了解移动通信的发展历程

在上一期“侦缉档案”中，X探长根据线人提供的线索，打入了3GPP内部，经过一番明察暗访，揭开了3GPP神秘江湖的冰山一角。这个社团组织架构非常庞大，分工明确，每次“犯案”都有严密的组织和策划。社团内部虽然崇尚“武力”，“有技术者居上”，但其内部也有较严格的等级划分，派系林立，各种势力错综复杂。但也正因为这种由“利益”纠结下的凝聚力，使得3GPP在4G以后，一枝独秀，几乎“统治”了移动通信的“地下世界”！

为了更全面地了解3GPP，将隐藏于其背后的各种“势利”和“保护伞”一网打尽，X探长进行了大量的暗中访查。最终，江湖大佬3GPP的神秘“发家史”（移动通信发展史）逐渐被揭开面纱。在本次案情通报中，完整呈报如下：

技术复兴后的“诸侯混战”

要搞清楚3GPP的地缘背景，必须要搞清楚3GPP“发家”前的历史，根据X探长的调查，那是一段充满传奇色彩，英雄和枭雄辈出的时代。让我们将时间穿梭回3GPP“发迹”前的上世纪四十年代……

随着无线电报、无线电广播、民用波段无线电系统的大量应用，1946年在业界大佬摩托罗拉的支持下，移动通信技术的前身“移动无线电话系统（可称为0G或Pre-Cellular）”横空出世。这种简单将对讲机与固定电话“拼接”的无线电话系统，在当时已算是时尚与科技的完美结合。但，因为其体积和能耗的巨大、通信范围小、系统容量有限的缺点，最初仅被应用于车载的警察和出租车系统。即便如此，“移动无线电话系统”在全球范围也仍备受关注，先后出现了多个技术规范，如美国的MTS、IMTS、芬兰的ARP、日本的AMTS、瑞典的MTA和挪威的OLT。

正值“移动无线电话系统”如火如荼之际，通信行业的另一位传奇大佬贝尔实验室正在酝酿一个即将改变世界的新技术-蜂窝通信。1947年，贝尔实验室工程师威廉·杨和道格拉斯·林提出“蜂窝”概念。这个神奇的概念完美解决了0G设备体积、能耗、干扰和容量的问题。但也许是生不逢时，0G的正如日中天让蜂窝系统的应用推广并不顺利。

时光如梭，时间来到上世纪七十年代，贝尔实验室在完美解决“切换”和“复用”问题后，蜂窝通信的时代终于到来了。1973年摩托罗拉工程师马丁·库珀博士发明了世界上第一部手持式移动电话。1978年，贝尔实验室在芝加哥安装第一个试验蜂窝网络。1979年日本电报电话公司（NTT）推出世界上第一个商用蜂窝网络。五年内，NTT网络已扩展到覆盖日本的全部区域，并成为第一个全国性的蜂窝网络。自此，第一代移动通信技术（1G）正式走上历史舞台，大量基于蜂窝概念的移动通信技术方案遍地开花，如北美的AMPS，欧洲的NMT、CT1、TACS，日本的NTT和Hicap，德国的C-Nets，法国的Radiocom2000，意大利的RTMI等。

争夺标准话语权的“军阀割据”

如果说0G和1G是各个势利间的“诸侯混战”，根据网剧的一贯思路，下一个节奏必然是技术和“地盘”的局部整合和统一。在深度调查中，X探长发现在这个过程中两个核心社团和枭雄：CEPT/ETSI组织的GSM，和CTIA组织的CDMA。

1983年，欧洲邮政和电信管理局会议（CEPT）成立了GSM委员会旨在制定基于数字蜂窝语音通信的欧洲标准。1987年，第一个GSM规范由CEPT制定完成。为更好的在欧洲范围推广统一的GSM标准，1988年欧盟成立欧洲电信标准协会（ETSI），并在1989年全面接手GSM的后期演进。毫无疑问，GSM是一个伟大的技术产品。从1991年12月首次在芬兰部署到2011年，GSM标准已经占据80％的移动通信市场份额，在超过212个国家和地区为超过20亿人提供服务，这使GSM技术在众多2G标准中成为应用最广、使用人数最多的第二代移动通信技术。

图4：初期的GSM网络架构图

在欧洲GSM标准如火如荼之际，我们再来看看地球另一边的情况。

在地球的另一边，又一个通信巨头粉墨登场。1985年，雅各布斯等其他六位联合创始人在美国圣地亚哥成立一家科技公司，公司因“Quality Communications（高质量通信）”而命名为“ 高通 （Qualcomm） ”。雅各布斯凭借其早期参与的有关跳频和卫星保密通信的经验，开展基于蜂窝的CDMA技术研究和推动，并于1986年10月申请了第一个CDMA专利（US4901307A）。蜂窝CDMA凭借超越AMPS（北美的1G系统）10倍的容量，成为北美“对抗”后GSM的候选技术。1993年，美国蜂窝电信和互联网协会（CTIA）决定采用CDMA技术作为北美数字蜂窝标准，1995年全球第一个商用的CDMA网络在香港建成。截至1997年CDMA网络已经拥有了57%的美国市场，到2007年高通的CDMA技术（含后期演进）已应用于超过105个国家/地区，成为当时除GSM以外的另一极。

“教父”3GPP的“借势”崛起

“地盘越大，野心也就越大”，对于所有英雄或者枭雄来说，“偏安一隅”永远是一件无法忍受的事情。根据X探长“打黑除恶”的办案经验，“黑恶势力”的崛起一般都有一些相似之处：头顶有“伞”，兜里有“余粮”，命中有“波澜”，再加上“天道酬勤”！这些要素在“教父”3GPP的崛起过程中体现的淋漓尽致。

要想将移动通信技术赋能普惠全球，ETSI和CTIA的资源已经不够用啦！于是，另一个政界大佬出场：1997年 国际电信联盟ITU “振臂一呼”（M.687-2倡议），制定全球统一的3G标准成为移动通信界追捧的投名状，急需可代表“全球利益”的新组织出现。

借着这阵春风，1998年两个全球移动通信标准化领域的“教父”3GPP和3GPP2横空出世！在“侦缉档案”第一弹，X探长已经给我们简单梳理了3GPP背后的七把“伞”（区域标准化组织）。但其实嘛，这些“伞”也同时踩着3GPP2这艘船。是的，在蛋糕没有被切完前，鸡蛋需要放在两个篮子里。

为了避免被贴上“地域性”标签，欧洲电信标准化协会ETSI在2000年将其制定的第二代移动通信标准GSM交由3GPP进行维护和向后演进。虽然严格来说，GSM并非3GPP的“第一宗案”，但不可否认的是，通过这次“私有化”操作，3GPP快速掘取了发展壮大的“余粮”。

头顶有“伞”，兜里有“余粮”，命中有“波澜”，但对一个技术社团来说，更为关键的还得看有没有“两把刷子”。3GPP和3GPP2到底谁有刷子，我们继续跟着X探长往下看。

“姐妹间的斗争”

让3GPP也不得不承认的是，CDMA技术相对FDMA和TDMA确实具备极大的技术优越性。怎么办呢？

2000年Q1，3GPP发布了技术版本R99（Release 99），在这个版本中就包含了我们熟悉的WCDMA技术。WCDMA由GSM演进而来，同时也借鉴了3GPP2的CDMA设计思路。其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商和部分日本企业，包括：爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等。WCDMA提供了从GSM演进到3G的平滑路线： GSM（2G）->GPRS（2.5G）->EDGE（2.75G）->WCDMA（3G） ，因此，WCDMA具有先天的市场优势，是当前世界上采用的国家及地区最广泛的、终端种类最丰富的3G标准，占据全球80%以上市场份额。

图5：WCDMA多址方式

标准是搞出来了，但3GPP顺利商用还需要解决一个麻烦问题：3GPP用了人家3GPP2的CDMA技术，怎么给3GPP2交代呢？地下世界的惯用手段：用技术换市场。在业界大佬的“协调”下，在ITU最后期限前达成了专利的交叉许可协议，用以换取CDMA2000的“市场准入”[1][3][4]。

图6：TD-SCDMA多址方式

随后，2001年3GPP发布R4标准版本，将中国主推的低码片速率TDD（即UTRA-TDD LCR，又名TD-SCDMA）技术方案接纳入3GPP体系。该技术将FDMA、TDMA和CDMA的技术优点融于一体，成为六个被ITU官方认定的3G技术标准之一，也和3GPP的WCDMA（UTRA-FDD）、3GPP2的CDMA2000 1xEV-DO Rev.0一起成为三大3G标准之一。（如图6）。

再来看看3GPP2这边。

图7：CDMA2000 1XEV-DO多址方式

2002年1月，由3GPP2制定、由美国高通公司主导，世界首个基于CDMA2000 1xEV-DO（简称CDMA2000）技术的3G网络由韩国运营商SK Telecom（韩国电信）推出。CDMA2000继承了cdmaOne（IS-95）的衣钵，提供从2G cdmaOne到3G的平滑演进： cdmaOne（2G）->CDMA2000 1x->CDMA2000 1xEV-DO（3G） 。但由于使用cdmaOne的地区只有日、韩和北美，所以CDMA2000的支持者不如WCDMA多。

表1：三大主流3G标准比较

至此，三大全球3G技术方案均已登场。但，两位“教父”之间的战斗却远未结束。从表1我们可以发现，虽然WCDMA以先发优势开局，但其下行峰值速率与EV-DO Rev.0相比却略显颓势。2001年，3GPP发布R4版本，TD-SCDMA性能对CDMA2000实现了赶超。第一局下来，3GPP略占优势。

紧接着，3GPP分别在2002年Q1和2004年Q4发布R5和R6版本，分别引入了高速下行链路分组接入（High Speed Downlink Packet Access，HSDPA）和高速上行链路分组接入（High-Speed Uplink Packet Access，HSUPA），它们被合称为高速数据接入技术（High Speed Packet Access，HSPA）。经过这两次升级的WCDMA系统被称为3.5G。HSPA的下行峰值速率从WCDMA的2Mbit/s提升至14Mbit/s，上行峰值速率从384kbit/s提升至5.76Mbit/s。在3GPP2一侧，2004年，3GPP2的EV-DO终于迎来了第一个版本升级-EV-DO Rev.A。EV-DO Rev.A的下行峰值速率从2.4Mbit/s提升到3.1Mbit/s，上行峰值速率从153.6Kbit/s飞跃到到1.8Mbit/s。但相比WCDMA的进步，第二局，仍然是3GPP完胜！

加了扭转在前两个回合中3GPP2的劣势。第三局3GPP2明显加速了研发速度。2006年3月3GPP2正式对外发布EV-DO Rev.B。在该版本中，EV-DO Rev.B引入了载波聚合、64QAM调制技术和8192bit数据包技术，下行峰值速率提升至14.7Mbit/s，上行峰值速率也提升至5.4Mbit/s。3GPP这边的进度稍慢，2007年Q4，HSPA升级到演进的高速分组接入技术（HSPA+），在技术层面引入了64QAM，多载波技术和MIMO（2*2 MIMO）技术，下行峰值速率达到56Mbit/s和上行峰值速率达到22Mbit/s。第三局的结果不言而喻，3GPP的优势依然明显。

虽然后续的CDMA2000技术族又推出了进一步升级版本，但相比3GPP的进步速度来说，仍然处于劣势。3GPP持续对UMTS系统的持续升级，不仅让业界看到3GPP超凡的技术能力，还充分看到了作为“教父”的“天道酬勤”：R8版本的双小区HSDPA（Dual Cell HSDPA，DC-HSDPA）；R9版本的双小区HSUPA（Dual Cell HSUPA，DC-HSUPA）；R11版本的多载波HSPA（Multi-carrier HSPA，MC-HSPA）.

3GPP和3GPP2在3G时代三回合的较量最终以3GPP连续三次胜利告终。虽然从结果上来看，似乎并无多少波澜，但让X探长感叹的是，两大“教父”的“地盘之争”，无形中推动了移动通信技术的极快进步，从这个意义上来看，竞争是个好东西！

从“两雄争霸”到“三足鼎立”

3GPP和3GPP2这对不是姐妹的“姐妹”，虽然3G时代3GPP在技术层面占据明显优势，但作为CDMA技术的倡导者，3GPP2并不甘心就此沉沦。2006年，ITU发布IMT-Advanced倡议（M.1645），4G的号角随即吹响。

似乎，这是3GPP2扳回局面的一个绝佳机会……

2006年3GPP2宣布将CDMA2000 1xEV-DO Rev.C技术作为CDMA2000面向下一代移动通信技术（4G）的技术演进，并将之命名为UMB（超移动宽带）。该技术使用OFDMA、MIMO和空分多址技术等先进技术，弥补了前序技术的诸多技术缺点（如“呼吸”效应），可提供更大的容量、覆盖范围和通信质量。Rev.C最高支持在移动环境下280Mbps的下行峰值速率，预计在2007年完成标准制定，2009年初在全球范围商用。

3G开启了移动互联网时代，在那个年代，移动通信算是“肉多狼少”的蓝海市场。于是，另一个实力派“枭雄”入局。这个入局者有非常深厚的技术积累，且与正处于“上升期”的北美IT、互联网行业有莫大渊源，这就是IEEE的WiMax。

WiMax的全称是全球微波接入互操作性（Worldwide Interoperability for Microwave Access），是由国际标准化组织IEEE制定的无线宽带通信标准。请大家留意，WiMax是“无线”接入技术而非“移动”接入技术。这里的用词是准确的，根据ITU对无线通信技术的整体布局看，它属于“新的游牧/本地无线接入技术”，特征就是不支持高移动性，但相对移动通信会更加看重吞吐量。

图8：IMT-2000和后续系统能力布局（ITU-R M.1645）

到这里可能很多读者会有疑问，WiMax是移动通信吗？为什么会对3GPP形成威胁？为什么它会成为4G候选方案呢？“搅局者”？为了搞清楚背后的由来，X探长进行了一些史料考证，将WiMax运作入局的骚操作如下：

2005年intel宣布了一项加速发展IEEE 802.16e的推动计划；

2006年，推动ITU将“新的游牧/本地无线接入技术”纳入到3G范畴；

2007年推动ITU更新IMT-2000建议书，将802.16接纳为3G标准，并为之分配全球频谱资源（请注意，3G标准方案的最终截止日期是1998年6月）。这为WiMax成为4G候选技术奠定基础；

推动全球一系列“友好国家或地区”支持WiMax技术商用。Intel、加拿大北电（NortelNetworks）、摩托罗拉、朗讯迅速跟进在日本、英国、韩国、马来西亚、菲律宾、中国台湾建立WiMax的商用网络；

在WiMax的压力下，3GPP加速了其LTE技术的研发进程。在2004年启动了一个名为“Long-Term Evolution（长期演进计划）”的标准制定，此技术在2008年年底发布第一个技术版本，这就是我们熟悉的LTE（R8版本）。自此，正式确立了LTE、UMB和Wamax三足鼎立的局面。

无论是3GPP的LTE，3GPP2的UMB，还是IEEE的WiMax都雄心勃勃，满怀一统天下的气魄和决心。 但历史的走向往往不尽如人意， 三个技术标准的命运也因为背后太多的利益牵涉而走入不同岔路。

为了更好理解3GPP、3GPP2和IEEE三足鼎立的竞争格局，我们先来回顾一下当时通信江湖的势利状态：

在从2G到3G的江湖中，欧洲凭借GSM和WCDMA取得的巨大成功，在电信行业占据了绝对的主导地位。X探长发现，在当年的电信企业综合排名中，前四均为欧洲企业：爱立信（瑞典）、诺基亚（芬兰）、阿尔卡特（法国）、西门子（德国）。尤其是爱立信，直到现在也仍然是通信界的巨头之一。反观北美，依赖强大的“贝尔体系”，北美推出的AMPS技术在1G时代占有很大的市场份额。但进入2G之后，因为各种原因（如因为反垄断导致“贝尔体系”的崩塌），北美移动通信创新略显颓势。为数不多的通信行业TOP级企业也只有摩托罗拉、朗讯和高通。因此，如何在4G时代为北美“扳回一局”成为当局急需考虑的问题。理所当然，3GPP2的UMB或者IEEE的WiMax应该都是“扳回一局”的关键角色，但非所有人都是坚定的“策略执行者”……

先来看看曾经雄霸一方的3GPP2以及他的UMB，它的命运似乎最让人唏嘘。

掌握CDMA核心专利的3GPP2从技术角度出发本应是最具发展后劲的一方势力。但因为各种复杂的原因（无法后向兼容2G CDMA网络、专利问题等），大批原来支持3GPP2的合作伙伴（如Verizon）纷纷宣布放弃UMB演进路线，转投LTE或WiMax[2]。而3GPP2的最核心成员高通，因为在3GPP中也有很大的既得利益（3GPP的3G和4G技术都采用了大量CDMA专利）。所以，在08经济危机和支持者流失的双重影响下，高通于2008年11月宣布停止UMB技术开发，转身投入3GPP的LTE怀抱。至此，3GPP2的唯一4G演进方案胎死腹中，而3GPP2也逐渐淹没于历史的尘埃中。

3GPP2的退出并不意味着3GPP可以如此顺利的登上“老大”宝座，丢掉了UMB的北美企业寄期望于WiMax来实现弯道超车。但江湖就是江湖，激烈和残酷的“江湖规则”让看似一切都那么“一帆风顺”的WiMax最终也只能落个惨淡收场的结局。

WiMax首先面临的是无频谱资源可用的尴尬。2005年7月欧盟范围内的WiMAX频率分配计划被否决。再则，产业链的不完整让WiMax的商用困难重重，虽然有芯片商Intel的支持，但Intel并未预见到智能终端的崛起，因此对手机芯片并未发力。而高通，考虑到他在UTMS上的既得利益和WiMax联盟“闹翻”，并在实际行动中为WiMax的商用设置障碍（美国联邦贸易委员在2017年起诉高通，指控其在2007年用其专利的免费许可权要求苹果不生产和销售支持WiMax的手机）。在没有频谱，又没有芯片的困难状态下，2010年WiMax的最大支持者Intel宣布放弃WiMax，而曾经辉煌一时并孤注一掷专注于WiMax的加拿大北电（曾经属于“贝尔系统”）于2009年宣告破产保护，另一个支持者朗讯（曾经属于“贝尔系统”）也被阿尔卡特收购。

2012年国际电信联盟ITU发布M.2012建议书：“先进国际移动通信（IMT-Advanced）地面无线电接口的详细规范”，正式将3GPP的LTE-Advanced和WirlessMAN-Advanced（即WiMax）确定为4G技术。M.2012宣告了这场旨在争夺全球4G标准的“三足鼎立”格局最终瓦解。3GPP2退出历史舞台，而IEEE的WiMax，虽然被官方认可为4G技术，但在激烈的市场竞争下，也最终销声匿迹。 而3GPP经过3G、4G的洗礼和残酷竞争， 最终成为了移动通信标准领域的“执牛耳者”。 

尾声：“孤舟蓑笠翁,独钓寒江雪”

2015年，ITU发布IMT-2020建议书，启动了全球5G技术标准的制定工作。从0G、1G的“诸侯混战”，到2G的“军阀割据”，到3G的“姐妹间的战斗”，再到4G的“三国鼎立”，最终3GPP在激烈的技术和市场竞争中脱颖而出，最终登上王者宝座。

2018年3GPP对外发布第一个5G技术版本NR，它将人们数据传输能力从4G的10Mbps提升到1Gbps，信息传输时延从4G的10ms降低到1ms，实现了在500km/h的高速移动条件下的高质量服务，并将移动通信从传统的ToC领域带向更为广阔的ToB领域，进一步强化移动通信技术对社会经济发展的赋能角色。2025年前后，3GPP还将开启6G标准的制定工作，预计2028年前后完成6G第一个标准版本的制定，2030年前后全球商用，可以想象，移动通信还将继续当前的繁荣，成为技术改变世界的全球范式……

调查到最后，X探长不禁感叹，80余年时间移动通信的江湖沧海桑田，3GPP最终登上了泰山之巅。但似乎总感觉少了点什么！也许是“高处不胜寒”的孤单，或是“负重涉远”的压力，没有相匹敌的对手，3GPP只能“孤舟蓑笠翁,独钓寒江雪”。回看3GPP的传奇“发家史”，也许，造就3GPP的并不是3GPP本身，而是那些已经落幕的可敬对手。

表2: 1G至5G主要特征比较

审核编辑：汤梓红