1.6 創新1G,百家爭鳴
20世紀70年代,在技術的不斷積累和沉淀下,人類終于迎來了移動通信技術的大爆發。
1973年4月,摩托羅拉工程師馬丁·庫珀(Martin Cooper)和約翰·米切爾(John F. Mitchell)發明了世界上第一款真正意義上的手機(手持式個人移動電話)。這款手機被命名為DynaTAC(dynamic adaptive total area coverage),高22厘米、重1.28千克,可以持續通話20分鐘,帶有一根醒目的天線。
手機的出現,標志著移動通信時代的開始。以移動通信為代表的無線通信開始取代有線通信,成為通信技術研究的主流方向。
1974年,FCC(Federal Communications Commission,美國聯邦通信委員會)批準了部分無線電頻譜,用于美國國內蜂窩網絡的試驗。然而,試驗一直拖到1977年才正式開始。當時參與試驗的是AT&T和摩托羅拉這兩個死對頭。
AT&T在1964年被美國國會“剝奪”了衛星通信商業使用權。無奈之下,他們在貝爾實驗室組建了移動通信部門,尋找新的機會。1964年到1974年間,貝爾實驗室開發了一種叫作HCMTS(high-capacity mobile telecommunications system,大容量移動通信系統)的模擬系統。該系統的信令5和語音信道均采用30 kHz帶寬的FM調制,信令速率為10 kbit/s。由于當時并沒有無線移動系統的標準化組織,AT&T公司就給HCMTS制定了自己的標準。后來,美國電子工業協會將這個系統命名為“暫定標準3”(interim standard 3,IS-3)。1976年,HCMTS換了一個新名字—AMPS(advanced mobile phone service,先進移動電話服務)。AT&T基于AMPS技術在芝加哥和紐瓦克進行了FCC的試驗。
5即通信系統中的控制指令
再來看看摩托羅拉。早期,摩托羅拉研發了RCC(radio common carrier,無線電公共載波)技術,賺了不少錢。所以,他們一直極力反對FCC給蜂窩通信發放頻譜,以免影響自己的市場利益。但與此同時,他們也在拼命研發蜂窩通信技術,進行技術儲備。這才有了DynaTAC的誕生。FCC發放頻譜后,摩托羅拉基于DynaTAC在華盛頓進行試驗。
就在AT&T和摩托羅拉還在“慢悠悠”地進行試驗的時候,別的國家已經捷足先登了。1979年,NTT(Nippon Telegraph and Telephone,日本電報電話公司)在東京大都會地區推出了世界首個商用自動化蜂窩通信系統。這個系統后來被認為是全球第一個1G商用網絡。
當時,NTT的這套系統擁有88個基站,支持不同小區站點之間的全自動呼叫切換,不需要人工干預。系統采用FDMA(frequency division multiple access,頻分多址)技術,信道帶寬25 kHz,工作頻段800 MHz,雙工信道總數600個。
1981年,北歐的挪威和瑞典建立了歐洲首個1G移動網絡—NMT(Nordic Mobile Telephone,北歐移動電話)。不久后,丹麥和芬蘭也加入了他們。NMT成為全球第一個具有國際漫游功能的移動電話網絡。再后來,沙特阿拉伯、俄羅斯和一些其他的歐洲、亞洲國家也引入了NMT。
1983年,后知后覺的美國終于想起要建立自己的1G商用網絡。1983年9月,摩托羅拉發布了全球第一部商用手機—DynaTAC 8000X。它的重量為1千克,可以持續通話30分鐘,充滿電需要10小時,售價高達3995美元。1983年10月13日,Americitech移動通信公司(來自AT&T)基于AMPS技術在芝加哥推出了全美第一個1G網絡。這個網絡既可以使用車載電話,也可以使用DynaTAC 8000X。
FCC在800 MHz頻段為AMPS分配了40 MHz帶寬。借助這些帶寬,AMPS承載了666個雙工信道,單個上行或下行信道的帶寬為30 kHz。后來,FCC又追加分配了10 MHz帶寬,AMPS的雙工信道總數變為832個。
商用第一年,Americitech賣出了大約1200部DynaTAC 8000X手機,累積了20萬用戶。五年后,用戶數升至200萬。迅猛增長的用戶數量遠遠超過了AMPS網絡的承受能力。后來,為了提升容量,摩托羅拉推出了窄帶版AMPS技術,即NAMPS。它將現有的30 kHz語音信道分成三個10 kHz信道(信道總數變成2496個),以此節約頻譜,擴充容量。
除了NMT和AMPS,另一個被廣泛應用的1G標準是TACS(total access communication system,全接入通信系統),首發于英國。1983年2月,英國政府宣布BT(英國電信)和Racal Millicom(沃達豐的前身)這兩家公司將以AMPS技術為基礎,建設TACS移動通信網絡。1985年1月1日,沃達豐正式推出TACS服務(設備提供商是瑞典愛立信),它在當時只有10個基站,覆蓋整個倫敦地區。
TACS的單個信道帶寬是25 kHz,上行使用890~905 MHz,下行使用935~950 MHz,一共有600個信道用于傳輸語音和控制信號。這套系統主要是摩托羅拉開發出來的,實際上是AMPS系統的修改版本。兩者除了頻段、頻道間隔、頻偏和信令速率不同,其他完全一致。
TACS和NMT在性能上有明顯的區別。NMT適合北歐國家人口稀少的環境,采用的是450 MHz(后來改成800 MHz)的頻率,小區范圍更大;TACS的優勢在于容量大,而非覆蓋距離遠,因為TACS系統發射機的功率較小,所以適合英國這樣人口密度高、城市面積大的國家。
隨著用戶數量的增加,后來TACS補充了一些頻段(10 MHz),變成ETACS(extended TACS)。NTT在TACS的基礎上,研發出了JTACS。
除了AMPS、TACS和NMT之外,1G6技術還包括德國的C-Netz、法國的Radiocom 2000和意大利的RTMI等。這些百花齊放的網絡技術(見表1-1)宣告了移動通信時代的到來。
6事實上,當時并沒有“1G”這樣的叫法,在2G技術出現后,人們才將這些技術稱為1G,以作區分。
表1-1 百花齊放的網絡技術
