無(wú)線通信的發(fā)展歷程

起源階段電磁波的發(fā)現(xiàn)1887年，德國(guó)科學(xué)家赫茲（Hertz）用一個(gè)振蕩電偶極子產(chǎn)生了電磁波，在歷史上第一次驗(yàn)證了電磁波的存在。1888年，赫茲將這些成果匯總在《論動(dòng)電效應(yīng)的傳播速度》一文中，這一年成為近代科學(xué)發(fā)展史上具有里程碑意義的一年，由法拉第開(kāi)創(chuàng)、麥克斯韋總結(jié)的電磁理論，至此才獲得了試驗(yàn)驗(yàn)證，而電磁波也因此被命名為赫茲波。早期信號(hào)傳輸裝置俄國(guó)科學(xué)家波波夫提出電磁波可以用來(lái)向遠(yuǎn)處發(fā)送信號(hào)，并于1894年改進(jìn)了赫茲的實(shí)驗(yàn)裝置，即利用撒了金屬粉末的檢波器，通過(guò)架在高空的導(dǎo)線，記錄了大氣中的放電現(xiàn)象，這是世界上第一臺(tái)無(wú)線電接收機(jī)。一年以后，他又在彼得堡大學(xué)兩幢相距250m的大樓之間表演了無(wú)線電通信，傳送了世界上第一份無(wú)線電報(bào)。無(wú)線通信開(kāi)端1897年，意大利科學(xué)家馬可尼在英國(guó)西海岸成功測(cè)試跨海（距離為4.5km）無(wú)線通信，一周后又把測(cè)試距離擴(kuò)大到14.5km。他還在意大利拉斯佩齊亞建設(shè)地面站，同19km外的一艘戰(zhàn)艦建立起無(wú)線通信，用無(wú)線電實(shí)現(xiàn)了人類歷史上第一次海對(duì)地的無(wú)線通信。在這一年，馬可尼使得無(wú)線電被歐洲一些國(guó)家正式認(rèn)可，這被認(rèn)為是無(wú)線通信的開(kāi)端，從那時(shí)起無(wú)線通信射頻（RadioFrequency，RF）技術(shù)正式誕生了，馬可尼也被稱為無(wú)線電之父。跨洋通信實(shí)現(xiàn)1901年，馬可尼做了跨越大西洋傳輸無(wú)線電信號(hào)的表演，他把信號(hào)從英國(guó)的康沃爾發(fā)送到了加拿大的紐芬蘭，他因此獲得1909年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，這一成果為無(wú)線通信的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。發(fā)展階段理論與新設(shè)備的出現(xiàn)1912年，英國(guó)科學(xué)家?？藸査固岢隽藷o(wú)線電波通過(guò)電離層傳播的理論，這一理論使得一群業(yè)余愛(ài)好者在1921年實(shí)現(xiàn)了短波實(shí)驗(yàn)性廣播；同年，美國(guó)的費(fèi)森登和阿姆斯特朗改進(jìn)了接收機(jī)的工作方式，發(fā)明了超外差接收系統(tǒng)，這種工作形式仍是目前許多無(wú)線電接收機(jī)的主要工作方式。公用汽車通信與衛(wèi)星通信1946年，首個(gè)公用汽車通信系統(tǒng)誕生；1948年，晶體管和香農(nóng)的信息論理論誕生，奠定了現(xiàn)代通信的理論基礎(chǔ)；1962年，同步衛(wèi)星晨鳥(niǎo)發(fā)射成功，實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化衛(wèi)星通信，同時(shí)蜂窩通信概念也被提出。移動(dòng)通信從1G到5G1G（模擬移動(dòng)通信時(shí)代）：1986年，第一套移動(dòng)通訊系統(tǒng)在美國(guó)芝加哥誕生，采用模擬訊號(hào)傳輸，模擬式為代表在無(wú)線傳輸采用模擬式的FM調(diào)制，將介于300Hz到3400Hz的語(yǔ)音轉(zhuǎn)換到高頻的載波頻率MHz上。1G主要系統(tǒng)為AMPS，另外還有NMT及TACS，該制式在加拿大、南美、澳洲以及亞太地區(qū)廣泛采用。國(guó)內(nèi)在1987年的廣東第六屆全運(yùn)會(huì)上蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)正式啟動(dòng)，當(dāng)時(shí)人們使用的是大塊頭的摩托羅拉8000X，俗稱大哥大。但模擬通信系統(tǒng)有著很多缺陷，經(jīng)常出現(xiàn)串號(hào)、盜號(hào)等現(xiàn)象，1999年A網(wǎng)和B網(wǎng)被正式關(guān)閉。2G（數(shù)字移動(dòng)通信時(shí)代）：起源于90年代初期，主要采用數(shù)字的時(shí)分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）技術(shù)。第二代移動(dòng)通信數(shù)字無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)主要有歐洲的GSM和美國(guó)高通公司推出的IS-95CDMA等，我國(guó)主要采用GSM，美國(guó)、韓國(guó)主要采用CDMA。2G聲音的品質(zhì)較佳，比1G多了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆?wù)，數(shù)據(jù)傳輸速度為每秒9.6-14.4Kbit，最早的文字簡(jiǎn)訊也從此開(kāi)始。第一款支持WAP的GSM手機(jī)是諾基亞7110，它的出現(xiàn)標(biāo)志著手機(jī)上網(wǎng)時(shí)代的開(kāi)始，那個(gè)時(shí)代GSM的網(wǎng)速僅有9.6KB/s。2G時(shí)代也是移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)爭(zhēng)奪的開(kāi)始，GSM脫穎而出成為最廣泛采用的移動(dòng)通信制式。3G（高速數(shù)據(jù)傳輸時(shí)代）：國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）確定了全球四大3G標(biāo)準(zhǔn)，分別是WCDMA、CDMA2000、TD-SCSMA和WIMAX。CDMA是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)，具有頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單、系統(tǒng)容量大等特點(diǎn)。世界上主流的3G規(guī)格為WCDMA與CDMA2000系列，另外還有中國(guó)移動(dòng)主推的TD-SCDMA。不同國(guó)家和地區(qū)的運(yùn)營(yíng)商根據(jù)自身情況選擇不同的3G標(biāo)準(zhǔn)，如美、加、澳、韓以及日本KDDI采用CDMA2000系列，在中國(guó)，中國(guó)移動(dòng)采用TD-SCDMA，中國(guó)電信采用CDMA2000，中國(guó)聯(lián)通采用WCDMA。4G（無(wú)線蜂窩電話協(xié)議時(shí)代）：集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達(dá)到20Mbps。LTE是基于OFDMA技術(shù)、由3GPP組織制定的全球通用標(biāo)準(zhǔn)，包括TDD（時(shí)分雙工）和FDD（頻分雙工）兩種模式，二者相似度達(dá)90%，差異較小。由于無(wú)線技術(shù)的差異、使用頻段的不同以及各個(gè)廠家的利益等因素，F(xiàn)DD-LTE的標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展都領(lǐng)先于TD-LTE，成為當(dāng)前世界上采用的國(guó)家及地區(qū)最廣泛的，終端種類最豐富的一種4G標(biāo)準(zhǔn)。5G（高可靠體驗(yàn)時(shí)代）：2020年在國(guó)內(nèi)商用，國(guó)際電聯(lián)將5G應(yīng)用場(chǎng)景劃分為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)兩大類。5G在超高速率（超越現(xiàn)在的有線速率，1Gbps以上）、超高頻率（頻率上升到幾十GHz）、MassiveMIMO、D2D等關(guān)鍵技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)三大應(yīng)用場(chǎng)景，即增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）、超高可靠低時(shí)延通信（URLLC）、海量機(jī)器通信（mMTC），分別應(yīng)用于極限移動(dòng)寬帶、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療、萬(wàn)物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)1。我國(guó)通信發(fā)展特色歷程從20世紀(jì)80年代末開(kāi)始，BP機(jī)和大哥大開(kāi)始進(jìn)入中國(guó)。1995年，GSM數(shù)字移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)正式開(kāi)通，手機(jī)走向普羅大眾。2000年，ITU公布了3G標(biāo)準(zhǔn)，只有WCDMA和CDMA兩種。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）在國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速，由中興通訊發(fā)起的中國(guó)LoRa應(yīng)用聯(lián)盟（ChinaLoRaApplicationAllia