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。第一個是亞歷山大·格雷厄姆·貝爾於1876年發明的有線電話。長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·赫茲推匯出無線電波的存在”。[1] 透過空氣傳輸訊號成為可能。
在19世紀末和20世紀初，年輕的科學家古列爾莫·馬可尼開始將兩者結合起來。到1986年，他已獲得使用電報訊號進行短距離無線通訊系統的專利。1901年，他成功地利用無線電訊號跨越了大西洋傳輸莫爾斯電碼訊號，證明了長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，這些系統被海運和航空模式採用，以克服船舶或飛機與地面之間通訊的困難。進入20世紀初，美國軍方和警察也開始使用無線通訊。摩托羅拉推出了對講機和步話機，以便在戰場上進行即時通訊。在李·德福雷斯特首次與汽車通訊（1906年）後的幾年裡，警車也配備了一對或兩對無線電，以便與排程員進行通訊，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，因此普通公眾無法使用。1947年，著名的貝爾實驗室取得了一項突破，將徹底改變無線技術。電晶體，一種對現代電子產品至關重要的簡單放大器/開關元件，極大地提高了無線通訊的便攜性和可靠性，勝過舊的真空管技術。
在20世紀70年代初，無線通訊主要侷限於富人（他們能夠負擔得起車載電話以及昂貴的運營訂閱費）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……整個紐約市只有24個人可以同時使用手機”。[3] 為了解決這個問題，蜂窩技術應運而生。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更小的區域，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表示懷疑。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，導致AT&T高管在很大程度上忽視了無線通訊。
其他人則更為樂觀。1983年，聯邦通訊委員會開始為企業開放無線頻率以運營蜂窩電話服務。整個國家根據城市人口被劃分為多個部分，每個部分包含30個城市，並透過抽籤分配給申請者。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回報的可能性，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。在眾多不同的申請者中，聯盟和聯盟開始萌芽，以共享和交易城市的所有權。最終，幾家大型公司崛起，鞏固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，但在AT&T因反壟斷訴訟被迫拆分時，這些頻譜被剝離給了較小的公司。[4]
建立蜂窩電話網路的早期階段是危險的。需要大量的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提供商網路（漫遊）之間蜂窩電話使用者的互動，以及可以中繼哪些型別的資訊（語音或透過簡訊系統傳送的文字）等等。
與此同時，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入歐洲的新興市場。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/地區，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在全球範圍內普及，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（以及隨之而來的網路繁榮和蕭條）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。更小、更輕、使用壽命更長的手機開始批次生產，而且價格非常便宜。一些極端偏遠地區獲得蜂窩網路服務比獲得乾淨水更容易。當前版本的手機，即智慧手機，透過語音、影片、文字、網路等方式將我們聯絡起來。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，手機可以用來刺激以前不可能實現的增長。例如，在印度的農村地區，微型貸款銀行從20世紀90年代中期到21世紀初開始開業。[6] 這些銀行透過手機進行通訊，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，否則這些機會可能會因地理位置而喪失。
縱觀20世紀，固定電話在美國變得無處不在。AT&T 在全國範圍內提供短途和長途服務，電話的使用變得普遍。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，現在更多的是光纖電纜），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，手機提供了極其重要的移動性功能。移動和蜂窩電話技術的全部魅力在於能夠隨時隨地與任何人聯絡。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。
在移動性方面，衛星電話系統與傳統手機形成了強有力的競爭。衛星電話不是依賴於蜂窩基站進行通訊，而是直接與軌道上的轉發器通訊。AT&T 於 1962 年演示了衛星電話，長期以來，衛星一直被用於傳送電話、電視和現在的網際網路服務等資訊遍佈全球。[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對人直接通訊對於日常消費者來說價格過高。它們確實被用於傳統手機無法發揮作用的極端環境或自然災害現場。
為了模擬手機在美國的興起，我們找到了 1985 年至 2010 年的年度使用者數量。[8] 請注意，資料來源未包含 2007 年的資料，因此該年份已從擬閤中排除。原始資料顯示了可能為 S 型曲線開端，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，找到了最佳擬合承載能力和曲線引數。使用這些值，生成了模擬的使用者增長曲線，並顯示在圖中。
最佳擬合引數的承載能力為 3.2 億年度使用者。這與目前的使用者數量相比僅略有增加，表明美國手機市場正在接近或處於飽和狀態。該模型曲線在 20 世紀 90 年代的增長速度略低於實際值，但在 2000 年代後期超過了實際增長。
| 誕生 | 1985 年至 1997 年 |
| 增長 | 1997 年至 2005 年 |
| 成熟 | 2005 年至 2015 年 |
然而，根據美國人口增長預測，該承載能力可能過低。在過去的 50-60 年裡，美國的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 年的一個可能估計。
基於這種增長，可以想象，美國手機使用者的總數將接近 4.5 億。這意味著在美國，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使總使用者數超過人口。）使用 4.5 億使用者容量，生成了第二個模型。
| 誕生 | 1985 年至 1999 年 |
| 增長 | 1999 年至 2008 年 |
| 成熟 | 2008 年至 2017 年 |
可能是我們使用的 S 型曲線模型不能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：一個穿過 1999-2000 年的 S 型曲線擬合，一個從 2000 年到 2010 年代某個時間的線性擬合，以及一個在 2010 年代到 2020 年代及以後的 S 型曲線，以模擬市場增長速度的放緩和結束。透過這種方式，可以更好地捕捉到 2000 年代的穩定增長，但 S 型曲線將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 | 備選 |
|---|---|---|---|
| 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：美國蜂窩革命的瘋狂啟動。Perseus 出版社，2001 年。第 15 頁
- ↑ Steinbock，Dan。諾基亞革命：一家改變行業的非凡公司的故事。AMACOM，2001 年。第 93 頁。
- ↑ Murray Jr.，James B.無線國家：美國蜂窩革命的瘋狂啟動。Perseus 出版社，2001 年。第 19 頁
- ↑ Cauley，Lesley。線路的終結：AT&T 的興衰。自由出版社，2005 年。第 34 頁
- ↑ Steinbock，Dan。諾基亞革命：一家改變行業的非凡公司的故事。AMACOM，2001 年。第 136 頁。
- ↑ Sullivan，Nicholas P.你現在可以聽到我的聲音：小額貸款和手機如何將世界窮人連線到全球經濟。Wiley，2007 年。第 36 頁
- ↑ Tomasi，Wayne。高階電子通訊系統。第 5 版。普倫蒂斯·霍爾，2001 年。第 374 頁
- ↑ Infoplease.com。1985-2010 年美國手機使用者。http://www.infoplease.com/ipa/A0933563.html