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聊一聊CDMA消亡史

2019-12-18 09:01 无线深海
关键词:CDMA通信

导读:“取鸡狗马之血来!” 艾文·雅各布斯博士神情严肃,目光如炬。昏黄的灯光照射在他的身上,在雪白的墙壁上投射出巨大的?#30333;印?

1985年,在美国圣地亚哥某Pizza店楼上的一个小房间内,气氛庄严而凝重。

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“取鸡狗马之血来!” 艾文·雅各布斯博士神情严肃,目光如炬。昏黄的灯光照射在他的身上,在雪白的墙壁上投射出巨大的?#30333;印?/p>

六位兄弟,围着那盛血的铜盘站成一圈,?#26469;闻?#36215;一抔殷红的鲜血,缓缓地涂在嘴唇之上。他们本来自五湖四海,为了同一个目标,义无反顾地走在了一起。

“今日,我们歃血为盟,共创高通,誓为全球苍生提供高质量通信服务!”艾文·雅各布斯博士念完誓词,七双大手紧密地握在了一起。

“吾等基业,万古长青!”这铿锵有力的喊声穿透那简陋的小房间,直冲云霄。

这一年,据言有人发现中国深圳的天空中有两条金龙在盘旋飞舞,气吞山河,道道金光射冲斗府。天有异象,必有大事发生。果?#40644;?#28982;,是年,中国通信巨擘中兴通讯在深圳成立。而华为,则还要晚上两年。

就像汉高祖斩白蛇起义的传说一样,主角在功成名就真正拥?#20804;?#35282;光环之后,其身上发生的故事也就丰富多?#26159;?#31070;奇了起来。

?#23548;?#19978;,没人知道在高通公司成立时,艾文·雅各布斯博士和另外六位联合?#35789;?#20154;到底说了什么,做出了什么样的计划。只留下了下面这张照片。

中间穿黑西装的就是带头大哥:艾文·雅各布斯博士

无论如何,高通公司是正式成立了。正是这家公司创造了本文的主角CDMA,并铸就了它的辉煌,同时也为CDMA的过早消亡埋下了伏笔。

好,下面我们正式开始。

01.高通的诞生和CDMA的扩张

话说高通公司成立之后,艾文·雅各布斯博士慧眼识珠,敏锐地嗅到了一个被冷落多年的技术——CDMA的价值,并将其作为公司研究的最主要方向。

当时的移动通信业界正值2G蓬勃发?#25925;?#26399;,各大运营商正在疯狂的建基站,然而大多数人都选择用基于FDMA+TDMA的GSM技术。高通提出的CDMA技术,当然直接被无视。

但是高通并没有放弃,经过高通坚持不懈地验证,人们才终于认识到CDMA技术的优势:通话质量高,手机功?#24066;。?#32593;络运营成本也更低。于是,累累硕果朝着高通扑面而来。

1993年,CDMA终于?#36824;?#35748;为行业标准。

1995年,第一个商业性CDMA网络系统在香港建立。同年,CDMA技术在韩国得到大规模商用。随后,日本、美国、澳大利亚等国家也相继跟进。

1996年,美国也建立了第一个CDMA网络。

1997年,中国的CDMA实验网建成。之后经过联通和电信的多年经营,中国成为了全球最大的CDMA网络。

1999年,国?#23454;?#20449;联盟把CDMA选作3G的基础技术。

……

总而言之,在高通的努力下,CDMA从最初的技术构想变成了可以和GSM分庭抗礼的一个全球性通信技术标准,CDMA通信网络也在全球各地被建立起来。

而高通,通过大量的研发投入,此时已经积累了3900多个CDMA专利,处于事实上的绝对垄?#31995;?#20301;。

起初,高通是产业链通吃,既授权专利,还设计芯片,又造手机,甚至还造基站,形成了产业链的闭环,俨然一个CDMA帝国。

可是,随着CDMA的发?#29399;?#33635;,很多厂家开始造CDMA手机和基站了,但他们顾虑重重。因为作为高通的直接竞争对手,他们随时可以被高通用专利来卡脖子,丝毫没有安全感。

于是,高通在2000年作出了一个重要的决定,将手机业务卖给了日本的京瓷,并把基站等系?#25104;?#22791;业务卖给了爱立信,自己专注于芯片设计和专利授权。

正是这个决定,让高通站在了CDMA产业链的最上游,任何想使用CDMA技术的公司都必须向它交钱,相当于是拥有了至高无上的话语权,可以说是予取予求。

在3G时代,三个主流通信标准中的WCDMA和TD-SCDMA的底层技术都是CDMA,另外一个CDMA2000直接来自高通对CDMA 2G的演进。可以说,CDMA技术?#25345;?#20102;3G时代,而这背后的?#25345;握?#23601;是高通。

于是,专利授权成了高通最主要的收入来?#30784;?/p>

2014年,高通的净利润的70%都来源于专利许可?#36873;?#39640;通甚至还在总部一层?#25237;?#23618;建了专利墙,上面赫然挂着1395份CDMA专利,彰显着高通公司的荣耀,也是高通赚钱的法宝。

本来呢,由于其实高通在研发上投人巨大,收取专利费也是业界通用做法,大家都认可。但高通在收取的方式上别具一格:不是按照专利使用的数量来收,而是一律?#35789;?#26426;售价的5%来收,被业界称为?#26696;?#36890;税”。这就?#34892;?#19981;太合理了。

比如说,你手机买100块,就得给高通交5块;

你手机买1000块,就得给高通交50块;

你手机买5000块,就得给高通交250块......

其实,5000块的手机和1000块的手机里面用到的高通专利是一样的,为什么要多交专利费呢?手机多卖的4000块钱跟你高通有毛关系?然而高通并不准备讲道理,5%照收不误,不想交?有本事就别用我的专利啊。

为此苹果老大库克杠到:?#26696;?#36890;在标准专利方面表现非常出色,但这只是iPhone的一小部分。高通的技术与显示器、Touch ID或无数其他的创新毫无关系,这些都是苹果的发明。所以我们认为这是不对的,对此我们采取了原则性的立场。”

高通这样的做法,使其成为了行业公敌,都恨得牙痒痒,于是就打官司呗。因此高通也成为了参与诉讼最多科技公司,很多人称在高通的员工里,律师比工程师还多。

这种竭泽而渔的做法,让高通成长为无?#21830;?#20195;的行业翘楚,但同时也让CDMA这个原本非常优秀的技术蒙上了层层阴霾。

从巅峰到低谷,往往只有一步之遥。

02.4G的诞生和CDMA的边缘化

2007年,WiMAX被国?#23454;?#32852;接纳为继WCDMA,TD-SCDMA和CDMA2000之后的第四个3G技术(号称3.5G)。

WiMAX的诞生在业界掀起了一股风暴。其20MHz单载波2x2MIMO的下行理论峰值速?#22763;?#36798;110Mbps!甚至,如果单个用户可以独占全部信道的话,峰值速率竟然能达到惊人的1Gbps!

这下3GPP慌了,这还得了,自己的亲儿子,WCDMA跟TD-SCDMA这俩3G兄弟在WiMAX面前完全不堪一击啊,得赶紧搞出新一代的4G技术来战斗了!

那么,4G该选用什么基础技术呢?

这个基础技术,就是该怎么样把有限的资源分给尽可能多的用户去用,最大限度地提升资源利用率。那么到?#23376;心?#20123;资源可以分呢?

最容易想到的资?#35789;?#39057;率和时间。

移动通信是使用一定频率的电磁波来传输数据的,如果我们把一段?#28783;?#21010;分成一个个小块,不同的用户?#28034;?#20197;使用不同的频点来独立收发数据。这种方式就叫做频分多址,英文Frequency Division Multiple Access,简称FDMA。

在FDMA中,我们可以把频?#39318;?#28304;想象成一块地皮,在上面盖起多个小房子,给要打电话的每个用户都分上一个房子,大家各自在各自的房子里打电话,隔音效果自?#32531;?#22909;,互不打扰。

如果我们换一种思路,所有用户?#38469;?#29992;相同的?#28783;祝?#20294;是在不同的时间上轮流发送数据,这样也能把用户区分开来。这种方式就叫做时分多址,英文Time Division Multiple Access,简称TDMA。

在TDMA中,我们同样把频?#39318;?#28304;想象成一块地皮,但是上面只盖了一间大房子。如果多个人?#23478;?#25171;电话,那么对?#40644;穡?#22823;家?#35789;?#38388;轮着来。甲进去说两句再出来,?#20197;?#36827;去说他自己的,?#32531;?#21040;丙。虽然每个人每次用的时间很短,但每次都能独占一间大房子。

这?#26412;?#26377;人想到,?#28909;歡家?#32463;在频?#39318;?#28304;上盖好一间大房子了,那为啥不让大伙一同进去用呢?这样最大的问题是,这么多人一起说话,咋?#26234;?#21738;句话是谁说的呢?于是,有工程师想到:让这些人都说不同的语言,也只能听懂自己的语言,这样不就区分出来彼此来了吗?

这种“用不同的语言来区分用户”的思想就是码分多址。技术上码分多址用来区分用户的不再是频率或者时间,而是第三个维度:“码”,也就是Code。因此码分多址的英文Code Division Multiple Access,简称CDMA,也就是本文的主角。

然而2G的GSM标准就已经在使用FDMA+TDMA技术了,把这俩货用在4G上必然满足不了需求;并且,现在业界都在想方设法地避开高通专利的?#28595;?#29226;”,除非逼不得已,CDMA技术也是断然不能选的。

根据香农定理,想提升无线通信的速率,要?#21019;?#25193;大?#28783;?#24102;宽着手,要?#21019;?#20449;噪比着手。可是信噪比已很难有提升?#30446;?#38388;,最容易实现的就是增加?#28783;?#24102;宽,用带宽去换速率。3G的WCDMA的载波带宽是5MHz,4G就把带宽给增加个几倍,不信速率上不去!

可是,如果通过提升?#28783;?#24102;宽来提升数据传输速率,必然导致码元速率的提升,码元速率上去了,就导致码元周期的缩短。码元周期一缩短,无线通信中的多径传播问题会带来致命的符号间干扰。这可咋办?

于是,3GPP决定师?#26576;ぜ家?#21046;?#27169;?#20174;WiMAX那里学来了OFDM技术。OFDM的全称是Orthogonal Frequency Division Mulplexing,中文?#23567;?#27491;?#40644;?#20998;复用”。

OFDM其实是一种特殊的FDMA?#38382;劍?#23427;的各个不同频率的子载波是正交的。也就是说,对于两个相邻的子载波,当子载波1位于波峰时,子载波2的振幅刚好是零;相反,当子载波2位于波峰时,子载波1的振幅刚好是零,因此它们之间没有干扰,可以部分重叠,实?#30452;菷DMA更为紧密的频分复用。

OFDM技术的优势是,可以采用串并转换技术,将原来的大带宽,高码元速率,低码元周期的数据流?#24615;?#22312;多个小带宽、并行的、低码元速率、高码元周期的子载波上,在大带宽下比CDMA在实现起来更加方便。

并且,由于OFDM技术很早就出现了,只是因为早期的?#24067;?#38480;制而无法得到规模应用,相关的专利已经过期,没有像CDMA一样的专利问题。近年来的数?#20013;?#21495;处理器件的?#35813;?#21457;展让OFDM实现的?#35759;?#22823;幅降低,因此成为了4G技术的不二之选。

在OFDM和MIMO技术的基础上,3GPP提出了LTE标准。各路不堪忍受高通CDMA专利压榨的各个厂家?#36861;?#25237;奔LTE,弃CDMA如?#33268;摹?#27605;竟LTE的话语权比较分散,不存在一家?#26469;?#30340;情况,有钱大家一起赚,其乐融融。

高通当然不愿意放弃自己的主场CDMA,它本来是打算带着3GPP2搞自己的4G标准UMB(也就是CDMA2000的下一步演进目标)的。可是,没人敢往新的火坑跳,UMB根本没有厂商愿意参与,彻底沦为?#26031;?#23478;寡人。高通感觉坚持下去毫无希望,只能放弃UMB标准。

平心而论,UMB标准不但?#26377;?#20102;CDMA技术,也把OFDM和MIMO很好地引入进来,融合了CDMA和OFDM各自的优势,从技术上来说应该是一个非常优秀的系统。最终胎死腹中,只能说是造化弄人。

至此,CDMA技术停滞在了CDMA 1x和3G标准EVDO,向?#25226;?#36827;的道路已经断绝。随着4G乃至5G的汹汹而至,等待CDMA的,只能是缓慢的消亡了。

03.中国:全球最大CDMA网络的终结

2008年,中国联通将CDMA网络以及2800万用户(运营这么多年才2800万)整体出售给中国电信,中国电信?#19981;?#31227;动通信牌照,开始接手CDMA网络的运营。

彼时,CDMA手机少,价格贵,然而中国电信没有办法,面对如此困?#24120;?#21482;能去塑造“天翼”品牌,强推“全网通”手机。电信曾经给上百家手机厂商下了100万的手机订单,但最终迟迟只提供了27万,结果电信很多营销活动都没办法开展,时任电信总裁的王晓初在会上公开质问供应商:你们?#23521;?#19981;?

但就在这样的困境下,2011年,中国电信的CDMA网络已?#40644;?#19968;亿户。凭借一己之力,电信竟能重塑整个CDMA?#26025;?#29983;态,让这个“非主流”制式成为主流之一。这是CDMA在全球最后的高光时刻。

2013年,工信?#31354;?#24335;向三大运营商发布4G LTE TDD牌照(2015年,中国电信和联通?#21482;?#24471;了4G LTE FDD牌照)。历史的车轮滚滚向前,无法向4G演进的CDMA,只能?#40644;?#36208;上退网的不归之路。

2016年,中国电信启动800M?#28783;?#37325;耕,?#39038;魿DMA载波数量,?#24179;?G全网覆盖,加速用户的数据业务从3G制式CDMA2000向4G LTE迁移。

2018年底,中国电信宣布全国各省市均已支持VoLTE业务。至此,打电话再也不需要CDMA 1x的支持了,直接在LTE上即可完成,为CDMA退网提供了条件。

2019年初,电信在800M?#28783;?#19978;再获1M带宽,并?#36745;市?#24320;通4G LTE以及NB-IoT和eMTC等物联网新技术。CDMA至此彻底成为网络演进的绊脚石:5G要来了,打电话和上网4G也都能搞定,NB-IoT还对800M?#28783;?#22402;?#24310;?#28404;,还要你CDMA做啥?

终于,在2019年底,5G正建设地如火如荼之际,电信的一纸文件,终于正式宣告了CDMA的宿命:从2020年起,所有5G?#26025;?#19981;?#24066;?#23384;在CDMA频段和制式,同时要求不?#24066;?#23384;在VoLTE开关。

虽然这个文件只是要求5G手机不得支持CDMA,但无疑是CDMA加速退网的重要举措。从此CDMA用户只会流出,不会有任何流入,终将干涸为一具死寂?#30446;?#22771;。

再见,CDMA!

你好,5G!


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