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5G背后的激流暗涌
關鍵字: 移動電話網絡制式5G本文來自微信公號“硬核財經”(yinghecaijing),文|核叔。
1987年,廣東為了與港澳實現(xiàn)移動通信接軌,率先建設了模擬移動電話系統(tǒng)。廣東郵電局從國外引進了一百臺“大哥大”手機,在廣州六運會上開通并正式商用。
那個時代,中國做不了移動通信系統(tǒng),固網設備也全靠進口,分別來自7個國家和8種制式的機型,形成了“七國八制“的格局。
這一年,43歲的任正非在深圳的一間簡易房里創(chuàng)辦了華為,做電話交換機(PBX)的銷售代理,只能賺點小錢;從MIT辭職的猶太人教授歐文·雅各布創(chuàng)辦高通也才兩年,在一家比薩店的樓上租了一間辦公室,他們主推的CDMA技術無人問津,日子同樣過得緊張。
這時世界電信巨頭有十幾家之多,像美國的摩托羅拉、朗訊,歐洲的諾基亞、愛立信、阿爾卡特,加拿大的北方電訊,日本的富士通、NEC等。當時沒人能夠想到,后起之秀高通和華為將在5G之爭中扮演主角。
一
1973年,摩托羅拉工程師馬丁·庫珀發(fā)明了世界上第一臺移動電話。但是移動電話制造出來了,要如何規(guī)劃網絡?AT&T公司的貝爾實驗室給出了答案,那就是蜂窩網絡。
在蜂窩網絡中,每一個地理范圍都有多個基站,這些基站以蜂窩的形狀排列,并受一個移動電話交換機的控制。
在這個區(qū)域內任何地點,移動電話都可經由無線信道和交換機接入公共交換電話網(PSTN),同時,在兩個或多個移動交換機之間,只要制式相同,還可以進行自動和半自動轉接,從而擴大移動電話的活動范圍。
蜂窩網絡
1978年,貝爾實驗室基于蜂窩網絡概念研制成功了先進移動電話系統(tǒng)(AMPS,Advanced Mobile Phone System),這就是第一代移動通信系統(tǒng)(1G)。5年后,這套系統(tǒng)在芝加哥正式投入商用。
積極跟進1G的還有日本、北歐、德國、法國、意大利、加拿大等國,他們建設了各自的移動通信網絡。
1985年,英國建設了頻段在900MHz的全接入通信系統(tǒng)(TACS,Total Access Communications System),它實際上是美國AMPS的修改版本,主要是頻段、頻道間隔、頻偏、信令速率不同,其他完全一致。
1G時代的王者非摩托羅拉莫屬,它不僅壟斷了移動電話市場,而且還是AMPS系統(tǒng)的設備供應商。
馬丁·庫珀和摩托羅拉移動電話
摩托羅拉在全球攻城略地,也意味著第一代移動通信標準把持在美國人手里,全球超過70個國家應用AMPS標準,英國的TACS標準也在近30個國家和地區(qū)使用,其中就包括中國。
但是1G系統(tǒng)先天不足,由于采用落后的模擬和頻分復用(FDMA)技術,存在容量有限、系統(tǒng)太多、系統(tǒng)不兼容、通話質量差、易被竊聽、設備昂貴、無法全球漫游等眾多缺點。
從1G發(fā)展到2G,為了提高通話質量,業(yè)界提出用數(shù)字通信替代模擬通信,提升容量主要有兩種解決方案,時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA),當時歐洲和美國幾乎所有的電信巨頭都選擇了TDMA,只有剛成立的高通在堅持CDMA。
1G所采用的FDMA技術,一個用戶在通話時占用一個信道。TDMA則可實現(xiàn)在單個信道內服務多個用戶的能力,它將無線信道分成8個時隙,供8個用戶得輪流使用,從而提升了容量。
各國在TDMA上達成共識,接下來就要討論標準,這時歐洲各國吸取了1G時代各自為政的失敗教訓,1982年歐盟聯(lián)合成立了GSM負責通信標準的研究,愛立信、諾基亞、西門子和阿爾卡特等電信巨頭都加入了進來。
最初GSM是法語移動專家組的縮寫,后來這一縮寫含義被改為全球移動通信系統(tǒng)(Global System for Mobile communications),以此彰顯歐洲人將GSM標準推廣到全球的雄心。
在歐洲已經統(tǒng)一標準之時,美國業(yè)界開展了CDMA和TDMA的技術之爭,討論究竟哪一種技術更有優(yōu)勢,結果這兩種技術分別被不同的運營商采用,一個國家搞出了三個標準。
當時美國有眾多模擬AMPS的存量用戶,所以并沒有采用歐洲的GSM網絡,AT&T只是在AMPS中應用了TMDA技術,每個信道的容量從1提升到了3,但與GSM仍有不小差距。
1989年CDMA就被證明能夠支持10倍以上的AMPS系統(tǒng)的容量,但是CDMA系統(tǒng)標準成熟得晚,1994年才開始商用,此時歐洲主要國家的GSM滲透率已達80%,國際化程度非常高。
1995年,中國移動采用GSM技術建設了2G網絡。中國聯(lián)通隨后也采用了GSM技術。
時任郵電部部長吳基傳打通了中國第一個GSM電話
自1991年愛立信和諾基亞在歐洲大陸上架設了第一個GSM網絡。短短十年內,全世界有162個國家建成了GSM網絡,市場占有率高達75%。2G時代的美歐之爭以歐洲的勝利告終。
歐洲的愛立信和諾基亞成為最大的受益者,在2G時代飛速發(fā)展成為全球領先的通信設備商和手機廠商。摩托羅拉因為在模擬手機上的固執(zhí)以及銥星計劃的破產,開始走向衰落,1997年在手機市場被諾基亞拉下神壇。
二
80年代初,麻省理工學院的猶太人教授歐文·雅各布翻出了塵封已久的CDMA技術。
CDMA并非一項全新的技術,其前身是好萊塢艷星海蒂·拉瑪爾在1941年發(fā)明的“跳頻技術”,一種擴大通訊容量并保密信息的方式。她為這項技術申請了專利,并將它無償送給美國政府,希望對二戰(zhàn)有所幫助。但是它并沒有引起美國政府的重視,最終這項專利過期。
直到冷戰(zhàn)時期,美國軍方才將CDMA技術應用到軍事通信上,以確保信息傳輸時不被蘇聯(lián)所竊取。
雅各布與CDMA的淵源就從這時候開始了,他和猶太人科學家安德魯·維特比創(chuàng)辦的通信公司Linkabit,負責承接這筆訂單,為美國軍方和航太局開發(fā)衛(wèi)星通信和無線通信技術。
高通創(chuàng)始人
1980年,雅各布和維特比將Linkabit賣給同屬通訊領域的M/A-COM公司,然后于1985年創(chuàng)辦了高通(Qualcomm),意即高品質的通信(Quality Communications)。
不得不提的是,維特比在1967年發(fā)明維特比算法,用于在數(shù)字通信鏈路中解卷積以消除噪音。它使卷積碼廣泛用于信息和通信行業(yè),不論GSM還是CDMA標準,亦或是3G、4G的信道編碼技術采用的都是卷積碼。
不過由于CDMA技術起步較晚,當時所有人的目光都集中在TDMA技術上,押寶給TDMA,在研發(fā)方面投入巨資,歐洲早早確立了GSM標準,美國電信工業(yè)協(xié)會也認可TDMA為第二代移動通信技術。
為了證明CDMA比GSM好用,高通可謂是煞費苦心,它花了數(shù)年時間進行實地實驗、驅動測試以及行業(yè)演示,高通不僅要做標準,還要做芯片,還要做設備,還要做手機。
不得不說,高通確實是個狠角色,在CDMA上孤注一擲,當所有人的注意力還在TMDA上時,高通圍繞著功率控制、同頻復用、軟切換等技術構建了專利墻,幾乎申請了與CDMA應用所有的相關專利。
高通專利墻
因為高通實現(xiàn)了CDMA的專利壟斷,它的專利授權費自然不低,同時,高通還把CDMA的演算法嵌入集成芯片。其最大特點為整合信號的發(fā)送與接收、電源管理和數(shù)模轉換等于單一芯片之上,即SoC芯片。
高通強制規(guī)定,使用高通SoC的手機廠商,在繳納巨額授權費后,還必須繳納相當于手機價格5%-10%的錢作為專利費,這在后來被稱作“高通稅”,也是后來高通被叫作“專利流氓”的根源。
但在當時高通的專利費根本沒地方收,美國的運營商都不愿意采用尚未成熟的CDMA技術,更何況是在GSM上投入大量資源的歐洲,不過高通的前瞻性確實讓人佩服。
1989年,高通向舊金山太平洋電話公司成功演示了CDMA技術的可行性。理論上,在使用相同頻率資源的情況下,CDMA移動網比模擬網容量大20倍,實際使用中比模擬網大10倍,比GSM要大4-5倍。
CDMA優(yōu)勢明顯
這標志著高通的CDMA技術開始走向成熟,但距離真正的商業(yè)化尚有一段距離,當時美國的所有運營商都不愿做第一個吃螃蟹的人,高通只能在海外找小白鼠。
1994年,高通與摩托羅拉合作在香港建立起全球第一個CDMA網,但效果和服務質量都太差,全球其他運營商對CDMA失去信心,設備廠商也對CDMA技術半信半疑。
高通真正的機會實際上在韓國,1990年11月,高通和電子通信研究院(ETRI)簽署有關CDMA技術轉移協(xié)定。高通答應把每年在韓國收取專利費的20%交給韓國電子通信研究院、協(xié)助其研究,韓國政府也宣布CDMA為韓國唯一的2G移動通信標準,并全力支持韓國三星、LG等投入CDMA技術的商用化。
1996年11月,韓國的CDMA用戶達到一百萬,第一次向市場證明CDMA正式商用的可能性,讓美國一些運營商及設備廠商對CDMA技術開始恢復信心,也讓韓國廠商在CDMA市場上初露頭角。
這之后,美國的朗訊、摩托羅拉,加拿大的北方電訊都成了高通的擁躉,CDMA在北美登堂入室,運營商Verizon是CDMA的最大支持者,1996年建成了美國第一個CDMA網絡。CDMA終于成為與GSM分庭抗禮的2G移動通信標準,美國、加拿大、日本、韓國都是CDMA陣營。
美國還試圖將CDMA推廣到中國來,美國政府極力向中國推銷,要求中國引進高通的CDMA技術。據(jù)原國家計委副主任張國寶回憶,“美國政府向中國施加了不小的壓力,理由是說中國與美國之間有貿易逆差,要求中國買美國的技術?!?
當時中國移動主要負責GSM網絡,于是國家決定由中國聯(lián)通承接從高通公司引進CDMA技術。
聯(lián)通與高通簽約現(xiàn)場
信產部讓中國聯(lián)通與高通談專利授權,談了很久很久,直到2001年才談妥如何向高通“交稅”的事情。幾個月后,中國聯(lián)通投資240億元的CDMA移動通信網一期工程正式建成并在全國運營,這是高通第一次打入中國市場。
當時高通的CDMA技術已經從IS95(2G)演進到了1x(2.5G),而聯(lián)通采用的是IS95技術,中興作為唯一能夠提供IS95設備的中國公司,賺了個盆滿缽滿。華為因為關閉了IS95,全力賭1x,結果在基站上輸了個精光。
- 原標題:5G背后的激流暗涌
- 責任編輯:程北墨
- 最后更新: 2019-06-03 14:15:54
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