不一定每个人都见过大哥大,但大家肯定都用过固定电话机。输入对方的座机号后,电话交换机会在你和对方的电话线之间建立一条专用的电路连接,供此次通话使用。但人类不是木偶,生活路线不是一成不变的,存在随时通讯的需求,但身边不可能一直都有一部固话机。于是,移动通讯成了当时人们急切渴望拥有的东西。
我们知道,长距离的通讯都需要依赖中转站,有线电话机的中转站是交换机,无线大哥大采用的则是基站。1987年,我国在广州建成了首个TACS基站,这标志着移动通讯时代正式进入中国。
TACS基站(1G)采用的是模拟信号,基站会实时向四周发送射频载波信号,只要有人使用大哥大,大哥大发出的波就会载上基站的信号,实现无线通讯。为了供更多人使用,TACS基站采用了蜂窝组网结构,把基站四周覆盖的区域划分成多个小区(蜂窝),也就是把总频率分成若干组,相邻的小区用不同的频率组,相隔较远的小区复用相同的频率组,这就可以让不同小区内的人在相同的时间内共用使同一个频率。只是这样的频分复用(FDMA)技术,会造成信号干扰,干扰的直接表现是:通话中的“滋滋”声、背景噪音变大,甚至串台听到另一个通话的碎片声音。
但上述所说的“大哥大发出的波会载上基站的信号”并不准确,具体情况更复杂。假设:A用大哥大呼叫B大哥大。A的大哥大用 890 MHz 发出信号,A附近的基站捕捉到后,通过基站与基站之间的有线电话网络传给B附近的基站;B附近基站再对B的大哥大发送寻呼信号,B的大哥大发出来电提示,接通后,B基站会给B大哥大分配一对空闲频率。于是B大哥大通过891 MHz将声音传递给B基站。此基站再通过有线电话网络传给A附近的基站,A这边的基站再用935 MHz 将B的声音传递到A大哥大。(B通过另外被分配的936 MHz听B基站发给B的 A声音)值得注意的是:每一对频率只服务于一个用户和他附近的基站。但同一时间,890 MHz 也可以在其他用户那里扮演其他角色。(这就是频分复用)
当然,移动通讯设备最重要的是移动,那么如果在通话过程中,A用户移动了会发生什么呢?我们说过为了让更多用户可以使用,基站周围被分成了多个小区。假设A用户从一个小区移动到另一个小区,那A所对应的一对频率就会发生改变。TACS基站(1G)采用的是以硬切换为核心的移动性管理技术,也就是先断后连。使用大哥大时,A的大哥大和A附近的基站(称原基站A1)会持续监测通话信号强度。当A移动到原小区边缘,信号弱到一定程度时,原基站A1会向移动交换中心(MSC)报告“需要切换”。MSC根据A的位置和信号测量结果,选择出信号更好的小区后,会命令对应的小区准备好资源,分配一对新的空闲频率给A。MSC通过基站向A的大哥大发送一条指令:“立即切换到新小区A2,使用新频率(892/937)”。A的大哥大立即中断与原小区A1的连接(释放原频率890/935),跳转到新小区A2指定的新频率(892/937)上,继续通话。这个中断通常会需要几百毫秒,表现在用户端上就是:感觉到“咔嗒”一声或短暂的静音。(基站间的切换同理)
你说双方都没有移动也会感觉到“咔嗒”一声或短暂的静音?那大概率就是同频干扰导致的了。正如我们之前讨论过的,频率复用会带来同频干扰。如果A在小区边缘时,恰好受到另一个同频小区的强干扰,可能会导致测量不准,使得MSC做出错误的切换决策,最终造成掉话——这也是1G时代在特定地点容易断线的原因之一。1G有非常多的问题,注定会被时代抛弃。因为1G用的是模拟信号,通话质量本身就不太好,再加上当时网络覆盖盲区多,没有信号或信号不稳定就很常见,这也导致“移动电话移动打”成了当时的笑话。
现在我们拥有了自己的技术,各种问题不需要再依赖别人的核心标准、芯片和生态,自己就可以解决了。但站在5G引领、6G预研位置上的我们,前面的道路仍然不平坦——芯片制造、射频器件、操作系统生态、高端工业软件,还有通信与产业的深度融合,这些依然是摆在我们面前的硬骨头。但我们不再彷徨,因为历史的启示很清楚:移动通信的下一程,比的不是谁跑得快,而是谁能靠自主创新跨过这些坎,在开放中走出自己的路。