在波澜壮阔的通信发展史上，总有许多的“第一次”值得铭记。比如，第一声电话的拨通，第一部手机的诞生。今天我要讲述的，就是开启移动通信新纪元的先驱，1G的故事。大哥大，是我们对1G最直观的印象，糟糕的音质，发不了短信，更没法上网。“鸡肋”是它的代名词，昂贵、原始、笨重是它抹不掉的标签。
然而在我看来，作为移动通信洪荒时代的开天辟地之作，1G是伟大的。它为我们构建了延续至今的移动通信系统底层架构。相信我，看完本期内容，你就能管窥蠡测那移动通信创世纪的风云激荡，追溯那些如今习以为常的概念的本源。几千年以来，人类最原始的通信需求，无非就是文字和语音这两类。烽火狼烟、飞鸽传书、驿站飞驰，人们为了高效率的文字通信而上下求索。然而一直以来，由于语音信息没法保存，也难以直接记录，要远距离传送完全是束手无策。时至今日，顺风耳的传说还在我们耳边回荡。到了19世纪这个技术爆发的时代，随着电磁学基础理论的突破，人类精进了文字通信的效率，语音的远距离传送也终于得以解锁。相对于语音来说，发送文字只需顺序处理一串串编码的符号，对时延要求不高，出错了也没关系，只需重发就行，实现起来相对简单。因此，采用电信号传送文字的技术：电报诞生的历史更为久远一些。1837年，美国的萨缪尔·摩尔斯发明了电报，还发展出一套将罗马字母及数字用一系列点和线来表达的编码方案，这就是大名鼎鼎的“摩尔斯电码”。这套系统后来经过扩展，也可以表达包括中文在内的全球所有主流文字，成为真正的全球通用方案。时隔57年，意大利的古列尔莫·马可尼采用电磁波取代了有线电路来传送摩尔斯电码，无线电报自此诞生，这让他获得了诺贝尔奖并赢得了“无线电之父”的美誉。无线电报的发明标志着无线通信时代的开启，并在两次世界大战中发挥了重要作用。新时代的齿轮开始转动。1876年，随着亚历山大·贝尔打通首个可商用电话，人类终于实现了超远距离的实时话音传递， “顺风耳”的传说至此成为现实。然而此时的电话还被称作“语音电报”，它的形态跟我们熟悉的电话机完全是大相径庭。总之当时的电话系统还十分原始，信号的传递被局限在了电话线之中，自由移动边走边打电话的梦想依然遥不可及。兵者，国之大事，死生之地，存亡之道，不可不察也。虽然我们厌恶战争，但不可否认战争是科技发展的最强驱动力，甚至没有之一。战场上可没那么多时间嘀嘀嘀地拍电报，迫切需要一种不依赖线缆就能直接对话，又能随时背着行军的可移动式通信设备。于是，在第二次世界大战期间，在无线电报和有线电话的技术基础上，能直接发送语音的无线通信技术作为战争制胜的制高点，被各国投入巨资研究。终于，在1940 年，摩托罗拉公司为美国军方研制出了第一款划时代的移动通信产品：无线步话机，编号 SCR-300。这玩意其实就是我们今天非常熟悉的无线对讲机的前身，大家用它就可以直接讲话，比电报的效率高多了。因此它也被亲切地称作：Walkie-Talkie，也就是边走边说的意思。这套系统重达16公斤，需要通信兵专人背负，或安装在车辆和飞机上。它采用频率调制技术，使通话距离达到了前所未有的12.9公里。随着“小男孩”和“胖子”带来的世界核平，战争的阴霾逐渐散去，特殊时期积累的技术突破开始向外扩散，全球的科技步入了快速发展期。1946年，美国的AT&T将无线收发信机和传统的有线通信网络相连，推出了全球首个无线通信服务：MTS。这名字看似高深莫测，其实只是移动电话服务这几个英文单词的缩写而已。在MTS系统下，要打电话可不像今天这么简单。首先，你要自己手动搜索看有没有空闲的无线信道。如果刚好有的话，你会通过这个信道连接到电话公司的接线员。然后接线员会问你：亲爱的周先生，你想找谁呢？你回答：当然是找我心中的那个唯一，小丽呀。于是接线员帮你接通小丽的电话，然后你们就可以愉快地煲电话粥了。小丽呀，咱们一日不见如隔三秋，我想你想得无法自拔呀～ 没有错，刚才那位接线员也没闲着，他会在一旁凝神静气，侧耳倾听，认真地统计通话时间并计算话费账单。
并且，你和小丽的通话采用对讲机模式，你说完了她才能说，她说的时候你只能听着，一切都是那么相敬如宾，完全不用担心插嘴和吵架。受限于当时的技术水平，无线收发信机的体积非常大，只能安装在汽车上，被称作“汽车电话”。也就是说，出了家门，要随时随地跟女朋友联系，没有车是万万不行的，这是妥妥的贵族消费啊。虽然这套系统极其原始，还存在着各种各样的限制，用户体验也是一言难尽，但毋庸置疑，它是人类历史上第一个商用的移动电话系统。之后，德国商用了自己的A-Netz系统；苏联发明了ЛК-1车载电话并开发出了Altai系统，并在30多个城市商用；芬兰推出的ARP系统也在全国遍地开花。这团由MTS点燃的星星之火乘着时代的东风，迅速发展成席卷全球的燎原之势。这一片欣欣向荣仿佛昭示着一个全新时代的来临。第一代移动通信技术，也就是1G，自此正式宣告诞生了吗？其实，当时的这些技术由于在容量、移动性、终端等方面的方面的缺失，称作1G还不够格，只能被称作0G或者Pre-1G。比如说，那个阶段的基站形态跟现在截然不同，在城市中央耸立着一个高塔，以超高功率发射信号，覆盖半径达几十公里，整个城市仅需一个基站，跟现在的电视塔如出一辙。这种方式叫做“大区制”，看似简约大气，但却有几个明显的问题。首先是冷热不均：基站底下是大片的灯下黑，离基站距离近的地方信号太强，远的地方又信号又太弱，用户体验不佳。然后就是容量捉急：受限于频谱资源，一个基站就那么十几个到几十个信道，覆盖面积越大，要同时打电话的人就越多，结果大家就像堵车一样疯狂地相互争抢空闲信道，结果谁都抢不到。并且，如果汽车开到了服务基站的覆盖范围之外，就算有其他基站的信号，系统也不会自动地把通话移交到新的基站上，只能眼睁睁地看着电话断掉。然后呢，只重新拨打。这个缺点无比致命，只有解决好了这个问题，“移动”通信才名副其实。再者，跟汽车合而为一的电话严重限制了该系统的使用范围。难道想要随时随地打电话就只能先买车？难道在外面散步的时候就不需要打电话了？唯有小型化便携式的“手机”，才更符合绝大多数应用场景的需要。随着半导体技术的飞速发展，在绝对刚性需求的驱动下，一切的不可能终将变为现实。1973年，以马丁·库珀为代表的摩托罗拉工程师发明了人类历史上第一部可商用的手机——DynaTAC。这项划时代的创新写下了移动通信史上最为浓墨重彩的一笔。这款手机的本体高22厘米，差不多相当于1.5个iPhone 15，重约两斤半，是iPhone 15的7.5倍，上面还有一个直冲云霄的天线，拿着它可以通话长达20分钟。虽然在今天看来，这款原始手机的体积重量惊人，通话时间可歌可泣，但它首次把无线通信终端从汽车的牢笼中解脱出来，走上了独立发展的康庄大道。在发明手机的同时，美国的运营商AT&T和摩托罗拉等巨头也在基站等系统设备上不断进行实验，推进系统的升级换代。早在1964年，AT&T就成立了一个叫做贝尔实验室的部门，并用来进行最前沿的技术探索。这个贝尔实验室果然不孚众望，捣鼓出了一个叫做AMPS（Advanced Mobile Phone System）的系统，并在美国多地展开测试。反观摩托罗拉这边的做法就比较鸡贼了。由于他们靠着吃老本躺着赚了不少钱，为了不自我革命，他们一边对新系统的实验能拖就拖，一边暗搓搓地研发投入进行技术储备以防被时代抛弃。就在美国通信巨头的小算盘打的飞起的时候，一股空降势力却突然加入了战局：日本。1979年，日本电报及电话公司NTT在东京推出了一套极为先进的，全新的自动化通信系统。该系统由88个基站组成，采用800MHz频段，双工信道数达到了600个。之后，这套系统被认定为世界首个1G商用网络，移动通信的发展，终于揭开了崭新的一页。那么，到底是什么技术突破，让这套系统摘得1G的桂冠呢？和之前的0G不同，这套系统下基站发射信号的功率低，覆盖范围自然也小。每个基站只需覆盖自己周边那一亩三分地就行。要实现大片区域的连续覆盖？简单！只需要铺开建多个基站就可以。这样一来，整个网络就被划分为多个由正六边形组成的小格子，每个格子则被称作一个“小区”。由于整体的组网形态和蜂窝极为相似，因此该模式也就有了一个全新的名称：蜂窝通信。1. 按需覆盖：不必像大区制那样大包大揽，在有人的地方建设基站就可以了，也不需要高塔，城市房顶就能满足大部分站址的需求，没有人的地方可以暂不考虑。2. 按需扩容：每个小区可谓麻雀虽小 五脏俱全，容量和原来的一个大区相当，想要扩容，简单，直接把一个小区分裂成几个更小的小区，容量直接成倍增长。3. 频率复用：由于每个小区的发射功率都不大，信号出了小区的覆盖范围就衰减地差不多了，因此在稍远一点的小区完全可以使用相同的频率而不会干扰，这就叫做频率复用。这样一来，频谱资源的利用率大大提升，系统容量也就青云直上了。这基站和小区一多，用户在不同的基站和小区间移动的话，要保持通话不断，这可如何处理？所谓切换，就是当用户离开一个小区进入另一个小区时，系统会协调手机和两个小区这三方做好工作交接。源小区：报告，手机要走出我的覆盖区了，信号越来越弱，掉话危在旦夕！目标小区：我这边已经准备好食宿了，让手机放心过来吧，然后你源小区就可以退房了！手机：我已成功接入目标小区！用户还在舌绽莲花呢，且通话质量良好，对此毫不知情！ 有了以切换为核心的移动性管理技术，多个基站和小区才能不再各自为战，他们自此紧密合作，高效协同，形成了一张真正意义上的网络，手机无论怎么移动都能得到不间断的服务，让移动通信从此名副其实。自此之后，移动通信网络的底层架构就再也没有大的变化。看看现在的世界，不论是如日中天的5G，还是光环褪去的4G，抑或行将就木的3G和2G，他们运行的最底层架构依然是蜂窝网络加移动性管理，追忆着那移动通信洪荒时代的往事。自从日本NTT商用全球首个1G网络以来，1G技术就像打通了任督二脉一般，迅速在全球掀起了一波排山倒海般的高潮。1981年，北欧的挪威和瑞典建设了欧洲首个1G网络——NMT（Nordic Mobile Telephones）。之后不久，丹麦、芬兰、俄罗斯以及一票波罗的海国家也加入了进来，使得NMT成为世界首个可在不同国家间漫游的移动通信系统。1983年，美国的AMTS经过了漫长的拖延，终于投入正式商用。仅仅过了一年，用户数就达到了20万，4年后，AMPS的用户数达到了惊人的两百万之多。此后，AMPS系统开始了全球扩张之路，最终将它的版图扩展到了超过72个国家和地区。1985年，英国的沃达丰宣布自己的TACS系统正式商用。TACS也不甘示弱，在全球发展迅猛，有近30个国家和地区选择它来建设1G网络。除了AMPS、TACS、NMT之外，1G技术还包括德国的C-Netz、法国的Radiocom 2000、意大利的RTMI等。这些蓬勃发展的技术宣告着一个真正的移动通信时代的到来。1987年，中国首个TACS基站在广州建成，标志着中国从此进入1G时代。“1987年11月21日是我终生难忘的日子。这一天，我成为中国第一个手机用户，买手机花了2万元，入网费6000元。贵确实是贵，但它解决了贸易洽谈的急需，让我成为市场经济第一批受益者”。一时间，“大哥大”成为了潮流和身份的象征。无论是吃饭、喝茶、谈判，只要把大哥大往桌上一放，立马buff叠满，气势上高人一头。尽管我们现在看来，1G系统是那样的原始，人们只能举着笨重的手机在嘈杂中勉强通话，但它已经足以将移动通信的光芒撒播到全球每一个角落了。它从混沌初开的创世纪走来，跨越山与海的彼端，将人们的心紧紧相连。它打开了新时代的大门，旧时王谢堂前燕，终有一天会飞入寻常百姓家。
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