主頁（http://www.130131.com）：通信人應(yīng)該知道的通信史十件大事

人類進(jìn)行通信的歷史很悠久。早在遠(yuǎn)古時期，人們就通過簡單的語言、壁畫等方式交換信息。千百年來，人們一直在用語言、圖符、鐘鼓、煙火、竹簡、紙書等傳遞信息，古代人的烽火狼煙、飛鴿傳書、驛馬郵遞就是這方面的例子。

19世紀(jì)中葉以后，隨著電報、電話的發(fā)明，電磁波的發(fā)現(xiàn)，人類通信領(lǐng)域產(chǎn)生了根本性的巨大變革，實現(xiàn)了利用金屬導(dǎo)線來傳遞信息，甚至通過電磁波來進(jìn)行無線通信，使神話中的“順風(fēng)耳”、“千里眼”變成了現(xiàn)實。從此，人類的信息傳遞可以脫離常規(guī)的視聽覺方式，用電信號作為新的載體，從此帶來了一系列技術(shù)革新，開始了人類通信的新時代。

一、上帝創(chuàng)造了何等奇跡!——電報的發(fā)明

人類歷史上最早的通信手段和現(xiàn)在一樣是“無線”的,如利用以火光傳遞信息的烽火臺,通常大家認(rèn)為這是最早傳遞消息的方式了。事實上不是,在我國和非洲古代,擊鼓傳信是最早最方便的辦法,非洲人用圓木特制的大鼓可傳聲至三四公里遠(yuǎn),再通過“鼓聲接力”和專門的“擊鼓語言”,可在很短的時間內(nèi)把消息準(zhǔn)確地傳到50公里以外的另一個部落,不會像前段時間湖南衛(wèi)視的“悄悄話接力”那樣傳得完全變了樣。

其實,不論是擊鼓、烽火、旗語(通過各色旗子的舞動)還是今天的移動通信,要實現(xiàn)消息的遠(yuǎn)距離傳送,都需要中繼站的層層傳遞,消息才能到達(dá)目的地。不過,由于那時人類還沒有發(fā)現(xiàn)電,所以要想暢通快速地實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳遞消息只有等待了……

人類通信史上革命性變化,是從把電作為信息載體后發(fā)生的。

1753年2月17日,在《蘇格蘭人》雜志上發(fā)表了一封署名C·M的書信。在這封信中,作者提出了用電流進(jìn)行通信的大膽設(shè)想。雖然在當(dāng)時還不十分成熟,而且缺乏應(yīng)用推廣的經(jīng)濟(jì)環(huán)境,卻使人們看到了電信時代的一縷曙光。

1793年,法國查佩兄弟倆在巴黎和里爾之間架設(shè)了一條230千米長的接力方式傳送信息的托架式線路。據(jù)說兩兄弟是第一個使用“電報”這個詞的人。

1832年,俄國外交家希林在當(dāng)時著名物理學(xué)家奧斯特電磁感應(yīng)理論的啟發(fā)下,制作出了用電流計指針偏轉(zhuǎn)來接收信息的電報機(jī);1837年6月,英國青年庫克獲得了第一個電報發(fā)明專利權(quán)。他制作的電報機(jī)首先在鐵路上獲得應(yīng)用。不過,這種方式很不方便和實用,無法投入真正的實用階段。歷史到了這關(guān)鍵的時候,仿佛停頓了下來,還得等待一個畫家來解決。美國畫家莫爾斯在1832年旅歐學(xué)習(xí)途中,開始對這種新生的技術(shù)發(fā)生了興趣,經(jīng)過3年的鉆研之后,在1835年,第一臺電報機(jī)問世。但如何把電報和人類的語言連接起來,是擺在莫爾斯面前的一大難題,在一絲靈感來臨的瞬間,他在筆記本上記下這樣一段話:

“電流是神速的,如果它能夠不停頓走十英里,我就讓他走遍全世界。電流只要停止片刻,就會出現(xiàn)火花,火花是一種符號,沒有火花是另一種符號,沒有火花的時間長又是一種符號。這里有三種符號可組合起來,代表數(shù)字和字母。它們可以構(gòu)成字母,文字就可以通過導(dǎo)線傳送了。這樣,能夠把消息傳到遠(yuǎn)處的嶄新工具就可以實現(xiàn)了!”

隨著這種偉大思想的成熟,莫爾斯成功地用電流的“通”、“斷”和“長斷”來代替了人類的文字進(jìn)行傳送,這就是鼎鼎大名的莫爾斯電碼。

1843年,莫爾斯獲得了3萬美元的資助,他用這筆款修建成了從華盛頓到巴爾的摩的電報線路,全長64.4公里。1844年5月24日,在座無虛席的國會大廈里,莫爾斯用他那激動得有些顫抖的雙手,操縱著他傾十余年心血研制成功的電報機(jī), 向巴爾的摩發(fā)出了人類歷史上的第一份電報:“上帝創(chuàng)造了何等奇跡!”

電報的發(fā)明,拉開了電信時代的序幕,開創(chuàng)了人類利用電來傳遞信息的歷史。從此,信息傳遞的速度大大加快了。“嘀—嗒”一響(1秒鐘),電報便可以載著人們所要傳送的信息繞地球走上7圈半。這種速度是以往任何一種通信工具所望塵莫及的。

說到這里,還有一個故事必須提到,1912年“泰坦尼克”號撞到冰山后,發(fā)出電報“SOS,速來,我們撞上了冰山。”幾英里之外的“加利福尼亞”號客輪本應(yīng)能夠救起數(shù)百條生命,但是這條船上的報務(wù)員不值班,因此沒有收到這條信息。從此以后,所有的輪船都開始了全天 候的無線電信號監(jiān)聽。

二、“沃森特先生,快來幫我啊”——電話的發(fā)明

電報傳送的是符號。發(fā)送一份電報,得先將報文譯成電碼,再用電報機(jī)發(fā)送出去;在收報一方,要經(jīng)過相反的過程,即將收到的電碼譯成報文,然后,送到收報人的手里。這不僅手續(xù)麻煩,而且也不能進(jìn)行及時雙向信息交流。因此,人們開始探索一種能直接傳送人類聲音的通信方式,這就是現(xiàn)在無人不曉的“電話”。

歐洲對于遠(yuǎn)距離傳送聲音的研究,始于18世紀(jì),在1796年,休斯提出了用話筒接力傳送語音信息的辦法。雖然這種方法不太切合實際, 但他賜給這種通信方式一個名字——Telephone(電話),一直沿用至今。

1861年,德國一名教師發(fā)明了最原始的電話機(jī),利用聲波原理可在短距離互相通話,但無法投入真正的使用。

如何把電流和聲波聯(lián)系在一起而實現(xiàn)遠(yuǎn)距離通話？

亞歷山大·貝爾是注定要完成這個歷史任務(wù)的人,他系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了人的語音、發(fā)聲機(jī)理和聲波振動原理,在為聾啞人設(shè)計助聽器的過程中,他發(fā)現(xiàn)電流導(dǎo)通和停止的瞬間,螺旋線圈發(fā)出了噪聲,就這一發(fā)現(xiàn)使貝爾突發(fā)奇想——“用電流的強(qiáng)弱來模擬聲音大小的變化,從而用電流傳送聲音。”

從這時開始,貝爾和他的助手沃森特就開始了設(shè)計電話的艱辛歷程,1875年6月2日,貝爾和沃森特正在進(jìn)行模型的最后設(shè)計和改進(jìn),最后測試的時刻到了,沃森特在緊閉了門窗的另一房間把耳朵貼在音箱上準(zhǔn)備接聽,貝爾在最后操作時不小心把硫酸濺到自己的腿上,他疼痛地叫了起來:“沃森特先生,快來幫我啊!”沒有想到,這句話通過他實驗中的電話傳到了在另一個房間工作的沃森特先生的耳朵里。這句極普通的話,也就成為人類第一句通過電話傳送的話音而記入史冊。1875年6月2日,也被人們作為發(fā)明電話的偉大日子而加以紀(jì)念,而這個地方——美國波士頓法院路109號也因此載入史冊,至今它的門口仍釘著塊銅牌,上面鐫有:“1875年6月2日電話誕生在此。”

1876年3月7日,貝爾獲得發(fā)明電話專利,專利證號碼NO:174655。

1877年,也就是貝爾發(fā)明電話后的第二年,在波士頓和紐約架設(shè)的第一條電話線路開通了,兩地相距300公里。也就在這一年,有人第一次用電話給《波士頓環(huán)球報》發(fā)送了新聞消息,從此開始了公眾使用電話的時代。一年之內(nèi),貝爾共安裝了230部電話,建立了貝爾電話公司,這是美國電報電話公司(AT&T)前身。

電話傳入我國,是在1881年,英籍電氣技師皮曉浦在上海十六鋪沿街架起一對露天電話,付36文制錢可通話一次,這是中國的第一部電話。1882年2月,丹麥大北電報公司在上海外灘揚(yáng)于天路辦起我國第一個電話局,用戶25家。1889年,安徽省安慶州候補(bǔ)知州彭名保,自行設(shè)計了一部電話,包括自制的五六十種大小零件,成為我國第一部自行設(shè)計制造的電話。

最初的電話并沒有撥號盤,所有的通話都是通過接線員進(jìn)行,由接線員將通話人接上正確的線路,撥號盤始于20世紀(jì)初,當(dāng)時馬薩諸塞州流行麻疹,一位內(nèi)科醫(yī)生因擔(dān)心一旦接線員病倒造成全城電話癱瘓而提起的。不過在我國70年代,部分區(qū)縣還在使用干電池為動力,沒有撥號盤的手搖電話機(jī)。

今天,世界上大約有7.5億電話用戶,其中還包括1070萬因特網(wǎng)用戶分享著這個網(wǎng)絡(luò)。寫信進(jìn)入了一個令人驚訝的復(fù)蘇階段,不過,這些信件也是通過這根細(xì)細(xì)的電話線來傳送的。

三、無形的信使——電磁波的發(fā)現(xiàn)

自從貝爾發(fā)明了電話機(jī),這樣人人都能手拿一個“話柄”,和遠(yuǎn)方的親朋好友談天說地了。電報和電話的相繼發(fā)明,使人類獲得了遠(yuǎn)距離傳送信息的重要手段。但是,電信號都是通過金屬線傳送的。線路架設(shè)到的地方,信息才能傳到,這就大大限制了信息的傳播范圍,特別是在大海、高山,有沒有能讓信息無線傳播的辦法？

1820年,丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn),當(dāng)金屬導(dǎo)線中有電流通過時,放在它附近的磁針便會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。接著,學(xué)徒出身的英國物理學(xué)家法拉第明確指出,奧斯特的實驗證明了“電能生磁”。他還通過艱苦的實驗,發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)線在磁場中運(yùn)動時會有電流產(chǎn)生的現(xiàn)象,此即所謂的“電磁感應(yīng)”現(xiàn)象。

著名的科學(xué)家麥克斯韋進(jìn)一步用數(shù)學(xué)公式表達(dá)了法拉第等人的研究成果,并把電磁感應(yīng)理論推廣到了空間。他認(rèn)為,在變化的磁場周圍會產(chǎn)生變化的電場,在變化的電場周圍又將產(chǎn)生變化的磁場,如此一層層地像水波一樣推開去,便可把交替的電磁場傳得很遠(yuǎn)。1864年,麥?zhǔn)习l(fā)表了電磁場理論,成為人類歷史上預(yù)言電磁波存在的第一人。

那么,又有誰來證實電磁波的存在呢?此人便是亨利希·魯?shù)婪?middot;赫茲。1887年的一天,赫茲在一間暗室里做實驗。他在兩個相隔很近的金屬小球上加上高電壓,隨之便產(chǎn)生一陣陣噼噼啪啪的火花放電。這時,在他身后放著一個沒有封口的圓環(huán)。當(dāng)赫茲把圓環(huán)的開口處調(diào)小到一定程度時,便看到有火花越過縫隙。通過這個實驗,他得出了電磁能量可以越過空間進(jìn)行傳播的結(jié)論。赫茲的發(fā)現(xiàn)公布之后,轟動了全世界的科學(xué)界,1887年成為了近代科學(xué)技術(shù)史的一座里程碑,為了紀(jì)念這位杰出的科學(xué)家,電磁波的單位便命名為“赫茲(Hz)”。

赫茲的發(fā)現(xiàn)具有劃時代的意義,它不但證明了麥克斯韋理論的正確,更重要的是導(dǎo)致了無線電的誕生,開辟了電子技術(shù)的新紀(jì)元,標(biāo)志著從“有線電通信 ”向“無線電通信”的轉(zhuǎn)折點。也是整個移動通信的發(fā)源點,應(yīng)該說,從這時開始,人類開始進(jìn)入了無線通信的新領(lǐng)域。

四、“要是我能指揮電磁波,就可飛越整個世界”——無線電報的發(fā)明

赫茲通過閃爍的火花,第一次證實了電磁波的存在,但他卻斷然否定利用電磁波進(jìn)行通信的可能性。他認(rèn)為,若要利用電磁波進(jìn)行通信,需要有一個面積與歐洲大陸相當(dāng)?shù)木扌头瓷溏R,顯然這是不可能的。

赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波的消息遠(yuǎn)遠(yuǎn)擴(kuò)散開來,到了俄國一位正從事電燈推廣工作的青年波波夫那兒,他興奮地說:“用我一生的精力去裝電燈,對廣闊的俄羅斯來說,只不過照亮了很小一角,要是我能指揮電磁波,就可飛越整個世界!”1894年,波波夫改進(jìn)了無線電接收機(jī)并為之增加了天線,使其靈敏度大大提高。1896年,波波夫成功地用無線電進(jìn)行莫爾斯電碼的傳送,距離為250米,電文內(nèi)容為——“海因里斯·赫茲”。

在1897年5月18日,另一位研究無線電的年輕人——馬可尼,改進(jìn)了無線電傳送和接收設(shè)備,在布里斯托爾海峽進(jìn)行無線電通信取得成功,把信息傳播了12公里。1898年,英國舉行了一次游艇賽,終點設(shè)在離岸20英里的海上�！抖及亓挚靾蟆诽仄格R可尼為信息員。他在賽程的終點用自己發(fā)明的無線電報機(jī)向岸上的觀眾及時通報了比賽的結(jié)果,引起了很大的轟動。這被認(rèn)為是無線電通信的第一次實際應(yīng)用。緊接著,馬可尼在英國建立了世界上第一家無線電器材公司——英國馬可尼公司。

1901年,英國的無線電報能發(fā)送到大西洋彼岸,不過當(dāng)時的天線是用風(fēng)箏牽著的金屬導(dǎo)線。1902年在英國與加拿大之間正式開通了越洋無線電報通信電路,使國際間電報通信躍入到一個新的階段。在中國,電報的最早應(yīng)用是1920年7月中華郵政開辦郵傳電報業(yè)務(wù)。

由于無線電通信不需要昂貴的地面通信線路和海底電纜,因而很快便受到人們的重視。它首先被用于敷設(shè)線路困難的海上通信。第一艘裝有無線電臺的船只是美國的“圣保羅”號郵船。后來,海上無線電通信接二連三地在援救海上遇險船只的行動中發(fā)揮作用,從而初露頭角。讓我們想起波波夫的那句話:“要是我能指揮電磁波,就可飛越整個世界”。

五、載著聲音飛翔的電波——無線電通信的發(fā)明

1906年12月24日圣誕節(jié)前夕,晚上8點左右,在美國新英格蘭海岸附近穿梭往來的船只上,一些聽?wèi)T了“嘀嘀嗒嗒”莫爾斯電碼聲的報務(wù)員們,忽然聽到耳機(jī)中傳來有人正在朗讀圣經(jīng)的故事,有人拉著小提琴,還伴奏有亨德爾的《舒緩曲》,報務(wù)員們怔住了,他們大聲地叫喊著同伴的名字,紛紛把耳機(jī)傳遞給同伴聽,果然,大家都清晰地聽到說話聲和樂曲聲,最后還聽到親切的祝福聲,幾分鐘后,耳機(jī)中又傳出那聽?wèi)T了的電碼聲。

其實這并不是什么奇跡的出現(xiàn),而是由美國物理學(xué)家費(fèi)森登主持和組織的人類歷史上第一次無線電廣播。這套廣播設(shè)備是由費(fèi)森登花了4年的時間設(shè)計出來的,包括特殊的高頻交流無線電發(fā)射機(jī)和能調(diào)制電波振幅的系統(tǒng),從這時開始,電波就能載著聲音開始展翅飛翔了。

在這之前,也有無數(shù)人在無線電研究上取得了成果,其中最出名的就是無線電廣播之父——美國人巴納特·史特波斐德,他于1886年便開始研究,經(jīng)過十幾年不懈努力而取得了成功,在1902年,他在肯塔基州穆雷市進(jìn)行了第一次無線電廣播。他們在穆雷廣場放好話筒,由巴納特·史特波斐德的兒子在話筒前說話、吹奏口琴,他在附近的樹林里放置了5臺礦石收音機(jī),均能清晰地聽到說話和口琴聲,試驗獲得了成功。之后又在費(fèi)城進(jìn)行了廣播,并獲得了專利權(quán)�，F(xiàn)在,州立穆雷大學(xué)仍樹有“無線電廣播之父——巴納特·史特波斐德”的紀(jì)念碑。

與此同時,無線電通信逐漸被用于戰(zhàn)爭。在第一次和第二次世界大戰(zhàn)中,它都發(fā)揮了很大的威力,以致有人把第二次世界大戰(zhàn)稱之為“無線電戰(zhàn)爭”。

1920年,美國匹茲堡的KDKA電臺進(jìn)行了首次商業(yè)無線電廣播。廣播很快成為一種重要的信息媒體而受到各國的重視。后來,無線電廣播從“調(diào)幅”制發(fā)展到了“調(diào)頻”制,到本世紀(jì)60年代,又出現(xiàn)了更富有現(xiàn)場感的調(diào)頻立體聲廣播。

無線電頻段有著十分豐富的資源。在第二次世界大戰(zhàn)中,出現(xiàn)了一種把微波作為信息載體的微波通信。這種方式由于通信容量大,至今仍作為遠(yuǎn)距離通信的主力之一而受到重視。在通信衛(wèi)星和廣播衛(wèi)星啟用之前,它還擔(dān)負(fù)著向遠(yuǎn)地傳送電視節(jié)目的任務(wù)。

六、個人通信的發(fā)源地——尋呼機(jī)的誕生

今天,漫步在城市街頭,我們時而可聽到一陣陣“噼、噼、噼”的響聲。這就是無線電尋呼機(jī)所發(fā)出來的聲音。無線電尋呼機(jī)又叫做BP機(jī)。它是專門用來接收由無線電尋呼系統(tǒng)發(fā)來的信息的,可以是尋人信息,也可以是有關(guān)天氣預(yù)報、股市行情等一類短消息。

說到現(xiàn)代移動通信,不能不提摩托羅拉。摩托羅拉最早是一家生產(chǎn)車用直流收音設(shè)備裝置的公司,該公司隨著汽車在美國的流行而迅速發(fā)展,二戰(zhàn)時期公司轉(zhuǎn)入無線電通訊設(shè)備的生產(chǎn)。1941年,摩托羅拉生產(chǎn)出了美軍參戰(zhàn)時唯一的便攜式無線電通訊工具——5磅重手持對講無線電樣機(jī)及此后的SCR-300型高頻率調(diào)頻背負(fù)式通話機(jī),1956年,第一個無線電尋呼機(jī)也在該公司問世了。

早期的尋呼機(jī)形狀如單向收音機(jī),有磚頭那么大。呼叫員整天在機(jī)器里不停地念著各種信息,有點像今天的出租車調(diào)度臺,是一種“大廣播”方式,你聽到的是呼叫員發(fā)出的所有信息。你得仔細(xì)留意自己的名字,錯過了,就再也找不到了。

后來,尋呼機(jī)獲得了個體特征。每個尋呼機(jī)都取了一個數(shù)字名字,因此它只接收對自己的呼喚,而忽略其它信息。當(dāng)聽到對自己的呼喚時,呼機(jī)就會嘀滴地響起來,它的主人于是需要找到一部電話,向呼叫員詢問信息,這就是模擬尋呼機(jī)。在1968年,日本率先在150MHz移動通信頻段上開通用聲音發(fā)出通知音和消息的模擬尋呼系統(tǒng)就是這類。

70年代曾出現(xiàn)了語音呼機(jī)——某種信息到來之前,尋呼機(jī)發(fā)出一種預(yù)定的聲音訊號,使用者打開機(jī)器便可聽到這一信息。80年代早期出現(xiàn)了數(shù)字呼機(jī),它的屏幕很小,只能把數(shù)字寫在上面,以顯示不同的數(shù)字來代表不同的信息內(nèi)容。顯然,這種尋呼機(jī)所能傳遞的信息就比前一種豐富得多了,這類尋呼系統(tǒng)于1973年在美國最先使用,其使用頻率為150MHz和450MHz。

數(shù)字尋呼系統(tǒng)不僅有“人工”的,也有“自動”的。人工尋呼是由話務(wù)員受理,然后再由話務(wù)員對信息進(jìn)行編碼后發(fā)送給指定用戶。自動尋呼的上述操作過程都是由計算機(jī)自動進(jìn)行處理的,不用人來操作。

隨后幾年出現(xiàn)了能顯示文字信息的尋呼機(jī),這些信息可能是告訴你需要回的電話、會議開始的時間或航班情況�，F(xiàn)在的尋呼信號已通過衛(wèi)星向全國各地傳播,在電波中搜索特定的尋呼機(jī)號碼,準(zhǔn)確地找到目標(biāo)。

我國從1983年開始研究發(fā)展尋呼系統(tǒng),同年9月16日,上海用150MHz頻段開通了我國第一個模擬尋呼系統(tǒng),1984年5月1日,廣州用150MHz頻段開通了我國第一個數(shù)字尋呼系統(tǒng)。1991年11月15日,上海首先用150MHz頻段開通了漢字尋呼系統(tǒng)。這種以漢字直接顯示信息內(nèi)容的“漢顯”BP機(jī),省卻了查代碼的麻煩,且一目了然,因而深受用戶的歡迎。

數(shù)字尋呼和漢顯尋呼在我國從90年代盛行至今,但目前由于手機(jī)普及,尋呼用戶正在逐漸下降。

七、實現(xiàn)個人電話的夢想 ——蜂窩式移動電話的誕生

自從電話發(fā)明之后,這一通信工具使人類充分享受到了現(xiàn)代信息社會的方便,但這僅僅是一個開始,而且普及范圍也并不廣,隨著無線電報和無線廣播的發(fā)明,人們更希望能有一種能夠隨身攜帶,不用電話線路的電話。

肩負(fù)著人類的希望,通信領(lǐng)域的科學(xué)家進(jìn)行了不懈的努力,由于兩次大戰(zhàn)的需要,早期的移動通信的雛形已開發(fā)了出來,如步話機(jī)、對講機(jī)等等,其中,步話機(jī)在1941年美陸軍就開始裝備了,當(dāng)時的使用頻段是短波波段,設(shè)備是電子管的。從20世紀(jì)50年代開始,開始使用150MHz,后來發(fā)展為400MHz,緊接著60年代晶體管的出現(xiàn),專用無線電話系統(tǒng)大量出現(xiàn),在公安、消防、出租汽車等行業(yè)中應(yīng)用。但這些僅能在少數(shù)特殊人群中使用且攜帶不便,能不能有更小更方便適合大眾使用的個人移動電話？

隨著對電磁波研究的深入、大規(guī)模集成電路的問世,擺在科學(xué)家面前的障礙已被一一掃清,移動電話首先被制造出來,它是主要由送受話器、控制組件、天線以及電源四部分組成。在送受話器上,除了裝有話筒和耳機(jī)外,還有數(shù)字、字母顯示器,控制鍵和撥號鍵等�？刂平M件具有調(diào)制、解調(diào)等許多重要功能。由于手持式移動電話機(jī)是在流動中使用,所需電力全靠自備的電池來供給,當(dāng)時是使用鎳鎘電池,可反復(fù)充電。

移動電話制造出來了,如何規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)？科學(xué)家首先想到蜂巢的結(jié)構(gòu),在建筑學(xué)上,蜂巢是經(jīng)濟(jì)高效的結(jié)構(gòu)方式,移動網(wǎng)絡(luò)是否可以采取同樣的方式,然后在相鄰的小區(qū)使用不同的頻率,在相距較遠(yuǎn)的小區(qū)就采用相同的頻率。這樣既有效地避免了頻率沖突,又可讓同一頻率多次使用,節(jié)省了頻率資源。這一理論巧妙地解決了有限高頻頻率與眾多高密度用戶需求量的矛盾和跨越服務(wù)覆蓋區(qū)信道自動轉(zhuǎn)換的問題。

70年代初,貝爾實驗室提出蜂窩系統(tǒng)的覆蓋小區(qū)的概念和相關(guān)的理論后,立即得到迅速的發(fā)展,很快進(jìn)入了實用階段。在蜂窩式的網(wǎng)絡(luò)中,每一個地理范圍(通常是一座大中城市及其郊區(qū))都有多個基站,并受一個移動電話交換機(jī)的控制。在這個區(qū)域內(nèi)任何地點的移動臺車載、便攜電話都可經(jīng)由無線信道和交換機(jī)聯(lián)通公用電話網(wǎng),真正做到隨時隨地都可以同世界上任何地方進(jìn)行通信,同時,在兩個或多個移動交換局之間,只要制式相同,還可以進(jìn)行自動和半自動轉(zhuǎn)接,從而擴(kuò)大移動臺的活動范圍。因此,從理論上講,蜂窩移動電話系統(tǒng)可容納無限多的用戶。第一代蜂窩移動電話系統(tǒng)是模擬蜂窩移動電話系統(tǒng),主要特征是用模擬方式傳輸模擬信號,美國、英國和日本都開發(fā)了各自的系統(tǒng)。

在1975年,美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)開放了移動電話市場,確定了陸地移動電話通信和大容量蜂窩移動電話的頻譜,為移動電話投入商用作好了準(zhǔn)備, 1979年,日本開放了世界上第一個蜂窩移動電話網(wǎng)。其實世界上第一個移動電話通信系統(tǒng)是1978年在美國芝加哥開通的,但蜂窩式移動電話后來居上,在1979年,AMPS制模擬蜂窩式移動電話系統(tǒng)在美國芝加哥試驗后,終于在1983年12月在美國投入商用。

我國開始在1987年開始使用模擬式蜂窩電話通信,1987年11月,第一個移動電話局在廣州開通。

八、讓手機(jī)走近每一個人——GSM手機(jī)的出現(xiàn)

模擬式蜂窩電話迅速發(fā)展,也開始顯現(xiàn)出它的缺點,特別是在人口密集的大城市,由于模擬式蜂窩電話采用的頻分多址技術(shù)造成頻率資源嚴(yán)重不足,同時,模擬式蜂窩電話易被竊聽和碼機(jī),造成對用戶利益的危害。

進(jìn)入80年代后期,大規(guī)模集成電路、微型計算機(jī)、微處理器和數(shù)字信號處理技術(shù)的大量應(yīng)用,為開發(fā)數(shù)字移動通信系統(tǒng)提供了技術(shù)保障。

1982年,歐洲成立了GSM(移動通信特別組),任務(wù)是制訂泛歐移動通信漫游的標(biāo)準(zhǔn)。GSM本來是歐洲成立的一個移動通信小組的簡稱,這個小組在歐洲的蜂窩移動通信方面作了大量的工作,他們對8個不同的實驗方案進(jìn)行了論證,最后制定了泛歐洲的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng),并用該研究小組名字的縮寫“GSM”命名。GSM移動電話系統(tǒng)對頻譜利用率高、容量大,同時可以自動漫游和自動切換,采用EFR(增強(qiáng)全速率編碼)后通信質(zhì)量好,加上其業(yè)務(wù)種類多、易于加密、抗干擾能力強(qiáng)、用戶設(shè)備小、成本低等優(yōu)點,使移動通信進(jìn)入了一個新的里程。

說到GSM,還有個有意思的插曲,當(dāng)GSM技術(shù)推出不久,一種更先進(jìn)的CDMA技術(shù)也推出了,當(dāng)時摩托羅拉占有蜂窩式移動電話的絕大部分市場,由于CDMA比GSM先進(jìn)得多,所以摩托羅拉認(rèn)為GSM技術(shù)只能是從模擬到純數(shù)字的過渡,一直沒有重視GSM手機(jī)的商業(yè)開發(fā)。但GSM手機(jī)一推出就受到從事商業(yè)、貿(mào)易和高級管理人員的歡迎,到1996年,諾基亞和愛立信來勢兇猛的GSM手機(jī)已占據(jù)了手機(jī)市場的大部分時,摩托羅拉才回過頭開發(fā)8200系列產(chǎn)品,從此,摩托羅拉就不能確保手機(jī)市場老大的地位了。

隨著GSM的迅猛發(fā)展,GSM自然而然成為全球移動通信系統(tǒng)的代名詞。1993年9月18日,浙江嘉興首先開通了我國第一個數(shù)字移動通信網(wǎng)。1994年10月,第一個省級數(shù)字移動通信網(wǎng)在廣東省開通,容量為5萬 門,從此GSM手機(jī)在國內(nèi)迅速成長,發(fā)展到今天幾乎人手一機(jī)的光輝業(yè)績。

九、輝煌的失敗 ——全球“銥”星系統(tǒng)

有了暢通的手機(jī)可以自由自在和世界任何地方通話,不過,一個重要的前提就是你必須在服務(wù)區(qū)范圍內(nèi),如果在偏遠(yuǎn)山區(qū)和荒漠里,再好的手機(jī)也只是擺設(shè)。有沒有能在地球任何一個地方都能收發(fā)信號的手機(jī)呢？

要實現(xiàn)這一點,最好辦法是采用地球低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng),第一個開發(fā)出來的衛(wèi)星電話系統(tǒng)就是著名的“銥”星系統(tǒng),在介紹“銥”星系統(tǒng)之前,我們先回過頭來看看衛(wèi)星通訊的發(fā)展歷程:

早在1945年10月,英國人A·C·克拉克提出靜止衛(wèi)星通信的設(shè)想。他在英國《Wireless World》 (無線電世界)雜志第10期發(fā)表了題為《地球外的中繼——衛(wèi)星能提供全球范圍的無線電覆蓋嗎?》的文章,首次揭示了人類使用衛(wèi)星進(jìn)行通信的可能性。接著在1954年7月,美國海軍利用月球表面對無線電波的反射進(jìn)行了地球上兩地的電話傳輸試驗。試驗成功后于1956年在華盛頓和夏威夷之間建立了通信業(yè)務(wù)。1957年10月4日世界上第一顆人造衛(wèi)星升空,正式拉開了衛(wèi)星通信的序幕。

1990年,摩托羅拉(Motorola)公司推出全球個人通信新概念——“銥”星系統(tǒng)。

“銥”星系統(tǒng)是由美國摩托羅拉公司衛(wèi)星通信部設(shè)計、籌建的通過低地球軌道運(yùn)行的衛(wèi)星組成的通信系統(tǒng),與現(xiàn)有通信網(wǎng)結(jié)合,可實現(xiàn)全球數(shù)字化個人通信。中國的讀者對于“銥”星系統(tǒng)一定不會陌生,第一,整個“銥”星系統(tǒng)的66顆通信衛(wèi)星中有部分是由中國長城工業(yè)公司的長征2C/SD火箭承擔(dān)發(fā)射任務(wù)的;第二,因為“銥”星系統(tǒng)悲慘的命運(yùn)曾被各大媒體反復(fù)渲染。

為什么這個系統(tǒng)起這樣一個怪名字呢？原來在這個系統(tǒng)最初設(shè)計中是模擬化學(xué)元素銥的原子結(jié)構(gòu),銥的原子核外有77個電子繞核旋轉(zhuǎn),所以設(shè)計的“銥”星系統(tǒng)也由77顆衛(wèi)星在太空中的7條太陽同步軌道上繞地球運(yùn)行,可以覆蓋地球表面的任一點,構(gòu)成“天衣無縫”的通信覆蓋區(qū),后來,這一系統(tǒng)改為66顆衛(wèi)星圍繞6個極度地圓軌道運(yùn)行,但仍用原來注冊的名稱。

“銥”星系統(tǒng)于1994年開始發(fā)射了7顆衛(wèi)星。1998年11月1日,“銥”星系統(tǒng)正式投入運(yùn)行,開創(chuàng)了人類電信史上的新篇章。美國的副總統(tǒng)戈爾成為“銥”星的第一位用戶,他將第一個電話打給了美國地理學(xué)會主席(此人是電話的發(fā)明人亞歷山大·貝爾的曾孫)并告知他這個振奮人心的好消息。

“銥”星系統(tǒng)是一個非常龐大的低軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),共計72顆通信衛(wèi)星(66顆組網(wǎng)衛(wèi)星和6顆在軌的備用衛(wèi)星),運(yùn)行在距離地面780公里高的軌道上,構(gòu)成了6個傾角為86.4度的軌道面,衛(wèi)星在軌道上繞地球運(yùn)行的周期是100分鐘又28秒。每顆衛(wèi)星的質(zhì)量約700千克。在每顆衛(wèi)星上有48個發(fā)射點用來傳送通訊信號。整個“銥”星系統(tǒng)和“銥”星本身都是由Motorola公司負(fù)責(zé)設(shè)計的,“銥”星系統(tǒng)的用戶端的手持設(shè)備(“銥”星手機(jī))是由Motorola公司和日本的專業(yè)手持電話制造商京瓷(Kyocera)提供,“銥”星手機(jī)分為只用于Iridium系統(tǒng)通信單功能機(jī)和GSM移動網(wǎng)/Iridium復(fù)合模式兩種。后者既能用作衛(wèi)星電話,又能用作蜂窩無線電話使用。當(dāng)一個“銥”星用戶呼叫另一個“銥”星用戶時,“銥”星系統(tǒng)將會通過整個“銥”星網(wǎng)絡(luò)定位被呼叫的“銥”星用戶。如果被呼叫用戶位于一個地面GSM系統(tǒng)的呼叫范圍內(nèi)的話,則信號將通過該地面GSM網(wǎng)絡(luò)接通該用戶的GSM信道(如果該用戶使用兼容GSM的“銥”星電話),就如同上面的情形。而如果無法在地面電話網(wǎng)內(nèi)定位,則信號將直接在衛(wèi)星與衛(wèi)星之間傳送,直到傳送到被呼叫的“銥”星系統(tǒng)用戶的“銥”星電話上。所以,只要通話雙方都使用“銥”星電話,則無論用戶在南極還是北極,該次通話肯定能夠建立,體現(xiàn)出了“銥”星在個人通信方面的強(qiáng)大能力。

1998年11月“銥”星公司的全球衛(wèi)星通訊系統(tǒng)全面建成并正式投入商業(yè)運(yùn)營后,“銥”星公司在世界各地廣設(shè)分公司,并撥出龐大的財務(wù)預(yù)算在全球范圍內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模的廣告宣傳活動,以紀(jì)念這一重大的技術(shù)創(chuàng)舉,可謂聲勢浩大。不過,隨著時間的推移,“銥”星公司在項目論證上存在的嚴(yán)重問題就逐漸暴露出來了。“銥”星公司所吸收的衛(wèi)星電話用戶的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原來的預(yù)期,甚至達(dá)不到當(dāng)初預(yù)計數(shù)字的一個零頭。

同時,由于“銥”星公司的有息負(fù)債額高達(dá)44億美元,占投資總額的80%,嚴(yán)重的入不敷出導(dǎo)致資金迅速枯竭,財務(wù)上陷入困境,該公司不得不在1999年8月向法院申請破產(chǎn)保護(hù),在2000年3月17日,“銥”星公司被宣布破產(chǎn),耗資57億美元的“銥”系統(tǒng)最終走向失敗。據(jù)最新消息,“銥”衛(wèi)星公司(Iridium Satellite LLC,不是“銥”星公司)只花了2500萬美元就完成了對“銥”星公司(Iridium LLC)及其子公司所屬資產(chǎn)的收購,并剛從美國國防部獲得了一份為期兩年,價值7200萬美元的合同,給大約20000名官員提供不限時間的無線通信服務(wù)。目前幾十顆“銥”星委托波音公司管理和維護(hù)。

雖然走向大眾的“銥”星系統(tǒng)失敗了,但衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)仍存在廣闊市場。因為目前,陸地蜂窩移動通信系統(tǒng)只能覆蓋地球2%的面積,而且受用戶和通信量制約,在一些地廣人稀的區(qū)域長期運(yùn)營蜂窩網(wǎng)得不償失,加之海事衛(wèi)星系統(tǒng)幾十年來的成功運(yùn)營,均表明衛(wèi)星移動通信市場前景廣闊。目前衛(wèi)星通信系統(tǒng)仍在發(fā)展,除已投入使用的全球星系統(tǒng)外,還有ICO系統(tǒng)、奧德賽系統(tǒng)、日本的NTT系統(tǒng)、歐洲的RACE系統(tǒng),都有著廣闊的發(fā)展前景。

十、山雨欲來風(fēng)滿樓——新一代手機(jī)的誕生

在網(wǎng)絡(luò)化的今天,手機(jī)僅僅作為通話的工具無疑是一大浪費(fèi),不少有遠(yuǎn)見卓識的人看到了最好的個人電子設(shè)備就是手機(jī),因為它是真正的個人化用品,可以隨時隨地?zé)o線接入網(wǎng)絡(luò)。新一代的手機(jī),可以單獨地勝任某些原來必須要在電腦上才能完成的工作,如上網(wǎng)、記事、日程管理;也可以和其它設(shè)備如電腦、打印機(jī)等配合工作,而且不需要接上這根線那根插頭。

進(jìn)入現(xiàn)代,發(fā)明一項科學(xué)技術(shù)或者制造一項科技產(chǎn)品都是團(tuán)隊的成果,標(biāo)志新一代手機(jī)的典型技術(shù)就是現(xiàn)在人們正津津樂道的藍(lán)牙、WAP和GPRS,它們的背后都有一大群科學(xué)家在為之工作,發(fā)明藍(lán)牙技術(shù)的就是以瑞典電信巨人愛立信公司為主成立的藍(lán)牙工作小組。

用慣了電腦的人都對機(jī)箱后那堆線深惡痛絕,難道用手機(jī)和其它的設(shè)備連接也要這樣？不,有了藍(lán)牙就可不再需要,在1994年,藍(lán)牙集團(tuán)由愛立信、IBM、英特爾、諾基亞和東芝公司聯(lián)手成立,1999年初只有200名成員,到2000年初猛增至1400名,包括汽車、航空、媒體、消費(fèi)類電子、信息、電信,其中知名的如微軟、朗訊、摩托羅拉和3Com。這些企業(yè)的加入足見無線技術(shù)的前景何其誘人,目前,該組織已經(jīng)囊括了幾乎所有 主流計算機(jī)和通訊廠商。

藍(lán)牙是以無線LANs的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)為基礎(chǔ)。從理論上來講,以2.45赫茲波段運(yùn)行的技術(shù)能夠使相距30米以內(nèi)的設(shè)備互相連接,傳輸速度可達(dá)到2Mbit/s,任何藍(lán)牙設(shè)備一旦搜尋到另一個藍(lán)牙設(shè)備,馬上就可以建立聯(lián)系,而無須用戶進(jìn)行任何設(shè)置,可以解釋為“即連即用”。

現(xiàn)在面世的藍(lán)牙產(chǎn)品不僅有藍(lán)牙耳機(jī),還有PDA與手機(jī)的數(shù)據(jù)同步器,甚至還有了藍(lán)牙便攜式硬盤,以后藍(lán)牙手機(jī)注定要成為生活遙控器的多面手,代替現(xiàn)在的鑰匙、控制器等。

WAP其實只是一個全球性的開放協(xié)議,最早由摩托羅拉、諾基亞、愛立信和Phone.com等聯(lián)合開發(fā),目前加入到這個標(biāo)準(zhǔn)中的成員單位已有200多個,要注意的是,WAP協(xié)議并不依賴于某種具體的網(wǎng)絡(luò),所以不僅能夠運(yùn)行于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò),還能在未來的CDMA、W-CDMA等多種網(wǎng)絡(luò)下運(yùn)行。

GPRS(通用分組無線業(yè)務(wù))是在GSM的基礎(chǔ)上的一種過渡技術(shù)。GPRS可以提供用戶在外的上網(wǎng)需求,速度能達(dá)到115kbit/s,這可是現(xiàn)在ISDN雙通道的速率,更重要的是GPRS可以擁有和現(xiàn)在電腦上網(wǎng)不同的模式,始終處于連接在線的狀態(tài),使用費(fèi)率則只按數(shù)據(jù)流量來計算(類似于現(xiàn)在DDN專線的計算方式),顯得十分合理,其投入實用的可能性也非常大,只要在原有的GSM系統(tǒng)上進(jìn)行部分升級改造就可以了,避免了重復(fù)建設(shè)的昂貴投資。1999年11月,用摩托羅拉和思科(Cisco)公司的方案,英國BT Cellnet公司實現(xiàn)了全球首次GPRS通話,2000年7月,該公司推出了第一個商用GPRS方案,摩托羅拉則同時推出了全球第一款GPRS手機(jī)——Timeport P7389i。

回顧移動通信史,主要的發(fā)展都在近幾十年,而且發(fā)展的速度越來越快,藍(lán)牙、WAP和GPRS僅僅是目前移動新技術(shù)的幾個亮點而已。在這世紀(jì)之交,移動通信正是山雨欲來風(fēng)滿樓的時候,現(xiàn)在無法想像的科技產(chǎn)品會飛快地出現(xiàn)在我們身邊,那時,手機(jī)不會再僅僅是你的個人通訊工具,相信它會成為你可靠的工作助手(上網(wǎng)、記事、制定工作計劃、照相、錄音)和有趣的娛樂伙伴(游戲、聽MP3、收音、看電影),而它的形狀也會有各種各樣(手表、頭戴式、分離式、筆式)以適應(yīng)不同人群的要求,讓我們共同期待移動通信創(chuàng)造的美好未來吧。