人类一切的社会活动,总是会寻求时空最短的距离进行,这样消耗的能量最小,获得的收益最大。通信技术发展的目的,就是要降低乃至消除时空距离对社会活动的限制。而无线通信,更是极大地解放了人类,回顾过去,从0到5,人类已走过了很长的路,这一路看似平静无波,实则波澜壮阔。
从0到5:人类如何在缩短时空距离上做到极致 | 共七篇,本文为第二篇—0G时代,讲述从有线电话如何跃升到无线通信,打开后续不断迭代演进的大门!
0G时代
受益于公共电话交换网络PSTN(Public Switched Telephone Network)的普及,人们的生活变得越来越便利,反过来也进一步推动了电话系统的发展,电话公司开始在街道、路边建设公共电话亭,以使人们随时随地都能找到电话进行通信。
这个时候,人们关注到另一个现实的需求:随着私人汽车的大面积普及与发展,人们呆在汽车中的时间也越来越长,于是开始期望如何在汽车内也能随时随地的进行通话——于是产生了移动通信的原始驱动力和技术目标。
历史总是青睐有准备的人,在车载无线通信上,美国芝加哥的一对兄弟在该领域专注多年,并取得了不错的成功——这就是大名鼎鼎的高尔文兄弟,摩托罗拉的创始人。在最开始的时候,高尔文兄弟所创办的公司是生产车载电池供电的车载收音机。在1940年的时候,他们推出了一款极为成功的产品型号为50XC,取得了巨大的市场效益,于是将这款产品更名为摩托罗拉,英文名为Motorola,”Motor“是汽车的意思,”ola“是胜利的意思,后来自己公司的名字也改叫了摩托罗拉。
车载收音机的工作原理是通过无线方式接收广播基站信号并将音频信号播放给用户,虽然这个过程是单向的,但它离车载无线化的技术需求很相近,高尔文兄弟在感知到这个巨大的需求之后,投入重金进行双向无线通信的研发,并首先发明了无线对讲机。不得不说,时也命也,这个时候第二次世界大战正在进行,在1942年的时候明军都装备了无线对讲通信设备。也就是在这个特殊时期,摩托罗拉的通信技术在这种严苛的环境中得到了锤炼。
1946年,摩托罗拉的车载通信设备,首次以无线方式接入了电话通信网络,这是移动通信历史上里程碑式的进展,电话终于摆脱了电话线的束缚成了自由通话的工具。摩托罗拉将这套系统称为MTS(Mobile Telephone System)移动电话系统。从通信行业发展的历史看,以MTS为代表的移动电话通信系统被称为第零代移动通信系统,0G时代到来。
但是,从技术实现上来看,MTS并不是一个完整的移动通信业务系统。首先,从业务上看,车载上的移动电话没有自己的号码,当需要打移动电话时,是先打给移动电话服务员告诉他要连接的电话号码,由话务员拨通有线电话后再把无线对讲通话线路和有线电话连接,这种模式还非常的原始不太可能大范围的应用。其次,在技术上看,MTS工作在VHF 150MHz频段,在当时美国和加拿大总共只有25个频段用于全北美地区的移动电话通信,而摩托罗拉生产的车载通信设备只有3个通信频率,也就是在MTS覆盖的全芝加哥城范围,只有3个人可以同时进行移动通话,如此小的系统容量根本无法支持大规模使用。同时,MTS系统中整个通过过程没有连接,谁的设备无线信号更强,谁就会占领通话频率,会出现早期无线通信系统的典型问题——”串线“:两个人打着电话,突然被其他人的通话打断,安全性就更不用提了。最后,MTS的车载通信设备很庞大,只要安装就占据了整个后备箱的面积,也是让人”又爱又恨“。
1946年,摩托罗拉进行大规模投入对MTS系统进行小型化改造,在1964年,摩托罗拉推出了MTS系统的改进版IMTS(Improved Mobile Telephone System),不仅在设备上进行了小型化,而且采用了很先进的技术该原有问题进行了改进。其中,第一个就是我们所熟知的LBT机制:Listen Before Talk,即在发射信号之前必须先听一听信道有没有人在用,如果有人在用就不能发射信号,而必须等待直到信道空闲。LBT技术大大解决了无线频道乱入的问题,使通话质量和安全性得到了很大的提升。此后,LBT机制称为很多国家无线电管理的基本规则。再有就是,IMTS系统发射功率更大,天线也更高,覆盖范围更大。其通话信道的数量也从原来的3个增加到7~8个,也提升了通话的并发量。
但,IMTS系统对频率还是独占使用的,也就是当一对用户使用了一个通信频率,其它用户就不能同时使用该频率。这种频率独占使用的方式,使得通信系统的容量仍受到了很大的限制。虽然,IMTS在使用上还有很多的限制,但是其已经具备了移动通信业务网络的特征,称为后来移动通信网络发展的基础。
新的变革即将到来,让我们拭目以待,迎接1G时代的到来吧!!