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中国通信行业的发展历史以及目前现状

发布日期:2020-04-09 11:09 来源:和记h88 发布人:和记娱乐 点击:

  联络情感、交换信息、传递资讯现代人的生活早已离不开移动通信。从古代的飞鸽传书、烽火到如今人手一部的智能手机,从“大哥大”向“互联”的演进,通信行业的发展就是一首波澜壮阔的史诗,背后既有令人惊叹的闪光智慧,也有风云变换的江湖纷争。

  界通信大潮的冲击下,中国的通信技术也从后跌跌撞撞的起步了,历经三十余年的发展,我国从1G时代的落后、2G时代的蹒跚学步、3G时代的寻求突破发展到4G时代与世界比肩同行,在即将而来的5G时代,甚至进一步谋求领导者地位。中国通信技术之所以能够产生如此令世界侧目的飞跃,离不开国家的不断试错和对行业发展的大力支持,更离不开一代又一代通信人的艰辛付出。

  专注于蜂窝物联网(NB-IoT)芯片研发与销售的初创企业移芯通信的CEO兼总架构师刘石就是无数曾在通信大潮中激荡沉浮的通信人中的一员,自2000年以优异的专业课成绩从复旦大学电子工程系毕业之后,他曾先后服务于华为、展讯、Marvell等业界知名企业,专注通信领域十数载,是伴随着中国通信行业一起摸索成长起来的技术人。

  笔者近日有幸对刘总进行了专访,详细了解了其职业生涯的履历和选择创业的心历程。在刘石对往昔的回忆中,我们不仅能看到个人的持续进步,更重要的是能窥见中国通信行业天翻地覆的变革。

  1992年,刘石以全国高中物理竞赛云南省第三名的成绩保送进入复旦大学电子工程系电系统专业,就在他入学的前一年,也就是1991年,爱立信和诺基亚率先在遥远的欧洲上架设起了全球第一个GSM网络。

  那时中国的通信产业刚刚熬过80年代漫长而艰苦的探索,基础设施和技术都还比较落后,而发达国家却已经历了移动通信的高速发展,从以摩托罗拉为代表的模拟时代一脚跨入数字时代,GSM和CDMA相继成熟。两种技术标准战况火热,为了2G时代的霸主地位争得是难分难舍。

  GSM是欧洲搞出来的标准。因为1G时代受制于美国,所以在数字通信刚刚起步的时候,欧洲就吸取了各自为政的失败教训,加强内部联盟,于1982年成立了“移动专家组(法语: Groupe Spcial Mobile)”,以向全球推广基于时分多址技术 (TDMA)的“全球移动通信系统”(Global System for Mobile communications,GSM)。GSM的目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准,让用户使用一部手机就能行遍全球。

  欧洲这边如火如荼,称霸1G的美国自然也不甘示弱,老美一下搞出了三套通信系统:其中两套同样是基于TDMA 技术,第三套则是高通推出的码分多址技术(CDMA)。

  从技术上来看,CDMA在容量(是GSM的10倍以上)与通话质量上皆优于欧盟GSM的TDMA技术。但因GSM起步早、大力推,短时间在全球内广布基站,致使CDMA在当时不过是雷声大雨点小,欧洲在2G时代终于超越了美国!

  刘石入学的时候,中国才刚刚引入了GSM技术标准,但就在其求学的短短八年期间,我国的通信基础设施却取得了飞跃式的发展,发展速度界通信史上都前所未有:

  --1994年,原邮电部部长打通了中国历史上第一个GSM电线,我国电话主线数界上总排名攀升至第3位;

  再之后,经过一系列令人眼花缭乱的调整,中国电信运营商七雄(电信、移动、联通、卫通、小网通、吉通、铁通)争霸的格局基本形成。

  2000年,刘石拿到了复旦大学的硕士学位,顺利毕业。此时正值2G的速度与容量上限逐渐面临瓶颈,世界的运营商和手机厂商摩拳擦掌准备迎接3G时代之际。

  1G到2G眨眼的“改朝换代”,也让中国看到了寻求突破的希望,除了引进研究他国的技术,中国也下定决心在3G时代搞出自己的核心技术!于是,各大运营商和以华为、中兴、大唐电信为代表的通信解决方案提供商都纷纷投身3G技术。

  欧洲方面,原本推行GSM标准的国家联合起来成立了3GPP组织 (3rd Generation Partnership Project),负责制定全球第三代通信标准。为了绕开高通的专利陷阱,3GPP小心翼翼地参考性能优异的CDMA技术,开发出了原理类似的WCDMA。WCDMA也是三大通信标准中最成熟、应用最广的一种。

  至于以前只是能看懂和学会使用别人制定标准的中国,这次希望搞懂游戏规则,为国内企业赢来一点话语权。

  于是,抱着“即使第一次可能不会成功,但也会留下宝贵的经验”的,1998年6月29日,中国地区原邮电部电信科学技术研究院(现大唐电信科技股份有限公司)向国际电信联盟(ITU)提出了TD-SCDMA标准。2000年5月,ITU正式宣布将中国提交的TD-SCDMA,与欧洲主导的WCDMA、美国主导的CDMA2000并列为三大3G国际标准。

  当然,中国虽然搞出了自己的3G标准,但对其它两种标准也有深入的研究,部分运营商和通信企业甚至走的是WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA三大标准同时研发的策略。

  刘石当时所在的华为开始也是几条腿同时走的策略,但是后来却将重心逐渐转移到了WCDMA,尤其是2002年,其3G研发进程明显加速从年初率先通过MTnet测试,到年中率先打通基于2001年6月R99协议版本商用手机电话,紧接着推出了全球最小的WCDMA大容量基站,再到年末在ITU展上推出基于软交换的WCDMA核心网设备。从1998年到2002年5年间,华为一共为WCDMA投入了30多亿元资金。

  刘石在华为任职期间,带领一个仅仅十余人的团队,完成了WCDMA MUD(多用户检测)基站算法设计,DSP软件开发和基站接收板开发,架设了MUD先进WCDMA基站并进行外场测试,创造出了外场单小区接入12个384Kbps业务的奇迹,在华为无线造成轰动。

  同时,刘石也做了不少通信原理方面工作,说起这段经历,语气颇有些自豪:“为了系统仿真,我们硬是把WCDMA的接收机性能用数学公式推导出解析表达式。几年后当我偶遇一个之前素未谋面的华为算法员工,他说他们现在还在反反复复学习这个文档和推导。”对一个工程师来说,恐怕没有比这更好的称赞了!

  2004年,刘石从华为离开,加入展讯,继续死磕WCDMA。几乎仅凭一己之力,他设计了完整的WCDMA UE算法和仿真链。刘石回忆起这段往事的时候,笑道:“多年后,总有展讯的未曾谋面的算法员工找到我,说他们是看着我的代码成长起来的,是站在了巨人的肩膀上。”

  2006年,刘石再次向自己的职业生涯发起挑战,离开展讯,来到由华人建立的硅谷半导体企业Marvell。凭借扎实的通信基础和丰富的经验,刘石在Marvell工作的11年里,取得了较大的成功,并将辉煌一直延续到了4G时代。

  刘石加入Marvell的时候,Marvell已经在存储和网络领域占据了全球优势地位,正雄心勃勃地向移动通信领域进军。Marvell在移动通信领域完全是个后来者,选择了新兴的TD-SCDMA作为突破口。刘石到了Marvell之后,上演了神奇的“逆袭”,带领团队迅速做出了基于TD-SCDMA的算法和芯片(PXA920),性能和成本都非常优异。把做TD-SCDMA很久的一些厂家甩在了身后,完成了一次完美的“弯道超车”。

  彼时,正值TD-SCDMA引起国家高层重视,上升到国家战略层面之际,TD-SCDMA被明确定为中国3G通信标准,商用化进程明显加快。而工信部为了平衡三大运营商,将中国移动“逼上梁山”于2009年将TD-SCDMA牌照发给了中国移动,与此同时,中国联通获得WCDMA牌照、中国电信获得CDMA2000牌照。

  业内人士都心知肚明,中国移动拿到一手烂牌。在中国移动获得TD-SCDMA牌照之际,中国的TD-SCDMA仅有2万多个基站,还算不上一张完整的3G网络;用户总数不到42万,且国际上找不到任何盟友;更尴尬的是,根本没有可用的TD手机芯片和手机。

  这时,Marvell推出PXA920三核基带芯片,实现了TD千元智能机,刘石形象的将这一事件比喻成“单骑救主”,可见当时其团队的重要贡献。

  当人们刚刚开始习3G网络刷刷微博、发发微信的时候,4G时代就以前所未有的速度悄然而至了,在刘石加入Marvell的第八年2013年12月4日,中国正式向国内三大运营商颁发了4G牌照,均为TD-LTE制式。

  何为TD-LTE?要搞清这个,首先得说说LTE。LTE的全称是Long Term Evolution, 也就是所谓的长期演进技术。这种技术显著增加了频谱效率和数据传输速率,峰值速率能够达到上行50Mbps,下行100Mbps。相比3G时代,10Mbps的下行峰值,速度提升了10倍。

  我们知道,3G时代的WCDMA仍然不可避免的触及了CDMA的底层技术,使得设置了层层专利陷阱的高通成了最大赢家,然而大家实在是被这位“”揩油揩得心累,于是重新把目光聚焦到了早已被打入冷宫的OFDM身上。最后的结果就是,OFDM成了4G LTE的关键技术之一,WCDM框架淘汰。

  3GPP从2005年初就开始研究LTE;并于2008年将其作为3.9G技术标准;又在2011年提出了长期演进技术升级版 (LTE-Advanced) 作为4G技术标准;之后,各大运营商和巨头,甚至包括高通自己,都相继加入了LTE阵营。

  再看国内这边,从拿到TD-SCDMA这张烂牌开始,中国移动就一直在主动寻找出,LTE自然而然进入了移动的视野。当时,国际上的4G备选标准有WiMax和LTE,LTE又包括全球标准化组织提出的FDD LTE、TDD-LTE以及大唐提出的中国TDD-LTE。中国移动通过积极斡旋,最后形成了一个融合的TDD-LTE标准,里面保留了大唐提出的帧结构,其他多与LTE FDD一致。在中国,TDD LTE标准被叫做 TD-LTE。

  某种意义上,正是由于TD-SCDMA技术的基础,中国在4G时代主导研发了4G标准的TD-TLE技术,在通信领域开始与世界比肩同行。

  刘石同样在4G的浪潮中贡献了自己的一份力量。和TD-SCDMA类似,Marvell在LTE上同样起步较晚,但居然又一次“后发先至”了!

  2013年年底4G牌照发放的时候,中国移动的尴尬历史时刻又一次上演只有高通能够提供4G芯片,这时,Marvell再度扮演“雪中送炭”的角色,刘石的团队献上了PXA1920芯片,这也是全球首颗五模芯片。

  在中国移动首发的4款4G手机中,两款采用高通方案,两款采用Marvell方案,此后长达两年的时间,Marvell的4G手机芯片一直占据着世界第二的,比海思和MTK还领先。还有个小插曲值得一提,4G刚商用时,语音是个大问题,高通的CS llback都不成熟,延迟太大;而Marvell独有的双连接方案,地帮助中移解决了4G早期的语音通话问题。

  难怪当时的中国移动总裁李跃先生如此评价Marvell:“Marvell公司早在2008年和中国移动一起推动TD芯片的国际化,2010年就出现了第一款千元级3G手机,为中国移动拓展3G业务奠定了的基础中国移动大力发展TD-LTE 4G,Marvell再度立下了汗马功劳TD-LTE是TD-SCDMA最好的过渡技术,Marvell总裁戴伟立女士以远在美国、心系中国的赤子,生产最好的芯片,为中国的TD-SCDMA、TD-LTE都做出了重要的贡献。”

  4G时代,满足了人与人、人与物之间的通信需求;而5G时代,除了对用户体验速率、连接数密度、流量密度、时延、峰值速率、移动性等方面均提出更高要求的同时,连接需求正在从人与人之间的通信扩展到了人与物、物与物之间。互联将创造一个前所未有的万亿级新市场。

  有比较流行的观点认为,4G的LTE技术将朝着两个方向演进,一个是更低的功耗、更广阔的覆盖和更多的连接;另一个是更高的速率、更高的带宽和更大的流量。两者殊途同归,成为5G场景中的一部分。

  eMBB:3D/超高清视频等大流量移动宽带业务,从4G的100Mbps为单位,5G可高达10Gps,比 4G 快达100倍;

  在5G领域,华为为其标准和商用做出了重大贡献,甚至一度被看作中国引领5G技术发展的标兵和国人的骄傲。

  NB-IOT因为超强覆盖、超低功耗、超低成本和超大连接的特性,特别适合物与物之间的沟通需求,该标准也被看作是5G商用的前奏和基础技术。

  另一方面,华为主推的PolarCode(极化码)方案被国际无线G eMBB(增强移动宽带)场景的控制信道编码方案。也就是说,在5G eMBB场景上,华为Polar成为了控制信道上行和下行的编码方案,而数据信道的上行和下行短码方案则归属高通LDPC码。

  虽然华为这次的“胜利”并不代表其就拿下了5G时代,其只是在5G其中一个应用场景的一个编码方案被采用,后续还有URLLC场景和mMTC场景的信道编码方案的斗争,但是此次Polar码的采纳为华为后续的发言权打下了根基,意义非凡。

  新技术和新时代是带来了新的机会,也是一次大浪淘沙,稍有不慎,就有可能被拍进水里。由于缺乏本地市场化运作的实力和公司高层的动荡,2015年9月末,刘石所在Marvell的那支曾经惊才绝艳、难逢对手的手机芯片团队最终还是解散了。但是刘石并没有气馁,反而在手机市场惨烈的竞争中看到了前所未有的新机会那就是物联网。

  于是,带着过硬的技术,丰富的知识和过硬的团队,刘石义无反顾的开始了创业之旅。2017年2月,一家名为移芯通信的科技公司在Marvell中国的总部上海张江悄然创立,致力于蜂窝物联网(NB-IoT)芯片的研发和销售。

  NB-IoT是一种专为物与物的沟通而诞生的通信技术,因为一个井盖、一个垃圾桶或者一个烟雾报警器并不会像人那样每天需要刷微博、回微信、看视频、大游戏,消耗大量的带宽和电量,它们需要的是低功耗、低成本、广覆盖、大连接、高可靠性的连接技术。而传统的手机芯片并不能满足这些要求,专为物联网开发的芯片是一片广阔的新蓝海。

  在创业过程中,除了选择正确的方向,最重要的就是团队的能力。刘石除了自身具有专业的知识和丰富的经验外,还恰巧拥有一群堪称牛逼的创业伙伴。其CTO夏斌则是Marvell任职长达14年之久的原ASIC总监夏斌先生;曾任职于Marvell负责技术市场后在物联网芯片领域担任市场高管的熊海峰先生则担任总裁一职,领导公司市场和销售;再加上移芯的研发人员的90%来自于原Marvell手机芯片团队,还有其他知名通信芯片企业的阵容可谓豪华!

  刘石这样自豪的评价他的团队:“我之前待过的每家公司,在技术能力上,不夸张地说是鹤立鸡群。我的强处在于,技术领域不管任何东西,不管多复杂多困难,不管之前没有没接触过,我总能学懂,并从复杂困难的现象中整理出清晰的脉络,找到最合理最有效的解决方案,找到和别人不同的创新点。这一套能力和方法,我已完完整整言传身教给了手下。另外,多年的言传声教也建立了团队彼此间的信任和高度契合我有时候会想我这些手下有没有超过我当年的能力,我的答案是肯定的。就算现在的我,很多细分领域,我的手下也已经超过我了,我只是在辅助他们做出最正确最好的东西”

  目前,移芯的第一代产品即为基于NB-IoT标准的物联网终端芯片。创新的芯片架构、独特专利的协议栈以及先进的工艺制程使得该芯片具备极低的待机功耗及海量物联网市场所期待的高性价比,目前已经成功流片,规模化生产近在咫尺。不得不承认,这绝对是一只未来可期的团队!

  无论是华为这样已经在标准领域拿到了话语权的行业巨头,还是移芯这样看准一个方向精耕细作的初创企业,都彰显了中国企业在5G时代成为引领者的实力和信心。1G-2G-3G-4G-5G,既是一部波澜壮阔的通信史,也是一部中国“打怪升级”的进化史。相信未来一定会有更多的精尖人才在通信这片沃土上做出成绩。

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