引言:這幾年,我一直在寫(xiě)通信發(fā)展史。寫(xiě)著寫(xiě)著,漸漸對(duì)通信技術(shù)的演進(jìn)規(guī)律有了一點(diǎn)自己的理解,也對(duì)通信行業(yè)的沉浮有所感悟。今天,就和大家瞎聊幾句,權(quán)當(dāng)拋磚引玉。
自人類(lèi)誕生以來(lái),通信就是一種剛性需求。
沒(méi)有通信,人與人之間就是信息孤島,無(wú)法交流協(xié)作,無(wú)法表達(dá)情感,也無(wú)法形成任何形式的組織。
所以,我們經(jīng)常說(shuō),通信是人類(lèi)社會(huì)的粘合劑,也是人類(lèi)進(jìn)步的基石。
在人類(lèi)漫長(zhǎng)的通信技術(shù)發(fā)展歷程中,1837年是一個(gè)重要的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。
這個(gè)節(jié)點(diǎn),將通信發(fā)展史分為古代史和近現(xiàn)代史兩部分。也就是說(shuō),從這一年開(kāi)始,人類(lèi)通信進(jìn)入了近現(xiàn)代時(shí)代。
這一年發(fā)生了什么?沒(méi)錯(cuò),美國(guó)人薩繆爾·摩爾斯,正式發(fā)明了電報(bào)技術(shù)。
電報(bào)是人類(lèi)“電科學(xué)”研究的產(chǎn)物,也可以算是第二次工業(yè)革命(電氣革命)的早期成果。
用“電”來(lái)通信,是第一個(gè)劃時(shí)代的壯舉。在此之前,人們搗鼓了幾千年,發(fā)明了無(wú)數(shù)的通信手段(烽火、狼煙、信鴿、驛站),都無(wú)法解決通信信息量、通信時(shí)延、通信距離的矛盾。
1830年代,人類(lèi)社會(huì)發(fā)展到了一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。通信技術(shù)的落后,已經(jīng)對(duì)生產(chǎn)力造成束縛,也影響了人類(lèi)組織規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大,甚至影響了世界經(jīng)濟(jì)和國(guó)家和平。
“電通信”的出現(xiàn),既是水到渠成,也是雪中送炭。“電”的傳輸速率極快,是非常理想的通信手段。
其實(shí),小棗君個(gè)人認(rèn)為,相比于“電報(bào)”,摩斯碼的發(fā)明意義更為重大。因?yàn)椋鼘?shí)現(xiàn)了對(duì)文字的先進(jìn)編碼。
文字是人類(lèi)最牛逼的發(fā)明。我們其實(shí)可以把它理解為早期的信息編碼。所有的信息,都可以通過(guò)文字進(jìn)行記錄和傳遞,形成了人類(lèi)的歷史和文化。
但是,文字過(guò)于復(fù)雜,別說(shuō)我們復(fù)雜的中文漢字,即便是26個(gè)字母構(gòu)成的英文字母體系,也很難實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化傳遞。
高效通信的秘訣在于什么?在于將信息變成更簡(jiǎn)單的編碼,然后,找到最簡(jiǎn)單、高效的信息符號(hào)表達(dá)方式,承載這些編碼。
當(dāng)時(shí)(19世紀(jì)初)的歷史經(jīng)驗(yàn)表明,“是”與“否”,“對(duì)”與“錯(cuò)”,“陰”與“陽(yáng)”,這種二進(jìn)制的符號(hào)表示,是最容易通過(guò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。例如,燈亮和燈滅,有旗和無(wú)旗,有煙和無(wú)煙。
摩斯碼將文字變成了“點(diǎn)”和“橫”,實(shí)現(xiàn)了極簡(jiǎn)的“準(zhǔn)二進(jìn)制”編碼。然后,基于電流的“通”和“斷”,進(jìn)行編碼表達(dá)。這實(shí)現(xiàn)了文字(信息)的超遠(yuǎn)距離和超快速度傳遞。唯一的瓶頸,是電流脈沖的產(chǎn)生速度——一個(gè)電報(bào)員再熟練,敲完一個(gè)單詞也需要好幾秒的時(shí)間。
在人類(lèi)解決脈沖頻率問(wèn)題之前,出現(xiàn)了一個(gè)“取巧”的辦法,那就是——干脆不編碼解碼了,直接通過(guò)信源(話筒)中薄膜和磁鐵,采集聲波信息,再將電流(模擬聲音波形),傳輸?shù)叫潘蓿?tīng)筒),驅(qū)動(dòng)薄膜和磁鐵振動(dòng),復(fù)現(xiàn)聲波。
沒(méi)錯(cuò),這就是1876年亞歷山大·貝爾發(fā)明的電話機(jī)。
從功能上來(lái)看,電話機(jī)已經(jīng)是人類(lèi)通信的極致實(shí)現(xiàn)了。兩個(gè)人,身處不同的地方,通過(guò)電話就可以直接交談,這難道不是通信的最高境界嗎?
當(dāng)時(shí)的人們,應(yīng)該是這么想的。在他們眼里,電話只有一個(gè)缺點(diǎn),那就是需要拉線。這意味著需要施工,會(huì)產(chǎn)生巨大的成本。
有線電話出現(xiàn)之后,帶來(lái)了一個(gè)新概念——網(wǎng)絡(luò),或者說(shuō),交換網(wǎng)絡(luò)。這么多的節(jié)點(diǎn),要連接起來(lái),就需要形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌枰虢粨Q處理。
交換處理的方式,一開(kāi)始,是人工交換。后來(lái),有了步進(jìn)制交換、縱橫制交換,形成了電話交換的一套發(fā)展路線。這是后話。
電話通信很強(qiáng)大,但是,依賴(lài)于硬件建設(shè)。以當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)條件,普及速度慢,也容易造成通信鴻溝(富人享受通信權(quán))。
在漫長(zhǎng)的19世紀(jì),還有一條隱藏線,在默默發(fā)展。那就是無(wú)線電磁波的研究。
無(wú)線電磁波的真正大佬,是偉大的麥克斯韋。
麥克斯韋被稱(chēng)為麥神,是當(dāng)之無(wú)愧的。當(dāng)時(shí),所有人都不相信存在無(wú)線電磁波,只有麥神堅(jiān)定不移,完成了理論奠基。
后來(lái),德國(guó)人赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了無(wú)線電磁波的存在,徹底打開(kāi)了新世界的大門(mén)。
無(wú)線電磁波不再依賴(lài)于有線介質(zhì),可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的即時(shí)通信。在當(dāng)時(shí)來(lái)看,也是一個(gè)壯舉。
1901年,意大利人馬可尼首次實(shí)現(xiàn)了跨大西洋的無(wú)線電報(bào)通信,震驚了全世界。
無(wú)線電通信誕生后,以當(dāng)時(shí)的技術(shù)手段,人類(lèi)根本沒(méi)有辦法駕馭高頻電磁波,所以,還是以電報(bào)這種脈沖表達(dá)信號(hào)的通信方式為主。后來(lái),無(wú)線電技術(shù)不斷進(jìn)步,有了無(wú)線電廣播(1920年),無(wú)線電也開(kāi)始傳輸聲音。
除了駕馭高頻電磁波之外,當(dāng)時(shí)無(wú)線電通信的難點(diǎn),有這么幾個(gè)方面:
一、獲得更大的發(fā)射功率;二,獲得更靈敏的接收能力;三,無(wú)線電頻譜的協(xié)調(diào)管理;四,無(wú)線通信設(shè)備的成本控制以及體積縮減。
除了第三條之外,剩下幾條說(shuō)白了都是受制于電子技術(shù)。
巧合的是,1910-1950期間發(fā)生的兩次世界大戰(zhàn),極大地推動(dòng)了科技的發(fā)展,其中就包括電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
電子管(1904年)和晶體管(1947年,貝爾實(shí)驗(yàn)室)的發(fā)明,電子技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。這從硬件上,給通信的發(fā)展掃除了障礙。
摩托羅拉的步話機(jī),就是那一時(shí)期通信技術(shù)的典型產(chǎn)品。通信終端已經(jīng)變得小型化,一個(gè)人就可以進(jìn)行背負(fù)。
與此同時(shí),貝爾實(shí)驗(yàn)室的克勞德·香農(nóng),及時(shí)發(fā)表了信息論的相關(guān)論文(1948年)。
他首次從理論的角度,構(gòu)建了通信的基本模型,提出了信息熵,對(duì)信息進(jìn)行了度量化,定義了比特。他還推出了香農(nóng)公式,明確指出了決定通信能力的所有要素。
他的貢獻(xiàn)太重要了,奠定了信息和通信技術(shù)的理論根基。(所以說(shuō),他當(dāng)之無(wú)愧是現(xiàn)代通信技術(shù)的祖師爺。)
1940年代,正值第三次工業(yè)革命的萌芽。這次工業(yè)革命,以原子能技術(shù)、航天技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表。
從本質(zhì)上來(lái)說(shuō),那一時(shí)期的通信技術(shù)躍進(jìn),是信息技術(shù)大爆發(fā)的體現(xiàn)。
我們把時(shí)間指針往前撥動(dòng)100年,回到1840年代。1846年,也就是摩斯碼和電報(bào)發(fā)明的9年后,就有科學(xué)家將穿孔紙帶技術(shù)與電報(bào)技術(shù)相結(jié)合。將文字信息,通過(guò)一個(gè)個(gè)的孔,進(jìn)行記錄。
后來(lái),1890年,德裔美國(guó)人赫爾曼·何樂(lè)禮(IBM公司前身的創(chuàng)始人)將這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步完善,發(fā)明了打孔制表機(jī)。
大家不要小看這種打孔紙。這其實(shí)是早期的存儲(chǔ)技術(shù)。它在文字編碼的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了更高效的文字和數(shù)字存儲(chǔ),也就是早期的信息化。
進(jìn)入21世紀(jì),磁介質(zhì)存儲(chǔ)的發(fā)明,使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)真正步入了現(xiàn)代存儲(chǔ)時(shí)代。
這一點(diǎn)非常重要。你想啊,如果沒(méi)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ),哪來(lái)數(shù)據(jù)計(jì)算?沒(méi)有數(shù)據(jù)計(jì)算,哪來(lái)數(shù)據(jù)通信?
真正催生信息技術(shù)萌芽的,還是戰(zhàn)爭(zhēng)。
當(dāng)年,搞打孔制表機(jī),只是為了算人口數(shù)據(jù),算財(cái)務(wù)報(bào)表。這些計(jì)算其實(shí)并不復(fù)雜。
人類(lèi)之所以想到要搞計(jì)算機(jī),是兩個(gè)主要驅(qū)動(dòng)力。一是為了破解戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)手的密碼(參考圖靈大佬的事跡),二是為了計(jì)算火箭彈道。(話說(shuō),“奧本海默”馬上就要上映了,原子彈的誕生,當(dāng)然也有計(jì)算機(jī)的功勞。)
超復(fù)雜的計(jì)算需求,推動(dòng)了計(jì)算機(jī)的誕生。數(shù)據(jù)數(shù)字化了,計(jì)算數(shù)字化了,通信當(dāng)然也要數(shù)字化。
進(jìn)入1950年后,整個(gè)通信技術(shù),分為若干個(gè)跑道。
一,電話交換網(wǎng)絡(luò),還在步進(jìn)制、縱橫制的路線上,慢慢跑。
二,無(wú)線通信,隨著晶體管的出現(xiàn),電子技術(shù)的進(jìn)步,開(kāi)始逐漸走向更高性能,更小體積,開(kāi)始出現(xiàn)越來(lái)越多的車(chē)載移動(dòng)通信,也就是0G(Pre-1G)。1946年,摩托羅拉和AT&T合作,推出了第一套面向公眾的車(chē)載移動(dòng)通信系統(tǒng)(MTS)。
三,信息技術(shù)(計(jì)算機(jī))需要的數(shù)據(jù)通信,開(kāi)始萌芽。
推動(dòng)數(shù)據(jù)通信躍進(jìn)的,還是戰(zhàn)爭(zhēng)。
1958年2月,為了在冷戰(zhàn)中獲得科技競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),美國(guó)國(guó)防部組建了一個(gè)神秘的科研部門(mén)——APRA(Advanced Research Projects Agency,高級(jí)研究計(jì)劃局)。
后來(lái),為了保證自己能在蘇聯(lián)的第一輪核打擊下具備一定的生存和反擊能力,美國(guó)國(guó)防部決定研究一種分散的指揮系統(tǒng)。它由無(wú)數(shù)的節(jié)點(diǎn)組成,當(dāng)若干節(jié)點(diǎn)被摧毀后,其它節(jié)點(diǎn)仍能相互通信。
于是,ARPA就聯(lián)合美國(guó)的幾個(gè)大學(xué),一起搞出了ARPANET(阿帕網(wǎng))。
ARPANET早期四個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置
大家應(yīng)該對(duì)這個(gè)名字不會(huì)陌生。沒(méi)錯(cuò),它就是Internet(互聯(lián)網(wǎng))的前身。
60-70年代,ARPANET不斷壯大,由此孵化了TCP/IP協(xié)議,也構(gòu)建了早期的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。
70年代,晶體管開(kāi)創(chuàng)的集成電路時(shí)代進(jìn)入第一輪爆發(fā)期,半導(dǎo)體黃金時(shí)代正式到來(lái)。存儲(chǔ)技術(shù)的升級(jí),芯片能力的飛躍,催生了信息技術(shù)大爆發(fā),不僅大型機(jī)到處開(kāi)花,PC個(gè)人電腦也誕生了。
所有這些節(jié)點(diǎn),都需要網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)。除了ARPANET相關(guān)的技術(shù)線之外,施樂(lè)公司(Xerox)帕洛阿爾托研究中心(Palo Alto Research Center)發(fā)明了以太網(wǎng),為數(shù)據(jù)通信的發(fā)展打下了重要的基礎(chǔ)。
固定電話網(wǎng)絡(luò)那邊,受電子技術(shù)的影響(50-60年代),網(wǎng)絡(luò)交換從機(jī)械到電子,再?gòu)陌腚娮拥饺娮印J苡?jì)算機(jī)技術(shù)的影響(70年代),開(kāi)始進(jìn)入程控交換(程序控制交換),交換能力大幅增加,變成萬(wàn)門(mén)級(jí)甚至更高。
無(wú)線通信那邊,集成電路的飛速發(fā)展,對(duì)高頻無(wú)線電磁波的駕馭能力成熟,最終讓無(wú)線電通信設(shè)備變得足夠小型化,催生了手機(jī)的誕生(1973年,摩托羅拉)。
1960-1970年代,大家不要忘記一個(gè)重要角色的出現(xiàn),那就是光纖通信。
1966年,華裔科學(xué)家高錕發(fā)表論文,預(yù)言了光纖通信的出現(xiàn)。1970年,康寧公司拉出了世界上第一根衰減值達(dá)到實(shí)用水平(17dB/km)的光纖。
光纖的出現(xiàn),簡(jiǎn)直就是神跡。
誰(shuí)會(huì)想到,玻璃竟然會(huì)成為人類(lèi)最厲害的傳輸介質(zhì)?它不僅可以實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)的傳輸速率和帶寬,還特別便宜!如果沒(méi)有光纖,試想一下,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)連接,我們需要多少貴重金屬?會(huì)造成多大的環(huán)境污染?成本均攤到我們用戶身上,我們哪能享受普惠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)?
光纖通信表面上是有線通信,實(shí)際上還是無(wú)線電磁波通信。它把在空間中“亂跑”的無(wú)線電磁波約束在細(xì)細(xì)的玻璃纖維中,避免了無(wú)線通信的復(fù)雜信道和干擾,實(shí)現(xiàn)了超高速率、超前穩(wěn)定性以及超低時(shí)延。它是現(xiàn)代人類(lèi)通信網(wǎng)絡(luò)真正的“基石”。
進(jìn)入80年代,互聯(lián)網(wǎng)的雛形已經(jīng)形成,剩下就是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)張。
固定電話網(wǎng)絡(luò),已經(jīng)基本走到了生命的終點(diǎn)。手機(jī)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,革了固定電話網(wǎng)絡(luò)的命。從1G到2G,手機(jī)移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)從模擬向數(shù)字的轉(zhuǎn)變,在通信能力上(頻譜利用率、抗干擾性、保密性、穩(wěn)定性等),有了質(zhì)的飛躍。
手機(jī)通信的普及,實(shí)現(xiàn)了無(wú)處不在的語(yǔ)音通話。但這不是重點(diǎn)。因?yàn)椋?0年代,數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)通信,才是真正的主流。
到了90年代,光纖通信越來(lái)越成熟,開(kāi)始擔(dān)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)骨干傳輸?shù)闹髁ΑJ芟抻诔杀荆谟脩魝?cè),主要的上網(wǎng)連接介質(zhì)還是電話線和網(wǎng)線(ADSL)。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家,已經(jīng)率先步入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。
值得一提的是,80-90年代,民用衛(wèi)星通信作為一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域,也開(kāi)始自己的發(fā)展之路。率先吃螃蟹的,是大名鼎鼎的摩托羅拉銥星計(jì)劃。
互聯(lián)網(wǎng)的大爆發(fā),對(duì)移動(dòng)通信造成了重要影響。3G的重要特征,就是對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持。在網(wǎng)絡(luò)側(cè),進(jìn)行了一系列的網(wǎng)元重構(gòu),從電路交換,全面向分組交換進(jìn)行轉(zhuǎn)變。
手機(jī)通信,開(kāi)始IP化,服務(wù)于多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。這種轉(zhuǎn)化,也使得互聯(lián)網(wǎng)走向了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)讓人類(lèi)的衣食住行發(fā)生了根本性的變化。它創(chuàng)造了無(wú)數(shù)的新型商業(yè)模式,構(gòu)建了線上數(shù)字世界。圖像、音視頻業(yè)務(wù)、O2O業(yè)務(wù),仍然在不斷產(chǎn)生流量。流量,刺激網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步擴(kuò)建。
針對(duì)海量的業(yè)務(wù)需求,計(jì)算技術(shù)開(kāi)始從集中式走向分布式,催生了云計(jì)算技術(shù)。海量的數(shù)據(jù),進(jìn)一步催生了大數(shù)據(jù)技術(shù)。算力的增長(zhǎng),又為人工智能的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
通信技術(shù)一貫是服務(wù)于信息技術(shù)。過(guò)去是這樣,現(xiàn)在是這樣,未來(lái)也是這樣。信息技術(shù)將自己的服務(wù)具象化,統(tǒng)一表征為算力。通信呢,則化身為聯(lián)接力,服務(wù)于算力的搬運(yùn),為了實(shí)現(xiàn)算力的泛在服務(wù)。
21世紀(jì),通信最大的轉(zhuǎn)變,不是技術(shù)原理的顛覆(我們甚至看不到一絲希望),而是服務(wù)對(duì)象的變化。通信不再像20世紀(jì)一樣服務(wù)于人類(lèi),而是服務(wù)于整個(gè)物理世界,服務(wù)于“萬(wàn)物智聯(lián)”。
將所有的物體都連接起來(lái),變成數(shù)字世界的映射,變成神經(jīng)末梢,變成控制節(jié)點(diǎn),讓數(shù)據(jù)隨意流動(dòng),讓AI人工智能獲得一切數(shù)據(jù),管理一切事物,或者是一種理想的狀態(tài)。那么,這背后是否蘊(yùn)藏著巨大的危機(jī)呢?
通信技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在,進(jìn)入了一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。以前,是用戶需求驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。現(xiàn)在,是技術(shù)超前發(fā)展,孵化用戶需求。
回首通信的發(fā)展歷程,每一次高速發(fā)展,都和信息技術(shù)的升級(jí)革新密切相關(guān)。要么是編碼和存儲(chǔ)技術(shù)的革命,要么是計(jì)算需求(計(jì)算機(jī))的普及,再要么是線上數(shù)字世界的構(gòu)建。
展望未來(lái),基于半導(dǎo)體的0和1到底要用到什么時(shí)候?無(wú)線電磁波的紅利,到底要吃多久?基于生物和量子技術(shù)的計(jì)算或存儲(chǔ),真的會(huì)爆發(fā)嗎?
真的很想知道答案啊!
編輯:黃飛
評(píng)論
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