行動網路發展史：改變數十億人生活的科技

二十多年前，最早的行動寬頻（MBB）服務登陸消費者市場，有史以來人們首次幾乎能在全球任何地方透過行動裝置即時連上網路。

這一突破帶來了無限的可能性，也讓業界開始重新繪製行動通訊的藍圖；另外，行動電話不再只是單純用於語音通話和傳送簡訊的工具，而演變成一種全新的平台，更重寫了關於通訊、串流媒體、購物、遊戲、通勤的遊戲規則。

多年來，《愛立信技術評論》 [1] [2] 一直是分享和提供各式想法及願景的重要平台，內容涵蓋了行動通訊領域的許多關鍵發展。 許多行動寬頻（MBB）的創新和趨勢，都可以在《愛立信技術評論》中找到蹤跡。儘管預測的演變有時在細節上有所不同，但這些文章清晰、準確地勾勒了通訊整體的發展方向。

本文將探討行動網路背後的技術發展史，並揭示它如何以及為何深植於我們的社會和商業之中。

1970年至2020年：開闢大眾行動通訊市場

MBB的誕生是數十年的創新成果；從20世紀、1980年代的早期行動網路，到1990年代網際網路的快速普及，再到本世紀前10年的設備重大突破，以及2010年代應用經濟(App Economy)的誕生。

1G：第一代行動系統問世

MBB的基礎發展階段始於20世紀1970年代末和1980年代初的行動電話技術發展。無線通訊技術的發展，再加上由軟體控制的交換機的使用，推動了用於語音通話和數據服務的行動網路的早期發展。最早的行動通訊系統，如NMT（北歐行動電話系統）、AMPS（進階行動電話系統）和TACS（全接取通訊系統），基於軟體切換和類比分頻多重存取技術而容量有限。

當時，行動通訊的潛力尚未被人們充分理解，但它促進了有關網路和用戶設備的廣泛深入學習 [3]。首先，為了讓行動通訊廣泛普及，用戶設備的價格必須更低、具有良好的電池續航性能，並且足夠小巧輕薄以便於攜帶。其次，良好的網路覆蓋也變得至關重要，因為使用者期望在任何地方都能使用行動通訊服務。

儘管早期的行動通訊系統在市場上廣受歡迎，但由於成本較高，主要吸引商業使用者 [4]。正是這個原因導致對行動市場的預測相對保守[5]。即使是愛立信，也低估了行動通訊系統的驚人成長趨勢。究其原因，一是市場上有了更先進、更可負擔的終端設備，二是網路容量和覆蓋範圍不斷改善。

如圖1所示，1990年的一篇《愛立信技術評論》文章[5]預測，到2000年，行動電話用戶數將達到1億；而實際數字是預測用戶數的七倍多[6] [7]。終端設備裝置的價格不斷降低與網路功能日益提升，推動了大眾市場的發展，並進一步促進了對終端裝置和網路的投資。

圖1：1990年《愛立信技術評論》對用戶數成長的預測[5]。 該預測認為到2000年，行動電話用戶數將達到1億，這在當時被認為過於樂觀。然而，後來的事實證明這一預測大大低估了實際成長，反映了早期行動通訊系統的快速普及。2002年，行動電話用戶數達到十億，2005年達到20億，之後成長速度更是越來越快[7]。

開闢行動數據服務的早期發展道路

隨著行動通訊系統的發展與網際網路快速興起（如 圖2所示），透過固定式電腦訪問網路服務的用戶數迅速成長。要特別注意的是，網際網路的基礎是從電路交換數據通訊網路到封包交換數據通訊網路的轉變——這一轉變影響了整個電信領域，同時消除了數據服務和電信服務之間的界限。1982年，Leonard Kleinrock和Lawrence G Roberts憑藉在封包交換理論和實踐試驗方面的開創性成果，分別贏得了L.M.愛立信獎，他們的貢獻在《愛立信技術評論》文章 [8] 和 [9]中有詳細描述。

圖2：固定網路、行動網路和網際網路用戶數的成長預測。 即使到了20世紀90年代末，行動用戶數也被嚴重低估。

同期，Mobitex[11]網路架構面世，這是最早的公共行動通訊網路之一。 該網路針對數據和文字通訊進行了優化，採用數位分組交換技術。它獨立於當時的行動通訊系統，設計用來取代計程車營運商、緊急服務機構和貨運公司使用的專用行動無線系統。

然而，當時業內已經考慮如何設計這一範疇之外的應用，正如1989年一篇《愛立信技術評論》文章[11]的作者所述：「公共行動數據網路的普及預計將推動新應用的開發工作。」

雖然Mobitex無疑是一種開創性的行動數據通訊系統，也是同類系統中的首例，但隨著高效的數據通訊功能開始整合至第二代（2G）系統中，Mobitex逐漸變得多餘。

2G：簡訊和有限數據服務面世

20世紀90年代初，GSM（全球行動通訊系統）、PDC（個人數位蜂巢式行動通訊系統）、D-AMPS（數位進階行動電話系統）和cdmaOne等2G系統面世。儘管相對有限，2G使數據通訊功能整合為行動通訊系統的一部分。這時，語音通訊仍然是主要服務。

此後，行動通訊迎來了高速發展期；與早期的系統相比，技術和市場更加成熟。行動通訊首先是在歐洲和其他發達地區發展，隨後傳播全球。

這一時期，推動行動通訊系統發展的主要動力是網路設備和使用者終端裝置的大量生產，並帶來了明顯的規模經濟效益，進一步幫助降低使用者的行動服務和設備成本。使用者首次無需再受固定電話線路的束縛，而可以選擇行動通訊。

儘管語音服務依然是主要服務，但從類比技術到數位技術的過渡為簡訊（SMS）服務和9.6 kbit/s的電路交換數據服務奠定了基礎。雖然數據傳送速率有限，但2G發展已足以透過商用行動裝置，首次實現行動網路連線[12]。

隨著GPRS（通用封包無線服務）[13] 的推出，2G系統中採用了基於封包的服務和網路架構（在3G技術出現的同時持續演進），透過EDGE（GSM演進的增強數據速率）引入了演進版GPRS，實現了更高的2G數據速率[14]。

3G：行動網路概念的誕生

隨著2G系統的日漸成熟，行動通訊產業認知到，接下來有望實現網際網路的行動化。為了做好3G技術的準備，歐洲委員會和其他機構啟動了一系列研究專案，以制定3G系統所需的技術和服務標準[15]。研究得出，行動網路的峰值速率必須與固定網路連接的速率不相上下，而且行動通訊系統必須能夠處理大量數據。

上述兩項標準使人們可以便利地使用當時提供的網路服務，並為將來使用網路提供更豐富的服務做好準備，可見其必要性。

而當時的當務之急，以及產業關注的焦點，便是提升無線接取網路（RAN）的能力。此外，核心網路[13]、用戶裝置[16] [17]和商業模式也有了重大發展。

20世紀90年代，建構行動網際網路的共同願景，促成了行動網路演進工作的重大改變。然而，這些工作仍然在很大程度上是按地區進行，由許多不同、甚至相互競爭的標準化機構進行指導和管理。因此，產業成立了3GPP（第三代合作夥伴計畫）以統一標準，建立可相互操作的全球市場，在網路和設備領域實現規模經濟效益。透過3GPP，歐洲和亞洲的大部分地區透過共同制定的3G標準[10] [18] [19]實現了統一性。

3GPP的首個空中介面標準版本是WCDMA（寬頻碼分多重存取），並實現了384kbps的峰值速率。然而，這遠遠低於國際電信聯盟（ITU）在20世紀90年代初確定的2Mbps的目標，因此改善工作仍在繼續。

2002年，首個商用3G系統問世，但起初3G使用者的接受速度較慢。384kbps的峰值速率雖高於GSM和其他2G網路的速度，但該系統仍採用從基於語音的系統中繼承的電路交換技術，因此很難達到很高的峰值速率和很大的網路容量。

後來，HSDPA（高速下行封包存取）[20]技術面世，成了建構真正基於封包系統的第一步，很快地，峰值速率和網路容量提高了一個量級，下行和上行兩個方向的傳輸速率都達到了每秒數兆比特(Mbps)。 值得注意的是，基於封包的概念早在20世紀90年代末就通過GPRS、增強型GPRS和EDGE引入到了2G系統中[13] [14]。

除了更高的峰值速率之外，TCP/IP（傳輸控制協定/網際網路協定）的性能特徵以及網路中的低延遲也很重要，並被認為是下一步工作的重點[20]。 具體來說，這包括處理TCP慢啟動問題及其對消費者服務性能的影響。此時，使用HSPA（高速封包存取）的WCDMA技術已經足夠成熟，能夠在服務層面引發一場革命[21]。

功能型手機和早期智慧型手機的突破

21世紀初，語音和簡訊仍然是行動通訊的主要形式。智慧型手機問世前，人們使用能夠支援電子郵件和檔案共用的功能型手機。這種手機推動了行動數據服務的逐步演進。

影片：高速無線存取專家Erik Dahlman回顧從1G到6G的行動網路演進歷程。

但是，行動數據應用、消費者設備和行動數據商業模式還不夠成熟，不足以廣泛普及。而業界普遍認為，通訊服務提供者（CSP）應該提供這些服務。在設備方面，新的挑戰正在浮現。 21世紀初，行動電話快速發展，開始支持語音之外的其他媒介，如照片、影片和音樂。此外，通過MMS（多媒體訊息服務）等經過演進的訊息服務，還實現了多媒體通訊。然而，這也帶來了一個挑戰：網路數據服務支援尚不夠普遍和具經濟效益，無法支撐大量使用數據的服務，例如串流影片或音樂服務。

在那之前，大多數檔案都在手機上進行處理，然後透過有線連接或藍牙上傳/下載到電腦中。此後幾年，網路數據支援得到改善，減少了行動串流服務普及的障礙，但管理媒體的應用程式通常是各品牌專用的，這又導致了不利於大規模推廣的封閉環境。

應用程式在市場上站穩腳跟

在這一時期，業內曾有過幾次嘗試，試圖建立以CSP為中心來提供服務的商業模式。[22] [23] [24] [25] [26] [27]WAP（無線應用協定）規範是一個早期的計劃，並已引入2G網路中[22] [23]。雖然這些解決方案能夠滲透進入市場，但只取得了有限的成功。然而到了1999年末，行動網際網路的採用正在加速，開始了早期的模式轉變[18]。當如日本的i-mode這類型的解決方案在市場上廣受歡迎時，人們紛紛預測行動網路將取得巨大成功。 同年的《愛立信技術評論》也回應了：「拼圖的各個部分正在拚湊到位，為行動網路鋪平了道路。使用者將能『始終連接，始終在線』，只需點擊或輕觸螢幕，就能隨時隨地管理各種事務，不管是公務還是私事 [18]。」

在向行動數據服務過渡的過程中，業內曾提出許多想法並進行開發，但並未實現。其中，最大的挑戰便是無法找到一種能夠促進服務大規模成長的商業模式。

整個產業努力達成一致，希望擴大服務規模和可用性，同時使CSP在價值鏈中扮演重要角色。人們探索了提供OTT服務的可能性，然而，這種方法最初並不受青睞。業內普遍認為，只要「擁有」使用者，就可以獲得很大的商業價值，業內普遍的想法是協助CSP獲得這種「擁有」權。

雖然起初可能並非顯而易見的選擇，但操作簡便性和技術實用性等核心理念，使OTT解決方案很快獲得了優勢地位。但後來誕生的應用概念融合了多個方面 [28]，且事實證明它們對行動數據服務的成功至關重要。借助各種應用，可以透過MBB連線為使用者提供一系列豐富的服務。黑莓機以及後來的智慧型手機（如iPhone）推出了先進的電子郵件服務，是商用行動裝置的重大轉變，再加上吸引人的裝置介面，為基於應用的全新商業模式鋪平了道路。這一變革催生了眾多富有創意的第三方公司，進而推動了行動數據服務的爆炸性成長。

「應用程式模式」使全球的利益關係人和開發人員社群都可以利用行動通訊服務。透過應用程式，每位開發者都可以根據自己的興趣和盈利動機，獨立開發自己的解決方案。應用程式概念以設備裝置為中心，實現了以CSP為中心的商業模式所無法達到的規模經濟。在大多數情況下，用戶可以通過直觀的觸控，無需任何手冊、閱讀材料或培訓即可找到、下載或訪問所需應用程式。這種模式很快就吸引了各個年齡層的使用者。

值得注意的是，應用程式模式最初是作為一個行動優先的概念而開發的，後來成了整個產業從無線向固定解決方案轉變的重要標誌。

4G LTE：全面過渡到全球行動網際網路服務

基於WCDMA的3G繼承了早期技術的許多特點， 促使產業開發了一種全新、真正基於封包的系統，以支援日益多樣化且要求更高的MBB服務 [29]。 這方面的很多成果，都為即將推出的4G長期演進（LTE）標準奠定了基礎。

LTE的封包承載與HSPA有諸多相似之處，但兩者之間有一個明顯且重要的不同，便是LTE專為封包數據通訊而設計，因此延遲遠遠低於前代技術。

LTE也成了第一個真正意義上的全球標準，得到了北美利益關係人的廣泛認可，尤其是在注重創新的美國市場，這進一步增加了實現規模經濟效益的可能性。 LTE的推出和發展[30]為MBB的全球成功提供了有力的保障，並帶來了廣泛的模式轉變。這一演進也持續到了5G時代，並很可能會成為未來幾代技術的關鍵特性。

總結：行動寬頻——數十年來的行動通訊演進動力

過去幾十年，我們目睹了推動行動網路演進的眾多技術發展和戰略決策，其明確目標便是讓廣大民眾能夠使用行動寬頻（MBB）。其中，這主要涉及無線接取網路（RAN）的發展，RAN面臨著眾多挑戰，需要每十年將網路容量提升數個量級[31]。

在此期間，核心網路的演進也進展顯著[32]，最初用於語音和數據的電路交換通訊過渡到基於封包交換的高速封包存取（HSPA）解決方案，被視為MBB領域最關鍵的突破之一。這一理念也為LTE奠定了基礎，是為MBB創造發展機會所邁出的一大步。

目前，事實證明，向MBB的過渡是一次真正的模式轉變：

• MBB徹底改變了我們的通訊方式。
• MBB已覆蓋全球大多數人口。
• 對於大多數人而言，MBB是首選的網際網路連線方式，更是數十億人唯一的網路存取途徑。
• MBB已成為提供私人和公共服務的首選手段，通常也是獲取這些服務的唯一方式。
• 語音通話不再是通訊的主流形式；其他通訊形式減少了對傳統語音通話的依賴，語音通話現在也可以透過網路上的其他應用程式進行。

行動數據服務的模式轉變也改變了每個國家、每個社會群體以及每個企業的通訊方式。隨著越來越多的公共和私人服務依賴智慧型手機，MBB預計將長期成為私人通訊、商業運作和服務提供的主要方式。

在這一轉型期間，愛立信在塑造行動網路方面一直扮演著關鍵角色，而《愛立信技術評論》在分享技術、服務和商業發展方面也發揮了重要作用[33]。 回顧《愛立信技術評論》的發展史，行動網路取得巨大成功的創新之旅也歷歷在目。

愛立信的手機業務始於1983年的隆德（Lund）。 最初，公司從租賃的拖車內起家，隨著數位標準的過渡[34]，愛立信抓住時機，在20世紀90年代成了家喻戶曉的品牌和全球市場上的領導者。

愛立信成功涉足了手機市場的各個細分領域：從小型手機[16] 到堅固耐用的手機[17]，一直到早期的智慧型手機[35]。耳機和車載媒體等配件市場的迅速成長也催生了藍牙技術[36]。為了順應市場整合的趨勢，發掘手機市場不斷成長的潛力，愛立信在2001年成立了索尼愛立信行動通訊（SEMC）合資公司和愛立信行動平台（EMP）晶圓公司。

在隨後的十年中，SEMC和EMP都取得了巨大的成功。 SEMC利用其母公司在行動通訊和娛樂方面的豐富資源，不斷擴大產品組合，並在基於塞班作業系統(Symbian)的智慧手機市場上開拓創新。EMP作為21世紀第一個10年中期全球最大的3G手機晶圓供應商，也取得了同樣輝煌的成功 [37]。為了順應手機晶圓市場的整合趨勢，愛立信EMP在2009年與意法半導體（STMicroelectronics）組成了合資企業ST-Ericsson。2012年，索尼收購了愛立信在索尼愛立信的股份，成立了索尼行動通訊。僅兩年後，即2014年末，前EMP的大部分工程師被調至愛立信的網路部門。這標誌著愛立信在手機領域31年的歷史畫上了完美的句號。