運輸部署案例集/蜂窩電話
在19世紀後半葉，通訊技術發生了兩項重大創新。第一項是1876年亞歷山大·格雷厄姆·貝爾發明了有線電話。遠距離的近乎即時的語音通訊成為可能，但僅限於固定基礎設施上的點之間。大約十年後的1887年，“德國科學家海因裡希·赫茲推斷出無線電波的存在”。[1]透過空氣的訊號傳輸成為可能。
在19世紀末和20世紀初，年輕的科學家古列爾莫·馬可尼開始將這兩者結合起來。到1886年，他已獲得了一種使用電報訊號進行短距離無線通訊的系統的專利。1901年，他成功地使用無線電訊號將摩爾斯電碼訊號傳送到大西洋彼岸，證明了遠距離無線通訊的可能性。大約在同一時間，雷金納德·費森登首次將音訊新增到無線傳輸中。
最初，這些系統被海事和航空模式採用，以克服船舶或飛機與地面之間通訊的困難。進入20世紀初，美國的軍隊和警察也開始關注無線通訊。摩托羅拉推出了對講機和步話機，以便在戰場上提供即時通訊。在李·德福雷斯特首次與汽車通訊（1906年）後的幾年裡，警車也配備了一到兩路無線電，以便與排程員溝通，並更有效地保護和服務。[2]
然而，這些早期的無線通訊裝置體積龐大，笨重且昂貴，這使得普通公眾無法使用。1947年，著名的貝爾實驗室取得了突破，這將永遠改變無線技術。電晶體是一種簡單的放大器/開關元件，對現代電子產品至關重要，它大大提高了無線通訊的便攜性和可靠性，以對抗舊的真空管技術。
在20世紀70年代初，無線通訊主要限於富人（他們負擔得起車載電話和昂貴的運營訂閱費）和公民波段（CB）內的業餘使用者。業餘無線電非常流行，因為培訓和裝置的入門成本相對較低。CB透過電影和歌曲成為流行文化的一部分。
無線通訊在併發使用者方面受到嚴重限制。“直到1981年……在整個紐約市，只有24個人可以同時使用他們的手機”。[3]為了解決這個問題，開發了蜂窩技術。蜂窩技術不是使用高功率、高塔發射機，而是使用許多較小、低功率的發射機。這樣，塔覆蓋的地理區域就被劃分為較小的區域，可以同時為數十或數百人提供服務。
第一次真正的測試始於20世紀70年代後期在芝加哥和華盛頓特區/巴爾的摩地區。AT&T和摩托羅拉被授權運營這些系統，以證明蜂窩電話的潛力。當時，人們對蜂窩電話市場的潛力持懷疑態度。AT&T在1980年進行的一項研究估計，到2000年，全國使用者數量僅為90萬，這導致AT&T高管基本上忽略了無線通訊。
其他人則更加樂觀。1983年，聯邦通訊委員會開始開放無線頻率，供企業運營蜂窩電話服務。整個國家根據城市人口被劃分為幾個部分，每個部分包含30個城市，並透過抽籤分配給申請人。在第一輪中，提交了190份申請；第二輪提交了353份；第三輪和第四輪分別提交了567份和5180份申請。隨著投資者和企業家看到巨大的回報可能性，越來越多的人湧入爭奪被抽籤分配的頻譜份額。
這些輪次充滿了繁文縟節和幕後交易。在眾多不同的申請人中，開始出現聯盟和聯盟，以共享和交易城市的產權。最終，幾家大型公司脫穎而出，整合了美國的大部分市場。有趣的是，固定電話巨頭AT&T獲得了無線頻譜，但由於反壟斷訴訟，AT&T被迫拆分，並將無線頻譜分給了較小的公司。[4]
建立蜂窩電話網路的早期階段是危險的。需要進行大量資本投資才能覆蓋廣闊的農村地區。必須開發、標準化和部署硬體和軟體。必須制定政策來管理不同運營商網路（漫遊）之間蜂窩電話使用者的互動、可以中繼的資訊型別（語音或透過簡訊系統傳送的文字）等等。
同時，國際公司也在開發和部署行動電話技術。摩托羅拉、諾基亞、西門子等公司正在進軍歐洲的新興市場。諾基亞尤其成為全球蜂窩電子產品的巨頭，其產品銷往140多個國家，擁有超過55,000名全球員工。[5]隨著模擬和最終數字蜂窩電話遍佈全球，其他技術進步也隨之而來，進一步推動了行動通訊的發展。商業化的網際網路在20世紀90年代（伴隨著網際網路泡沫的興起和破滅）出現，徹底改變了企業和社會對通訊的看法。
手機本身也得到了改進。體積更小、更輕、壽命更長的手機實現了批次生產，並且價格極其便宜。一些極端偏遠地區獲得蜂窩服務比獲得清潔水更容易。當前版本的手機，智慧手機，透過語音、影片、文字、網路等方式連線我們。我們的口袋裝置不再僅僅是手機；它們是功能齊全的電腦，可以訪問各種各樣的通訊渠道。
由於這種靈活性，行動電話可以用於刺激以前不可能實現的增長。例如，在印度的農村地區，從20世紀90年代中期到2000年代，微型貸款銀行開始開業。[6]這些銀行透過手機進行溝通，以便接觸基礎設施薄弱的村莊。村民還可以透過使用手機獲得更多聯絡，為他們的社群開啟更大的商業機會，否則這些機會將因地理位置而喪失。
在整個20世紀，固定電話在美國變得無處不在。透過AT&T提供全國範圍內的本地和長途服務，電話使用變得司空見慣。固定電話在速度和訊號質量方面優於無線電話。透過使用電線（以前是銅線，現在是光纖電纜），可以仔細控制訊號，從而最大限度地減少損耗並仔細分配頻寬。
然而，手機允許極其重要的移動功能。移動和蜂窩電話技術的全部魅力在於能夠從任何地方與任何人聯絡。隨著技術的進步以及手機變得越來越複雜、更輕、更便宜、更快和更耐用，大多數固定電話可能會被取代。
衛星電話系統在移動性方面為傳統手機提供了強勁的競爭對手。衛星電話不是依賴基站進行通訊，而是直接與軌道上的轉發器通訊。衛星由美國電話電報公司（AT&T）於1962年首次展示，長期以來一直用於在全球範圍內傳送電話、電視和現在的網際網路服務資訊。[7] 然而，由於將衛星送入軌道的成本極高，透過衛星電話進行的人與人之間的直接通訊對於日常消費者來說價格過高。它們確實適用於傳統手機無效的極端環境或自然災害現場。
為了模擬美國手機的興起，我們找到了1985年至2010年間的年度使用者數量。[8] 請注意，資料來源中未包含2007年的資料，因此該年已從擬閤中排除。原始資料顯示了可能為S型曲線開端的趨勢，其在3億或3億以上年度使用者處存在一定的承載能力。使用迴歸工具，我們找到了最佳擬合的承載能力和曲線引數。利用這些值，生成了模擬的使用者增長曲線，如圖所示。
最佳擬合引數的承載能力為3.2億年度使用者。這僅比當前使用者數量略有增加，表明美國手機市場正接近或已達到飽和狀態。模型曲線在20世紀90年代的增長速度略低於實際值，但在21世紀初的增長速度超過了實際增長速度。
| 誕生 | 1985–1997 |
| 增長 | 1997–2005 |
| 成熟 | 2005–2015 |
然而，根據美國人口增長預測，這種承載能力可能過低。在過去的50-60年裡，美國人口增長大致呈線性，即使增長速度放緩，美國人口在未來30-40年內也可能增長到3.5億以上。此處顯示的圖表給出了美國人口增長到2050年的一種可能的估計。
基於這種增長，可以想象，美國手機使用者總數將接近4.5億。這意味著整個美國平均每人擁有1到1.3個手機使用者。（擁有多個使用者的使用者可能會導致使用者總數超過人口總數。）使用4.5億使用者容量，生成了第二個模型。
| 誕生 | 1985–1999 |
| 增長 | 1999–2008 |
| 成熟 | 2008–2017 |
可能是我們使用的S型曲線模型無法代表手機市場的增長。到2000年的初始增長似乎符合S型曲線，但從大約2002年到2010年，每年增長或多或少都是線性的。更好的模型可以使用三個部分：透過1999-2000年的S型曲線擬合，從2000年到2010年代某個時間點的線性擬合，以及2010年代到2020年代及以後的S型曲線，以模擬市場增長放緩和結束。這樣，就可以更好地捕捉到21世紀頭十年的穩定增長，同時透過S型曲線捕捉到早期增長和最終增長放緩。
| 年份 | 使用者數量（美國） | 最佳擬合 | 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 |
| 拐點 | 2001 | 2002 | 2002 | 2003 | 2003 | 2003 | 2004 | 2004 | 2005 |
- ↑ Murray Jr., James B. 無線國家：美國蜂窩革命的狂熱啟動。 Perseus 出版社，2001年。第15頁
- ↑ Steinbock，Dan。諾基亞革命：一家改變行業非凡公司的故事。 AMACOM，2001年。第93頁。
- ↑ Murray Jr., James B. 無線國家：美國蜂窩革命的狂熱啟動。 Perseus 出版社，2001年。第19頁
- ↑ Cauley，Lesley。終點線：AT&T的興衰。 自由出版社，2005年。第34頁
- ↑ Steinbock，Dan。諾基亞革命：一家改變行業非凡公司的故事。 AMACOM，2001年。第136頁。
- ↑ Sullivan，Nicholas P. 你現在可以聽到我：小額貸款和手機如何將世界貧困人口連線到全球經濟。 Wiley，2007年。第36頁
- ↑ Tomasi，Wayne。高階電子通訊系統。第5版。Prentice Hall，2001年。第374頁
- ↑ Infoplease.com。美國手機使用者數量，1985-2010。 http://www.infoplease.com/ipa/A0933563.html