通信网

电话的发明者亚历山大·格拉汉姆·贝尔（Alexander Graham Bell）于1877年创立贝尔电话公司，一度垄断了电话通信的世界市场。

1878年1月28号，在获得了贝尔电话公司的许可后，科伊（Coy）等人的纽黑文电话公司开张，第一台电话交换机投入商业使用（见图1-8），公司招徕了第一批当地客户，共21人，每人月费1美元50美分。

图1-8 手工电话交换机，网络通信的雏形

资料来源：https://en.wikipedia.org。得克萨斯理查德森公共图书馆藏，大约拍摄于1900年，拍摄者不详。

人物

亚历山大·格拉汉姆·贝尔（1847年3月3日—1922年8月2日），苏格兰出生的美国发明家和企业家。其祖父、父亲、兄弟都从事演说术与发声法的研究，他的母亲和妻子都是聋人，这一切都影响着贝尔对听力和语言的研究。他发明的实验听力设备获得了世界上第一台可用的电话机的专利权，并在1877年7月创建了贝尔电话公司，即美国电话电报公司（AT&T）的前身，一度垄断了世界的电话服务市场。贝尔的学生评价他“终其一生都在与隔绝人类的沉默做斗争”。贝尔还发明了一台测量听力的仪器，一台可用来发现人体内金属的仪器以及可载人的巨型风筝，他还改良了留声机，并在光通信、水翼船及航空等方面取得开创性工作。2004年，加拿大广播公司将贝尔选为“十大杰出加拿大人”之一。

资料来源：https://en.wikipedia.org。

这台原始的交换机开创了网络通信的新时代，在此之前，无论电报或电话，人们只能做点对点的单线联系，如果三个人A、B、C要实现互通，需要建设AB之间、AC之间和BC之间的三条线，使用交换机后，有AB和BC两条线就够了，A和C之间不必再有线路直通。A若想给C打电话，信号可走AB线，由交换机转接BC线到达C，这样就节省了电话网络的建设费用，而且用户数量越多，人均成本就越低，我们将在本书的第4章中将网络的这个性质表述为“梅特卡夫效应”。

梅特卡夫效应超越了一般的规模经济效应，是网络强大力量的一个主要来源，铁路网、电话网对经济产生了较非网络技术更为深远的影响，原因也正在这里。我们将在第4章详细分析梅特卡夫效应。

随着网络规模的扩大，电话单位成本下降，从而价格下降，电话很快从大公司和富裕人家的奢侈品变成了大众消费品。1915年，AT&T开通了东西海岸的长途电话服务。1921年，全美共有1400万部电话，几乎覆盖了城镇和农村的每一个家庭，其中AT&T占有64%的市场份额，长途电话完全为其垄断。AT&T保持了它的霸主地位，直到1982年被迫分拆，原因之一是这个巨无霸在华尔街的支持下，不断收购独立的运营商，大树底下寸草不生，就像今天的大型互联网公司。

1926年，跨越大西洋的伦敦—纽约电话电缆铺设完成，世界性的通信网初现端倪。

通信网络的下一个飞跃是移动技术。移动通信的历史可上溯到1918年，德国人在柏林到左森的军用火车上试验了无线通信。第二次世界大战期间，各主要交战国广泛使用了肩载、车载、舰载和机载的无线通信设备，战后移动通信进入民用领域。1948年，美国电话电报公司建立了第一个移动通信网，覆盖圣路易斯市和周边的100个城镇及铁路沿线的车站，这个系统被称为移动通信的第零代（0G）。

1973年4月3号，摩托罗拉的工程师马丁·库珀（Martin Cooper）拨打了世界上第一个手机电话（见图1-9）。1979年，一代（1G）模拟技术移动通信网络在日本东京建成。20世纪90年代出现第二代（2G）的数字化移动通信网，欧洲的标准是GSM，美国则采用CDMA标准。值得一提的是，日本电话电报公司（NTT DoCoMo）在1999年引入互联网服务，由此开始了移动通信和互联网的融合。

图1-9 “大哥大”之父马丁·库珀，2007年演示他创造历史的手机

资料来源：https://en.wikipedia.org。Rico Shen拍摄于2007年6月。

2G移动通信的应用很快从电话语音扩展到数据，特别是与互联网相关的数据，2G的数据传输速度和容量无法满足新的需求。2001年5月日本电话电报公司开发的第一个商用3G系统投入使用，采用新的数据打包传送方法（packet switching），大大提高了网络传输的效率。技术可能性的扩展刺激了应用的迅速增长，不久即达到3G网络的能力上限，新一代技术的开发势在必行。2009年美国和斯堪的纳维亚的国家开发了基于IP的第四代移动通信技术（4G），一举将传输速度提高10倍以上，更重要的是，4G无线通信实现了和互联网的完全对接。

过去十年间，互联网移动通信飞速发展，接入网络的设备和服务应用急剧增加，数据流量暴涨，4G通信系统的容量很快将不敷使用。在这样的形势下，国际组织和各国政府启动了5G标准的制定工作，厂商纷纷投入资源研发5G的软硬件技术。2018年6月，国际电信联盟批准了首个完整的5G国际标准；同年12月，韩国三大电信运营商在韩国部分地区推出5G服务；几天后，美国电话电报公司宣布在美国12个城市开放5G网络；2019年6月，中国工信部向中国电信等四家运营商发放了5G商用牌照。

据报道，5G系统可以接入千亿台设备，数据传输速度比4G快100倍，时间延迟从30～70毫秒缩短为低于1毫秒。大容量的系统为物联网的广泛使用铺平了道路，快速传输免除了高清视频下载时令人心焦的等待。时间延迟短意味着反应快，这对于汽车的自动驾驶是至关重要的，几分之一秒的差别可能就决定了路上是车祸悲剧还是安全无恙。

回顾从罗马大道到移动互联网的技术发展轨迹，网络在人类文明史上并非今日才有，虽然今天5G的功能已超出古希腊人对诸神的想象，然而具有划时代意义的仍属蒸汽机和铁路网。蒸汽机使人类从农耕文明跨入现代工商文明，铁路将工商文明传播至世界五洲。电力网、电话网和移动通信网继续了铁路的故事，创造了更大规模的市场，不断深化社会分工与协作，便利和丰富了人们的生活。