芯耀
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手机技术现已融入当今生活的方方面面。全球各地都在使用手机，世界各国数十亿人都离不开它。
鉴于其重要性，我们往往有必要探究这一切的由来——手机、移动通信及其技术的发展史颇具吸引力，了解移动通信技术从早期雏形到如今的发展历程，往往能带来不少启发。
一、手机发展史：早期那些关键铺垫
想让移动通讯或者蜂窝电话技术落地，得先搞定一大堆前期技术准备。
无线电技术在20世纪初开始起步，马可尼这些先驱把无线电（当时也叫无线通信）做成了能赚钱、能用的通信系统，下图是马可尼和其发明的无线电设备。
到了20年代，无线电技术站稳了脚跟，主要用在固定点对固定点通信、广播这类场景。
40年代的时候，无线电成了军队的刚需，能让部队里的人随时联系。坦克、其他车辆、飞机还有移动作战单位里，都用上了无线电，下图是20 世纪40年代军用R209型无线电接收设备。
对讲机最早是加拿大人唐·欣斯在1937年发明的，后来好多人跟着改进。二战期间，军队在不少地方都用了这种设备。
战争结束后，很多车辆上装了私人移动无线电系统。应急部门、一些公用事业单位还有商业机构都在用，一般是车载设备和一个基站互相通信。
但这些系统只有少数机构能用上。要是大家都能用，想让信号传得够远，信道就会挤爆；而且信道只能在信号覆盖不到的地方重复用，怎么合理复用频率也成了大问题。
二、蜂窝电话系统的想法是怎么来的
早在1917年，就有人冒出了移动电话的念头。芬兰发明家埃里克·蒂格斯特德申请了一项专利，是“能装进口袋、可以折叠，还带超薄碳麦克风的电话”。
60年代的时候，人们做过几次移动电话系统的实验，但都集中在大城市。系统靠一个中央基站，用的人一般在车里，还得在基站信号范围内才行。这些最早的“0G”系统不是蜂窝式的，其实就是个双向无线电，能连到公共电话网而已。
另外，这些早期系统特别贵，同时能支持的通话数量也少得可怜。比如贝尔系统的移动电话服务，还有后来升级的改进型移动电话服务，都属于这类。伦敦等其他大城市也试过类似的系统。
后来大家想明白，得搞一套新系统：用很多小型基站，每个基站只覆盖一小块地方，这块地方就叫“蜂窝”。相邻的蜂窝用不同频率，但只要两个用相同频率的蜂窝之间隔一个蜂窝，这个频率就能重复用。
能看出来，要是1到7号每个蜂窝都用不一样的频率，那每个基站的信号就不会互相干扰了。
假设信号不会传到相邻的蜂窝里，那这个频率（也就是信道）在这个蜂窝组之外就能重复用，而且这套模式还能一直复制下去。
要让蜂窝系统真正能用，得有一套挺复杂的控制机制。得有个中央系统，能在手机从一个蜂窝移到另一个蜂窝时，把通话无缝切换过去，不能断联。
手机本身也得能接收和响应所有的控制信号。
要实现这一切，得有超强的处理能力才行。而这只有在MOS集成电路技术出现、微处理器发展起来后才做得到。英特尔在1971年推出了第一款微处理器，型号是4004。
三、第一款蜂窝电信系统的发展史
当时好多公司都开始研发基于蜂窝技术的手机或者电信系统。摩托罗拉就是其中走在最前面的一家。
其实摩托罗拉早在1973年就展示过第一款蜂窝电话系统，还让约翰·F·米切尔和马丁·库珀用它打了通电话。
但全球第一个商用蜂窝网络，是日本电报电话公司在1979年推出的。两年后，北欧移动电话（NMT）也上线了。
这个系统是北欧几个国家的公司联合研发的，所以在丹麦、芬兰、挪威和瑞典同时推出，下图是早期1G老式移动电话——带手提柄，机身和听筒是分开的。
好多国家都跟着推出了自己的蜂窝网络——有的直接用现成的系统，有的则自己研发。结果就是，市面上出现了一大堆互不兼容的系统，这也带来了不少麻烦和问题。
四、第二代数字系统（2G）
第一代系统（1G）让大家看到了移动通信和蜂窝网络的价值。虽然那时候用手机成本很高，但需求增长得比预想中快多了。有些地方甚至出现了通信容量不够用的情况，而且在安全性和整体性能上也有不少短板。
大家慢慢意识到，得搞新一代手机了，核心就是用数字技术。这样一来，性能能大幅提升，能同时容纳的通话量也会多很多。
为了满足这个需求，不少系统被研发出来。在美国，有两种系统脱颖而出。一种叫美国数字蜂窝系统（USDC），也叫时分多址（TDMA），因为它用的是时分多址技术。
另一种是码分多址一号系统（cdmaOne），用的是基于直接序列扩频技术的码分多址（CDMA）接入方案。日本则采用了太平洋数字蜂窝系统（PDC）。
而最受关注的系统是GSM。这是欧洲各国合作研发的，原本叫“特别移动小组”（Groupe Speciale Mobile），后来改名为“全球移动通信系统”（Global System for Mobile communications）。
这个系统本来是为欧洲地区设计的，因为各国都用同一个标准，所以手机能实现“漫游”——在不同国家也能正常使用。它还带来了不少独特功能，比如SIM卡，有了它，人们换手机时，能把自己的手机号和其他数据直接转移过去，不用重新办号。
1991年7月1日，芬兰前总理哈里·霍尔克里和坦佩雷市副市长卡里娜·苏奥尼奥，打通了GSM系统的第一通电话。他们用的网络是由诺基亚和西门子联合搭建、Radiolinja公司运营的。
GSM系统后来火得一塌糊涂，慢慢占领了全球移动通信市场的主导地位，不少运营商都放弃了原来的系统，转而改用GSM。
GSM系统还催生出一个重要功能——短信。
这个功能本来是设计用来传输网络工程信息的，没想到在GSM上大获成功。因为发短信成本低，年轻人可以用它跟朋友联系，还能省下话费，所以短信一下子就火得一塌糊涂。
1992年12月3日，第一条测试短信发了出去。发送人是塞玛集团的测试工程师尼尔·帕普沃思，他用个人电脑给同事理查德·贾维斯的手机发了一条“圣诞快乐”。
五、第三代系统（3G）
随着GSM的使用越来越广泛，大家对手机收发数据的需求也越来越明显。虽然第二代系统后来升级出了GPRS、EDGE、HSCD这些技术，但人们对真正的移动宽带连接需求越来越强烈。
第二代系统有好几种，但到了第三代，主要就发展出两种核心系统。一种叫CDMA2000，它是在cdmaOne系统的基础上升级来的，核心还是CDMA技术，算是从2G到3G的平稳过渡。
另一种是通用移动通信系统（UMTS），它用的是宽带CDMA技术，占用的是5MHz的信道，而cdmaOne和CDMA2000用的是1.25MHz的信道。
UMTS标准是在第三代合作伙伴计划（3GPP）的主导下制定的，这个组织后来也负责GSM标准的升级和维护工作。
UMTS最终采用的W-CDMA技术，是日本NTT DoCoMo公司在20世纪90年代末研发的，本来是用作他们3G网络的空中接口。之后NTT DoCoMo把这个技术提交给国际电信联盟（ITU），申请成为3G标准候选方案。ITU接受了这个技术，将其列为3G标准之一，作为CDMA2000的替代选择。后来3GPP也选定W-CDMA作为UMTS的空中接口。
2001年10月1日，NTT DoCoMo在他们的FOMA网络中，首次推出了基于W-CDMA的3G网络。同年12月1日，挪威电信（Telenor）推出了首个UMTS网络——虽然FOMA和UMTS不完全一样，但用的是同一个W-CDMA空中接口，美国主导CDMA2000，中国主导TD-SDMA。
一开始，UMTS网络的最高数据传输速率是384Kbps，后来通过一项叫HSPA的增强技术升级了基础UMTS标准，数据传输速率大幅提升。
随着3G网络的普及，手机硬件也做了相应的适配，手机内置更先进的调制解调器，能接收3G信号，部分机型新增前置摄像头，屏幕分辨率和显示效果也有提升。
人们能直接用手机浏览网页（不再是2G的WAP精简页面），查看图文并茂的网站内容。可收发完整邮件（含附件）、查看文档（Word、Excel），部分机型支持简单编辑。除了文字和图片，还能发送带音频、短视频的多媒体彩信，内容更丰富。
六、4G系统
3G服务其实挺好用的，而且后来有了HSPA、双载波HSPA这些技术，速度也提了不少。但慢慢大家发现，还是得搞新一代移动通信技术才行。
一开始有人提议升级CDMA2000系列标准，搞个叫UMB（超移动宽带）的系统来竞争4G，但这个提议没推进下去——因为大家觉得，有一个全球统一的标准，对整个行业更有利。
新一代接替3G UMTS的4G技术，名字叫LTE，也就是“长期演进”的意思。
4G LTE新标准用的空中接口调制方式是OFDMA（正交频分多址）。这种方式在处理高速数据传输需要的大带宽时，稳定性更好，刚好符合大家对超高网速的预期。
2009年，瑞典斯德哥尔摩和挪威奥斯陆率先推出了4G LTE网络。之后好多地方都跟着部署了，因为它比3G强太多，带来了不少提升。
4G手机的核心变化是从“基础移动上网”升级为“高速移动宽带”，网速和体验大幅飞跃，新功能围绕高清、实时、大数据传输展开，手机品牌也百花齐放----华为、小米、VIVO、OPPO、苹果和三星等等，手机迎来了真正的智能时代。
七、5G的到来
前两代手机（1G、2G）主要是解决手机打电话的问题，接下来的3G和4G，核心是提供移动宽带。
随着移动通信技术越发展，大家发现手机联网除了打电话、用高速宽带，还能用到好多地方。比如物联网需要连接海量设备，远程控制需要极低的延迟，还有自动驾驶汽车的通信——这可能是最大的市场之一。
这些新应用、新场景的需求特别强烈，所以下一代移动通信技术的研发就提上了日程。
之前的几代技术都有专属品牌名，比如GSM、UMTS、CDMA2000、LTE，但到第五代，大家直接定名叫“5G”。本来所有人都这么叫，也没有其他竞争系统在研发，用5G当名字自然顺理成章。
其实5G的研发在4G LTE还没完全部署好的时候就启动了，因为技术升级和研发的势头得一直保持住。像三星这样的行业巨头，2013年就宣布搭建出了最初的5G网络；同年，华为也承诺会在5G的研发和测试上投入巨资。
早在2010年之前，就有了一些面向5G技术的早期研发工作，这些工作也验证了后续可能采用的技术是可行的。
5G的发展史影响着它多个方面的进展，包括5G相关技术的研究、标准制定，甚至是为移动通信预留的频谱资源。
从一开始，5G就不是只承诺更快速度和更好性能，而是为了满足一些特定需求，给特定场景提供移动联网服务。
当时大家讨论最多的，是它能用于自动驾驶汽车之间的通信（也就是车对万物通信V2X），还能连接周边的基础设施，保障行车安全。
另一个应用场景是远程控制——经常被提到的例子就是外科医生远程做手术。
海量物联网（IoT）和工业物联网（IIoT）设备的联网需求，也是5G要解决的问题。
同时，VR和AR也借助5G技术带来的大带宽和低时延等特点，给人们的业余生活带来了新的体验。
有人总结说，1G和2G是为了实现语音通信，3G和4G是为了提供移动宽带，而5G的目标是实现“万物互联”（随时随地、无所不在的联网）。
八、6G的展望
1、性能指标的革命性跨越：从“够用”到“极致”
6G作为第五代移动通信技术的迭代升级，其核心性能将实现数量级突破，彻底重塑通信能力边界。根据国际电信联盟（ITU）定义，6G峰值传输速率将达到100Gbps-1Tbps，是5G峰值的10-100倍，用户体验速率稳定在1Gbps-10Gbps，意味着1秒即可完成5部高清电影下载或1TB超大文件传输。更关键的是，6G将网络时延压缩至0.1毫秒，仅为5G的十分之一，配合1cm级三维定位精度和1000万个/平方公里的连接密度，为超精密场景提供技术支撑。
覆盖范围的全域化是6G的另一大突破。通过空天地海一体化组网，6G将全球覆盖率从5G的70%提升至99.9%，无论是深海作业、极地科考还是偏远山区，都能实现无死角通信。同时，1000km/h的移动性支持，可满足高速磁悬浮、低空飞行器等未来交通工具的通信需求，让“移动中的无缝连接”成为现实。
空天地一体化组网将打破地面通信局限：低轨卫星星座提供广域覆盖，高空无人机形成区域补盲，地面超大规模MIMO基站实现精准接入，三者协同构建“天地一体”通信网络。2020年全球首颗6G试验卫星“电子科技大学号”的成功发射，以及2025年中国通智感融合外场试验网的公开，标志着该技术已从理论走向验证。
2、核心技术体系：通感算智的深度融合
6G的本质是 “移动信息网络”，其技术创新不再局限于单一通信维度，而是构建 “通感算智安” 一体化体系。太赫兹技术作为6G的核心通信载体，已实现重大突破——中国紫金山实验室达成206.25Gbps双波长太赫兹实时传输，日本企业在300GHz频段实现100Gbps室外传输，这些进展为6G高频段应用奠定基础。
智能与通信的深度耦合是6G的灵魂。通过“AI for Net”与“Net for AI”双向赋能，6G网络将具备自优化、自修复、自部署能力，同时支持语义通信、无源物联等新技术，实现从“传输数据”到“理解意图” 的跨越。北京大学团队研制的超宽带光电融合集成系统，更解决了全频段高速传输难题，为6G提供关键技术保障。
3、场景落地：重构产业与生活的全维度变革
6G的应用价值将从“人的连接”延伸至“物的连接”再到“智能体的连接”，渗透到社会经济各领域：
智慧医疗：0.1毫秒低时延支持远程精准手术，1cm定位精度实现人体微纳机器人导航，可穿戴设备构建的数字孪生模型能提前预测心梗、脑梗等疾病风险，推动医疗从“治疗”向“预防”转型。
智能交通：车路协同进入“全息感知”阶段，6G通感一体技术可实时扫描路况、预测碰撞风险，为自动驾驶提供360度无死角环境感知，支撑三维立体交通系统落地。韩国现代汽车与KT电信的合作，已率先聚焦无人驾驶6G网络开发。
工业制造：数字孪生工厂实现“虚实共生”，百万级设备的实时协同的低时延控制，让柔性生产、远程运维成为常态，解决5G时代“通信+计算+AI”烟囱式部署的痛点。
消费生活：沉浸式XR（扩展现实）体验无需依赖本地算力，10Gbps速率支持8K超高清实时传输，元宇宙社交、虚拟办公将实现“身临其境”的交互质感。
最后总结一下：
早期以无线电技术（马可尼研发）、军用无线电及对讲机为基础，战后车载移动无线电系统存在信道拥堵等局限。1917年移动电话专利出现，60年代“0G”系统落地，后蜂窝技术突破频率复用难题，1973年摩托罗拉展示蜂窝系统，1979年日本首推商用蜂窝网络。
1G系统存在兼容问题，2G转向数字技术，GSM成主流并催生短信功能；3G以CDMA2000、UMTS为核心，实现移动宽带；4G LTE采用OFDMA技术，推动手机进入智能时代；5G聚焦万物互联，服务自动驾驶等场景。最后展望6G，其性能、覆盖大幅提升，以“通感算智安”技术体系，变革多领域应用，2030年左右有望商用。
