运输部署案例集/蜂窝电话
在19世纪后半叶，通信技术发生了两项重大创新。第一项是1876年亚历山大·格雷厄姆·贝尔发明了有线电话。远距离的近乎即时的语音通信成为可能，但仅限于固定基础设施上的点之间。大约十年后的1887年，“德国科学家海因里希·赫兹推断出无线电波的存在”。[1]通过空气的信号传输成为可能。
在19世纪末和20世纪初，年轻的科学家古列尔莫·马可尼开始将这两者结合起来。到1886年，他已获得了一种使用电报信号进行短距离无线通信的系统的专利。1901年，他成功地使用无线电信号将摩尔斯电码信号传送到大西洋彼岸，证明了远距离无线通信的可能性。大约在同一时间，雷金纳德·费森登首次将音频添加到无线传输中。
最初，这些系统被海事和航空模式采用，以克服船舶或飞机与地面之间通信的困难。进入20世纪初，美国的军队和警察也开始关注无线通信。摩托罗拉推出了对讲机和步话机，以便在战场上提供实时通信。在李·德福雷斯特首次与汽车通信（1906年）后的几年里，警车也配备了一到两路无线电，以便与调度员沟通，并更有效地保护和服务。[2]
然而，这些早期的无线通信设备体积庞大，笨重且昂贵，这使得普通公众无法使用。1947年，著名的贝尔实验室取得了突破，这将永远改变无线技术。晶体管是一种简单的放大器/开关组件，对现代电子产品至关重要，它大大提高了无线通信的便携性和可靠性，以对抗旧的真空管技术。
在20世纪70年代初，无线通信主要限于富人（他们负担得起车载电话和昂贵的运营订阅费）和公民波段（CB）内的业余用户。业余无线电非常流行，因为培训和设备的入门成本相对较低。CB通过电影和歌曲成为流行文化的一部分。
无线通信在并发用户方面受到严重限制。“直到1981年……在整个纽约市，只有24个人可以同时使用他们的手机”。[3]为了解决这个问题，开发了蜂窝技术。蜂窝技术不是使用高功率、高塔发射机，而是使用许多较小、低功率的发射机。这样，塔覆盖的地理区域就被划分为较小的区域，可以同时为数十或数百人提供服务。
第一次真正的测试始于20世纪70年代后期在芝加哥和华盛顿特区/巴尔的摩地区。AT&T和摩托罗拉被授权运营这些系统，以证明蜂窝电话的潜力。当时，人们对蜂窝电话市场的潜力持怀疑态度。AT&T在1980年进行的一项研究估计，到2000年，全国用户数量仅为90万，这导致AT&T高管基本上忽略了无线通信。
其他人则更加乐观。1983年，联邦通信委员会开始开放无线频率，供企业运营蜂窝电话服务。整个国家根据城市人口被划分为几个部分，每个部分包含30个城市，并通过抽签分配给申请人。在第一轮中，提交了190份申请；第二轮提交了353份；第三轮和第四轮分别提交了567份和5180份申请。随着投资者和企业家看到巨大的回报可能性，越来越多的人涌入争夺被抽签分配的频谱份额。
这些轮次充满了繁文缛节和幕后交易。在众多不同的申请人中，开始出现联盟和联盟，以共享和交易城市的产权。最终，几家大型公司脱颖而出，整合了美国的大部分市场。有趣的是，固定电话巨头AT&T获得了无线频谱，但由于反垄断诉讼，AT&T被迫拆分，并将无线频谱分给了较小的公司。[4]
建立蜂窝电话网络的早期阶段是危险的。需要进行大量资本投资才能覆盖广阔的农村地区。必须开发、标准化和部署硬件和软件。必须制定政策来管理不同运营商网络（漫游）之间蜂窝电话用户的交互、可以中继的信息类型（语音或通过短信系统发送的文本）等等。
同时，国际公司也在开发和部署移动电话技术。摩托罗拉、诺基亚、西门子等公司正在进军欧洲的新兴市场。诺基亚尤其成为全球蜂窝电子产品的巨头，其产品销往140多个国家，拥有超过55,000名全球员工。[5]随着模拟和最终数字蜂窝电话遍布全球，其他技术进步也随之而来，进一步推动了移动通信的发展。商业化的互联网在20世纪90年代（伴随着互联网泡沫的兴起和破灭）出现，彻底改变了企业和社会对通信的看法。
手机本身也得到了改进。体积更小、更轻、寿命更长的手机实现了批量生产，并且价格极其便宜。一些极端偏远地区获得蜂窝服务比获得清洁水更容易。当前版本的手机，智能手机，通过语音、视频、文本、网络等方式连接我们。我们的口袋设备不再仅仅是手机；它们是功能齐全的电脑，可以访问各种各样的通信渠道。
由于这种灵活性，移动电话可以用于刺激以前不可能实现的增长。例如，在印度的农村地区，从20世纪90年代中期到2000年代，微型贷款银行开始开业。[6]这些银行通过手机进行沟通，以便接触基础设施薄弱的村庄。村民还可以通过使用手机获得更多联系，为他们的社区打开更大的商业机会，否则这些机会将因地理位置而丧失。
在整个20世纪，固定电话在美国变得无处不在。通过AT&T提供全国范围内的本地和长途服务，电话使用变得司空见惯。固定电话在速度和信号质量方面优于无线电话。通过使用电线（以前是铜线，现在是光纤电缆），可以仔细控制信号，从而最大限度地减少损耗并仔细分配带宽。
然而，手机允许极其重要的移动功能。移动和蜂窝电话技术的全部魅力在于能够从任何地方与任何人联系。随着技术的进步以及手机变得越来越复杂、更轻、更便宜、更快和更耐用，大多数固定电话可能会被取代。
卫星电话系统在移动性方面为传统手机提供了强劲的竞争对手。卫星电话不是依赖基站进行通信，而是直接与轨道上的转发器通信。卫星由美国电话电报公司（AT&T）于1962年首次展示，长期以来一直用于在全球范围内发送电话、电视和现在的互联网服务信息。[7] 然而，由于将卫星送入轨道的成本极高，通过卫星电话进行的人与人之间的直接通信对于日常消费者来说价格过高。它们确实适用于传统手机无效的极端环境或自然灾害现场。
为了模拟美国手机的兴起，我们找到了1985年至2010年间的年度用户数量。[8] 请注意，数据源中未包含2007年的数据，因此该年已从拟合中排除。原始数据显示了可能为S型曲线开端的趋势，其在3亿或3亿以上年度用户处存在一定的承载能力。使用回归工具，我们找到了最佳拟合的承载能力和曲线参数。利用这些值，生成了模拟的用户增长曲线，如图所示。
最佳拟合参数的承载能力为3.2亿年度用户。这仅比当前用户数量略有增加，表明美国手机市场正接近或已达到饱和状态。模型曲线在20世纪90年代的增长速度略低于实际值，但在21世纪初的增长速度超过了实际增长速度。
| 诞生 | 1985–1997 |
| 增长 | 1997–2005 |
| 成熟 | 2005–2015 |
然而，根据美国人口增长预测，这种承载能力可能过低。在过去的50-60年里，美国人口增长大致呈线性，即使增长速度放缓，美国人口在未来30-40年内也可能增长到3.5亿以上。此处显示的图表给出了美国人口增长到2050年的一种可能的估计。
基于这种增长，可以想象，美国手机用户总数将接近4.5亿。这意味着整个美国平均每人拥有1到1.3个手机用户。（拥有多个用户的用户可能会导致用户总数超过人口总数。）使用4.5亿用户容量，生成了第二个模型。
| 诞生 | 1985–1999 |
| 增长 | 1999–2008 |
| 成熟 | 2008–2017 |
可能是我们使用的S型曲线模型无法代表手机市场的增长。到2000年的初始增长似乎符合S型曲线，但从大约2002年到2010年，每年增长或多或少都是线性的。更好的模型可以使用三个部分：通过1999-2000年的S型曲线拟合，从2000年到2010年代某个时间点的线性拟合，以及2010年代到2020年代及以后的S型曲线，以模拟市场增长放缓和结束。这样，就可以更好地捕捉到21世纪头十年的稳定增长，同时通过S型曲线捕捉到早期增长和最终增长放缓。
| 年份 | 用户数量（美国） | 最佳拟合 | 替代 |
|---|---|---|---|
| 1985 | 340213 | 814055 | 1062908 |
| 1986 | 681825 | 1144192 | 1432811 |
| 1987 | 1230855 | 1607541 | 1930892 |
| 1988 | 2069441 | 2257198 | 2601113 |
| 1989 | 3508944 | 3166789 | 3502152 |
| 1990 | 5283055 | 4437802 | 4712029 |
| 1991 | 7557148 | 6208949 | 6333949 |
| 1992 | 11032753 | 8667552 | 8503486 |
| 1993 | 16009461 | 12062284 | 11397054 |
| 1994 | 24134421 | 16715210 | 15241256 |
| 1995 | 33758661 | 23028741 | 20322021 |
| 1996 | 44042992 | 31479447 | 26991339 |
| 1997 | 55312293 | 42586545 | 35667716 |
| 1998 | 69209321 | 56840566 | 46824391 |
| 1999 | 86047003 | 74582843 | 60957396 |
| 2000 | 109478031 | 95846166 | 78525336 |
| 2001 | 128374512 | 120202446 | 99856804 |
| 2002 | 140766842 | 146697466 | 125032571 |
| 2003 | 158721981 | 173948060 | 153768162 |
| 2004 | 182140362 | 200406947 | 185341305 |
| 2005 | 207896198 | 224698645 | 218613099 |
| 2006 | 233000000 | 245881068 | 252166811 |
| 2008 | 262700000 | 277712639 | 314458597 |
| 2009 | 276610580 | 288750497 | 341040881 |
| 2010 | 300520098 | 297144364 | 363838310 |
| 2011 | 303413087 | 382805650 | |
| 2012 | 308031710 | 398192131 | |
| 2013 | 311400727 | 410419632 | |
| 2014 | 313840346 | 419978822 | |
| 2015 | 315597628 | 427356711 | |
| 2016 | 316858595 | 432994855 |
| K | 301 | 310 | 320 | 330 | 340 | 350 | 360 | 370 | 450 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -6.78 | -6.81 | -6.85 | -6.88 | -6.91 | -6.94 | -6.96 | -6.99 | -7.19 | |
| -6.09 | -6.12 | -6.15 | -6.18 | -6.21 | -6.24 | -6.27 | -6.29 | -6.49 | |
| -5.50 | -5.52 | -5.56 | -5.59 | -5.62 | -5.65 | -5.67 | -5.70 | -5.90 | |
| -4.97 | -5.00 | -5.03 | -5.07 | -5.10 | -5.12 | -5.15 | -5.18 | -5.38 | |
| -4.44 | -4.47 | -4.50 | -4.53 | -4.56 | -4.59 | -4.62 | -4.65 | -4.85 | |
| -4.02 | -4.05 | -4.09 | -4.12 | -4.15 | -4.18 | -4.21 | -4.23 | -4.43 | |
| -3.66 | -3.69 | -3.72 | -3.75 | -3.78 | -3.81 | -3.84 | -3.87 | -4.07 | |
| -3.27 | -3.30 | -3.33 | -3.36 | -3.40 | -3.43 | -3.45 | -3.48 | -3.68 | |
| -2.88 | -2.91 | -2.94 | -2.98 | -3.01 | -3.04 | -3.07 | -3.10 | -3.30 | |
| -2.44 | -2.47 | -2.51 | -2.54 | -2.57 | -2.60 | -2.63 | -2.66 | -2.87 | |
| -2.07 | -2.10 | -2.14 | -2.17 | -2.21 | -2.24 | -2.27 | -2.30 | -2.51 | |
| -1.76 | -1.80 | -1.84 | -1.87 | -1.91 | -1.94 | -1.97 | -2.00 | -2.22 | |
| -1.49 | -1.53 | -1.57 | -1.60 | -1.64 | -1.67 | -1.71 | -1.74 | -1.97 | |
| -1.21 | -1.25 | -1.29 | -1.33 | -1.36 | -1.40 | -1.44 | -1.47 | -1.71 | |
| -0.92 | -0.96 | -1.00 | -1.04 | -1.08 | -1.12 | -1.16 | -1.19 | -1.44 | |
| -0.56 | -0.61 | -0.65 | -0.70 | -0.74 | -0.79 | -0.83 | -0.87 | -1.13 | |
| -0.30 | -0.35 | -0.40 | -0.45 | -0.50 | -0.55 | -0.59 | -0.63 | -0.92 | |
| -0.13 | -0.18 | -0.24 | -0.30 | -0.35 | -0.40 | -0.44 | -0.49 | -0.79 | |
| 0.11 | 0.05 | -0.02 | -0.08 | -0.13 | -0.19 | -0.24 | -0.29 | -0.61 | |
| 0.43 | 0.35 | 0.28 | 0.21 | 0.14 | 0.08 | 0.02 | -0.03 | -0.39 | |
| 0.80 | 0.71 | 0.62 | 0.53 | 0.45 | 0.38 | 0.31 | 0.25 | -0.15 | |
| 1.23 | 1.11 | 0.99 | 0.88 | 0.78 | 0.69 | 0.61 | 0.53 | 0.07 | |
| 1.93 | 1.71 | 1.52 | 1.36 | 1.22 | 1.10 | 0.99 | 0.90 | 0.34 | |
| 2.43 | 2.11 | 1.85 | 1.64 | 1.47 | 1.33 | 1.20 | 1.09 | 0.47 | |
| 6.44 | 3.46 | 2.74 | 2.32 | 2.03 | 1.80 | 1.62 | 1.46 | 0.70 | |
| 截距 | -772 | -706 | -684 | -669 | -658 | -648 | -640 | -634 | -600 |
| 斜率 | 0.3859 | 0.3527 | 0.3415 | 0.3340 | 0.3283 | 0.3236 | 0.3197 | 0.3163 | 0.2995 |
| R平方 | 0.9401 | 0.9841 | 0.9842 | 0.9820 | 0.9793 | 0.9767 | 0.9742 | 0.9718 | 0.9580 |
| 拐点 | 2001 | 2002 | 2002 | 2003 | 2003 | 2003 | 2004 | 2004 | 2005 |
- ↑ Murray Jr., James B. 无线国家：美国蜂窝革命的狂热启动。 Perseus 出版社，2001年。第15页
- ↑ Steinbock，Dan。诺基亚革命：一家改变行业非凡公司的故事。 AMACOM，2001年。第93页。
- ↑ Murray Jr., James B. 无线国家：美国蜂窝革命的狂热启动。 Perseus 出版社，2001年。第19页
- ↑ Cauley，Lesley。终点线：AT&T的兴衰。 自由出版社，2005年。第34页
- ↑ Steinbock，Dan。诺基亚革命：一家改变行业非凡公司的故事。 AMACOM，2001年。第136页。
- ↑ Sullivan，Nicholas P. 你现在可以听到我：小额贷款和手机如何将世界贫困人口连接到全球经济。 Wiley，2007年。第36页
- ↑ Tomasi，Wayne。高级电子通信系统。第5版。Prentice Hall，2001年。第374页
- ↑ Infoplease.com。美国手机用户数量，1985-2010。 http://www.infoplease.com/ipa/A0933563.html