百年通訊史：落後西方半世紀的中國，用20年絕地反殺！

作者 | Aholiab，責編 | Carol

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電磁波的發現

時間拉回到19世紀（1887年），德國物理學家赫茲根據麥克斯韋的理論，首次證明了電磁波的存在。但作為單純的科學家，他並沒有看出它的價值，認為它「毫無用處」。這給了義大利電氣工程師伽利爾摩·馬可尼機會，馬可尼看出電磁波無需物理連線就能以驚人的速度傳播資訊和能量的特性，對當時的技術是一個顛覆。於是從1892年起，他就開始研究無線通訊。

工程師出身的馬可尼一切以「實用」為原則，經常借鑑別人的想法和專利，不管誰的理論只要對自己有用，直接「拿來主義」。但他並不理解技術背後的科學原理，只是通過反覆試驗來造出自己想要的東西。在研究出無線電報系統之後，他創立了「馬可尼無線電報公司」，用無線電來賺錢是他畢生的追求。風頭最盛之時，一度商界、學界通吃，不但獲得了1909年的諾貝爾物理學獎，還壟斷了所有的船上通話系統。他的名字成為了「無線電」的代名詞。

與他同時代的還有一個科學家，叫尼古拉·特斯拉。

他與馬可尼在無線電領域可謂是一時瑜亮。作為天生好奇的天才，特斯拉涉獵廣泛，也注意到了無線電的潛力。

他與馬可尼的矛盾主要集中在「無線電調諧電路」技術上，為爭取專利，他們還鬧到了法庭。最終特斯拉敗訴，馬可尼獲得了專利權。馬可尼和特斯拉，一個是單純的做生意，一個卻有點理想主義。二人的命運也因此大不相同。

特斯拉一生想盡辦法得到人們的注意，卻未能如願。馬可尼卻不同，他目標明確，就是想壟斷無線電通訊。

在發現與「船對岸通訊」是一個商機後，他搶先在主要港口安裝基站搶佔地盤。還宣稱這些基站只能與自家的裝置進行通訊，強迫使用者「二選一」。有一次，德皇威廉二世的弟弟想在船上用德國的無線電裝置給羅斯福總統致個電，但馬可尼的基站卻拒絕轉發。

御弟一看，這傢伙玩兒的挺猖啊，於是讓他哥把歐美的主要國家召集到一塊開了個會，一致決定把基站收歸了政府。

這下馬可尼急了，到處散播Fake News說，跨製造商裝置的通訊會嚴重損害海上聯絡。但別人也不傻，很快就明白了「無線電波」是一種共享資源，只要弄清楚訊號收發的基本原理，用誰的裝置都一樣。

於是，打破了馬可尼的壟斷之後，在海上給親朋好友發個電報，成了上流社會最時髦的「朋友圈」。

泰坦尼克號上也配備了馬可尼的無線電裝置，而且多次收到冰川警告，但因為報務員一直忙著幫客人發「朋友圈」沒看到，最終導致了悲劇。但通過無線電呼救，也讓700多人倖免於難。不然一艘2000多人的巨輪在大西洋上消失，將成為20世紀最大的「未解之謎」。

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無線通訊的第一個轉折點，是1907年三極體的發明。在三極體發明之前，人們通過機電式交流發電機產生的連續波進行通訊，這種機器十分笨重，訊號很弱，而且只能傳送摩斯電碼。三極體不僅可以減小裝置的體積，將微弱的訊號放大，還能支援語音通話。

二戰前夕，主要參戰國的部隊都配備了行動式無線電。在車輛、坦克、飛機、艦艇上安裝無線電已成為了通行標準。

為了最大限度提高協同作戰能力，盟軍積極推進通訊裝置標準化，最終催生出了二戰時最具創造性的手持式無線電——BC-611。BC-611最初由高爾文製造公司研發，重量2.3千克，通話範圍2-4公里。BC-611可以說是當時的技術奇蹟。整個二戰期間，BC-611共賣出了13萬部。而戰後的高爾文公司，也更名為「摩托羅拉」，繼續為民用領域提供無線通訊服務。1G正式來臨。

不過從戰爭中走出來的1G有一個不可忽視的缺陷。電磁波是一種共享資源，這意味著它可以被任何人截獲。為了確保資訊保安，各國費盡了心思。德國發明瞭20世紀最複雜的加密系統——恩尼格碼機。它根據收發方的轉子設定對資訊進行加密，轉子可以產生多種組合：

158,962,555,217,826,360,000

後來，還是計算機的祖師爺阿蘭·圖靈出馬才給破了。然後人們又發明了跳頻技術，把一條資訊拆分到多個頻段上傳送，就算你攔截了幾個頻段上的資訊，也無法知道完整的內容。

後來還是美國人先開了竅，直接開啟了「魔法攻擊」。他們發現美洲原住民納瓦霍人的語言只有30個人懂，而且沒有任何學習資料。於是直接讓納瓦霍人當了通訊員。

話說回來，摩托羅拉製造了第一臺1G手機DynaTAC，這款手機只有半個小時通話時間，價格卻要26,000多人民幣……叫它一聲「大哥大」沒毛病。

2G到3G，中國終於有了自己的無線通訊標準

可用的無線電頻譜是稀缺資源，不同的應用和通訊標準使用不同的頻段。對於經常出國的人來說，手機到了其他國家就變磚是件很煩的事。要想實現「漫遊」，就需要國際間在頻段分配和通訊技術上統一標準。2G時代就是標準爭霸的時代。GSM、TDMA（分時多重進接）、FDMA（分頻多重進接）、CDMA（分碼多重進接）各領風騷。

GSM率先提出了SIM卡功能，從此新機黨可以隨時換機。此外，簡訊也是2G的標誌之一，利用GSM控制通道協議中存在的空閒時隙，不需要任何成本的簡訊服務，為運營商帶來了幾百億的額外收入。

在2G向3G過渡期間，還湧現出了更多的標準：GPRS、EDGE、WAP等，俗稱2.5G。GPRS在中國移動那還有個國人更熟悉的名字——移動夢網（Monternet）。手機閱讀、搞笑彩鈴、小說、手機報、門戶新聞彷彿就在昨天。

隨著使用者的猛增，現有頻段已無法容納更多使用者，2G網路開始飽和。3G的推出迫在眉睫。為了避免2G標準碎片化的情況再次出現。CDMA的發明者高通、GSM的專利持有者諾基亞和愛立信，以及其他無線領域的大佬們，帶著工程師和律師團隊包下了酒店的一層樓。在激烈的討論後，拿出了3G的標準——WCDMA。從名稱就可以看出，這項標準是基於高通在2G時代提出的CDMA。彼時還是個小公司的高通，憑藉4000多項CDMA的核心專利，瞬間成為3G時代的絕對霸主。

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有人歡喜就有人愁，高通憑藉3G翻身，而2G時代的王者諾基亞卻在這時被蘋果徹底碾壓。短短十年，諾基亞從一機難求到從市場中絕跡。但由於擁有蜂窩技術的專利，諾基亞依然可以從每部賣出的iPhone中獲得專利費。這成為了諾基亞後來的主要收入之一。

好訊息是，在3G時代，中國終於有了自己的無線通訊標準TD-SCDMA。這個標準實屬來之不易。1998年，來自全國高校和研究所的精英聚集在北京香山，討論中國3G標準何去何從。相比西方几十年的積累，中國的通訊產業才剛剛起步。會議現場爭論十分激烈，90%都持懷疑態度。國際標準從來都是西方的天下，要搞自己的標準成本高、難度大，而且沒有先例可循，是否有這個必要？

在爭議聲中，時任郵電部科技委主任宋直元拍板：「中國發展行動通訊事業不能永遠靠國外的技術，總得有個第一次。第一次可能不會成功，但會留下寶貴的經驗。我支援把TD-SCDMA提到國際上去。如果真失敗了，我們也看作是一次勝利，一次中國人敢於創新的嘗試。」

2000年5月，在中國的強硬表態下，國際電信聯盟（ITU）宣佈將中國提交的TD-SCDMA，與歐洲主導的WCDMA和美國主導的CDMA 2000並列為三大3G國際標準。

5G時代，萬物互聯成為現實

相較於2G到3G的演進，4G的升級較為平滑。4G直接催生出「移動網際網路」這一全新的產業。通過一部手機，社交、通話、娛樂、購物、辦事通通搞定。新巨頭迅速崛起，網際網路產業重新洗牌。到了5G時代，「移動網際網路」將變成真正的「網際網路」，無線裝置將承載70%以上的線上活動，萬物互聯將成為現實。

不過，5G的全面普及並不會那麼快。由於5G使用了毫米級的微波，這麼短的波很容易在傳播中衰減，因此需要大規模建立基站，密度將從4G的千米範圍，縮短到百米。深圳目前已建成了4.6萬個基站，是國內基站覆蓋率最高的城市，比整個歐洲的還要多。

未來：光學通訊將取代電磁波

雖然無線通訊重新定義了人們的生活，但電磁波對當今世界的影響卻遠遠不止於此。今天我們動動手指就能導航的簡單操作，卻是電磁波最複雜的應用；我們開啟電視就能觀看來自全球的直播，是3.6萬公里外幾百顆衛星配合的結果；演播室主播與外景主持人對話的背後，電磁波已在宇宙和地球之間穿行了7.2萬公里，而超越光速極限所產生的那零點幾秒的延時，是無數偉大科學家終其一生都沒見到的奇蹟。

在5G之後，用可見光和鐳射等更短的波來通訊是大勢所趨。目前，NASA和歐洲航天局正在探索用鐳射來代替無線電進行星際通訊。也許在不久的將來人類前往火星時，地球與火星間的主要資料鏈路就是以鐳射為基礎。

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本視訊內容基於《無線通訊簡史：從電磁波到5G》；作者：Petri Launianen；中國工信出版集團。6月13日前，在本視訊下留言（B站視訊），抽取點贊最高的5個留言贈送本書（每人一本），歡迎大家踴躍留言！