第一代移动通信的发展历程,以及联网漫游工程的那些事

2019-09-29 17:02 周紫薇 科技探索网

在绝大多数人的印象中,移动通信的演进主要是无线技术的不断发展。

其实这是错觉,至少是不完整的概念。

移动通信从1G演进到5G,每一次的升级都是核心网的大变革,只不过这种升级改造是内部的、封闭的,不像直接与用户有关的终端和无线产业,所以核心网的变革往往被忽略。

但是对于电信运营商来说,网络的变迁和运营的调整,主要缘于核心网。核心网的一次次全面升级,从结构上大幅降低了通信业务的实现成本,不仅让移动通信走进了千家万户,还能让运营商有利可图。

要穷举核心网创造的价值是件非常困难的事情。这个系列里,我仅谈一个移动电话的业务——漫游,借助这个业务的诞生、成长和演进,揭示移动通信网络的演进轨迹。

第一篇回忆了第一代移动通信的人工漫游,第二篇作为过渡,回顾下第一代移动通信的发展历程以及联网漫游工程那些事。

模拟移动电话的发展

物以稀为贵,第一代的模拟移动电话只能满足少量客户的业务,自然是贵贵哒。一方面这是新鲜事物,但另一方面也确实是技术手段所限。

在上一篇说过,1981年6月在上海开通的150M移动电话设备容量只有20个用户,8信道,也就是同时只能有8个客户进行通话,覆盖范围是全上海。1987年秦皇岛开通的第一套进口(爱立信)设备,包含1个基站、1台200用户容量的交换机,外加100部移动电话,就要支付72万美元。在改革开放初期,72万美元那是多么大的一笔钱啊,只有这么一点点规模的通信能力,平摊到每个用户身上,能不贵么?

那个时候,移动电话的购机费、入网费/初装费、开户费/频率资源占用费等等加在一起,拿到一部移动电话的官方价格是2.7万元。而谁要是能用这个价格买到手机,就像如今买到了出厂价的茅台酒,谁能拿到就是占了大便宜。在黄牛手里拿到一部大哥大需要6、7万,1992年的时候上海曾经组织过一次公开的拍卖活动,12个号码拍了80多万。

看起来这是一个不难解的局:这么旺盛的市场需求,就应该加大供给,建设更大规模的移动通信能力啊。可是技术上达成这个目标,还真有点儿难。

移动通信是新兴事物,全世界都没有意识到移动通信的发展如此迅猛,现在看模拟移动电话非常简陋,但在当时已经是最先进的技术了。当初大家以为,这么昂贵的通信没有多少用户可以承受,所以移动交换设备的容量都不大。

相对于前面提到的爱立信的设备,另一家模拟移动电话设备供应商摩托罗拉的设备容量更小,也更便宜。我印象中摩托罗拉的交换机最小的是EMX100,再往上有EMX250、EMX500,直到90年代初,才开发出了容量规模上可以和爱立信的大型交换机相抗衡的大型移动交换机——EMX2500。

为什么会有那么多小交换机?并不是摩托罗拉傻,而是这样的小交换机受到市场的欢迎。

看似火爆的市场,拿量化数据看,客户规模会扩展到多大规模?发展得最快的广州到1990年的时候移动用户数突破5000,1992年底上海移动电话用户超过1万时,时任上海市市长黄菊还特意发来贺电。那么一个地市能有多少客户?移动电话还是奢侈品,电信局对市场规模的预期再乐观,也不敢把宝贵的外汇用来采购可能用不上的设备。

于是就诞生了虚拟交换机,或者叫做虚拟局。就是这个地市只有基站,移动交换机在另一个地市,或者说几个地市共用一个移动交换机。这可以看做是最早的"共建共享"吧。

在模拟移动电话发展的高峰期,"小步快跑"成为常态。很多省都是小规模多频次地进行移动电话系统扩容,甚至一年之内同时有好几期扩容工程同步实施,而只要有新的容量投入使用,电信局有了新的号码可以发售,都会引发一轮抢购。

拥有如此的卖方市场,电信部门可以完全不用顾忌模拟移动电话技术上的缺陷,通信资费高昂甚至出现的漏洞,以及客户对服务的不满意。如今在我们的生活中已经很难找到这样的"爆款"产品,更何况这种供不应求的状态持续了好几年,这种"非正常状态"变相地激发了几大部委在1994年联手成立了中国联通。

自动漫游联网工程

这小节谈的都是我个人的回忆了,时隔二十多年,可能有些疏漏甚至错误,希望读者们体谅,更希望得到专业人士的纠正。

随着模拟移动电话规模不断扩大,漫游这一短板越来越让人不爽。TACS主要定义无线技术标准,而怎么实现移动电话的自动漫游,也就是说换一个地方之后电话还能使用,这个课题还只能由那两家设备商去解决。

模拟移动电话自动漫游,就是当用户在注册地之外开机的时候,移动通信系统自动识别出客户的号码,并通过系统间的数据交换找到这个客户的注册地,进行用户的身份确认后,为用户提供接续功能。这个过程是系统自动完成的,并不需要客户干预,如果在拜访地成功注册,用户手机上的"漫游指示"标记会闪动,告诉客户处于漫游状态,并且可以正常地接打电话。

爱立信在技术方面的设计相对超前,在他的系统中,控制信道和话音信道是分离的,这样虽然在一定程度上牺牲了通信容量,但却在后来联网和自动漫游时发挥了很大优势:用户在漫游状态下通过独立的控制信令进行位置更新等操作,不仅成功率高,而且有利于后续的技术演进。

摩托罗拉则要麻烦些,因为没有独立的控制信道,因此系统的变化空间相对小。而且摩托罗拉在进行联网漫游设计的时候,设定了一个参数:交换机的组网最多只能有32台交换机,再多就不行了。

这个设置最初看起来并没有什么,32台交换机的量不少了,如果客户规模再大,你可以扩容啊,买摩托罗拉更大的交换机啊。

可是中国幅员辽阔,有31个省,其中拥有A网(就是摩托罗拉设备)的省有21个,其中既有像北京、上海、武汉这样的有多台移动交换机的大城市,也有像福建、浙江、河南这样的多地市的省份,要实现全国的联网漫游,现有的技术方案无法解决。

于是,摩托罗拉基于天腾(tandem)平台,开发出了针对中国的漫游方案,这个产品叫做Network Router,简称NR。具体方案就是在全国部署几台NR设备,NR设备与摩托罗拉交换机完成联网(这样数量不会超过32个),然后NR之间再进行联网。

这样一套复杂的技术方案,实施的难度非常大,尤其是涉及多省之间的协调配合,只能由总部出面解决。为此,1994年3月26号成立了邮电部移动通信局,这就是中国移动通信集团公司的前身。

邮电部移动通信局的主要工作,就是推动全国移动通信的联网漫游工程,这里包括A网(摩托罗拉)全国联网漫游工程、B网(爱立信)全国联网漫游工程,以及全国寻呼(126/127/128)联网工程。在A网和B网分别完成联网之后,又启动了AB网间的联网漫游工程。

AB网间漫游工程结束的时候,移动通信的王者已经是GSM了。与新一代移动通信相比,模拟移动电话的技术全面落后,运营成本高,还存在很多安全隐患。2001年12月31日,中国移动正式关闭模拟移动电话网,风靡一时的大哥大宣告退出历史舞台。

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