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。第一个是亚历山大·格雷厄姆·贝尔于1876年发明的有线电话。长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·赫兹推导出无线电波的存在”。[1] 通过空气传输信号成为可能。
在19世纪末和20世纪初，年轻的科学家古列尔莫·马可尼开始将两者结合起来。到1986年，他已获得使用电报信号进行短距离无线通信系统的专利。1901年，他成功地利用无线电信号跨越了大西洋传输莫尔斯电码信号，证明了长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，这些系统被海运和航空模式采用，以克服船舶或飞机与地面之间通信的困难。进入20世纪初，美国军方和警察也开始使用无线通信。摩托罗拉推出了对讲机和步话机，以便在战场上进行实时通信。在李·德福雷斯特首次与汽车通信（1906年）后的几年里，警车也配备了一对或两对无线电，以便与调度员进行通信，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，因此普通公众无法使用。1947年，著名的贝尔实验室取得了一项突破，将彻底改变无线技术。晶体管，一种对现代电子产品至关重要的简单放大器/开关组件，极大地提高了无线通信的便携性和可靠性，胜过旧的真空管技术。
在20世纪70年代初，无线通信主要局限于富人（他们能够负担得起车载电话以及昂贵的运营订阅费）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……整个纽约市只有24个人可以同时使用手机”。[3] 为了解决这个问题，蜂窝技术应运而生。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更小的区域，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表示怀疑。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，导致AT&T高管在很大程度上忽视了无线通信。
其他人则更为乐观。1983年，联邦通信委员会开始为企业开放无线频率以运营蜂窝电话服务。整个国家根据城市人口被划分为多个部分，每个部分包含30个城市，并通过抽签分配给申请者。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回报的可能性，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。在众多不同的申请者中，联盟和联盟开始萌芽，以共享和交易城市的所有权。最终，几家大型公司崛起，巩固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，但在AT&T因反垄断诉讼被迫拆分时，这些频谱被剥离给了较小的公司。[4]
建立蜂窝电话网络的早期阶段是危险的。需要大量的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提供商网络（漫游）之间蜂窝电话用户的交互，以及可以中继哪些类型的信息（语音或通过短信系统发送的文本）等等。
与此同时，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入欧洲的新兴市场。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/地区，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在全球范围内普及，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（以及随之而来的网络繁荣和萧条）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。更小、更轻、使用寿命更长的手机开始批量生产，而且价格非常便宜。一些极端偏远地区获得蜂窝网络服务比获得干净水更容易。当前版本的手机，即智能手机，通过语音、视频、文本、网络等方式将我们联系起来。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，手机可以用来刺激以前不可能实现的增长。例如，在印度的农村地区，微型贷款银行从20世纪90年代中期到21世纪初开始开业。[6] 这些银行通过手机进行通信，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，否则这些机会可能会因地理位置而丧失。
纵观20世纪，固定电话在美国变得无处不在。AT&T 在全国范围内提供短途和长途服务，电话的使用变得普遍。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，现在更多的是光纤电缆），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，手机提供了极其重要的移动性功能。移动和蜂窝电话技术的全部魅力在于能够随时随地与任何人联系。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。
在移动性方面，卫星电话系统与传统手机形成了强有力的竞争。卫星电话不是依赖于蜂窝基站进行通信，而是直接与轨道上的转发器通信。AT&T 于 1962 年演示了卫星电话，长期以来，卫星一直被用于发送电话、电视和现在的互联网服务等信息遍布全球。[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对人直接通信对于日常消费者来说价格过高。它们确实被用于传统手机无法发挥作用的极端环境或自然灾害现场。
为了模拟手机在美国的兴起，我们找到了 1985 年至 2010 年的年度用户数量。[8] 请注意，数据源未包含 2007 年的数据，因此该年份已从拟合中排除。原始数据显示了可能为 S 型曲线开端，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，找到了最佳拟合承载能力和曲线参数。使用这些值，生成了模拟的用户增长曲线，并显示在图中。
最佳拟合参数的承载能力为 3.2 亿年度用户。这与目前的用户数量相比仅略有增加，表明美国手机市场正在接近或处于饱和状态。该模型曲线在 20 世纪 90 年代的增长速度略低于实际值，但在 2000 年代后期超过了实际增长。
| 诞生 | 1985 年至 1997 年 |
| 增长 | 1997 年至 2005 年 |
| 成熟 | 2005 年至 2015 年 |
然而，根据美国人口增长预测，该承载能力可能过低。在过去的 50-60 年里，美国的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 年的一个可能估计。
基于这种增长，可以想象，美国手机用户的总数将接近 4.5 亿。这意味着在美国，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使总用户数超过人口。）使用 4.5 亿用户容量，生成了第二个模型。
| 诞生 | 1985 年至 1999 年 |
| 增长 | 1999 年至 2008 年 |
| 成熟 | 2008 年至 2017 年 |
可能是我们使用的 S 型曲线模型不能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：一个穿过 1999-2000 年的 S 型曲线拟合，一个从 2000 年到 2010 年代某个时间的线性拟合，以及一个在 2010 年代到 2020 年代及以后的 S 型曲线，以模拟市场增长速度的放缓和结束。通过这种方式，可以更好地捕捉到 2000 年代的稳定增长，但 S 型曲线将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 | 备选 |
|---|---|---|---|
| 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：美国蜂窝革命的疯狂启动。Perseus 出版社，2001 年。第 15 页
- ↑ Steinbock，Dan。诺基亚革命：一家改变行业的非凡公司的故事。AMACOM，2001 年。第 93 页。
- ↑ Murray Jr.，James B.无线国家：美国蜂窝革命的疯狂启动。Perseus 出版社，2001 年。第 19 页
- ↑ Cauley，Lesley。线路的终结：AT&T 的兴衰。自由出版社，2005 年。第 34 页
- ↑ Steinbock，Dan。诺基亚革命：一家改变行业的非凡公司的故事。AMACOM，2001 年。第 136 页。
- ↑ Sullivan，Nicholas P.你现在可以听到我的声音：小额贷款和手机如何将世界穷人连接到全球经济。Wiley，2007 年。第 36 页
- ↑ Tomasi，Wayne。高级电子通信系统。第 5 版。普伦蒂斯·霍尔，2001 年。第 374 页
- ↑ Infoplease.com。1985-2010 年美国手机用户。http://www.infoplease.com/ipa/A0933563.html