移動(dòng)通信從馬可尼的無線跨洋電報(bào)到如今火熱的 5G 時(shí)代，已經(jīng)經(jīng)歷了 5 代的演進(jìn)發(fā)展。

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No.1 烽火狼牙 —— 原始態(tài)的二進(jìn)制通信

通信，通俗的說就是互相交流信息。人類為了信息的有效交流發(fā)明了語言。所以近距離的通信基本靠吼，遠(yuǎn)距離的通信怎么辦呢？烽火狼煙成了傳遞信息的工具，當(dāng)然傳遞的信號(hào)只有 0 和 1，0 代表沒有敵人來侵犯，1 代表邊境有戰(zhàn)爭發(fā)生。隨著狼煙的視距傳遞，戰(zhàn)爭的信號(hào)可以從邊境傳遞到京城。

但是烽火狼煙傳遞的信息受環(huán)境的影響比較大，同時(shí)無碼率也很高，周幽王時(shí)的烽火戲諸侯，就是傳遞了錯(cuò)誤的信號(hào)，以至于身死國滅。

所以當(dāng)雅典戰(zhàn)勝波斯之后，為了能夠準(zhǔn)確快速的把勝利的信息傳遞到雅典城，菲迪皮茨硬生生的跑了個(gè)馬拉松，僅僅傳遞了“勝利”兩個(gè)字，然后累死了。用一條命的代價(jià)傳遞了兩個(gè)字的信息。

人們?yōu)榱擞行У慕涣餍畔ⅲ苍眠^飛鴿傳書的方式來進(jìn)行遠(yuǎn)距離的通信，由于文字的發(fā)明，傳遞信息量有了極大的提升。但信息的安全準(zhǔn)確依然是個(gè)挑戰(zhàn)。馬文才就截獲了梁山伯和祝英臺(tái)的鴿子，導(dǎo)致了祝英臺(tái)的身死化蝶。

No.2 電報(bào)和電話 —— 人類第一次利用電來傳遞信號(hào)

人們對(duì)于通信的追求一直沒有變，如何能夠快速，有效的傳遞信息，這成了無數(shù)學(xué)者追求的夢(mèng)想。

1832 年，美國畫家莫爾斯 (1791-1872) 乘郵輪返回美國，旅途中他結(jié)識(shí)了一個(gè)叫杰克遜的電學(xué)博士。杰克遜向他介紹了電磁知識(shí)，莫爾斯完全被電迷住了。他想:“電能夠在一瞬間傳到千里之外，加上電磁鐵在有電和沒電時(shí)都能做出不同的反應(yīng)，利用它的這種特性不就可以傳遞信息了嗎?”于是，莫爾斯決定放棄繪畫，發(fā)明一種用電傳信的方法 — 電報(bào)。他為每一個(gè)英文字母和阿拉伯?dāng)?shù)字設(shè)計(jì)出代表符號(hào)，這些代表符號(hào)由不同的 點(diǎn)、橫線和空白組成，這就是電信史上最早的編碼，后人稱它為“摩爾斯電碼”。有時(shí)候跨學(xué)科，跨專業(yè)發(fā)展史多么的重要。

1837 年，莫爾斯制造出一臺(tái)電報(bào)機(jī)，但它的有效工作距離僅為 500 米。后來他又對(duì)電報(bào)機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，為了在實(shí)踐中檢驗(yàn)電報(bào)機(jī)的性能，莫爾斯請(qǐng)美國國會(huì)資助，在華盛頓與巴爾的摩之間架設(shè)了一條長約 64 千米的線路。1844 年 5 月 24 日，在華盛頓國會(huì)大廈聯(lián)邦最高法院會(huì)議廳里，開始進(jìn)行電報(bào)收發(fā)試驗(yàn)。莫爾斯在預(yù)先約定的時(shí)間向巴爾的摩發(fā)出了人類歷史上第一份電報(bào)。

電報(bào)的發(fā)明，把人們想要傳遞的信息以每秒 30 萬公里的速度傳向遠(yuǎn)方。這是人類信息史上劃時(shí)代的創(chuàng)舉。但久而久之，人們又有點(diǎn)不滿足了。因?yàn)榘l(fā)一份電報(bào)，需要先擬好電報(bào)稿，然后再譯成電碼，交報(bào)務(wù)員發(fā)送出去；對(duì)方報(bào)務(wù)員收到報(bào)文后，得先把電碼譯成文字，然后投送給收?qǐng)?bào)人。這不僅手續(xù)繁多，而且不能及時(shí)地進(jìn)行雙向信息交流；要得到對(duì)方的回電，還需要等較長的時(shí)間。

人們對(duì)電報(bào)的不滿，促使科學(xué)家們開始新的探索。

最早提出遠(yuǎn)距離傳送話筒接力傳送信息的建議。雖然這種方法不太切合實(shí)際，但休斯為這種通話方式所取的名字 ——“電話”，卻一直沿用至今。

19 世紀(jì) 30 年代之后，人們開始探索用電磁現(xiàn)象來傳送音樂和話音的方法，其中最有成就的要算是貝爾和格雷了。

亞歷山大?格雷厄姆?貝爾，1847 年生于英國蘇格蘭，他的祖父親畢生都從事聾啞人的教育事業(yè)，由于家庭的影響，他從小就對(duì)聲學(xué)和語言學(xué)有濃厚的興趣。開始，他的興趣是在研究電報(bào)上。有一次，當(dāng)他在做電報(bào)實(shí)驗(yàn)時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)了一塊鐵片在磁鐵前振動(dòng)會(huì)發(fā)出微弱聲音的現(xiàn)象，而且他還發(fā)現(xiàn)這種聲音能通過導(dǎo)線傳向遠(yuǎn)方。這給貝爾以很大的啟發(fā)。他想，如果對(duì)著鐵片講話，不也可以引起鐵片的振動(dòng)嗎? 這就是貝爾關(guān)于電話的最初構(gòu)想。

貝爾發(fā)明電話的努力得到了當(dāng)時(shí)美國著名的物理學(xué)家約瑟夫?亨利的鼓勵(lì)。亨利對(duì)他說：“你有一個(gè)偉大發(fā)明的設(shè)想，干吧！”當(dāng)貝爾說到自己缺乏電學(xué)知識(shí)時(shí)，亨利說：“學(xué)吧”。

在亨利的鼓舞下，貝爾開始了實(shí)驗(yàn)，一次不小心把瓶內(nèi)的硫酸濺到了自己的腿上，他疼痛得喊叫起來：“沃森先生，快來幫我啊！”

想不到，這一句極普通的話，竟成了人類通過電話傳送的第一句話音。正在另一個(gè)房間工作的貝爾先生的助手沃森，是第一個(gè)從電話里聽到電話聲音的人。貝爾在得知自己試驗(yàn)的電話已經(jīng)能夠傳送聲音時(shí)，熱淚盈眶。當(dāng)天晚上，他寫給母親的信中預(yù)言：“朋友們各自留在家里，不用出門也能互相交談的日子就要到來了！”

從此，人類進(jìn)入了有線通信時(shí)代，有線電話也逐漸的走進(jìn)了千家萬戶。知道現(xiàn)在，有線電話任然是很多人日常離不開的通信方式。

No.3 電磁波 —— 助力通信無線夢(mèng)

在《重走電磁之路 —— 發(fā)現(xiàn)電磁波》中，我們重新學(xué)習(xí)了電磁波的發(fā)現(xiàn)歷程 —— 從奧斯特的線圈實(shí)驗(yàn)，到法拉第的電磁感應(yīng)，從麥克斯韋的偉大預(yù)測(cè)到赫茲的電火花通信 —— 電磁波，作為信息的最有效載體，逐漸被人們發(fā)現(xiàn)并利用。

1894 年年滿二十歲的馬可尼了解到海因利希?赫茲幾年前所做的實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)清楚地表明了不可見的電磁波是存在的，這種電磁波以光速在空中傳播。

馬可尼很快就想到可以利用這種波向遠(yuǎn)距離發(fā)送信號(hào)而又不需要線路，這就使電報(bào)完成不了的許多通信有了可能。例如利用這種手段可以把信息傳送到海上航行的船只。

馬可尼經(jīng)過一年的努力，于 1895 年成功地發(fā)明了一種工作裝置，1896 年他在英國做了該裝置的演示試驗(yàn)，首次獲得了這項(xiàng)發(fā)明的專利權(quán)。馬可尼立即成立了一個(gè)公司，1898 年第一次發(fā)射了無線電。翌年他發(fā)送的無線電信號(hào)穿過了英吉利海峽。雖然馬可尼最重要的專利權(quán)是在 1900 年授予的，但是他不斷地改進(jìn)自己的發(fā)明，從中獲得了許多專利權(quán)。1901 年他發(fā)射的無線電信息成功地穿越大西洋，從英格蘭傳到加拿大的紐芬蘭省。

這項(xiàng)發(fā)明的重要性在一次事故中戲劇性地顯示出來了。那是 1909 年共和國號(hào)汽船由于碰撞遭到毀壞而沉入海底，這時(shí)無線電信息起了作用，除六個(gè)人外所有的人員全部得救。同年馬可尼因其發(fā)明而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。翌年他發(fā)射的無線電信息成功地穿越六千英里的距離，從愛爾蘭傳到阿根廷。

所有這些信息都是利用莫爾斯電碼的虛線系統(tǒng)發(fā)射的。當(dāng)時(shí)就已經(jīng)知道聲音也可以用無線電傳播，但是這大約在 1915 年才得以實(shí)現(xiàn)，用于商業(yè)的無線電廣播在 20 世紀(jì) 30 年代初期才剛剛開始，但是它的普及和意義隨后則迅速地增長。

無線電技術(shù)就是利用無線電波傳輸信息的通信方式。能傳輸聲音、文字、數(shù)據(jù)和圖像等。與有線電通信相比，不需要架設(shè)傳輸線路，不受通信距離限制，機(jī)動(dòng)性好，建立迅速；但傳輸質(zhì)量不穩(wěn)定，信號(hào)易受干擾或易被截獲，保密性差。

人類發(fā)明了電報(bào)和電話后，信息傳播的速度不知比以往快了多少倍。電報(bào)、電話的出現(xiàn)縮短了各大陸、各國家人民之間的距離感。但是，當(dāng)初的電報(bào)、電話都是靠電流在導(dǎo)線內(nèi)傳輸信號(hào)的，這使通信受到很大的局限。譬如，要通信首先要有線路，而架設(shè)線路受到客觀條件的限制。高山、大河、海洋均給線路的建造和維護(hù)帶來很大的困難。況且，極需要通信聯(lián)絡(luò)的海上船舶，以及后來發(fā)明的飛機(jī)，因它們都是會(huì)移動(dòng)的交通工具，所以是無法用有線方式與地面人們聯(lián)絡(luò)。19 世紀(jì)發(fā)明的無線電通訊技術(shù)，使通信擺脫了依賴導(dǎo)線的方式，是通信技術(shù)上的一次飛躍，也是人類科技史上的一個(gè)重要成就。

然后移動(dòng)通信慢慢發(fā)展到真正的無線時(shí)代！

No.4  從 1G 到 6G

1G：模擬時(shí)代

1G 表示第一代移動(dòng)通訊技術(shù)，以模擬技術(shù)為基礎(chǔ)的蜂窩無線電話系統(tǒng)，如現(xiàn)在已經(jīng)淘汰的模擬移動(dòng)網(wǎng)。1G 無線系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上只能傳輸語音流量，并受到網(wǎng)絡(luò)容量的限制。1G 時(shí)代的街上隨處可見公共電話亭以及等著打電話的人，大家腰帶上都別著 BB 機(jī)。當(dāng)然有錢人的標(biāo)配是腰里的大哥大。

2G：數(shù)字時(shí)代

2G，是第二代手機(jī)通信技術(shù)規(guī)格的簡稱，一般定義為無法直接傳送如電子郵件、軟件等資訊；只具有通話、和一些如時(shí)間日期等傳送的手機(jī)通信技術(shù)規(guī)格。不過手機(jī)短信 SMS （Short message service）在 2G 的某些規(guī)格中能夠被執(zhí)行。

2G 在美國通常被稱為 PCS（Personal Communications Service）。

2G 技術(shù)基本可被切為兩種，一種是基于 TDMA 所發(fā)展出來的以 GSM 為代表，另一種則是基于 CDMA 規(guī)格所發(fā)展出來的 CDMAOne，復(fù)用（Multiplexing）形式的一種。

主要的第二代手機(jī)通信技術(shù)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)有：

GSM：基于 TDMA 所發(fā)展、源于歐洲、目前已全球化。

IS-95（也叫做 CDMA One）：基于 CDMA 所發(fā)展、是美國最簡單的

CDMA 系統(tǒng)、用于美洲和亞洲一些國家。

IS-136（也叫做 D-AMPS）：基于 TDMA 所發(fā)展，是美國最簡單的

TDMA 系統(tǒng)，用于美洲。

IDEN：基于 TDMA 所發(fā)展、美國獨(dú)有的系統(tǒng)。被美國電信系統(tǒng)商 Nextell 使用。

PDC（Personal Digital Cellular）：基于 TDMA 所發(fā)展，僅在日本普及。

3G：寬帶時(shí)代

所謂第三代移動(dòng)通信技術(shù)，即 3G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與第一代移動(dòng)通信技術(shù)（即 1G）與第二代數(shù)字手機(jī)通信技術(shù)（即 2G）相比，3G 手機(jī)主要是將無線通信和國際互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)全面結(jié)合，以此形成一種全新的移動(dòng)通信系統(tǒng)。這種移動(dòng)技術(shù)可以處理圖像、音樂等媒體形式，除此之外，也包含了電話會(huì)議等一些商務(wù)功能。為了支持以上所述功能，無線網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)不同數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣冗M(jìn)行充分的支持，即無論是在室內(nèi)、外，還是在行車的環(huán)境下，都可以提供最少為 2Mbps、384kbps 與 144kbps 的數(shù)據(jù)傳輸速度。

第三代移動(dòng)通信技術(shù) (3G)，3G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是該領(lǐng)域發(fā)展的必然。3G 對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做出了定義，使用較高的頻帶和 CDMA 技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)技術(shù)支持，工作頻段高，主要特征是速度快、效率高、信號(hào)穩(wěn)定、成本低廉和安全性能好等，和前兩代的通信技術(shù)相比最明顯的特征是 3G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)全面支持更加多樣化的多媒體技術(shù)。

4G：智能時(shí)代

4G 最大的數(shù)據(jù)傳輸速率超過 100Mbit / s，這個(gè)速率是移動(dòng)電話數(shù)據(jù)傳輸速率的 1 萬倍，也是 3G 移動(dòng)電話速率的 50 倍。4G 手機(jī)可以提供高性能的匯流媒體內(nèi)容，并通過 ID 應(yīng)用程序成為個(gè)人身份鑒定設(shè)備。它也可以接受高分辨率的電影和電視節(jié)目，從而成為合并廣播和通信的新基礎(chǔ)設(shè)施中的一個(gè)紐帶。此外，4G 的無線即時(shí)連接等某些服務(wù)費(fèi)用會(huì)比 3G 便宜。還有，4G 有望集成不同模式的無線通信 —— 從無線局域網(wǎng)和藍(lán)牙等室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、蜂窩信號(hào)、廣播電視到衛(wèi)星通信，移動(dòng)用戶可以自由地從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)漫游到另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

4G 通信技術(shù)并沒有脫離以前的通信技術(shù)，而是以傳統(tǒng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，并利用了一些新的通信技術(shù)，來不斷提高無線通信的網(wǎng)絡(luò)效率和功能的。如果說 3G 能為人們提供一個(gè)高速傳輸?shù)臒o線通信環(huán)境的話，那么 4G 通信會(huì)是一種超高速無線網(wǎng)絡(luò)，一種不需要電纜的信息超級(jí)高速公路，這種新網(wǎng)絡(luò)可使電話用戶以無線及三維空間虛擬實(shí)境連線。

5G：萬物互聯(lián)時(shí)代

第五代移動(dòng)通信技術(shù)（英語：5th generation mobile networks 或 5th generation wireless systems、5th-Generation，簡稱 5G 或 5G 技術(shù)）是最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，也是繼 4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和 2G（GSM）系統(tǒng)之后的延伸。5G 的性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。Release-15 中的 5G 規(guī)范的第一階段是為了適應(yīng)早期的商業(yè)部署。Release-16 的第二階段將于 2020 年 4 月完成，作為 IMT-2020 技術(shù)的候選提交給國際電信聯(lián)盟（ITU）。ITU IMT-2020 規(guī)范要求速度高達(dá) 20 Gbit / s，可以實(shí)現(xiàn)寬信道帶寬和大容量 MIMO。

6G：星際時(shí)代

6G，即第六代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)概念性無線網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)通信技術(shù)，也被稱為第六代移動(dòng)通信技術(shù)。主要促進(jìn)的就是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

6G 網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)地面無線與衛(wèi)星通信集成的全連接世界。通過將衛(wèi)星通信整合到 6G 移動(dòng)通信，實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)能夠抵達(dá)任何一個(gè)偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村，讓深處山區(qū)的病人能接受遠(yuǎn)程醫(yī)療，讓孩子們能接受遠(yuǎn)程教育。此外，在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、電信衛(wèi)星系統(tǒng)、地球圖像衛(wèi)星系統(tǒng)和 6G 地面網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)動(dòng)支持下，地空全覆蓋網(wǎng)絡(luò)還能幫助人類預(yù)測(cè)天氣、快速應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等。這就是 6G 未來。6G 通信技術(shù)不再是簡單的網(wǎng)絡(luò)容量和傳輸速率的突破，它更是為了縮小數(shù)字鴻溝，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)這個(gè)“終極目標(biāo)”，這便是 6G 的意義。

6G 也不是移動(dòng)通信的終點(diǎn)，真正的萬物互聯(lián)時(shí)代應(yīng)該會(huì)慢慢到來。讓我們拭目以待。

本文來自微信公眾號(hào)：射頻學(xué)堂 （ID：RF_Center），作者：RF 小木匠