制钱可通话一次,这是中国的第一部电话。1882年2月,丹麦大北电报公司在上海外滩扬于天路办起我国第一个电话局,用户25家。1889年,安徽省安庆州候补知州彭名保,自行设计了一部电话,包括自制的五六十种大小零件,成为我国第一部自行设计制造的电话。
最初的电话并没有拨号盘,所有的通话都是通过接线员进行,由接线员将通话人接上正确的线路,拨号盘始于20世纪初,当时马萨诸塞州流行麻疹,一位内科医生因担心一旦接线员病倒造成全城电话瘫痪而提起的。不过在我国70年代,部分区县还在使用干电池为动力,没有拨号盘的手摇电话机。
今天,世界上大约有7.5亿电话用户,其中还包括1070万因特网用户分享着这个网络。写信进入了一个令人惊讶的复苏阶段,不过,这些信件也是通过这根细细的电话线来传送的。

三、无形的信使——电磁波的发现
自从贝尔发明了电话机,这样人人都能手拿一个“话柄”,和远方的亲朋好友谈天说地了。电报和电话的相继发明,使人类获得了远距离传送信息的重要手段。但是,电信号都是通过金属线传送的。线路架设到的地方,信息才能传到,这就大大限制了信息的传播范围,特别是在大海、高山,有没有能让信息无线传播的办法?
1820年,丹麦物理学家奥斯特发现,当金属导线中有电流通过时,放在它附近的磁针便会发生偏转。接着,学徒出身的英国物理学家法拉第明确指出,奥斯特的实验证明了“电能生磁”。他还通过艰苦的实验,发现了导线在磁场中运动时会有电流产生的现象,此即所谓的“电磁感应”现象。
著名的科学家麦克斯韦进一步用数学公式表达了法拉第等人的研究成果,并把电磁感应理论推广到了空间。他认为,在变化的磁场周围会产生变化的电场,在变化的电场周围又将产生变化的磁场,如此一层层地像水波一样推开去,便可把交替的电磁场传得很远。1864年,麦氏发表了电磁场理论,成为人类历史上预言电磁波存在的第一人。
那么,又有谁来证实电磁波的存在呢?此人便是亨利希·鲁道夫·赫兹。1887年的一天,赫兹在一间暗室里做实验。他在两个相隔很近的金属小球上加上高电压,随之便产生一阵阵噼噼啪啪的火花放电。这时,在他身后放着一个没有封口的圆环。当赫兹把圆环的开口处调小到一定程度时,便看到有火花越过缝隙。通过这个实验,他得出了电磁能量可以越过空间进行传播的结论。赫兹的发现公布之后,轰动了全世界的科学界,1887年成为了近代科学技术史的一座里程碑,为了纪念这位杰出的科学家,电磁波的单位便命名为“赫兹(Hz)”。
赫兹的发现具有划时代的意义,它不但证明了麦克斯韦理论的正确,更重要的是导致了无线电的诞生,开辟了电子技术的新纪元,标志着从“有线电通信”向“无线电通信”的转折点。也是整个移动通信的发源点,应该说,从这时开始,人类开始进入了无线通信的新领域。

四、“要是我能指挥电磁波,就可飞越整个世界”——无线电报的发明
赫兹通过闪烁的火花,第一次证实了电磁波的存在,但他却断然否定利用电磁波进行通信的可能性。他认为,若要利用电磁波进行通信,需要有一个面积与欧洲大陆相当的巨型反射镜,显然这是不可能的。
赫兹发现电磁波的消息远远扩散开来,到了俄国一位正从事电灯推广工作的青年波波夫那儿,他兴奋地说:“用我一生的精力去装电灯,对广阔的俄罗斯来说,只不过照亮了很小一角,要是我能指挥电磁波,就可飞越整个世界!”1894年,波波夫改进了无线电接收机并为之增加了天线,使其灵敏度大大提高。1896年,波波夫成功地用无线电进行莫尔斯电码的传送,距离为250米,电文内容为——“海因里斯·赫兹”。
在1897年5月18日,另一位研究无线电的年轻人——马可尼,改进了无线电传送和接收设备,在布里斯托尔海峡进行无线电通信取得成功,把信息传播了12公里。1898年,英国举行了一次游艇赛,终点设在离岸20英里的海上。《都柏林快报》特聘马可尼为信息员。他在赛程的终点用自己发明的无线电报机向岸上的观众及时通报了比赛的结果,引起了很大的轰动。这被认为是无线电通信的第一次实际应用。紧接着,马可尼在英国建立了世界上第一家无线电器材公司——英国马可尼公司。
1901年,英国的无线电报能发送到大西洋彼岸,不过当时的天线是用风筝牵着的金属导线。1902年在英国与加拿大之间正式开通了越洋无线电报通信电路,使国际间电报通信跃入到一个新的阶段。在中国,电报的最早应用是1920年7月中华邮政开办邮传电报业务。
由于无线电通信不需要昂贵的地面通信线路和海底电缆,因而很快便受到人们的重视。它首先被用于敷设线路困难的海上通信。第一艘装有无线电台的船只是美国的“圣保罗”号邮船。后来,海上无线电通信接二连三地在援救海上遇险船只的行动中发挥作用,从而初露头角。让我们想起波波夫的那句话:“要是我能指挥电磁波,就可飞越整个世界”。

五、载着声音飞翔的电波——无线电通信的发明
1906年12月24日圣诞节前夕,晚上8点左右,在美国新英格兰海岸附近穿梭往来的船只上,一些听惯了“嘀嘀嗒嗒”莫尔斯电码声的报务员们,忽然听到耳机中传来有人正在朗读圣经的故事,有人拉着小提琴,还伴奏有亨德尔的《舒缓曲》,报务员们怔住了,他们大声地叫喊着同伴的名字,纷纷把耳机传递给同伴听,果然,大家都清晰地听到说话声和乐曲声,最后还听到亲切的祝福声,几分钟后,耳机中又传出那听惯了的电码声。
其实这并不是什么奇迹的出现,而是由美国物理学家费森登主持和组织的人类历史上第一次无线电广播。这套广播设备是由费森登花了4年的时间设计出来的,包括特殊的高频交流无线电发射机和能调制电波振幅的系统,从这时开始,电波就能载着声音开始展翅飞翔了。
在这之前,也有无数人在无线电研究上取得了成果,其中最出名的就是无线电广播之父——美国人巴纳特·史特波斐德,他于1886年便开始研究,经过十几年不懈努力而取得了成功,在1902年,他在肯塔基州穆雷市进行了第一次无线电广播。他们在穆雷广场放好话筒,由巴纳特·史特波斐德的儿子在话筒前说话、吹奏口琴,他在附近的树林里放置了5台矿石收音机,均能清晰地听到说话和口琴声,试验获得了成功。之后又在费城进行了广播,并获得了专利权。现在,州立穆雷大学仍树有“无线电广播之父——巴纳特·史特波斐德”的纪念碑。
与此同时,无线电通信逐渐被用于战争。在第一次和第二次世界大战中,它都发挥了很大的威力,以致有人把第二次世界大战称之为“无线电战争”。
1920年,美国匹兹堡的KDKA电台进行了首次商业无线电广播。广播很快成为一种重要的信息媒体而受到各国的重视。后来,无线电广播从“调幅”制发展到了“调频”制,到本世纪60年代,又出现了更富有现场感的调频立体声广播。
无线电频段有着十分丰富的资源。在第二次世界大战中,出现了一种把微波作为信息载体的微波通信。这种方式由于通信容量大,至今仍作为远距离通信的主力之一而受到重视。在通信卫星和广播卫星启用之前,它还担负着向远地传送电视节目的任务。

六、个人通信的发源地——寻呼机的诞生
今天,漫步在城市街头,我们时而可听到一阵阵“噼、噼、噼”的响声。这就是无线电寻呼机所发出来的声音。无线电寻呼机又叫做BP机。它是专门用来接收由无线电寻呼系统发来的信息的,可以是寻人信息,也可以是有关天气预报、股市行情等一类短消息。
说到现代移动通信,不能不提摩托罗拉。摩托罗拉最早是一家生产车用直流收音设备装置的公司,该公司随着汽车在美国的流行而迅速发展,二战时期公司转入无线电通讯设备的生产。1941年,摩托罗拉生产出了美军参战时唯一的便携式无线电通讯工具——5磅重手持对讲无线电样机及此后的SCR-300型高频率调频背负式通话机,1956年,第一个无线电寻呼机也在该公司问世了。
早期的寻呼机形状如单向收音机,有砖头那么大。呼叫员整天在机器里不停地念着各种信息,有点像今天的出租车调度台,是一种“大广播”方式,你听到的是呼叫员发出的所有信息。你得仔细留意自己的名字,错过了,就再也找不到了。
后来,寻呼机获得了个体特征。每个寻呼机都取了一个数字名字,因此它只接收对自己的呼唤,而忽略其它信息。当听到对自己的呼唤时,呼机就会嘀滴地响起来,它的主人于是需要找到一部电话,向呼叫员询问信息,这就是模拟寻呼机。在1968年,日本率先在150MHz移动通信频段上开通用声音发出通知音和消息的模拟寻呼系统就是这类。
70年代曾出现了语音呼机——某种信息到来之前,寻呼机发出一种预定的声音讯号,使用者打开机器便可听到这一信息。80年代早期出现了数字呼机,它的屏幕很小,只能把数字写在上面,以显示不同的数字来代表不同的信息内容。显然,这种寻呼机所能传递的信息就比前一种丰富得多了,这类寻呼系统于1973年在美国最先使用,其使用频率为150MHz和450MHz。
数字寻呼系统不仅有“人工”的,也有“自动”的。人工寻呼是由话务员受理,然后再由话务员对信息进行编码后发送给指定用户。自动寻呼的上述操作过程都是由计算机自动进行处理的,不用人来操作。
随后几年出现了能显示文字信息的寻呼机,这些信息可能是告诉你需要回的电话、会议开始的时间或航班情况。现在的寻呼信号已通过卫星向全国各地传播,在电波中搜索特定的寻呼机号码,准确地找到目标。
我国从1983年开始研究发展寻呼系统,同年9月16日,上海用150MHz频段开通了我国第一个模拟寻呼系统,1984年5月1日,广州用150MHz频段开通了我国第一个数字寻呼系统。1991年11月15日,上海首先用150MHz频段开通了汉字寻呼系统。这种以汉字直接显示信息内容的“汉显”BP机,省却了查代码的麻烦,且一目了然,因而深受用户的欢迎。
数字寻呼和汉显寻呼在我国从90年代盛行至今,但目前由于手机普及,寻呼用户正在逐渐下降。

七、实现个人电话的梦想 ——蜂窝式移动电话的诞生
自从电话发明之后,这一通信工具使人类充分享受到了现代信息社会的方便,但这仅仅是一个开始,而且普及范围也并不广,随着无线电报和无线广播的发明,人们更希望能有一种能够随身携带,不用电话线路的电话。
肩负着人类的希望,通信领域的科学家进行了不懈的努力,由于两次大战的需要,早期的移动通信的雏形已开发了出来,如步话机、对讲机等等,其中,步话机在1941年美陆军就开始装备了,当时的使用频段是短波波段,设备是电子管的。从20世纪50年代开始,开始使用150MHz,后来发展为400MHz,紧接着60年代晶体管的出现,专用无线电话系统大量出现,在公安、消防、出租汽车等行业中应用。但这些仅能在少数特殊人群中使用且携带不便,能不能有更小更方便适合大众使用的个人移动电话?
随着对电磁波研究的深入、大规模集成电路的问世,摆在科学家面前的障碍已被一一扫清,移动电话首先被制造出来,它是主要由送受话器、控制组件、天线以及电源四部分组成。在送受话器上,除了装有话筒和耳机外,还有数字、字母显示器,控制键和拨号键等。控制组件具有调制、解调等许多重要功能。由于手持式移动电话机是在流动中使用,所需电力全靠自备的电池来供给,当时是使用镍镉电池,可反复充电。
移动电话制造出来了,如何规划网络?科学家首先想到蜂巢的结构,在建筑学上,蜂巢是经济高效的结构方式,移动网络是否可以采取同样的方式,然后在相邻的小区使用不同的频率,在相距较远的小区就采用相同的频率。这样既有效地避免了频率冲突,又可让同一频率多次使用,节省了频率资源。这一理论巧妙地解决了有限高频频率与众多高密度用户需求量的矛盾和跨越服务覆盖区信道自动转换的问题。
70年代初,贝尔实验室提出蜂窝系统的覆盖小区的概念和相关的理论后,立即得到迅速的发展,很快进入了实用阶段。在蜂窝式的网络中,每一个地理范围(通常是一座大中城市及其郊区)都有多个基站,并受一个移动电话交换机的控制。在这个区域内任何地点的移动台车载、便携电话都可经由无线信道和交换机联通公用电话网,真正做到随时随地都可以同世界上任何地方进行通信,同时,在两个或多个移动交换局之间,只要制式相同,还可以进行自动和半自动转接,从而扩大移动台的活动范围。因此,从理论上讲,蜂窝移动电话系统可容纳无限多的用户。第一代蜂窝移动电话系统是模拟蜂窝移动电话系统,主要特征是用模拟方式传输模拟信号,美国、英国和日本都开发了各自的系统。
在1975年,美国联邦通信委员会(FCC)开放了移动电话市场,确定了陆地移动电话通信和大容量蜂窝移动电话的频谱,为移动电话投入商用作好了准备, 1979年,日本开放了世界上第一个蜂窝移动电话网。其实世界上第一个移动电话通信系统是1978年在美国芝加哥开通的,但蜂窝式移动电话后来居上,在1979年,AMPS制模拟蜂窝式移动电话系统在美国芝加哥试验后,终于在1983年12月在美国投入商用。
我国开始在1987年开始使用模拟式蜂窝电话通信,1987年11月,第一个移动电话局在广州开通。

八、让手机走近每一个人——GSM手机的出现
模拟式蜂窝电话迅速发展,也开始显现出它的缺点,特别是在人口密集的大城市,由于模拟式蜂窝电话采用的频分多址技术造成频率资源严重不足,同时,模拟式蜂窝电话易被窃听和码机,造成对用户利益的危害。
进入80年代后期,大规模集成电路、微型计算机、微处理器和数字信号处理技术的大量应用,为开发数字移动通信系统提供了技术保障。
1982年,欧洲成立了GSM(移动通信特别组),任务是制订泛欧移动通信漫游的标准。GSM本来是欧洲成立的一个移动通信小组的简称,这个小组在欧洲的蜂窝移动通信方面作了大量的工作,他们对8个不同的实验方案进行了论证,最后制定了泛欧洲的数字蜂窝移动通信系统,并用该研究小组名字的缩写“GSM”命名。GSM移动电话系统对频谱利用率高、容量大,同时可以自动漫游和自动切换,采用EFR(增强全速率编码)后通信质量好,加上其业务种类多、易于加密、抗干扰能力强、用户设备小、成本低等优点,使移动通信进入了一个新的里程。
说到GSM,还有个有意思的插曲,当GSM技术推出不久,一种更先进的CDMA技术也推出了,当时摩托罗拉占有蜂窝式移动电话的绝大部分市场,由于CDMA比GSM先进得多,所以摩托罗拉认为GSM技术只能是从模拟到纯数字的过渡,一直没有重视GSM手机的商业开发。但GSM手机一推出就受到从事商业、贸易和高级管理人员的欢迎,到1996年,诺基亚和爱立信来势凶猛的GSM手机已占据了手机市场的大部分时,摩托罗拉才回过头开发8200系列产品,从此,摩托罗拉就不能确保手机市场老大的地位了。
随着GSM的迅猛发展,GSM自然而然成为全球移动通信系统的代名词。1993年9月18日,浙江嘉兴首先开通了我国第一个数字移动通信网。1994年10月,第一个省级数字移动通信网在广东省开通,容量为5万门,从此GSM手机在国内迅速成长,发展到今天几乎人手一机的光辉业绩。

九、辉煌的失败 ——全球“铱”星系统
有了畅通的手机可以自由自在和世界任何地方通话,不过,一个重要的前提就是你必须在服务区范围内,如果在偏远山区和荒漠里,再好的手机也只是摆设。有没有能在地球任何一个地方都能收发信号的手机呢?
要实现这一点,最好办法是采用地球低轨道卫星通信系统,第一个开发出来的卫星电话系统就是著名的“铱”星系统,在介绍“铱”星系统之前,我们先回过头来看看卫星通讯的发展历程:
早在1945年10月,英国人A·C·克拉克提出静止卫星通信的设想。他在英国《Wireless World》 (无线电世界)杂志第10期发表了题为《地球外的中继——卫星能提供全球范围的无线电覆盖吗?》的文章,首次揭示了人类使用卫星进行通信的可能性。接着在1954年7月,美国海军利用月球表面对无线电波的反射进行了地球上两地的电话传输试验。试验成功后于1956年在华盛顿和夏威夷之间建立了通信业务。1957年10月4日世界上第一颗人造卫星升空,正式拉开了卫星通信的序幕。
1990年,摩托罗拉(Motorola)公司推出全球个人通信新概念——“铱”星系统。
“铱”星系统是由美国摩托罗拉公司卫星通信部设计、筹建的通过低地球轨道运行的卫星组成的通信系统,与现有通信网结合,可实现全球数字化个人通信。中国的读者对于“铱”星系统一定不会陌生,第一,整个“铱”星系统的66颗通信卫星中有部分是由中国长城工业公司的长征2C/SD火箭承担发射任务的;第二,因为“铱”星系统悲惨的命运曾被各大媒体反复渲染。
为什么这个系统起这样一个怪名字呢?原来在这个系统最初设计中是模拟化学元素铱的原子结构,铱的原子核外有77个电子绕核旋转,所以设计的“铱”星系统也由77颗卫星在太空中的7条太阳同步轨道上绕地球运行,可以覆盖地球表面的任一点,构成“天衣无缝”的通信覆盖区,后来,这一系统改为66颗卫星围绕6个极度地圆轨道运行,但仍用原来注册的名称。
“铱”星系统于1994年开始发射了7颗卫星。1998年11月1日,“铱”星系统正式投入运行,开创了人类电信史上的新篇章。美国的副总统戈尔成为“铱”星的第一位用户,他将第一个电话打给了美国地理学会主席(此人是电话的发明人亚历山大·贝尔的曾孙)并告知他这个振奋人心的好消息。
“铱”星系统是一个非常庞大的低轨道卫星网络,共计72颗通信卫星(66颗组网卫星和6颗在轨的备用卫星),运行在距离地面780公里高的轨道上,构成了6个倾角为86.4度的轨道面,卫星在轨道上绕地球运行的周期是100分钟又28秒。每颗卫星的质量约700千克。在每颗卫星上有48个发射点用来传送通讯信号。整个“铱”星系统和“铱”星本身都是由Motorola公司负责设计的,“铱”星系统的用户端的手持设备(“铱”星手机)是由Motorola公司和日本的专业手持电话制造商京瓷(Kyocera)提供,“铱”星手机分为只用于Iridium系统通信单功能机和GSM移动网/Iridium复合模式两种。后者既能用作卫星电话,又能用作蜂窝无线电话使用。当一个“铱”星用户呼叫另一个“铱”星用户时,“铱”星系统将会通过整个“铱”星网络定位被呼叫的“铱”星用户。如果被呼叫用户位于一个地面GSM系统的呼叫范围内的话,则信号将通过该地面GSM网络接通该用户的GSM信道(如果该用户使用兼容GSM的“铱”星电话),就如同上面的情形。而如果无法在地面电话网内定位,则信号将直接在卫星与卫星之间传送,直到传送到被呼叫的“铱”星系统用户的“铱”星电话上。所以,只要通话双方都使用“铱”星电话,则无论用户在南极还是北极,该次通话肯定能够建立,体现出了“铱”星在个人通信方面的强大能力。
1998年11月“铱”星公司的全球卫星通讯系统全面建成并正式投入商业运营后,“铱”星公司在世界各地广设分公司,并拨出庞大的财务预算在全球范围内进行大规模的广告宣传活动,以纪念这一重大的技术创举,可谓声势浩大。不过,随着时间的推移,“铱”星公司在项目论证上存在的严重问题就逐渐暴露出来了。“铱”星公司所吸收的卫星电话用户的数量远远低于原来的预期,甚至达不到当初预计数字的一个零头。
同时,由于“铱”星公司的有息负债额高达44亿美元,占投资总额的80%,严重的入不敷出导致资金迅速枯竭,财务上陷入困境,该公司不得不在1999年8月向法院申请破产保护,在2000年3月17日,“铱”星公司被宣布破产,耗资57亿美元的“铱”系统最终走向失败。据最新消息,“铱”卫星公司(Iridium Satellite LLC,不是“铱”星公司)只花了2500万美元就完成了对“铱”星公司(Iridium LLC)及其子公司所属资产的收购,并刚从美国国防部获得了一份为期两年,价值7200万美元的合同,给大约20000名官员提供不限时间的无线通信服务。目前几十颗“铱”星委托波音公司管理和维护。
虽然走向大众的“铱”星系统失败了,但卫星移动通信系统仍存在广阔市场。因为目前,陆地蜂窝移动通信系统只能覆盖地球2%的面积,而且受用户和通信量制约,在一些地广人稀的区域长期运营蜂窝网得不偿失,加之海事卫星系统几十年来的成功运营,均表明卫星移动通信市场前景广阔。目前卫星通信系统仍在发展,除已投入使用的全球星系统外,还有ICO系统、奥德赛系统、日本的NTT系统、欧洲的RACE系统,都有着广阔的发展前景。

十、山雨欲来风满楼——新一代手机的诞生
在网络化的今天,手机仅仅作为通话的工具无疑是一大浪费,不少有远见卓识的人看到了最好的个人电子设备就是手机,因为它是真正的个人化用品,可以随时随地无线接入网络。新一代的手机,可以单独地胜任某些原来必须要在电脑上才能完成的工作,如上网、记事、日程管理;也可以和其它设备如电脑、打印机等配合工作,而且不需要接上这根线那根插头。
进入现代,发明一项科学技术或者制造一项科技产品都是团队的成果,标志新一代手机的典型技术就是现在人们正津津乐道的蓝牙、WAP和GPRS,它们的背后都有一大群科学家在为之工作,发明蓝牙技术的就是以瑞典电信巨人爱立信公司为主成立的蓝牙工作小组。
用惯了电脑的人都对机箱后那堆线深恶痛绝,难道用手机和其它的设备连接也要这样?不,有了蓝牙就可不再需要,在1994年,蓝牙集团由爱立信、IBM、英特尔、诺基亚和东芝公司联手成立,1999年初只有200名成员,到2000年初猛增至1400名,包括汽车、航空、媒体、消费类电子、信息电信,其中知名的如微软、朗讯、摩托罗拉和3Com。这些企业的加入足见无线技术的前景何其诱人,目前,该组织已经囊括了几乎所有主流计算机和通讯厂商。
蓝牙是以无线LANs的IEEE802.11标准技术为基础。从理论上来讲,以2.45赫兹波段运行的技术能够使相距30米以内的设备互相连接,传输速度可达到2Mbit/s,任何蓝牙设备一旦搜寻到另一个蓝牙设备,马上就可以建立联系,而无须用户进行任何设置,可以解释为“即连即用”。
现在面世的蓝牙产品不仅有蓝牙耳机,还有PDA与手机的数据同步器,甚至还有了蓝牙便携式硬盘,以后蓝牙手机注定要成为生活遥控器的多面手,代替现在的钥匙、控制器等。
WAP其实只是一个全球性的开放协议,最早由摩托罗拉、诺基亚、爱立信和Phone.com等联合开发,目前加入到这个标准中的成员单位已有200多个,要注意的是,WAP协议并不依赖于某种具体的网络,所以不仅能够运行于现有的GSM网络,还能在未来的CDMA、W-CDMA等多种网络下运行。
GPRS(通用分组无线业务)是在GSM的基础上的一种过渡技术。GPRS可以提供用户在外的上网需求,速度能达到115kbit/s,这可是现在ISDN双通道的速率,更重要的是GPRS可以拥有和现在电脑上网不同的模式,始终处于连接在线的状态,使用费率则只按数据流量来计算(类似于现在DDN专线的计算方式),显得十分合理,其投入实用的可能性也非常大,只要在原有的GSM系统上进行部分升级改造就可以了,避免了重复建设的昂贵投资。1999年11月,用摩托罗拉和思科(Cisco)公司的方案,英国BT Cellnet公司实现了全球首次GPRS通话,2000年7月,该公司推出了第一个商用GPRS方案,摩托罗拉则同时推出了全球第一款GPRS手机——Timeport P7389i。
回顾移动通信史,主要的发展都在近几十年,而且发展的速度越来越快,蓝牙、WAP和GPRS仅仅是目前移动新技术的几个亮点而已。在这世纪之交,移动通信正是山雨欲来风满楼的时候,现在无法想像的科技产品会飞快地出现在我们身边,那时,手机不会再仅仅是你的个人通讯工具,相信它会成为你可靠的工作助手(上网、记事、制定工作计划、照相、录音)和有趣的娱乐伙伴(游戏、听MP3、收音、看电影),而它的形状也会有各种各样(手表、头戴式、分离式、笔式)以适应不同人群的要求,让我们共同期待移动通信创造的美好未来吧。(完)

我国移动电话发展历程回顾
mc21st 序语:回顾我国移动电话10多年的发展历程,我国移动通信市场的发展速度和规模令世人瞩目,中国的移动电话发展史是超常规、成倍数、跳跃式的发展史。

自1987年中国电信开始开办移动电话业务以来到1993年用户增长速度均在200%以上,从1994年移动用户规模超过百万大关,移动电话用户数每年几乎比前一年翻一番。1997年7月17日,我国移动电话第1000万个用户在江苏南京诞生,标志着我国移动通信又上了一个台阶,它意味着中国移动电话用不到10年时间所发展的用户数超过了固定电话110年的发展历程。2001年8月,中国的移动通信用户数超过了1.2亿,已超过美国跃居为世界第一位。2003年6月底移动电话用户总数已达2.3447亿户。

目前我国移动通信网的增长速度名列世界第一位,移动用户总数跃居世界第一位。

◆ 1987年11月18日 第一个TACS模拟蜂窝移动电话系统在广东省建成并投入商用。
◆ 1994年3月26日 邮电部移动通信局成立。
◆ 1994年7月19日 中国第二家经营电信基本业务和增值业务的全国性国有大型电信企业---中国联合通信有限公司(简称中国联通)成立。
◆ 1994年12月底 广东首先开通了GSM数字移动电话网。
◆ 1995年4月 中国移动在全国15个省市也相继建网,GSM数字移动电话网正式开通。
◆ 1995年7月 中国联通GSM 130数字移动电话网在北京、天津、上海、广州建成开放。
◆ 1996年 移动电话实现全国漫游,并开始提供国际漫游服务。
◆ 1997年7月17日 中国移动第1000万个移动电话客户在江苏诞生。
◆ 1997年10 月22日、23日 广东移动通信和浙江移动通信资产分别注入中国电信(香港)有限公司(后更名为中国移动(香港)有限公司),分别在纽约和香港挂牌上市。
◆ 1997年底 北京、上海、西安、广州4个CDMA商用实验网先后建成开通,并实现了网间的漫游。
◆ 1998年8月18日 中国移动客户突破2000万。
◆ 1999年4月底 根据国务院批复的《中国电信重组方案》,移动通信分营工作启动。
◆ 1999年7月22日0时 "全球通"移动电话号码升11位。
◆ 2000年2月16日 中国联通以运营商的身份与美国高通公司签署了CDMA知识产权框架协议,为中国联通CDMA的建设打清了道路。
◆ 2000年4月20日 中国移动通信集团公司正式成立。它是在分离原中国电信移动通信网络和业务的基础上新组建的国有重要骨干企业,2000年5月16日,中国移动通信集团公司揭牌。
◆ 2000年6月21、22日 中国联通分别在香港、纽约成功上市,进入国际资本市场运营,并于一年之内成为香港恒升指数股。
◆ 2000年10月 中国联通宣布启动CDMA网络建设,并且于该年年底正式开始了筹备工作。
◆ 2001年1月 原部队所有133CDMA网在经过资产清算后,正式移交中国联通
◆ 2001年2月 联通公司成立了全资子公司——联通新时空移动通信有限公司,负责整个联通CDMA网络的建设和经营。与此同时,联通CDMA网络建设的具体筹划工作正式展开。
◆ 2001年3月28日 联通CDMA建设一期工程系统设备的采购开始发标。
◆ 2001年7月9日 中国移动通信GPRS(2.5G)系统投入试商用。
◆ 2001年10月13日 中国联通上海分公司率先在浦江两岸的中心城区,构筑了cdma-1X高速移动通信试验网,并在召开的技术推介会上展示了初步的应用。
◆ 2001年11月14日 中国联通公司与中国移动通信集团公司签订了《中国移动通信集团公司与中国联合通信有限公司电信网间互联及结算协议》。
◆ 2001年11月26日 中国移动通信集团公司的第一亿客户代表在北京产生,标志着中国移动通信已成为全球客户规模最大的移动通信运营商。
◆ 2001年12月22日 联通新时空CDMA网络建成。
◆ 2001年12月31日 中国移动通信关闭TACS模拟移动电话网,停止经营模拟移动电话业务。
◆ 2002年1月8日 “中国联通CDMA网开通仪式”在北京人民大会堂举行。
◆ 2002年1月8日 中国网通集团北京通信控股的北京正通网络通信有限公司宣告成立,成为继中国移动电信、网通、联通、铁通和卫通6大运营商外,国内第7家获信息产业部发牌的基础电信业务运营商。
◆ 2002年3月5日 中国移动通信与韩国KTF公司在京正式签署了GSM-CDMA自动漫游双边协议。中国移动通信率先实现了GSM-CDMA两种制式之间的自动漫游。
◆ 2002年3月7日 中国联通A股上市计划顺利获得国务院审批,旨在为CDMA项目筹集资金。
◆ 2002年4月8日 联通新时空CDMA网络正式运行。
◆ 2002年5月15日 中国电信集团公司与中国网络通信集团公司重组,中国电信、中国网通正式挂牌。
新组建的中国电信集团公司是由原中国电信南方21省区市的电信公司组成;新组建的中国网通集团公司是由原中国电信北方10省区市电信公司和原中国网通公司、中国吉通公司组成。
◆ 2002年5月 中国移动、中国联通实现短信互通互发
◆ 2002年5月17日 中国移动通信GPRS业务正式投入商用。
◆ 2002年10月1日 中国移动通信彩信(MMS)业务正式商用
◆ 2002年10月 CDMA全国用户数达到400万。
◆ 2003年1月28日 上海联通率先开通CDMA1X网络,标志着中国联通的CDMA移动通信全面进入了真正的2.5G
◆ 2003年3月28日 中国联通在京宣布,CDMA 1X网络正式建成开通,同时联通还发布了名为“联通无限”(U-MAX)的无线数据业务品牌。
◆ 2003年3月31日 广东联通正式商用CDMA 1X。
◆ 2003年7月 我国移动通信网络的规模和用户总量均居世界第一,手机产量约占全球的1/3,已成为名副其实的手机生产大国。
2003上半年,中国移动用户总数达2.34亿户,普及率为18.3部/百人。

 

作者:www.mc21st.com 合作媒体:www.mc21st.com 编辑:顾北

 

 

 
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