作者 / 蜉蝣采采

文章字數 / 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，第一部手機的誕生。今天我要講述的，就是開啟移動通信新紀元的先驅，1G的故事。

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

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

相信我，看完本期內容，你就能管窺蠡測那移動通信創(chuàng)世紀的風云激蕩，追溯那些如今習以為常的概念的本源。

移動通信的前置技術

幾千年以來，人類最原始的通信需求，無非就是文字和語音這兩類。烽火狼煙、飛鴿傳書、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，由于語音信息沒法保存，也難以直接記錄，要遠距離傳送完全是束手無策。時至今日，順風耳的傳說還在我們耳邊回蕩。

到了19世紀這個技術爆發(fā)的時代，隨著電磁學基礎理論的突破，人類精進了文字通信的效率，語音的遠距離傳送也終于得以解鎖。

相對于語音來說，發(fā)送文字只需順序處理一串串編碼的符號，對時延要求不高，出錯了也沒關系，只需重發(fā)就行，實現(xiàn)起來相對簡單。

因此，采用電信號傳送文字的技術：電報誕生的歷史更為久遠一些。

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

這套系統(tǒng)后來經過擴展，也可以表達包括中文在內的全球所有主流文字，成為真正的全球通用方案。

時隔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傳送摩爾斯電碼，無線電報自此誕生，這讓他獲得了諾貝爾獎并贏得了“無線電之父”的美譽。

無線電報的發(fā)明標志著無線通信時代的開啟，并在兩次世界大戰(zhàn)中發(fā)揮了重要作用。 新時代的齒輪開始轉動。

我們再說回電話。

“華生先生，來這里！我要見你！”

1876年，隨著亞歷山大·貝爾打通首個可商用電話，人類終于實現(xiàn)了超遠距離的實時話音傳遞， “順風耳”的傳說至此成為現(xiàn)實。

然而此時的電話還被稱作“語音電報”，它的形態(tài)跟我們熟悉的電話機完全是大相徑庭。

它是長這樣的：

這有這樣的：

甚至還有這樣的：

這奇形怪狀的，能好用才見鬼了！

總之當時的電話系統(tǒng)還十分原始，信號的傳遞被局限在了電話線之中，自由移動邊走邊打電話的夢想依然遙不可及。

歷史在等待一個破局的時機。

技術精進的最強催化劑

兵者，國之大事，死生之地，存亡之道，不可不察也。雖然我們厭惡戰(zhàn)爭，但不可否認戰(zhàn)爭是科技發(fā)展的最強驅動力，甚至沒有之一。

戰(zhàn)場上可沒那么多時間嘀嘀嘀地拍電報，迫切需要一種不依賴線纜就能直接對話，又能隨時背著行軍的可移動式通信設備。

于是，在第二次世界大戰(zhàn)期間，在無線電報和有線電話的技術基礎上，能直接發(fā)送語音的無線通信技術作為戰(zhàn)爭制勝的制高點，被各國投入巨資研究。

終于，在1940 年，摩托羅拉公司為美國軍方研制出了第一款劃時代的移動通信產品：無線步話機，編號 SCR-300。

這玩意其實就是我們今天非常熟悉的無線對講機的前身，大家用它就可以直接講話，比電報的效率高多了。因此它也被親切地稱作：Walkie-Talkie，也就是邊走邊說的意思。

這套系統(tǒng)重達16公斤，需要通信兵專人背負，或安裝在車輛和飛機上。它采用頻率調制技術，使通話距離達到了前所未有的12.9公里。

隨著“小男孩”和“胖子”帶來的世界核平，戰(zhàn)爭的陰霾逐漸散去，特殊時期積累的技術突破開始向外擴散，全球的科技步入了快速發(fā)展期。

0G / Pre-1G的篳路藍縷

1946年，美國的AT&T將無線收發(fā)信機和傳統(tǒng)的有線通信網絡相連，推出了全球首個無線通信服務：MTS。這名字看似高深莫測，其實只是移動電話服務這幾個英文單詞的縮寫而已。

在MTS系統(tǒng)下，要打電話可不像今天這么簡單。首先，你要自己手動搜索看有沒有空閑的無線信道。如果剛好有的話，你會通過這個信道連接到電話公司的接線員。

然后接線員會問你：親愛的周先生，你想找誰呢？你回答：當然是找我心中的那個唯一，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，咱們一日不見如隔三秋，我想你想得無法自拔呀～ 討厭啦，別這么肉麻，旁邊有人聽著呢。

沒有錯，剛才那位接線員也沒閑著，他會在一旁凝神靜氣，側耳傾聽，認真地統(tǒng)計通話時間并計算話費賬單。

并且，你和小麗的通話采用對講機模式，你說完了她才能說，她說的時候你只能聽著，一切都是那么相敬如賓，完全不用擔心插嘴和吵架。

受限于當時的技術水平，無線收發(fā)信機的體積非常大，只能安裝在汽車上，被稱作“汽車電話”。

也就是說，出了家門，要隨時隨地跟女朋友聯(lián)系，沒有車是萬萬不行的，這是妥妥的貴族消費啊。

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

之后，德國商用了自己的A-Netz系統(tǒng)；蘇聯(lián)發(fā)明了ЛК-1車載電話并開發(fā)出了Altai系統(tǒng)，并在30多個城市商用；芬蘭推出的ARP系統(tǒng)也在全國遍地開花。

這團由MTS點燃的星星之火乘著時代的東風，迅速發(fā)展成席卷全球的燎原之勢。這一片欣欣向榮仿佛昭示著一個全新時代的來臨。

第一代移動通信技術，也就是1G，自此正式宣告誕生了嗎？

其實，當時的這些技術由于在容量、移動性、終端等方面的方面的缺失，稱作1G還不夠格，只能被稱作0G或者Pre-1G。

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

這種方式叫做“大區(qū)制”，看似簡約大氣，但卻有幾個明顯的問題。

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太強，遠的地方又信號又太弱，用戶體驗不佳。

然后就是容量捉急：受限于頻譜資源，一個基站就那么十幾個到幾十個信道，覆蓋面積越大，要同時打電話的人就越多，結果大家就像堵車一樣瘋狂地相互爭搶空閑信道，結果誰都搶不到。

并且，如果汽車開到了服務基站的覆蓋范圍之外，就算有其他基站的信號，系統(tǒng)也不會自動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＿@個缺點無比致命，只有解決好了這個問題，“移動”通信才名副其實。

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

手機的誕生

隨著半導體技術的飛速發(fā)展，在絕對剛性需求的驅動下，一切的不可能終將變?yōu)楝F(xiàn)實。

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

這款手機的本體高22厘米，差不多相當于1.5個iPhone 15，重約兩斤半，是iPhone 15的7.5倍，上面還有一個直沖云霄的天線，拿著它可以通話長達20分鐘。

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

1G的繁榮

在發(fā)明手機的同時，美國的運營商AT&T和摩托羅拉等巨頭也在基站等系統(tǒng)設備上不斷進行實驗，推進系統(tǒng)的升級換代。

早在1964年，AT&T就成立了一個叫做貝爾實驗室的部門，并用來進行最前沿的技術探索。這個貝爾實驗室果然不孚眾望，搗鼓出了一個叫做AMPS（Advanced Mobile Phone System）的系統(tǒng)，并在美國多地展開測試。

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，為了不自我革命，他們一邊對新系統(tǒng)的實驗能拖就拖，一邊暗搓搓地研發(fā)投入進行技術儲備以防被時代拋棄。

就在美國通信巨頭的小算盤打的飛起的時候，一股空降勢力卻突然加入了戰(zhàn)局：日本。

1979年，日本電報及電話公司NTT在東京推出了一套極為先進的，全新的自動化通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)由88個基站組成，采用800MHz頻段，雙工信道數達到了600個。

之后，這套系統(tǒng)被認定為世界首個1G商用網絡，移動通信的發(fā)展，終于揭開了嶄新的一頁。

那么，到底是什么技術突破，讓這套系統(tǒng)摘得1G的桂冠呢？

第一點是“蜂窩通信”的引入。

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

要實現(xiàn)大片區(qū)域的連續(xù)覆蓋？簡單！只需要鋪開建多個基站就可以。

這樣一來，整個網絡就被劃分為多個由正六邊形組成的小格子，每個格子則被稱作一個“小區(qū)”。由于整體的組網形態(tài)和蜂窩極為相似，因此該模式也就有了一個全新的名稱：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，沒有人的地方可以暫不考慮。

2. 按需擴容：每個小區(qū)可謂麻雀雖小 五臟俱全，容量和原來的一個大區(qū)相當，想要擴容，簡單，直接把一個小區(qū)分裂成幾個更小的小區(qū)，容量直接成倍增長。

3. 頻率復用：由于每個小區(qū)的發(fā)射功率都不大，信號出了小區(qū)的覆蓋范圍就衰減地差不多了，因此在稍遠一點的小區(qū)完全可以使用相同的頻率而不會干擾，這就叫做頻率復用。這樣一來，頻譜資源的利用率大大提升，系統(tǒng)容量也就青云直上了。

第二點是完善的移動性管理。

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，就是當用戶離開一個小區(qū)進入另一個小區(qū)時，系統(tǒng)會協(xié)調手機和兩個小區(qū)這三方做好工作交接。

源小區(qū)： 報告，手機要走出我的覆蓋區(qū)了，信號越來越弱，掉話危在旦夕！ 目標小區(qū)： 我這邊已經準備好食宿了，讓手機放心過來吧，然后你源小區(qū)就可以退房了！ 手機： 我已成功接入目標小區(qū)！用戶還在舌綻蓮花呢，且通話質量良好，對此毫不知情！

有了以切換為核心的移動性管理技術，多個基站和小區(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絡，手機無論怎么移動都能得到不間斷的服務，讓移動通信從此名副其實。

自此之后，移動通信網絡的底層架構就再也沒有大的變化。

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，他們運行的最底層架構依然是蜂窩網絡加移動性管理，追憶著那移動通信洪荒時代的往事。

言歸正傳。

自從日本NTT商用全球首個1G網絡以來，1G技術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了歐洲首個1G網絡——NMT（Nordic Mobile Telephones）。

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

1983年，美國的AMTS經過了漫長的拖延，終于投入正式商用。僅僅過了一年，用戶數就達到了20萬，4年后，AMPS的用戶數達到了驚人的兩百萬之多。

此后，AMPS系統(tǒng)開始了全球擴張之路，最終將它的版圖擴展到了超過72個國家和地區(qū)。

1985年，英國的沃達豐宣布自己的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個國家和地區(qū)選擇它來建設1G網絡。

除了AMPS、TACS、NMT之外，1G技術還包括德國的C-Netz、法國的Radiocom 2000、意大利的RTMI等。

這些蓬勃發(fā)展的技術宣告著一個真正的移動通信時代的到來。

1 987年，中國首個TACS基站在廣州建成，標志著中國從此進入1G時代。

下面是中國首個擁有“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，我成為中國第一個手機用戶，買手機花了2萬元，入網費6000元。貴確實是貴，但它解決了貿易洽談的急需，讓我成為市場經濟第一批受益者”。

一時間，“大哥大”成為了潮流和身份的象征。 無論是吃飯、喝茶、談判，只要把大哥大往桌上一放，立馬buff疊滿，氣勢上高人一頭。

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

它從混沌初開的創(chuàng)世紀走來，跨越山與海的彼端，將人們的心緊緊相連。它打開了 新時代的大門，舊時王謝堂前燕，終有一天會飛入尋常百姓家。

未完待續(xù)……