1G到5G之争：一部30年惊心动魄的移动通信史

曾经的移动通信设备商，有阿尔卡特、爱立信、华为、LG、朗讯、摩托罗拉、北电、 诺基亚、富士通、西门子、NEC、 三星、中兴….十多家巨头林立，如今只剩下华为、爱立信、诺基亚和中兴四大主流玩家，那些曾经伟大的公司从辉煌到陨落都经历了什么？

如今，美国的移动通信设备商几乎全军覆灭，在云和端（芯片）上具有绝对优势的美国已失去对“管”的绝对掌控，他们在焦虑什么？

今天的5G，3.5GHz+大规模MIMO+波束赋形，还有固定无线应用，不禁让人看到了当年3G时代WiMax的影子，但WiMax为何输给了LTE，难道命运也喜欢对技术开玩笑吗？

一部跨越三十年惊心动魄的移动通信史，为你揭晓答案。

现代移动通信的发展史可追溯到上个世纪70年代，贝尔实验室突破性的提出了蜂窝网络概念。

所谓蜂窝网络，就是将网络划分为若干个相邻的小区，整体形状酷似蜂窝，以实现频率复用，提升系统容量。

蜂窝网络概念解决了公共移动通信系统的大容量需求与有限的频率资源之间的冲突，并随着上世纪80年代集成电路、微处理器、计算机等技术的迅速发展，随后，世界各地移动通信网络如雨后春笋般不断涌现。

1979年，日本推出800MHz的汽车电话系统（HAMTS），并在东京和神户投入使用。

1983年，美国先进移动电话系统（AMPS）首次在芝加哥投入使用。

1984年，西德建成了C Network，频率范围为450MHz。

1985年，英国开发了全面接入通信系统（TACS），首先在伦敦投入使用，然后应用于全国，频率范围为900MHz。

法国部署了450系统。

加拿大推出450MHz移动电话系统（MTS）。

包括瑞典在内的四个北欧国家开发了NMT-450移动通信系统。

….

1G基站

1G时代作为移动通信开天辟地的时代，群雄逐鹿，山头林立，通信标准也是五花八门。

尽管1G标准各式各样，但1G时代的王者非摩托罗拉莫属。

摩托罗拉不仅发明了第一步模拟移动电话大哥大，而且还是AMPS系统的主要设备供应商。

在模拟通信时代，摩托罗拉无论在移动通信领域还是处理器上，都是市场先锋，更在1989年被选为世界上最具前瞻力的公司之一。

1G时代，以AMPS和TACS为代表的模拟移动通信系统取得了巨大成功，但由于采用落后的模拟和频分复用（FDMA）技术，存在容量有限、系统太多、系统不兼容、通话质量差、易被窃听、设备昂贵、无法全球漫游等众多缺点。

随着人们对移动通信的要求越来越高，业界提出向2G数字时代发展，以代替1G模拟通信。

2G时代主要采用数字时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）两种技术，分别对应GSM和CDMA系统，这是一场由美国和欧洲为代表的两大利益集团之间的竞争。

如上所述，以AMPS和TACS为代表1G时代几乎被美国垄断，也意味着美国掌握了标准话语权和产业主动权。

进入2G时代，欧洲不甘落后于美国，考虑到欧盟国家太小，单打独斗难以与美国抗衡，于是吸取了1G时代各自为政的失败教训，于是欧盟联合起来成立了GSM，以快速形成规模向全球推广，在2G时代占据主导优势。

1G采用FDMA技术，一个用户在通话时占用一个信道。TDMA则可实现在单个信道内服务多个用户的能力，它将无线信道分成8个时隙，供8个用户得轮流使用，从而提升了容量。

不过，随后美国高通宣布他们有更好的办法可实现让多个用户同时共享频道，且能让运营商建更少的基站。

高通的办法是，将用于军事通信的CDMA技术应用于商业手机网络。

CDMA，即码分多址，它通过不同的扩频码来实现多用户在同一时间同一频率上共享。从技术上讲，CDMA比TDMA更具优势。

但早期的CDMA并不成熟，直到1995年高通好不容易将CDMA技术催熟之时，GSM早已在欧洲规模投资，且建立了国际漫游标准，迅速在全球扩散。

德国是第一个推出GSM网络的国家，法国、英国、意大利、西班牙等其他欧洲国家迅速跟进。到上世纪90年代中期，欧洲主要国家的GSM渗透率已达80%。

而此时，美国大概是还沉浸在辉煌的1G模拟时代里不能自拔，美国联邦通信委员会甚至要求必须保证1G网络的运行年限，直到2003年才设定了AMPS的关闭时限——2008年2月18日。同时，美国国内在2G制式选择上也不统一，直到后来高通主导的CDMA成为2G标准，但为时已晚，欧洲GSM标准迅速蔓延全球，远远把美国抛在身后。

1994年12月，德国GSM渗透率约为71%，而当时美国的2G渗透率仅为0.1%。

2G时代，欧洲GSM快速领先，促进了欧洲无线产业的崛起，也为欧洲带来了显著的经济利益。诺基亚和爱立信是首当其冲的受益者，在2G时代飞速发展成为全球领先的通信设备商和手机厂商。1993年，爱立信占全球数字蜂窝设备市场的60％，诺基亚一跃成为全球第二大手机供应商。2000年，诺基亚的出口额占芬兰商品和服务总额的24％。

美国输了，输掉的不是技术，而是速度与规模，也输掉了一个时代。

这也间接影响了摩托罗拉的竞争力，当数字移动电话渐渐取代模拟移动电话之时，摩托罗拉同样错估了模拟手机的寿命，也错过了2G数字时代。

1997年，摩托罗拉终于走下神坛，其全球移动电话市场份额从1997年的50%暴跌到17%。持续了20年辉煌的摩托罗拉终于被来自欧洲的诺基亚击垮。

3G与2G的主要区别在于支持高速的数据传输。3G技术要实现全球漫游的图片、音乐、视频等多媒体信息服务，包括可通过手机实现浏览网站、电话会议和电子商务等，且需考虑与2G有良好的兼容性。

3G时代主要有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三种标准。

欧洲与日本等原推行GSM标准的国家联合起来成立了3GPP组织 (3rd Generation Partnership Project)，负责制定全球第三代通信标准。

随后，3GPP小心翼翼地参考CDMA技术，以尽量绕过高通的专利，开发出了原理类似的WCDMA。

高通也赶紧不落人后地与韩国联合组成3GPP2 (3rd Generation Partnership Project 2) 与3GPP抗衡，推出了CDMA2000。

既然你们都有一套自己的标准，当然，咱们中国也不能落于人后，也搞了一个TD-SCDMA。

也就是，3G时代形成了欧、美、中三足鼎立的格局，谁也不服谁。

但真正的赢家是谁？从某种角度讲，最后的赢家既不是欧洲，也不是美国，而是视野之外的日本。

2G时代的落后，自然也拖了美国迈进3G时代的后腿。不过，进入3G时代，欧洲也未能将2G优势持续下去，却让日本抢了先。

进入3G时代，由于欧洲运营商在3G无线频谱拍卖上花费了巨资，加之3G业务用例前景不明朗，欧洲运营商在建设3G网络时，担心巨额投资收不回成本，一直犹豫不决。

而此时日本抓住了从2G语音向3G数据时代演进的机遇。1999年，日本运营商NTT DOCOMO推出了基于2.5G网络的i-mode模式获得了巨大成功，证实了3G商业模式的可行性，刺激了日本运营商对3G的投资热情。

i-mode是全球首个以运营商为中心的生态系统，有点类似于苹果iOS，i-mode与各大网站合作，用户通过手机上的i-mode按键即可享受收发邮件、浏览新闻、听音乐、网上购物等上网服务。

在i-mode成功模式的带动之下，从2001年10月起，在短短一年的时间里，日本推出了三张3G网络。2007年，日本的3G渗透率迅速达到50%，而德国的3G渗透率只有12%，美国的3G渗透率仅为3.5%。i-mode模式拉动了日本移动市场长达10年的强劲增长。

技术重要，生态更重要。只可惜，日本的i-mode模式未能走出国门，在4G时代夭折，这是后话。

随着智能手机的发展，移动流量需求不断上升，移动通信网络开始走向4G时代。

在进入4G时代之前，先要讲一下WiMax技术。

是什么WiMax？

它是基于IEEE 802.16标准集的一系列无线通信标准。WiMax于2001年6月成立，旨在促进该标准的一致性和互操作性。

最初，IEEE 802.16标准设计网速为30-40Mbps，2005年修订为802.16e标准，被称为“固定WiMax”。韩国于2005年最早推出基于WiMax的WiBro服务，当时的速率高达25Mbps，媒体直呼“惊人”。

2011年，IEEE再次更新为802.16m标准，也被称为“移动WiMax”，支持固定无线速率高达1Gbps。

WiMax采用OFDM+MIMO技术，解决了多径干扰，提升了频谱效率，大幅地增加系统吞吐量及传送距离。今天的4G LTE也采用了这两大关键技术。

当时，WiMax联盟乐观的认为，“移动WiMax”可取代GSM和CDMA等蜂窝电话技术，或者用作容量补充；而“固定WiMax”也被认为可以作为2G/3G/4G网络的无线回传技术。

随后，美国运营商Clearwire建设了全球最大的WiMax网络，英国也在建设试验网，韩国的WiBro网络也由“简单的移动性”升级到“完整的移动性”…2005年后WiMax网络开始陆续出现在世界各地。

WiMAX设备

Intel、北电和摩托罗拉都是WiMax的主导者。加拿大北电将传统3G业务卖给法国阿尔卡特，一心搞WiMax。

WiMax还成功地从国际电联那里搞到了全球频率分配。

WiMax频段

然鹅，自3GPP首版4G LTE标准于2008年12月完成且于2009年12月全球首商用成功后，全球多数移动运营商果断的选择了不投资WiMax，而是静候LTE的到来。

WiMax失败了，尽管超前于LTE，但超前一步的往往是烈士。

为什么？

最大的原因是，过去十年3GPP的成功让运营商明白了生态规模的重要性，你一个WiFi演进过来的新技术，到底是IT网络还是电信网络？WiMax作为一项全新的技术，运营商是要花巨资投入的，还要考虑与网络的前后兼容性，与2/3网络如何兼容？未来又如何演进？

LTE的全称叫Long Term Evolution，即长期演进，我不知道当时为何取这样的名字，但今天看来，仿佛是3GPP在向WiMax联盟隔空喊话：喂，兄弟，我们是长期演进的哦，你行不？

于是乎，自2008年12月前后，已感到前途无望的WiMax阵营们纷纷退出，开始转向LTE。

阿尔卡特朗讯宣布削减WiMax投资，将未来移动宽带的希望寄托在LTE上。

加拿大北电早已因互联网泡沫和财务丑闻陷入困境，而此次在WiMax上步子又迈得太大，于2009年宣布放弃WiMax无线业务，因为他们正在申请破产保护。

而就在提交破产保护申请之前的几个月里，北电还在称赞WiMax非常有前途。

Intel也在2010年宣布放弃WiMax，加入LTE阵营。

…

自此，经历了无数波折，在4G时代，LTE标准终于一统江湖。

回顾移动通信的发展史，从生态规模来看，美国在1G时代领先，但从2G到3G，美国整整落后了两个时代，4G赶超机会本来渺茫，但随着智能手机的横空出世，美国迎来了弯道超车的转折点。

苹果推出了IOS，Google推出了安卓操作系统，如今全球大部分智能手机都运行于iOS和安卓系统。

iOS和安卓系统打败了2G时代的诺基亚，也彻底打败了3G时代的日本i-mode模式。诺基亚手机没落了，日本通讯产业链全线败退，NEC、东芝、三洋退出手机领域，索尼、夏普、京瓷、松下市场份额大幅下滑，留给NEC和富士通等电信设备的市场也只是极少的份额。

美国花了两个时代一路追赶，有过深刻的教训，也尝到了甜头，现在5G来了，当然不甘错过这次大好机遇，他们已多次表示要争夺全球5G领导地位。

美国认为，5G时代是建立在无线基础设施上的一次史无前例的创新时代，5G将连接工厂、汽车、无人机等万物，并在万物互联的基础上加速机器学习和人工智能部署。谁能领导5G，谁就站在了未来的信息时代的制高点。

然鹅，朗讯、摩托罗拉、北电等美系设备商已全军覆灭，美国拿什么领导5G？

今年1月，一份由美国国家安全委员会流出的文件透露了美国的失落之情。

文中指出，华为在LTE市场份额上早已全球第一，中国企业早已加大研发5G。美国在逐渐掉队，而中国正在引领5G。尽管美国也有高通、思科等通信巨头，但他们只提供芯片和路由器，并不提供无线设备。

霸道惯了的美国显然觉得这与其大国地位不相称。

而这一次与2G时代的美欧标准之争也不相同。

2G时代崛起的诺基亚和爱立信不过都是人口不到1000万的小国，所以才有了欧盟联合推出GSM，而如今中国不仅拥有领先的设备商，还有全球规模最庞大的移动网络、最大的市场和最丰富的移动互联网服务，体量之大，若在5G时代首先激发出创新生态，并像4G时代的iOS和安卓一样迅速扩散全球，形成规模经济，美国是绝对不愿意看到的。

于是，美国疯了，以各种安全理由为借口阻止中国5G。

但，这些安全理由都是靠不住的。

到目前为止，除了美国和追随美国的政客们，我们没有看到任何专业人士对华为通信设备提出过任何安全质疑。

情况恰恰相反。

8月23日，澳大利亚政府以安全担忧为由，禁止华为公司为其规划中的5G移动网络供应设备。

安全理由站得住脚吗？3GPP安全专家随即给出了答案。

英国Quixoticity创始人Peter Clemons随即在linkedin上指出：

显然，澳大利亚政府的安全顾问没有认真阅读3GPP TS 33.501规范，该规范制定了5G全新的安全机制，可以保护5G网络在“边缘”免遭不受信任的角色/设备影响。

如果澳大利亚政府真的担心5G安全问题，他们只要确保该国的所有5G网络都按照完整的3GPP标准建设就行了。

也许，我们应该在下个月于澳大利亚黄金海岸举行的3GPP全会上帮助澳大利亚政府确认事实，并向他们解释一下这些全新的5G安全措施，让他们明白，这些安全措施将使3GPP 5G系统成为有史以来最安全、最值得信赖的通信系统。

Peter Clemons还向负责5G安全和隐私的3GPP TSG SA3工作组主席，来自NEC的Anand Raghawa Prasad喊话，希望他能出面说明一下。

Anand Raghawa Prasad的回答如下：

3GPP TS 33.501规范引入了一些前几代移动网络从未有过的安全增强功能，有兴趣者可以参考阅读：http://www.3gpp.org/news-events/3gpp-news/1975-sec_5g

尽管实施问题仍然存在，但我们还在继续努力为5G制定保证规范。很高兴能向澳大利亚政府介绍5G安全能力，尽管我知道他们拥有顶尖的网络安全专家。

前两天，外媒报道称，日本政府决定将华为技术和中兴两家公司的产品排除出政府采购清单，甚至有报道日本三大运营商拟排除华为和中兴的网络通信设备，不过随后日本三大运营商对此表示否认。

此事在日本引发广大网友热议，多数谴责日本政府盲目跟从美国。

其中，一些通信领域和安全领域的专业人士也表达了自己的观点。

这位日本同行表示，请不要把政治带进基站。

另一位同行对所谓的“安全”理由表示质疑：三大运营商排除了华为和中兴设备，但我们应该反思一下，我们所有的智能手机和设备都使用美国的卫星和海底光缆，同样也不能排除安全威胁。

一位来自韩国的同行也发表了自己的看法：

作为一名安全工程师，我对针对华为的所谓“安全”问题是持怀疑态度的，这种怀疑不是基于我的专业知识，而是基于这样的事实：电信领域有很多优秀的安全专家，任何小把戏都是可检测、可追踪和可追溯的。我不认为任何网络供应商会为此而冒商业声誉风险。

P.S. 我只是摸着良心发表一点个人浅见，不代表任何组织、企业和政府。

其实，对于很多运营商而言，只是屈于政治压力，并不希望看到来自中国的设备被排除在外。

2018年10月，全球最大的移动运营商之一Telenor Group发布了一份“奇葩”的财报。该财报显示，Telenor 2018年前三季度尽管营收同比持平，但通过节省网络成本，却实现了利润却同比增长了5%。

其中，降低成本的三大药方之一就是不断下降的基站价格。

Telenor表示，2010年基站采购均价为28000美元，2018年下降到仅5000美元，过去8年来，基站均价每年持续下降17%，为公司大幅节省了网络成本。

而Telenor正是较早大规模采购华为和中兴设备的海外运营商之一，换言之，来自中国的物美价廉的通信设备正是这家运营商维持利润增长的主要原因之一。

如今全球运营商的日子并不好过，不断降低成本已成为未来的主要方向，而如果排除中国的通信设备，仅剩下爱立信、诺基亚和三星三家无线设备商可选，市场竞争活力必然锐减，从而增加网络成本，并进一步转嫁给社会。

在新西兰，政府的决定就曾遭到运营商的强烈反对。

10月31日，新西兰通信部长Kris Faafoi表示，新西兰可能会采取与美国和澳大利亚类似的行动，阻止华为提供5G设备，理由是安全问题。

随后，新西兰两大运营商2degrees和Spark就直接和政府怼上了。

2degrees发言人表示：

我们已经与华为合作了10年，华为提供了优质的网络设备，并为市场注入了竞争活力，如果华为遭遇任何禁令，新西兰的消费者将受到直接影响。

这位发言人还强调，2degrees没有与华为相关的安全顾虑。

Spark发言人表示：

禁令是政府的事，作为运营商，我们希望有更广泛的技术合作伙伴，包括华为。华为一直是一家极具竞争力的设备供应商，禁令会影响网络成本，不利于保持市场公平竞争环境。

物美价廉，执行力强，显然，排除了中国设备商，无论是对网络成本还是质量的影响，对运营商而言都是坏消息。

凯撒的归凯撒，上帝的归上帝。别把政治带进基站。但是现实情况却往往不是这样。

好了，到此为止吧。这就是长达30多年的惊心动魄的移动通信史，文中穿插了一些个人观点，如有不当之处，欢迎指正。

一网打尽系列文章，请回复以下关键词查看：
创新发展：习近平 | 创新中国 | 创新创业 | 科技体制改革 | 科技创新政策 | 协同创新 | 科研管理 | 成果转化 | 新科技革命 | 基础研究 | 产学研 | 供给侧
热点专题：军民融合 | 民参军 | 工业4.0 | 商业航天 | 智库 | 国家重点研发计划 | 基金 | 装备采办 | 博士 | 摩尔定律 | 诺贝尔奖 | 国家实验室 | 国防工业 | 十三五 | 创新教育 | 军工百强 | 试验鉴定 | 影响因子 | 双一流 | 净评估
预见未来：预见2016 |预见2020  | 预见2025 | 预见2030  | 预见2035 | 预见2045  | 预见2050
前沿科技：颠覆性技术 | 生物 | 仿生 | 脑科学 | 精准医学 | 基因 |  基因编辑 | 虚拟现实 | 增强现实 | 纳米 | 人工智能 | 机器人 | 3D打印 | 4D打印 | 太赫兹 | 云计算 | 物联网 | 互联网+ | 大数据 | 石墨烯 | 能源 | 电池 | 量子 | 超材料 | 超级计算机 | 卫星 | 北斗 | 智能制造 | 不依赖GPS导航 | 通信 | 5G | MIT技术评论 | 航空发动机 | 可穿戴 | 氮化镓 | 隐身 | 半导体 | 脑机接口 | 传感器
先进武器：中国武器 | 无人机 | 轰炸机 | 预警机 | 运输机 | 直升机 | 战斗机 | 六代机 | 网络武器 | 激光武器 | 电磁炮 | 高超声速武器 | 反无人机 | 防空反导 | 潜航器
未来战争：未来战争 | 抵消战略 | 水下战 | 网络空间战 | 分布式杀伤 | 无人机蜂群 | 太空战 | 反卫星
领先国家：美国 | 俄罗斯 | 英国 | 德国 | 法国 | 日本 | 以色列 | 印度
前沿机构：战略能力办公室 | DARPA | 快响小组 | Gartner | 硅谷 | 谷歌 | 华为 | 阿里 | 俄先期研究基金会 | 军工百强
前沿人物：钱学森 | 马斯克 | 凯文凯利 | 任正非 | 马云 | 奥巴马 | 特朗普
专家专栏：黄志澄 | 许得君 | 施一公 | 王喜文 | 贺飞 | 李萍 | 刘锋 | 王煜全 | 易本胜 | 李德毅 | 游光荣 | 刘亚威 | 赵文银 | 廖孟豪 | 谭铁牛 | 于川信 | 邬贺铨
全文收录：2018文章全收录 | 2017文章全收录 | 2016文章全收录 | 2015文章全收录 | 2014文章全收录
其他主题系列陆续整理中，敬请期待……