作者｜小棗君
來源｜小棗課堂（ID：xzclasscom）
頭圖｜視覺中國
近兩百年來，人類的通信技術經歷了漫長的發展，也取得了矚目的成就。
從最早的電報電話，到現在的智能手機，越來越便利的通信工具在影響著我們的生活，同時也推動著社會的進步。
近現代通信究竟是如何一步一步走到今天的？在整個發展過程中，究竟發生了哪些激動人心的故事？又有哪些偉大的歷史時刻，值得我們銘記？
通過今天這篇文章，小棗君將帶領大家找尋答案。
電報電話，近現代通信的開篇
通信的歷史，從人類文明誕生的那一天就開始了。
在原始社會，部落成員進行狩獵活動時，就會互相通信。不過當時的通信方式較為落後，“基本靠吼”。
隨著歷史車輪緩緩向前，人類社會組織規模不斷擴大，出現了城邦甚至國家。通信技術也隨之不斷演進，引入了很多新穎的通信方式和工具。例如大家耳熟能詳的烽火旗語、擊鼓鳴金、驛站書信等等。
這些通信手段雖然落後，但是加強了社會組織之間的聯繫，也促進了人與人之間的情感交流，極大地推動了人類文明的進步。
到了19世紀，隨著電磁理論的出現和成熟，通信技術終於迎來了跨越式的發展。
1837年，美國人塞繆爾·莫爾斯（Samuel Morse）發明了莫爾斯電碼和有線電報。莫爾斯的發明具有劃時代的意義——它讓人類獲得了一種全新的信息傳遞方式，這種方式“看不見”、“摸不著”、“聽不到”，完全不同於以往。
1839年，全球首條真正投入運營的電報線路在英國出現。這條線路長約20公里，由查爾斯·惠世通和威廉·庫克發明。
39年後的1876年，美國人亞歷山大·貝爾（Alexander Bell）申請了電話專利，成為了電話之父。雖然真正的電話之父應該是安東尼奧·穆齊（Antonio Meucci），但他當時一貧如洗，連申請專利的錢都沒有，導致被貝爾撿漏。
1896年，意大利人伽利爾摩·馬可尼（Guglielmo Marchese Marconi）實現了人類歷史上首次無線電通信，通信距離為30米（次年達到2英里）。
至此，人類敲開了“無線”通信世界的大門。
蓄力爬坡，為了更完美的綻放
進入20世紀之後，由於電子技術成熟度和材料工藝方面的限制，通信技術在很長的一段時間裡發展緩慢。尤其是無線通信方面，通信距離、安全性、容量和穩定性的問題始終無法得到有效解決。
直到30年代末，終於有一個極具新意的通信工具出現，那就是步話機。
二戰期間，美國軍方意識到戰場無線通信的重要性，牽頭髮明瞭世界第一臺無線步話機SCR-194。後來，摩托羅拉公司參與了這個項目，研發了後續型號SCR-300和SCR-536，成為了那個時代的標誌。
軍用步話機是無線通信技術的一次重大創新。它的出現，讓人們開始憧憬無線通信能夠帶來的美好生活。
二戰結束後，有兩個重要的事件，為通信技術的飛速發展奠定了基礎。
第一個事件，是信息論的提出。
1948年至1949年間，在貝爾實驗室工作的美國數學家克勞德·艾爾伍德·香農（Claude Elwood Shannon），先後發表了兩篇劃時代的經典論文——《通訊的數學原理（A Mathematical Theory of Communication）》和《噪聲下的通信（Communication in the Presence of Noise）》。
在論文中，香農詳細且系統地論述了信息的定義，怎樣數量化信息，怎樣更好地對信息進行編碼。香農同時提出了信息熵的概念，用於衡量消息的不確定性。香農還提出了香農公式，闡述了影響信道容量的相關因素。
這兩篇論文宣告了信息論的誕生，也為後續信息和通信技術的發展打下了堅實的理論基礎。正因為香農的傑出貢獻，他被稱為“信息論之父”，也被公認為通信行業的“祖師爺”。
第二個事件，是半導體晶體管的發明。
1947年，同樣是來自貝爾實驗室的威廉·肖克利（William Shockley）、約翰·巴丁 （John Bardeen）和沃爾特·布拉頓（Walter Brattain），共同發明了世界上第一個半導體晶體管。
晶體管的發明，開啟了集成電路的時代。電子元器件的體積和性能，開始朝著摩爾定律的方向發展。
信息論和晶體管，徹底改變了人類社會的發展進程。對於通信技術來說，它們加速了第二次技術飛躍的“蓄力”過程，為移動通信大跨越提供了可靠保證。
1958年，蘇聯工程師列昂尼德.庫普里揚諾維奇發明了ЛК-1型無線電話。這個電話雖然只能裝在汽車上使用，但是已經有了移動電話的雛形。
到了60年代，以摩托羅拉和AT&T為代表的科技公司，非常看好民用小型無線通信設備的市場潛力，開始加大對移動電話的研發投入。
終於，進入70年代後，在半導體技術和計算機技術的共同刺激下，人類迎來了民用無線通信技術的大爆發。
從1G到4G，波瀾壯闊的通信技術跨越
1973年4月的一天，一名男子站在紐約街頭，掏出一個約有兩塊磚頭那麼大的設備，並對它說話，興奮得手舞足蹈，引得路人紛紛側目。
這個人，就是馬丁庫帕，摩托羅拉公司的工程師。而他手上的設備，就是世界上第一個真正意義上的手機。
馬丁庫帕當時撥出的第一通手機電話，打給的是他在貝爾實驗室的一位競爭對手。對方當時也在研製移動電話，但尚未成功。庫帕後來回憶道：“我打電話給他說：‘喬，我現在正在用一部便攜式蜂窩電話跟你通話。’我聽到聽筒那頭的‘咬牙切齒’——雖然他已經保持了相當的禮貌。”
手機的發明，標誌著1G時代的開始，也標誌著移動通信時代的開始。
1G時代，處於行業領導地位並且擁有話語權的，是美國的摩托羅拉公司和AT&T公司（當時貝爾實驗室屬於AT&T公司）。
1978年，貝爾實驗室在芝加哥完成了先進移動電話系統AMPS（Advanced Mobile Phone System）的實驗，並且在1983年投入運營。AMPS 就是世界上第一批1G通信系統。它採用的是頻分多址（FDMA）技術，基於蜂窩結構組網，可以支持手機在整個服務覆蓋區域內自動接入公用電話網。
在AMPS之後，陸續有多個國家和地區推出了自己的1G標準，例如北歐的NMT、英國的TACS、西德的C-Netz，還有日本的JTAGS。這些都是國家標準，並沒有進一步形成國際標準。
1987年11月18日，在第六屆全運會開幕前夕，我國第一個TACS模擬蜂窩移動電話系統在廣東建成並投入商用（採用的是瑞典愛立信的設備），實現了我國移動電話“零”的突破。
雖然1G在很多國家開花結果，但是事實上，它並不是一個成熟可靠的技術。主要是因為它採用的是模擬信號技術，這種技術導致通信系統的保密性差，容量低，通話質量差，信號不穩定等一系列問題。
80年代後期，隨著大規模集成電路、微處理器與數字信號處理技術的更進一步發展和成熟，人們開始研究將數字技術引入到移動通信系統中。
於是，很快我們就迎來了2G。
1982年，為了改變美國在通信標準領域一家獨大的現狀，歐洲郵電管理委員會成立了“移動專家組”，專門負責通信標準的研究。這個“移動專家組”的法語縮寫是GroupeSpécialMobile。後來，這一縮寫的含義被改為“全球移動通信系統”（Global System for Mobilecommunications），也就是大名鼎鼎的GSM。
GSM的成立宗旨，是要建立一個新的泛歐標準，開發泛歐公共陸地移動通信系統，並提出了高效利用頻譜、低成本系統、手持終端和全球漫遊等要求。
隨後幾年，歐洲電信標準組織（ETSI）完成了GSM 900MHz和1800MHz（DCS）的規範制定。1991年，GSM系統正式在歐洲開通運行，標誌著移動通信正式步入了2G時代。
此後，全球多個國家和地區都基於GSM技術建立起自己的移動通信網絡，GSM變成國際上最受歡迎的移動通信標準。
與此同時，另一個2G通信標準也被逐漸發展起來，那就是CDMA。
CDMA所基於的擴頻技術其實在二戰時期就已經出現了。當時的好萊塢女星海蒂·拉瑪和鋼琴師喬治·安太爾合作，發明並申請了擴頻通信的專利。海蒂拉瑪也被後人稱為“CDMA之母”。
但是擴頻通信當時並沒有引起美國官方的重視，只是在二戰之後的冷戰期間，被用於軍用保密通信。
到了80年代，美國高通公司發現了擴頻通信的商業價值，並在此基礎上發明了CDMA通信技術。
1991年，高通正式開展了CDMA系統的現場試驗。1993年，CDMA被作為美國數字蜂窩移動通信標準IS-95A。1995年，CDMA系統在香港、韓國首先入網使用，然後在美國等國家和地區進行推廣。
此時，全球移動通信領域就形成了GSM和CDMA進行全面競爭的局面。
GSM的核心是TDMA（時分多址）技術。CDMA的核心是碼分多址。從技術的層面來說，CDMA比GSM更為優秀。它的容量更大，抗干擾性更好，安全性更高。
但是，CDMA起步較晚，GSM已經在全球佔據了大部分的市場份額，是事實上的全球主流標準。再加上使用高通的CDMA，需要繳納鉅額的專利授權費。所以，雖然同屬2G標準，CDMA的影響力和市場規模和GSM無法相提並論。
1993年9月，我國在浙江嘉興正式開通了國內第一套GSM移動通信系統，設備由上海貝爾公司和阿爾卡特公司提供。
此後，全國各地都採用GSM技術和設備進行移動通信網絡建設。
1999年，國家啟動CDMA網絡的建設。2002年1月8日，聯通CDMA網絡正式開通。至此，我們國家就有了GSM和CDMA兩種2G網絡。
在2G高速發展時期，還有一件重要的事情發生，那就是互聯網的爆發。
80年代，計算機技術日益成熟，計算機網絡技術也隨之得到蓬勃發展，相關基礎理論逐漸完善，並最終催生出強大的互聯網（Internet）。
互聯網崛起之後，數據通信的需求呈爆炸式增長。
在互聯網出現之前，人們通信的主要傳輸內容為話音。互聯網出現之後，通信網絡的主要傳輸內容開始變成了計算機數據報文。這些數據報文，也就是圖像、音頻、視頻等多媒體文件的載體。
傳統的2G網絡，以語音業務為主，無法滿足用戶對數據業務的需求。為了改變這一局面，讓用戶可以用手機上網，整個通信行業加緊了對3G的研發。
1996年，歐洲成立通用移動通信系統（UMTS）論壇專注於協調歐洲3G 的標準研究。以諾基亞、愛立信、阿爾卡特為代表的歐洲陣營，清楚地認識到TDMA不是CDMA的對手。於是，他們開始拋棄TDMA，擁抱CDMA，開發出了原理相類似的W-CDMA系統。
為了能夠和美國抗衡，歐洲還聯合日本等採用GSM標準的國家和地區共同成立了3GPP組織（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計劃），合作制定全球第三代移動通信標準。
反觀北美陣營這邊，內部意見存在分歧。以朗訊、北電為代表的企業，支持WCDMA和3GPP。而以高通為代表的另一部分勢力，聯合韓國，組成了3GPP2組織，與3GPP抗衡。他們推出的標準，是基於CDMA 1X（IS-95A）發展起來的CDMA2000標準。
中國在這一時期，也推出了自己的3G標準候選方案（也就是大家熟知的TD-SCDMA），共同參與國際競爭。這是有史以來我們國家第一次在世界通信領域提出自己的標準。
經過激烈的角逐和博弈，最終，ITU國際電信聯盟確認了全球3G的三大標準，分別是歐洲主導的WCDMA，美國主導的CDMA2000，還有中國的TD-SCDMA。
從名字也看出來了，三大技術都和CDMA有密切的關係，都是基於碼分多址（CDMA）技術的。
在碼分多址（CDMA）技術的加持下，3G網絡的速率相比2G有了大幅的提升，達到了14.4Mbps（WCDMA理論下行速率），可以滿足基本的多媒體業務需求。
雖然3G標準被很快被確定下來，但是並沒有得到大規模的應用和建設。究其原因，有兩個方面：一方面是因為2000年左右的全球金融危機，互聯網泡沫破碎，很多IT和通信企業元氣大傷，要麼倒閉要麼裁員，無力進行3G的建設。另一方面，是因為當時用戶對3G的需求並不強烈。那個時候，普通用戶手裡的手機基本上以功能機為主。這些功能機，根本用不到那麼高的網速。
終於，到了2007年，喬布斯帶領下的蘋果公司成功推出了iPhone智能手機，打破了僵局。Iphone的高清觸摸屏，還有App Store（應用商店），讓所有手機用戶耳目一新。谷歌公司緊隨其後推出的安卓操作系統，也進一步刺激了智能手機的普及。
智能手機需要更高的網速，於是，3G開始走出低谷，成為各國運營商爭相建設的“香饃饃”。智能手機+3G網絡，開啟了移動互聯網時代，我們的生活開始隨之發生鉅變。
從某種意義上來說，iPhone拯救了3G，也拯救了當時的通信行業。
智能手機的發展速度實在太快。沒過多久，人們就發現，即便是3G，也不足以滿足網速需求。於是，4G標準的制定，也就被提上了議事日程。
大家現在都知道，我們目前全球使用的4G，基本上都是LTE技術。但是，LTE成為4G全球標準的過程，並不是一帆風順的。
2003年，負責制定Wi-Fi標準的IEEE（電氣和電子工程師協會），引入OFDM（正交頻分複用技術），推出了802.11g標準，大幅提升了Wi-Fi的傳輸速率（達到了54Mbps），獲得了巨大的成功。
於是，以英特爾為代表的IT廠商們，針對蜂窩移動通信市場，推出了802.16標準，意圖和已有3G標準進行競爭。這個802.16，就是當年火遍全球的WiMAX。
面對WiMAX的挑戰，以3GPP為代表的傳統通信行業感受到了很大的壓力。於是，他們在3G基礎上，加緊了技術研究和標準開發。
2008年，3GPP提出了長期演進技術 (Long Term Evolution, LTE) 作為3.9G技術標準。後來，在2011年，3GPP又提出了長期演進技術升級版 (LTE-Advanced) 作為4G技術標準。不管是LTE還是LTE-A，都採用了OFDM技術，也算是師夷長技。
各個網絡制式的速率對比
就在3GPP大力發展LTE的同時，以高通為首的3GPP2也沒閒著。
2007年，高通提出了UMB（Ultra-Mobile Broadband）計劃，作為CDMA2000的下一代演進。但是因為高通在3G時期的專利實在太過昂貴，所以UMB並沒有得到多少企業的支持。大部分運營商和設備商都投入到3GPP的LTE陣營。
後來，因為UMB實在無人問津，所以高通乾脆停掉了這個項目，自己也加入了3GPP。
前面說的挑戰者WiMAX，後來也因為產業鏈和兼容性等等原因，發展過程遭受了巨大的挫折，最終整個陣營分崩離析，樹倒獼猴撒。
於是，經過激烈的角逐，LTE笑到了最後，成為了世界上最主流的4G移動通信標準。這一局面，一直持續到今天。
篇後語
從電報到4G，我們經歷了將近兩百年的時間。正如前文所說，這是一個漫長而曲折的過程。
從用戶的角度來看，通信的內容從文字到語音，再到多媒體數據。通信設備越來越小巧方便，通信的資費也越來越低廉。
從技術的角度來說，通信實現了從有線到無線，從模擬到數字，從頻分到時分，再到碼分、正交頻分，從語音交換到數據交換。移動通信系統的容量不斷提升，安全性和穩定性也不斷提升。
不積跬步，無以至千里。所有這些成果和進步，都是無數通信人一點一點努力奮鬥換來的。
如今，我們處於一個通信極為便利的時代，移動互聯徹底改變了我們每一個人的生活，也極大地推送了整個社會的進步和發展。
接下來，通信又將走向何方？萬眾期待的5G，能不能延續通信的榮耀和輝煌？讓我們拭目以待！
☞美團十年，支撐全球最大規模外賣配送的一站式機器學習平臺是如何煉成的？
☞比爾·蓋茨退出微軟公司董事會；蘋果 WWDC、微軟 Build 大會均改為線上舉辦；Rust 1.42.0 發佈| 極客頭條
☞2.2版本發佈！TensorFlow推出開發者技能證書
☞2020 年最新版 68 道Redis面試題，20000 字乾貨，趕緊收藏起來備用！
☞最近一個名為 BTCU 的比特幣分叉，準備用新分叉解決比特幣網絡的舊問題
☞返鄂復工人員自述：回武漢上班，要先飛合肥，再由公司包車接回去
閱讀更多 CSDN 的文章
