從1G到6G：移動通信的史前時代

移動通信從馬可尼的無線跨洋電報到如今火熱的5G時代，已經經歷了5代的演進發展。

No.1 烽火狼牙——原始態的二進制通信

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明了語言。所以近距離的通信基本靠吼，遠距離的通信怎么辦呢？烽火狼煙成了傳遞信息的工具，當然傳遞的信號只有0和1，0代表沒有敵人來侵犯，1代表邊境有戰爭發生。隨著狼煙的視距傳遞，戰爭的信號可以從邊境傳遞到京城。

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

所以當雅典戰勝波斯之后，為了能夠準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馬拉松，僅僅傳遞了“勝利”兩個字，然后累死了。用一條命的代價傳遞了兩個字的信息。

人們為了有效的交流信息，也曾用過飛鴿傳書的方式來進行遠距離的通信，由于文字的發明，傳遞信息量有了極大的提升。但信息的安全準確依然是個挑戰。馬文才就截獲了梁山伯和祝英臺的鴿子，導致了祝英臺的身死化蝶。

No.2 電報和電話——人類第一次利用電來傳遞信號

人們對于通信的追求一直沒有變，如何能夠快速，有效的傳遞信息，這成了無數學者追求的夢想。

1832年，美國畫家莫爾斯(1791-1872)乘郵輪返回美國,旅途中他結識了一個叫杰克遜的電學博士。杰克遜向他介紹了電磁知識,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都能做出不同的反應,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,發明一種用電傳信的方法—電報。他為每一個英文字母和阿拉伯數字設計出代表符號,這些代表符號由不同的 點、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”。有時候跨學科，跨專業發展史多么的重要。

1837年，莫爾斯制造出一臺電報機,但它的有效工作距離僅為500米。后來他又對電報機進行了改進,為了在實踐中檢驗電報機的性能,莫爾斯請美國國會資助,在華盛頓與巴爾的摩之間架設了一條長約64千米的線路。1844年5月24日,在華盛頓國會大廈聯邦最高法院會議廳里,開始進行電報收發試驗。莫爾斯在預先約定的時間向巴爾的摩發出了人類歷史上第一份電報。

電報的發明，把人們想要傳遞的信息以每秒30萬公里的速度傳向遠方。這是人類信息史上劃時代的創舉。但久而久之，人們又有點不滿足了。因為發一份電報，需要先擬好電報稿，然后再譯成電碼，交報務員發送出去；對方報務員收到報文后，得先把電碼譯成文字，然后投送給收報人。這不僅手續繁多，而且不能及時地進行雙向信息交流；要得到對方的回電，還需要等較長的時間。

人們對電報的不滿，促使科學家們開始新的探索。

最早提出遠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30年代之后，人們開始探索用電磁現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，由于家庭的影響，他從小就對聲學和語言學有濃厚的興趣。開始，他的興趣是在研究電報上。有一次，當他在做電報實驗時，偶然發現了一塊鐵片在磁鐵前振動會發出微弱聲音的現象，而且他還發現這種聲音能通過導線傳向遠方。這給貝爾以很大的啟發。他想，如果對著鐵片講話，不也可以引起鐵片的振動嗎?這就是貝爾關于電話的最初構想。

貝爾發明電話的努力得到了當時美國著名的物理學家約瑟夫·亨利的鼓勵。亨利對他說：“你有一個偉大發明的設想，干吧！”當貝爾說到自己缺乏電學知識時，亨利說：“學吧”。

在亨利的鼓舞下，貝爾開始了實驗，一次不小心把瓶內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??！”

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。正在另一個房間工作的貝爾先生的助手沃森，是第一個從電話里聽到電話聲音的人。貝爾在得知自己試驗的電話已經能夠傳送聲音時，熱淚盈眶。當天晚上，他寫給母親的信中預言：“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，人類進入了有線通信時代，有線電話也逐漸的走進了千家萬戶。知道現在，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

在《重走電磁之路——發現電磁波》中，我們重新學習了電磁波的發現歷程——從奧斯特的線圈實驗，到法拉第的電磁感應，從麥克斯韋的偉大預測到赫茲的電火花通信——電磁波，作為信息的最有效載體，逐漸被人們發現并利用。

1894年年滿二十歲的馬可尼了解到海因利?！ず掌潕啄昵八龅膶嶒?，這些實驗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距離發送信號而又不需要線路，這就使電報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。

馬可尼經過一年的努力，于1895年成功地發明了一種工作裝置，1896年他在英國做了該裝置的演示試驗，首次獲得了這項發明的專利權。馬可尼立即成立了一個公司，1898年第一次發射了無線電。翌年他發送的無線電信號穿過了英吉利海峽。雖然馬可尼最重要的專利權是在1900年授予的，但是他不斷地改進自己的發明，從中獲得了許多專利權。1901年他發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。

這項發明的重要性在一次事故中戲劇性地顯示出來了。那是1909年共和國號汽船由于碰撞遭到毀壞而沉入海底，這時無線電信息起了作用，除六個人外所有的人員全部得救。同年馬可尼因其發明而獲得諾貝爾獎。翌年他發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發射的。當時就已經知道聲音也可以用無線電傳播，但是這大約在1915年才得以實現，用于商業的無線電廣播在20世紀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、數據和圖像等。與有線電通信相比，不需要架設傳輸線路，不受通信距離限制，機動性好，建立迅速；但傳輸質量不穩定，信號易受干擾或易被截獲，保密性差。

人類發明了電報和電話后，信息傳播的速度不知比以往快了多少倍。電報、電話的出現縮短了各大陸、各國家人民之間的距離感。但是，當初的電報、電話都是靠電流在導線內傳輸信號的，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帶來很大的困難。況且，極需要通信聯絡的海上船舶，以及后來發明的飛機，因它們都是會移動的交通工具，所以是無法用有線方式與地面人們聯絡。19世紀發明的無線電通訊技術，使通信擺脫了依賴導線的方式，是通信技術上的一次飛躍，也是人類科技史上的一個重要成就。

然后移動通信慢慢發展到真正的無線時代！

No.4 從1G到6G

1G：模擬時代1G表示第一代移動通訊技術，以模擬技術為基礎的蜂窩無線電話系統，如現在已經淘汰的模擬移動網。1G無線系統在設計上只能傳輸語音流量，并受到網絡容量的限制。1G時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。當然有錢人的標配是腰里的大哥大。
2G：數字時代2G，是第二代手機通信技術規格的簡稱，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、和一些如時間日期等傳送的手機通信技術規格。不過手機短信SMS （Short message service）在2G的某些規格中能夠被執行。 2G在美國通常被稱為PCS（Personal Communications Service）。 2G技術基本可被切為兩種，一種是基于TDMA所發展出來的以GSM為代表，另一種則是基于CDMA規格所發展出來的CDMAOne，復用（Multiplexing）形式的一種。

主要的第二代手機通信技術規格標準有： GSM：基于TDMA所發展、源于歐洲、目前已全球化。 IS-95（也叫做CDMA One）：基于CDMA所發展、是美國最簡單的 CDMA系統、用于美洲和亞洲一些國家。 IS-136（也叫做D-AMPS）：基于TDMA所發展，是美國最簡單的 TDMA系統，用于美洲。 IDEN：基于TDMA所發展、美國獨有的系統。被美國電信系統商Nextell使用。 PDC（Personal Digital Cellular）：基于TDMA所發展，僅在日本普及。 3G：寬帶時代所謂第三代移動通信技術，即3G網絡技術，與第一代移動通信技術（即 1G）與第二代數字手機通信技術（即 2G）相比，3G 手機主要是將無線通信和國際互聯網等通信技術全面結合，以此形成一種全新的移動通信系統。這種移動技術可以處理圖像、音樂等媒體形式，除此之外，也包含了電話會議等一些商務功能。為了支持以上所述功能，無線網絡可以對不同數據傳輸的速度進行充分的支持，即無論是在室內、外，還是在行車的環境下，都可以提供最少為2Mbps、384kbps與144kbps的數據傳輸速度。

第三代移動通信技術(3G)，3G網絡技術是該領域發展的必然。3G對移動通信技術標準做出了定義，使用較高的頻帶和CDMA技術傳輸數據進行相關技術支持，工作頻段高，主要特征是速度快、效率高、信號穩定、成本低廉和安全性能好等，和前兩代的通信技術相比最明顯的特征是3G網絡技術全面支持更加多樣化的多媒體技術。4G：智能時代4G最大的數據傳輸速率超過100Mbit/s，這個速率是移動電話數據傳輸速率的1萬倍，也是3G移動電話速率的50倍。4G手機可以提供高性能的匯流媒體內容，并通過ID應用程序成為個人身份鑒定設備。它也可以接受高分辨率的電影和電視節目，從而成為合并廣播和通信的新基礎設施中的一個紐帶。此外，4G的無線即時連接等某些服務費用會比3G便宜。還有，4G有望集成不同模式的無線通信——從無線局域網和藍牙等室內網絡、蜂窩信號、廣播電視到衛星通信，移動用戶可以自由地從一個標準漫游到另一個標準。

4G通信技術并沒有脫離以前的通信技術，而是以傳統通信技術為基礎，并利用了一些新的通信技術，來不斷提高無線通信的網絡效率和功能的。如果說3G能為人們提供一個高速傳輸的無線通信環境的話，那么4G通信會是一種超高速無線網絡，一種不需要電纜的信息超級高速公路，這種新網絡可使電話用戶以無線及三維空間虛擬實境連線。5G：萬物互聯時代 第五代移動通信技術（英語：5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation，簡稱5G或5G技術）是最新一代蜂窩移動通信技術，也是繼4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系統之后的延伸。5G的性能目標是高數據速率、減少延遲、節省能源、降低成本、提高系統容量和大規模設備連接。Release-15中的5G規范的第一階段是為了適應早期的商業部署。Release-16的第二階段將于2020年4月完成，作為IMT-2020技術的候選提交給國際電信聯盟（ITU）。ITU IMT-2020規范要求速度高達20 Gbit/s，可以實現寬信道帶寬和大容量MIMO。6G：星際時代 6G，即第六代移動通信標準，一個概念性無線網絡移動通信技術，也被稱為第六代移動通信技術。主要促進的就是互聯網的發展。 6G網絡將是一個地面無線與衛星通信集成的全連接世界。通過將衛星通信整合到6G移動通信，實現全球無縫覆蓋，網絡信號能夠抵達任何一個偏遠的鄉村，讓深處山區的病人能接受遠程醫療，讓孩子們能接受遠程教育。此外，在全球衛星定位系統、電信衛星系統、地球圖像衛星系統和6G地面網絡的聯動支持下，地空全覆蓋網絡還能幫助人類預測天氣、快速應對自然災害等。這就是6G未來。6G通信技術不再是簡單的網絡容量和傳輸速率的突破，它更是為了縮小數字鴻溝，實現萬物互聯這個“終極目標”，這便是6G的意義。 6G也不是移動通信的終點，真正的萬物互聯時代應該會慢慢到來。讓我們拭目以待。