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        回顧:從1G到5G 看通訊產業技術發展與競合

        作者: 時間:2017-01-02 來源:半導體行業觀察 收藏
        編者按:從1G到4G,我們一直在述說:幾個巨頭訂好標準、各家廠商根據標準生產產品、電信商再來布建的過程,也就是“一群人持續在標準組織里依據各國拳頭大小吵架”的故事。然而整個網路通訊朝向硬件標準成熟演進時,5G將可能首當其沖。5G不只是在通訊的速度容量做革新,而是網路虛擬化/軟件化趨勢。

          在數位通訊剛起步時,歐洲各國意識到:單打獨斗在技術上將難以和美國抗衡。二十年來,歐盟始終不甘落于美國之后,若各自搞出一個不同的標準、很難在世界上占主導優勢(標準這東西就是人多, 說話大聲拳頭硬的就贏了, 總不能全世界只你一個人跟別人用不一樣的)。它們吸取了各自為政的失敗教訓、加強內部聯盟,終于在2G通訊時代超越了美國。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/201701/342341.htm

          1982年起歐洲郵電管理委員會成立的一系列“行動專家組”負責通訊標準的研究。GSM的名字即是行動專家組(法語: G roupe S pécial M obile)的縮寫,后來這一縮寫的含義被改為“全球行動通訊系統”( G lobal S ystem for M obile communications),以方便GSM向全世界推廣。

          GSM的技術核心是 分時多工(TDMA)。如前述所言,有限的訊號頻率是通訊技術一大限制,多數關于通訊技術的突破都是在于如何更有效的利用訊息通道。GSM的特點是將一條訊息通道平均分給八個通話者,一次只能一個人講話、每個人輪流用1/8的通道時間。

          GSM的缺陷是容量有限,當用戶超載時,就必須建立更多的基地臺;然而GSM技術建置容易,更采用全新的數位訊號編碼取代舊有的類比訊號。在其它方面GSM的性能也相當優異,不但開放國際漫游(各國電信業者的規矩都統一了, 當然能打電話)、提供了SIM卡(Subscriber Identity Module)方便用戶在更換手機時仍能儲存個人資料,GSM手機還能傳送160字長度的文字簡訊。通訊技術與應用在2G時期有了驚人的進展。

          1991 年,Ericsson和Nokia率先在歐洲大陸上架設了第一個GSM通訊網路。短短十年內, 全世界有162個國家建立GSM通訊網路,使用人數超過1億、市占率高達75%。

          在歐洲人野心勃勃地想要超越美國稱霸世界時,美國人同時間卻搞出了三套通訊系統。其中兩種同樣是基于TDMA技術上做發展、第三種則是成功設計出的 分碼多工技術(CDMA)。

          TDMA的通道一次僅供一個人使用、八個用戶得輪流著講,容量有限;然而CDMA使用資料加密技術、讓所有人同時講話也不會被其他人聽到(好比編號1只能與編號1通話、編號2只能與編號2通話,互不干擾),容量大幅提升。從技術上來看,CDMA系統用戶的乘載量是GSM的10倍以上。

          從1950年代起,CDMA就是美軍軍方的通訊技術之一。在創辦人艾爾文.雅各比(Irwin Jacobs)和安德魯.維特比(Andrew Viterbi)領軍下,在1989年成功將CDMA應用在行動通訊上。

          然而沒有實際的手機制造經驗,歐洲的運營商們也對它的知識產權不感興趣。即使是在美國也只有極少數的運營商愿意使用該系統。早期有關CDMA的報導都是相當消極的,基地臺設施不能達到預期目標,CDMA手機也無處可買。總體而言CDMA就是雷聲大,雨點小。

          在2G時代,CDMA是個失敗者。當歐洲大力投注資源在GSM上,短短數年建立了國際漫游標準、在全球廣布基地臺時,CDMA起步較GSM晚了一步、美國國內資源又被分散的結果,失去的就是大半江山。(人家基地臺都建好建滿了, 總不能打掉說換我這個的吧)

          另一方面,美國在通訊標準之爭上的失敗,間接也影響了摩托羅拉手機的競爭力。當數位行動電話漸漸取代類比行動電話時,摩托羅拉仍在類比行動電話市場有四成以上占有率;數位行動電話卻不到二成。對于數位通訊的威脅,摩托羅拉錯估了類比手機的通訊周期,當時的高階主管表示:“四千三百萬個類比電話機用戶,錯不了的!”

          當然,如同有線電話公司AT&T當初不愿砸錢在無線電話部門上頭一般,摩托羅拉當中最賺錢、說話也最大聲的類比手機部門更不可能會讓資源流到數位手機部門里。同樣的故事亦可見于而后的Nokia與智能手機之爭。企業巨頭的倒下很少是單一外在因素,多在于現有企業內資源處處受把持、導致技術進程緩慢。

          摩托羅拉終于在全球行動電話市占率中,從1997年的50%、暴跌至1999年的17%,并逐漸下滑。二十年來的第一大手機大廠被1992年才推出第一支數位手機(先前還是間制紙公司)的Nokia所擊沉。

          第三代(3G)通訊霸主: 高通

          我們在上一篇文中提到,高通的CDMA技術在容量與通話質量上皆優于歐盟GSM的TDMA技術;但GSM已早一步布署基地臺,并于短時間內快速推行于全世界,以致資源相對薄弱的CDMA在當時是雷聲大雨點小,高通也一度陷于危機之中。

          在3G 時代,局勢卻大大地逆轉了回來。究竟為什么呢?這邊,讓我們先來講講高通的歷史。

          高通的專利布局之戰

          走進高通位于加州圣地牙哥的本部,迎面而至的一堵厚厚的專利墻上,鑲嵌著高通所持有關于行動通訊將近1400項專利。高通的一切都明明擺擺的寫在了這面墻上:財富、壟斷、成功… 高通就像一只毒蛇,深諳扼住宿主脖子、獲取高額利潤之道。

          冷戰時期,美國軍方所使用的通訊方式能將資訊進行加密與解密,稱為分碼多工(CDMA)技術,以確保資訊傳輸時不被蘇聯所竊取。Linkabit是加州圣地牙哥(San Diego)第一家電子通訊技術公司,負責承接這筆訂單、為美國軍方和航太局開發衛星通訊和無線通訊技術。

          Linkabit的兩位創辦人皆是通訊界的著名研究人員── 雅各布(Irwin Jacobs)任教于麻省理工電機系,其著作《通訊工程原理》( Principles of Communication Engineering ),奠定了當時乃至于現在的通訊基礎,至今仍是通訊界圣經寶典。另外一外創辦人 維特比(Andrew Viterbi)提出的 維特比演算法(Viterbi algorithm)則在數位通訊以及語音辨識系統上有著突破性的發展。

          1980年,雅各布和維特比將Linkabit賣給同屬通訊領域的M/A-COM公司,并于1985年創辦了高通(Qualcomm),意即有品質的通訊(Quality Communications)。1989年時,高通大幅改善了CDMA的功率問題,并成功將其商用化。

          可惜的是,此時歐洲通訊標準協會已著手進行GSM技術標準的制定,隨后很快推行到了歐洲與日本市場;美國本土的通訊工業協會也認定GSM所采用的分時多工(TDMA)技術為2G標準。CDMA比TDMA的容量更大、通話品質更好,但技術復雜程度太多,大半電信商不相信技術的可行性。


        從1G到5G,不能錯過的通信標準變遷史回顧


        關鍵詞: 5G 高通

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