1987年,广东为了与港澳实现移动通信接轨,率先建设了模拟移动电话系统。广东邮电局从国外引进了一百台“大哥大”手机,在广州六运会上开通并正式商用。
那个时代,中国做不了移动通信系统,固网设备也全靠进口,分别来自7个国家和8种制式的机型,形成了“七国八制“的格局。
这一年,43岁的任正非在深圳的一间简易房里创办了华为,做电话交换机(PBX)的销售代理,只能赚点小钱;从MIT辞职的犹太人教授欧文·雅各布创办高通也才两年,在一家比萨店的楼上租了一间办公室,他们主推的CDMA技术无人问津,日子同样过得紧张。
这时世界电信巨头有十几家之多,像美国的摩托罗拉、朗讯,欧洲的诺基亚、爱立信、阿尔卡特,加拿大的北方电讯,日本的富士通、NEC等。当时没人能够想到,后起之秀高通和华为将在5G之争中扮演主角。
一
1973年,摩托罗拉工程师马丁·库珀发明了世界上第一台移动电话。但是移动电话制造出来了,要如何规划网络?AT&T公司的贝尔实验室给出了答案,那就是蜂窝网络。
在蜂窝网络中,每一个地理范围都有多个基站,这些基站以蜂窝的形状排列,并受一个移动电话交换机的控制。
在这个区域内任何地点,移动电话都可经由无线信道和交换机接入公共交换电话网(PSTN),同时,在两个或多个移动交换机之间,只要制式相同,还可以进行自动和半自动转接,从而扩大移动电话的活动范围。
蜂窝网络
1978年,贝尔实验室基于蜂窝网络概念研制成功了先进移动电话系统(AMPS,Advanced Mobile Phone System),这就是第一代移动通信系统(1G)。5年后,这套系统在芝加哥正式投入商用。
积极跟进1G的还有日本、北欧、德国、法国、意大利、加拿大等国,他们建设了各自的移动通信网络。
1985年,英国建设了频段在900MHz的全接入通信系统(TACS,Total Access Communications System),它实际上是美国AMPS的修改版本,主要是频段、频道间隔、频偏、信令速率不同,其他完全一致。
1G时代的王者非摩托罗拉莫属,它不仅垄断了移动电话市场,而且还是AMPS系统的设备供应商。
马丁·库珀和摩托罗拉移动电话
摩托罗拉在全球攻城略地,也意味着第一代移动通信标准把持在美国人手里,全球超过70个国家应用AMPS标准,英国的TACS标准也在近30个国家和地区使用,其中就包括中国。
但是1G系统先天不足,由于采用落后的模拟和频分复用(FDMA)技术,存在容量有限、系统太多、系统不兼容、通话质量差、易被窃听、设备昂贵、无法全球漫游等众多缺点。
从1G发展到2G,为了提高通话质量,业界提出用数字通信替代模拟通信,提升容量主要有两种解决方案,时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA),当时欧洲和美国几乎所有的电信巨头都选择了TDMA,只有刚成立的高通在坚持CDMA。
1G所采用的FDMA技术,一个用户在通话时占用一个信道。TDMA则可实现在单个信道内服务多个用户的能力,它将无线信道分成8个时隙,供8个用户得轮流使用,从而提升了容量。
各国在TDMA上达成共识,接下来就要讨论标准,这时欧洲各国吸取了1G时代各自为政的失败教训,1982年欧盟联合成立了GSM负责通信标准的研究,爱立信、诺基亚、西门子和阿尔卡特等电信巨头都加入了进来。
最初GSM是法语移动专家组的缩写,后来这一缩写含义被改为全球移动通信系统(Global System for Mobile communications),以此彰显欧洲人将GSM标准推广到全球的雄心。
在欧洲已经统一标准之时,美国业界开展了CDMA和TDMA的技术之争,讨论究竟哪一种技术更有优势,结果这两种技术分别被不同的运营商采用,一个国家搞出了三个标准。
当时美国有众多模拟AMPS的存量用户,所以并没有采用欧洲的GSM网络,AT&T只是在AMPS中应用了TMDA技术,每个信道的容量从1提升到了3,但与GSM仍有不小差距。
1989年CDMA就被证明能够支持10倍以上的AMPS系统的容量,但是CDMA系统标准成熟得晚,1994年才开始商用,此时欧洲主要国家的GSM渗透率已达80%,国际化程度非常高。
1995年,中国移动采用GSM技术建设了2G网络。中国联通随后也采用了GSM技术。
时任邮电部部长吴基传打通了中国第一个GSM电话
自1991年爱立信和诺基亚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,市场占有率高达75%。2G时代的美欧之争以欧洲的胜利告终。
欧洲的爱立信和诺基亚成为最大的受益者,在2G时代飞速发展成为全球领先的通信设备商和手机厂商。摩托罗拉因为在模拟手机上的固执以及铱星计划的破产,开始走向衰落,1997年在手机市场被诺基亚拉下神坛。
二
80年代初,麻省理工学院的犹太人教授欧文·雅各布翻出了尘封已久的CDMA技术。
CDMA并非一项全新的技术,其前身是好莱坞艳星海蒂·拉玛尔在1941年发明的“跳频技术”,一种扩大通讯容量并保密信息的方式。她为这项技术申请了专利,并将它无偿送给美国政府,希望对二战有所帮助。但是它并没有引起美国政府的重视,最终这项专利过期。
直到冷战时期,美国军方才将CDMA技术应用到军事通信上,以确保信息传输时不被苏联所窃取。
雅各布与CDMA的渊源就从这时候开始了,他和犹太人科学家安德鲁·维特比创办的通信公司Linkabit,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。
高通创始人
1980年,雅各布和维特比将Linkabit卖给同属通讯领域的M/A-COM公司,然后于1985年创办了高通(Qualcomm),意即高品质的通信(Quality Communications)。
不得不提的是,维特比在1967年发明维特比算法,用于在数字通信链路中解卷积以消除噪音。它使卷积码广泛用于信息和通信行业,不论GSM还是CDMA标准,亦或是3G、4G的信道编码技术采用的都是卷积码。
不过由于CDMA技术起步较晚,当时所有人的目光都集中在TDMA技术上,押宝给TDMA,在研发方面投入巨资,欧洲早早确立了GSM标准,美国电信工业协会也认可TDMA为第二代移动通信技术。
为了证明CDMA比GSM好用,高通可谓是煞费苦心,它花了数年时间进行实地实验、驱动测试以及行业演示,高通不仅要做标准,还要做芯片,还要做设备,还要做手机。