摘 要：第一代到第五代移動(dòng)通信在發(fā)展過程中不斷進(jìn)行代內(nèi)創(chuàng)新和代際演進(jìn)。縱觀每一代的發(fā)展歷程可知，在業(yè)務(wù)需求和外在技術(shù)的共同推動(dòng)下，移動(dòng)通信經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)制定、產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)擴(kuò)散，進(jìn)而逐步形成移動(dòng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。而構(gòu)成移動(dòng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和終端等三大構(gòu)件，在技術(shù)、市場(chǎng)和規(guī)制等三大作用力的影響下，推動(dòng)移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)代際演進(jìn)和躍升。基于三重螺旋模型的內(nèi)核區(qū)、外場(chǎng)域以及循環(huán)流的特性，可以全面分析6要素之間的作用關(guān)系。創(chuàng)新性地將生態(tài)系統(tǒng)與三重螺旋模型相結(jié)合，創(chuàng)新性地構(gòu)建移動(dòng)生態(tài)創(chuàng)新循環(huán)型螺旋發(fā)展分析框架，并借助移動(dòng)通信的技術(shù)特性，對(duì)每一代移動(dòng)通信代內(nèi)創(chuàng)新與代際演進(jìn)的機(jī)制進(jìn)行解析，進(jìn)一步明確每一代移動(dòng)通信創(chuàng)新和應(yīng)用的規(guī)律及特征?？梢园l(fā)現(xiàn)，每一代移動(dòng)通信內(nèi)部都包含突破式創(chuàng)新和漸進(jìn)式創(chuàng)新，代際間演進(jìn)機(jī)制也因分析模型中業(yè)務(wù)流、架構(gòu)流以及終端流的特性而有所不同，奇偶代的創(chuàng)新性無明顯差異。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信；代內(nèi)創(chuàng)新；代際演進(jìn)；產(chǎn)業(yè)生態(tài)；三重螺旋

中圖分類號(hào)：TN929.5" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1671-0037（2023）4-81-12

DOI：10.19345/j.cxkj.1671-0037.2023.4.008

0 引言

從第一代移動(dòng)通信（簡(jiǎn)稱“1G”）到第五代移動(dòng)通信（簡(jiǎn)稱“5G”），移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了從2G話音通信、3G移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、4G消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)再到5G產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的代際演進(jìn)和生態(tài)躍遷。4G移動(dòng)寬帶和消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)改變了人們的生活，而5G新技術(shù)、新架構(gòu)、新生態(tài)構(gòu)建的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正在改變?nèi)祟惿鐣?huì)［1］。移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)大約每10年更新一代［2］。而受牌照發(fā)放等因素的影響，國內(nèi)每一代移動(dòng)通信包括網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、商用、成熟和退網(wǎng)的整個(gè)生命周期都呈現(xiàn)出奇數(shù)代較短和偶數(shù)代較長(zhǎng)的特點(diǎn)［2］。對(duì)于移動(dòng)通信奇偶代之間的關(guān)系，有學(xué)者認(rèn)為，移動(dòng)通信發(fā)展的奇數(shù)代都有重大創(chuàng)新，而偶數(shù)代則是更好地滿足了奇數(shù)代所激發(fā)出的需求［3］；也有學(xué)者認(rèn)為，每一代移動(dòng)通信內(nèi)部都包含重大突破式創(chuàng)新。第二種觀點(diǎn)具體來講就是，每一代移動(dòng)通信系統(tǒng)都會(huì)經(jīng)歷從研發(fā)啟動(dòng)到產(chǎn)品發(fā)布、從產(chǎn)品商用到市場(chǎng)成熟、從網(wǎng)絡(luò)維護(hù)到退出服務(wù)等3個(gè)階段，而每一階段的生命周期都是10年。其中：在第一階段中，初期對(duì)技術(shù)的投資推動(dòng)了研發(fā)進(jìn)程，得以產(chǎn)生突破式創(chuàng)新或顛覆式創(chuàng)新；第二階段商用過程中，客戶和市場(chǎng)的需求則對(duì)運(yùn)營和服務(wù)提出更高要求，這些需要基于漸進(jìn)式創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)［4］。

具體到每一代的內(nèi)部創(chuàng)新和代際演進(jìn)機(jī)制，文獻(xiàn)顯示，1G和2G產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的創(chuàng)新和演進(jìn)機(jī)制可基于市場(chǎng)需求的拉動(dòng)、技術(shù)本身的推動(dòng)和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的驅(qū)動(dòng)等要素作用下的鏈環(huán)—回路模型來分析［5-6］。但3G以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)相分離，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、終端供應(yīng)商、內(nèi)容提供商、集成商、消費(fèi)者群體以及政府等多個(gè)成員共同組成一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，成員間依靠互生、共生、競(jìng)爭(zhēng)、合作等方式實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)協(xié)作和開放式發(fā)展［6-7］。而系統(tǒng)間演化路徑是核心技術(shù)、共生技術(shù)和競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)之間相互作用的結(jié)果［8］。“技術(shù)涌現(xiàn)”可以推動(dòng)技術(shù)生態(tài)位的整體躍遷，從而形成新的技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)洞與技術(shù)生態(tài)位“態(tài)”呈倒U形關(guān)系［9］。從3GPP標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)的角度，可以將移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈分為三方勢(shì)力陣營，即芯片終端廠商、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商和移動(dòng)運(yùn)營商［10］。

國外學(xué)者借助開放式創(chuàng)新理念構(gòu)建起循環(huán)創(chuàng)新模型（Cyclic Innovation Model，CIM）來分析移動(dòng)通信創(chuàng)新過程。該模型擺脫了傳統(tǒng)的鏈?zhǔn)礁拍?，包含一個(gè)由4個(gè)相互作用的“變化周期”連接的4個(gè)“變化節(jié)點(diǎn)”的圓圈，強(qiáng)調(diào)企業(yè)家精神與科技變化、科學(xué)研究、產(chǎn)品開發(fā)和市場(chǎng)轉(zhuǎn)變等4種因素之間的關(guān)系及作用［11］。對(duì)于代際演進(jìn)中的用戶發(fā)展和擴(kuò)散過程，國外學(xué)者較多關(guān)注技術(shù)擴(kuò)散的作用，采用Norton-bass模型、Logistic模型或者Gompertz模型來分析技術(shù)擴(kuò)散的創(chuàng)新效應(yīng)和模仿效應(yīng)，研究移動(dòng)通信代際演進(jìn)的作用規(guī)律［12-16］。

上述移動(dòng)通信創(chuàng)新研究主要涉及創(chuàng)新基本理論以及生態(tài)系統(tǒng)理論。創(chuàng)新基本理論方面，創(chuàng)新過程涉及創(chuàng)新理論中的鏈環(huán)—回路模式以及循環(huán)創(chuàng)新模式等，創(chuàng)新模式涉及突破式創(chuàng)新和漸進(jìn)式創(chuàng)新。生態(tài)系統(tǒng)方面，主要考慮移動(dòng)通信的技術(shù)生態(tài)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，技術(shù)生態(tài)涉及“涌現(xiàn)”理論和“結(jié)構(gòu)洞”理論，產(chǎn)業(yè)生態(tài)則涉及產(chǎn)業(yè)協(xié)同等相關(guān)內(nèi)容。

總體來講，關(guān)于移動(dòng)通信的技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等階段的創(chuàng)新特性等，已有諸多研究，但缺乏對(duì)移動(dòng)通信發(fā)展全流程的分析，對(duì)4G和5G的演進(jìn)特性鮮有涉及，難以全面回答代際間演進(jìn)時(shí)的創(chuàng)新屬性及差異。因此，本文從移動(dòng)通信發(fā)展各個(gè)階段的特點(diǎn)出發(fā)，引入三重螺旋創(chuàng)新生態(tài)模型，并與既有文獻(xiàn)中的生態(tài)系統(tǒng)理論相融合，以業(yè)務(wù)為核心，面向業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用等3要素以及技術(shù)、市場(chǎng)和規(guī)制等3種作用力，構(gòu)建移動(dòng)生態(tài)創(chuàng)新循環(huán)型螺旋發(fā)展模型，從移動(dòng)通信系統(tǒng)整體發(fā)展的視角分析代內(nèi)創(chuàng)新特性以及代際間演變機(jī)制，探索移動(dòng)通信代內(nèi)創(chuàng)新和發(fā)展模式，研究移動(dòng)通信代際間演進(jìn)的規(guī)律。三螺旋創(chuàng)新模式是Etzkowitz和Leydesdorff（1995）在20世紀(jì)90年代中葉提出來的，強(qiáng)調(diào)大學(xué)、產(chǎn)業(yè)、政府三元一體的創(chuàng)新模式［17］。但三螺旋并非僅指官產(chǎn)學(xué)，科研機(jī)構(gòu)也可以融入三螺旋模型［18］。將三螺旋模型與創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)相結(jié)合，可以構(gòu)建基于三螺旋理論的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)［19］。

本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于，對(duì)移動(dòng)通信的發(fā)展階段進(jìn)行細(xì)分，并結(jié)合移動(dòng)通信的技術(shù)特性，構(gòu)建三重螺旋與技術(shù)生態(tài)模型相結(jié)合的新模型，對(duì)代內(nèi)創(chuàng)新和代際演進(jìn)的特征進(jìn)行全面且深入的分析，因而具有一定的理論和方法創(chuàng)新貢獻(xiàn)。

1 分析框架

1.1 總體分析

每一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展都會(huì)經(jīng)歷需求分析、標(biāo)準(zhǔn)制定、設(shè)備研制、技術(shù)測(cè)試、牌照發(fā)放、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、預(yù)商用、正式商用、用戶發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)以及服務(wù)終止等階段。創(chuàng)新貫穿于每個(gè)發(fā)展階段，如外在技術(shù)與來自市場(chǎng)的業(yè)務(wù)和應(yīng)用需求共同催生新業(yè)務(wù)，而標(biāo)準(zhǔn)制定、產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)擴(kuò)散等過程則進(jìn)一步促進(jìn)了代內(nèi)創(chuàng)新。隨著技術(shù)的成熟和市場(chǎng)的擴(kuò)大，標(biāo)準(zhǔn)化組織、產(chǎn)業(yè)組織、運(yùn)營商、設(shè)備商、應(yīng)用提供商以及用戶等會(huì)形成一個(gè)由創(chuàng)新引領(lǐng)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。產(chǎn)業(yè)生態(tài)內(nèi)部某些關(guān)鍵要素的生態(tài)位發(fā)生變遷時(shí)，就可能產(chǎn)生業(yè)務(wù)、市場(chǎng)和應(yīng)用方面的新需求，從而推動(dòng)代際演進(jìn)和躍升，迎接下一代移動(dòng)通信的到來。代內(nèi)創(chuàng)新和代際演進(jìn)是有機(jī)組合、相互關(guān)聯(lián)的一個(gè)完整過程，其演進(jìn)特性可以基于生態(tài)系統(tǒng)和多重螺旋模型來協(xié)同分析（見圖1）。

1.1.1 業(yè)務(wù)和需求。業(yè)務(wù)類型和性能需求是促進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及無線關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和演變的重要因素。在話音、數(shù)據(jù)、短信等業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上提供更多的應(yīng)用，并保證業(yè)務(wù)和應(yīng)用的性能，也是運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和性能優(yōu)化的主要方向。

1.1.2 內(nèi)在技術(shù)發(fā)展。數(shù)字通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多媒體技術(shù)、光纖傳輸、云計(jì)算、人工智能等是移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。它們遵循自身的發(fā)展規(guī)律而自行發(fā)展，并作為外部技術(shù)推動(dòng)著移動(dòng)通信技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展。而內(nèi)在技術(shù)是指移動(dòng)通信的某些關(guān)鍵技術(shù)，它們也處在不斷的創(chuàng)新發(fā)展中。例如，關(guān)鍵無線技術(shù)相關(guān)的頻譜資源復(fù)用方式和信號(hào)處理方式，干擾控制技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等。這些技術(shù)既隨業(yè)務(wù)需求而創(chuàng)新，又在應(yīng)用中不斷發(fā)展，從而帶來系統(tǒng)性能的提升和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演變。

1.1.3 標(biāo)準(zhǔn)制定。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是新一代移動(dòng)通信的起點(diǎn)。它對(duì)業(yè)務(wù)特性、系統(tǒng)性能、關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)架構(gòu)、接口協(xié)議以及通信過程等內(nèi)容都進(jìn)行了定義，以保證多廠家互操作過程中技術(shù)的統(tǒng)一性和接口的開放性。全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)Ξa(chǎn)品研發(fā)起到指導(dǎo)作用，并促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的完善以及網(wǎng)絡(luò)的部署與運(yùn)營。

1.1.4 產(chǎn)品研發(fā)。產(chǎn)品研發(fā)是指在滿足標(biāo)準(zhǔn)基本要求的基礎(chǔ)上，設(shè)備商可以采取不同的市場(chǎng)策略自行設(shè)計(jì)設(shè)備形態(tài)并開發(fā)專用算法。例如，設(shè)備采用專用硬件平臺(tái)來運(yùn)行，算法采用內(nèi)部私有協(xié)議來實(shí)現(xiàn)，功能分階段提供和逐步開發(fā)等。這些使得不同廠家在產(chǎn)品功能和性能方面各有優(yōu)勢(shì)。此外，研發(fā)階段包含多種突破式創(chuàng)新。如手機(jī)Android和蘋果IOS操作系統(tǒng)的出現(xiàn)徹底改變了移動(dòng)通信的生態(tài)，產(chǎn)生了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)新生態(tài)。

1.1.5 技術(shù)擴(kuò)散。隨著網(wǎng)絡(luò)部署規(guī)模的擴(kuò)大和技術(shù)的成熟，用戶數(shù)也逐步增加。根據(jù)技術(shù)擴(kuò)散理論，用戶發(fā)展通常呈S形或者倒U形擴(kuò)散曲線，即從初期的慢速增長(zhǎng)到逐漸快速增長(zhǎng)再到后期新一代網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)后的增長(zhǎng)減緩的過程。此外，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模和資費(fèi)政策都對(duì)用戶的發(fā)展速度有著顯著影響。

1.1.6 產(chǎn)業(yè)生態(tài)及六大要素。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，設(shè)備、運(yùn)營、業(yè)務(wù)以及用戶等要素構(gòu)成移動(dòng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)，它們之間協(xié)同作用，共同發(fā)展。在移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)生態(tài)中，業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和終端是關(guān)鍵要素，技術(shù)、市場(chǎng)和規(guī)制則直接影響通信發(fā)展進(jìn)程，可分別將它們看作移動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的三大構(gòu)件和三大作用力。三大構(gòu)件中，業(yè)務(wù)決定了應(yīng)用的形態(tài)，業(yè)務(wù)和應(yīng)用又對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和終端功能起著決定性作用。三大作用力方面：技術(shù)發(fā)展是移動(dòng)通信系統(tǒng)創(chuàng)新和演進(jìn)的核心要素，是代內(nèi)創(chuàng)新和代際演進(jìn)的主要推手；市場(chǎng)上用戶的增加則會(huì)在功能、性能和業(yè)務(wù)等方面產(chǎn)生新的需求；規(guī)制對(duì)頻譜資源的利用、資費(fèi)的合理設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展速度等都有決定性的作用。這些要素既相互獨(dú)立，又相互影響。內(nèi)部三大構(gòu)件不協(xié)調(diào)會(huì)產(chǎn)生新的生態(tài)位，進(jìn)而推動(dòng)升級(jí)換代；外部三大作用力的變化也可能引領(lǐng)創(chuàng)新或者推動(dòng)升級(jí)換代。1G—5G生態(tài)系統(tǒng)中三大構(gòu)件和三大作用力的特點(diǎn)如表1所示。

1.2 代內(nèi)創(chuàng)新的分析思路

代內(nèi)創(chuàng)新主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)制定、產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)擴(kuò)散以及產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展等階段，包括業(yè)務(wù)、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、生態(tài)體系等多個(gè)方面。

1G提供話音業(yè)務(wù)，采用模擬和頻分雙工等無線技術(shù)，系統(tǒng)容量有限，抗干擾能力弱，保密性差，缺乏統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)。終端笨重且價(jià)格昂貴，因此用戶數(shù)少且發(fā)展緩慢。1G的出現(xiàn)和發(fā)展是技術(shù)和市場(chǎng)共同作用的結(jié)果。隨著技術(shù)進(jìn)步和需求增加，它也必然要向下一代通信技術(shù)發(fā)展和演進(jìn)。

為了更好地提升話音業(yè)務(wù)的話音質(zhì)量及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的移動(dòng)性，2G以及2.5G系統(tǒng)在編碼方式、用戶管理、數(shù)據(jù)應(yīng)用和移動(dòng)性管理等方面采用了新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和技術(shù)手段，終端可以實(shí)現(xiàn)對(duì)話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持，用戶發(fā)展較快，市場(chǎng)壯大迅速。規(guī)制方面，世界各國的運(yùn)營商、設(shè)備商以及電信管制機(jī)構(gòu)在頻譜管理、資費(fèi)模式、運(yùn)營策略等方面進(jìn)行了全面探討，為未來移動(dòng)通信的發(fā)展鋪平了道路。

業(yè)務(wù)種類及帶寬需求的增加推動(dòng)3G核心網(wǎng)絡(luò)和無線接口不斷升級(jí)。隨著標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)性能逐步增強(qiáng)。智能終端的出現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)容量、用戶規(guī)模、商業(yè)形態(tài)等產(chǎn)生了顯著影響，使得終端設(shè)備商和應(yīng)用提供商的地位提高。規(guī)制方面，除了常規(guī)的對(duì)于頻譜、牌照等的規(guī)制外，標(biāo)準(zhǔn)方面也有所涉及。例如，中國政府牽頭并聯(lián)合國內(nèi)電信行業(yè)共同制定并提出了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA。從標(biāo)準(zhǔn)制定、立項(xiàng)推廣、芯片研發(fā)、終端和設(shè)備開發(fā)到產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展等各個(gè)階段，國內(nèi)的TD產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟都起著重要的引領(lǐng)和推動(dòng)作用。

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)帶寬和延遲等特性的要求較高，因此，4G LTE（Long Term Evolution）無線技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)被進(jìn)一步完善，終端形態(tài)更加多樣化，對(duì)視頻和多媒體類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持性更好。此外，LTE個(gè)人用戶、行業(yè)用戶和物聯(lián)網(wǎng)用戶均有一定程度的發(fā)展，為了應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的需求，LTE也制定了單獨(dú)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)制方面，中國于2012年12月頒發(fā)了TDD（時(shí)分雙工） LTE牌照，2015年2月頒發(fā)了FDD（頻分雙工） LTE牌照。

為了滿足多場(chǎng)景下的帶寬、延遲和連接性需求，5G采用了新的空口技術(shù)，以及面向服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與面向終端特性和業(yè)務(wù)需求的網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)。5G服務(wù)于行業(yè)用戶和物聯(lián)網(wǎng)用戶，用戶種類多，終端形態(tài)多，使用范圍廣。規(guī)制方面，各國對(duì)5G采取的建網(wǎng)策略不同，所以對(duì)高低頻譜的分配順序也有所不同，如中國優(yōu)先分配中低頻譜，而美國優(yōu)先拍賣高頻段毫米波頻譜。組網(wǎng)方面，基于對(duì)獨(dú)立組網(wǎng)和非獨(dú)立組網(wǎng)的選擇不同，運(yùn)營商之間關(guān)于是否共建共享的考慮也有所不同。此外，中國新增中國廣電為5G運(yùn)營商，為其頒發(fā)5G牌照并提供建設(shè)和運(yùn)營支持。

1.3 代際演進(jìn)的分析模型

在周春彥與亨利·埃茨科威茲構(gòu)建的三螺旋創(chuàng)新模式下的內(nèi)核外場(chǎng)模型中［17］，內(nèi)核區(qū)定義了每個(gè)要素獨(dú)有的特性，外場(chǎng)域描述了內(nèi)核區(qū)各要素的影響因素。內(nèi)核區(qū)之間的循環(huán)形成產(chǎn)品，外場(chǎng)域與內(nèi)核區(qū)之間的合作則影響場(chǎng)間的能量均衡，從而產(chǎn)生進(jìn)化的力量。

本文據(jù)此構(gòu)建移動(dòng)生態(tài)創(chuàng)新循環(huán)型螺旋發(fā)展分析框架，將移動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和終端等三大構(gòu)件視為三重螺旋的內(nèi)核區(qū)，將技術(shù)、市場(chǎng)和規(guī)制等三大作用力視為三重螺旋的外場(chǎng)域。內(nèi)場(chǎng)的業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和終端等三大要素自行循環(huán)和發(fā)展變化，并在螺旋體內(nèi)其他要素的影響及外場(chǎng)域要素的共同作用下，形成獨(dú)立流動(dòng)并相互作用的業(yè)務(wù)應(yīng)用流、網(wǎng)絡(luò)特性流以及終端能力流等三大循環(huán)流。

業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和終端等3股螺旋呈現(xiàn)出獨(dú)立進(jìn)化的形態(tài)，每股螺旋都在不斷完善，謀求自身發(fā)展，這形成了三螺旋的縱向進(jìn)化特征。業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和終端等3種流的循環(huán)流動(dòng)，不僅橫向上促進(jìn)產(chǎn)品創(chuàng)新和發(fā)展，而且縱向上驅(qū)動(dòng)每股螺旋不斷完善和發(fā)展，從而改變螺旋的運(yùn)動(dòng)軌跡，促進(jìn)系統(tǒng)代際間升級(jí)和演化（見圖2）［17］。

1.3.1 內(nèi)核區(qū)及要素。網(wǎng)絡(luò)要素的內(nèi)核包括核心網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)兩大部分，涉及技術(shù)、協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)、架構(gòu)、容量、開放性以及安全性等方面的內(nèi)容。其主要產(chǎn)出可概括為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)特性以及業(yè)務(wù)支持性，它們決定了配套的終端特性、應(yīng)用種類以及業(yè)務(wù)能力，引領(lǐng)三重螺旋模型中網(wǎng)絡(luò)特性的循環(huán)過程。

終端要素的內(nèi)核包括芯片、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用、操作系統(tǒng)、形態(tài)、終端能力等方面的內(nèi)容。終端要素的產(chǎn)出主要為終端類型和終端能力，它們影響著網(wǎng)絡(luò)功能和應(yīng)用類型。

應(yīng)用和平臺(tái)要素的內(nèi)核包括應(yīng)用特性、終端支持性、商業(yè)模式以及App等方面的內(nèi)容。其產(chǎn)出主要為應(yīng)用類型和應(yīng)用特性，它們對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能和終端能力有著明確的要求，并在一定程度上推動(dòng)著網(wǎng)絡(luò)和終端的發(fā)展。

1.3.2 外場(chǎng)域及要素。用戶/市場(chǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展起著重要的推動(dòng)作用。用戶規(guī)模大，則對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量和性能要求高；市場(chǎng)發(fā)展好，網(wǎng)絡(luò)覆蓋和建設(shè)速度則須提升，支持的應(yīng)用種類也須增加。

技術(shù)/標(biāo)準(zhǔn)決定了網(wǎng)絡(luò)和終端所需實(shí)現(xiàn)的基本功能和擴(kuò)展功能，使得網(wǎng)絡(luò)和終端能夠兼容且互通。

政策/規(guī)制決定了頻譜資源的分配方式、資費(fèi)的收取原則、網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)規(guī)模、應(yīng)用的普及程度等，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能和性能、終端的銷售和市場(chǎng)、應(yīng)用的推廣等有著很大影響，也間接影響網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和發(fā)展的步伐。

1.3.3 3種循環(huán)流及流動(dòng)性。以3種要素內(nèi)循環(huán)為基礎(chǔ)的多種產(chǎn)出在螺旋體內(nèi)形成大循環(huán)流，分別為業(yè)務(wù)/應(yīng)用流、網(wǎng)絡(luò)特性流和終端能力流。

業(yè)務(wù)/應(yīng)用流是指業(yè)務(wù)及應(yīng)用的特性決定了終端類型和網(wǎng)絡(luò)特性。例如，話音和短信業(yè)務(wù)可由2G網(wǎng)絡(luò)支持，而高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要3G、4G或者5G網(wǎng)絡(luò)支持，低時(shí)延高可靠業(yè)務(wù)則需要5G網(wǎng)絡(luò)支持。同時(shí)，業(yè)務(wù)特性對(duì)終端能力也有要求，如果業(yè)務(wù)特性所需的峰值速率超過終端的能力上限，則業(yè)務(wù)性能無法保證。此外，對(duì)于特定的業(yè)務(wù)/應(yīng)用流，如果網(wǎng)絡(luò)和終端不能很好地予以支持，則會(huì)倒逼網(wǎng)絡(luò)和終端的演進(jìn)。

網(wǎng)絡(luò)特性流是指網(wǎng)絡(luò)特性對(duì)終端和應(yīng)用的促進(jìn)作用。每一代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展都會(huì)帶來網(wǎng)絡(luò)功能的改進(jìn)和性能的提高，從而可以更好地為各類新應(yīng)用提供支持，并相應(yīng)地推動(dòng)終端的升級(jí)換代。

終端能力流是指終端能力對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的作用關(guān)系。隨著5G時(shí)代泛智能終端的發(fā)展，各類應(yīng)用所需終端的特性區(qū)分更加明顯，如小帶寬高可靠的物聯(lián)網(wǎng)終端、大帶寬低時(shí)延的虛擬現(xiàn)實(shí)終端、低時(shí)延高可靠的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)終端等。各類終端所支持的應(yīng)用不同，對(duì)網(wǎng)絡(luò)特性的要求也不同?？傊K端能力對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能和性能的發(fā)揮以及應(yīng)用的推廣具有很強(qiáng)的促進(jìn)作用。

2 1G到5G代內(nèi)的創(chuàng)新機(jī)制

1G—5G系統(tǒng)相關(guān)的特點(diǎn)如表2所示。代內(nèi)創(chuàng)新體現(xiàn)在每個(gè)階段，由于特點(diǎn)和創(chuàng)新性較多，所以予以綜合并論述如下。

2.1 1G代內(nèi)創(chuàng)新

20世紀(jì)70年代，無線電話系統(tǒng)在公安、消防、出租車等行業(yè)中得到應(yīng)用。規(guī)模集成電路和微處理技術(shù)的應(yīng)用以及無線電技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為第一代通信技術(shù)的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件。1G只有“國家標(biāo)準(zhǔn)”，沒有“國際標(biāo)準(zhǔn)”。其中，美國的AMPS（Advanced Mobile Phone System）和英國的TACS（Total Access Communications System）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在全球應(yīng)用較廣。它們采用了全新的空中接口和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，借助頻率復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)蜂窩式組網(wǎng)，滿足了基本的網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求，支持話音業(yè)務(wù)，提供通話和小區(qū)切換等基本服務(wù)。1G主要包括電信設(shè)備制造和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商兩類參與者，因此僅有價(jià)值鏈而不存在復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。

2.2 2G代內(nèi)創(chuàng)新

隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，為了滿足覆蓋、容量、移動(dòng)性、安全性、話音質(zhì)量和全球漫游等方面的需求，2G數(shù)字無線通信技術(shù)逐步被商用。2G支持系統(tǒng)內(nèi)國際漫游，能夠滿足話音業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性需求以及基本的傳輸和業(yè)務(wù)容量需求。2G仍以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，支持短信業(yè)務(wù)。后來，隨著Internet技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求也日益增強(qiáng)。通過將TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議引入移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)并構(gòu)建數(shù)據(jù)支撐體系，移動(dòng)通信系統(tǒng)得以支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，從而邁向了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體的新時(shí)代。

2G仍缺乏統(tǒng)一的全球標(biāo)準(zhǔn)，但以歐洲的GSM（Global System for Mobile Communications）系統(tǒng)和美國的CDMA（Code Division Multiple Access）系統(tǒng)為主。產(chǎn)業(yè)生態(tài)方面，2G支持話音和短信業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商、終端設(shè)備商、短信及應(yīng)用提供商、移動(dòng)運(yùn)營商以及移動(dòng)用戶等構(gòu)成了2G移動(dòng)通信的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。2.5G引入了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商、終端設(shè)備商、應(yīng)用提供商、內(nèi)容提供商、短信應(yīng)用提供商、彩信業(yè)務(wù)提供商、移動(dòng)運(yùn)營商以及移動(dòng)用戶等主體構(gòu)成了2.5G移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。

2.3 3G代內(nèi)創(chuàng)新

移動(dòng)Internet激增和多媒體服務(wù)的應(yīng)用對(duì)移動(dòng)接入能力提出了更高的要求，從而推動(dòng)了第三代通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)制定和商用部署工作。其目標(biāo)是支持更大帶寬和速率、增強(qiáng)更高速度的移動(dòng)性、滿足上下行不對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多種智能終端的應(yīng)用需求，并便于靈活引入新技術(shù)。

3G包含TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）、WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）和CDMA2000（Code Division Multiple Access2000）等3種制式，其性能進(jìn)一步提高，可以提供更大的帶寬，支持流媒體類、會(huì)話類、交互類和背景類等各類多媒體業(yè)務(wù)，它們對(duì)帶寬和時(shí)延的要求各不相同。3G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)最早脫胎于2G系統(tǒng)，采用電路域與分組域相結(jié)合的方式支持話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展以及業(yè)務(wù)和應(yīng)用的擴(kuò)展，全I(xiàn)P化架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)逐漸成形。

相較于2G產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，3G時(shí)代全球標(biāo)準(zhǔn)逐步統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)化組織和行業(yè)協(xié)會(huì)的作用進(jìn)一步增強(qiáng)。短信應(yīng)用也發(fā)展為多媒體彩信業(yè)務(wù)，移動(dòng)智能終端以及行業(yè)模式得到大規(guī)模應(yīng)用。為了滿足智能終端的需求，運(yùn)營商推出了應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)，吸引應(yīng)用開發(fā)者積極參與，移動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)更加壯大。同時(shí)，數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)的資費(fèi)管理也成為管制機(jī)構(gòu)關(guān)注的重點(diǎn)之一。

2.4 4G代內(nèi)創(chuàng)新

為了保證未來3G系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)力的連續(xù)性，滿足用戶對(duì)更高數(shù)據(jù)速率和服務(wù)質(zhì)量的需求，并持續(xù)優(yōu)化分組交換系統(tǒng)，降低設(shè)備復(fù)雜度，減少網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營成本，第四代移動(dòng)通信LTE應(yīng)運(yùn)而生。LTE可進(jìn)一步減少時(shí)延，提高用戶數(shù)據(jù)傳輸速率、邊緣用戶速率以及頻譜效率，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低終端功耗。

為了達(dá)到更高的性能指標(biāo)，LTE及LTE高級(jí)演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)引入了一系列關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了接收機(jī)性能的改善、工作帶寬的增加、多天線技術(shù)和波束賦形技術(shù)的應(yīng)用、抗干擾技術(shù)的增強(qiáng)、基于IP的話音調(diào)度算法的改進(jìn)等。架構(gòu)方面，LTE減少了基站與核心網(wǎng)之間信息交互的多節(jié)點(diǎn)開銷，從而更加扁平化。其好處是：節(jié)點(diǎn)數(shù)量減少，用戶面時(shí)延大大縮短；簡(jiǎn)化了控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)的過程，減少了狀態(tài)遷移的時(shí)間；降低系統(tǒng)復(fù)雜性，減少了接口類型，系統(tǒng)內(nèi)部相應(yīng)的交互操作也隨之減少。LTE及其高級(jí)演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)上行和下行定義了12種終端能力級(jí)別。此外，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器對(duì)機(jī)器通信，還定義了特定類型的終端，它們所需要的速率和功耗都更低。

2.5 5G代內(nèi)創(chuàng)新

5G是為了滿足更大帶寬、更多鏈接以及更低時(shí)延的業(yè)務(wù)需求而誕生的。它可以支撐物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及高速寬帶業(yè)務(wù)，頻譜效率更高，應(yīng)用類型更多。

為了應(yīng)對(duì)流量的爆發(fā)式增長(zhǎng)和用戶結(jié)構(gòu)的變化，5G系統(tǒng)采用了基于服務(wù)的架構(gòu)，接口開放，網(wǎng)絡(luò)功能和業(yè)務(wù)應(yīng)用更易于擴(kuò)展。5G空口設(shè)計(jì)采用了新的幀結(jié)構(gòu)、靈活可擴(kuò)展的無線參數(shù)集、多種天線模式以及高頻和低頻等不同頻譜類型，從而極大地提高了技術(shù)能力，提升了系統(tǒng)性能。為了快速推進(jìn)部署，5G標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種組網(wǎng)類型，即與4G聯(lián)合下的非獨(dú)立組網(wǎng)以及5G獨(dú)立組網(wǎng)，并采用多種組網(wǎng)方式來實(shí)現(xiàn)。

5G終端除了智能手機(jī)等傳統(tǒng)終端類型之外，還新增了多種個(gè)人及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。5G終端的功能和形態(tài)更為復(fù)雜，需要對(duì)獨(dú)立組網(wǎng)和非獨(dú)立組網(wǎng)、高頻毫米波以及中低頻段均提供支持性和兼容性。

3 1G到5G的代際演進(jìn)

對(duì)于移動(dòng)通信的代際演進(jìn)，可采用基于生態(tài)系統(tǒng)的三重螺旋模型來全面分析6要素作用下的移動(dòng)通信代際演進(jìn)過程。

3.1 基于三重螺旋模型的代際演進(jìn)

在移動(dòng)通信三重螺旋分析模型中，3種流之間相互影響，共同作用，推動(dòng)螺旋體中各要素功能的整體提升，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的代際演進(jìn)。

3.1.1 業(yè)務(wù)和應(yīng)用流。話音一直是人們交流的最基本需求，從有線電話到1G，話音都是主要業(yè)務(wù)。而隨著Internet技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的普及，數(shù)據(jù)及多媒體業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求日漸提高，因此從2G時(shí)代的GSM和CDMA起開始引入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。第三代移動(dòng)通信在支持話音業(yè)務(wù)的同時(shí)，大大提升了上下行數(shù)據(jù)速率，為移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)提供了強(qiáng)力支撐。此外，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步演變?yōu)槿獻(xiàn)P架構(gòu)。結(jié)合無線技術(shù)的發(fā)展，第四代和第五代則可以提供更高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨著物互聯(lián)需求的增加，4G在提供高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，引入了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。5G時(shí)代的業(yè)務(wù)則進(jìn)一步細(xì)分為增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、高可靠低時(shí)延和低功耗大連接等3類業(yè)務(wù)，為各類個(gè)人用戶和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展提供了技術(shù)基礎(chǔ)。由此可見，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)所提供的基本業(yè)務(wù)種類逐漸增加，性能逐步提高，功能逐步增強(qiáng)。

3.1.2 網(wǎng)絡(luò)和架構(gòu)流。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)起著引領(lǐng)作用，也對(duì)系統(tǒng)性能起著制約作用。對(duì)于核心網(wǎng)架構(gòu)，2G時(shí)代，話音業(yè)務(wù)采用電路域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來承載，通話過程中話音持續(xù)占用業(yè)務(wù)信道，系統(tǒng)容量較低。3G初期，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)采用數(shù)據(jù)域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來承載，后期發(fā)展到全I(xiàn)P架構(gòu)，支持更多用戶在線并隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)工作。4G在全I(xiàn)P架構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將網(wǎng)絡(luò)單元的功能融合，使網(wǎng)絡(luò)更加扁平化，從而降低業(yè)務(wù)時(shí)延，提升客戶體驗(yàn)。5G采用面向服務(wù)的核心網(wǎng)架構(gòu)以及云計(jì)算等技術(shù)，為多場(chǎng)景下的業(yè)務(wù)提供支持，滿足不同業(yè)務(wù)的性能需求。此外，為了持續(xù)支持話音業(yè)務(wù)，3G早期采用電路域和分組域并行的架構(gòu)，4G和5G則完全采用分組域來承載話音業(yè)務(wù)。架構(gòu)的變化不僅保證了話音業(yè)務(wù)的功能，也帶來了業(yè)務(wù)性能的提升。

無線技術(shù)對(duì)于系統(tǒng)容量、覆蓋、抗干擾能力有著決定性作用，對(duì)業(yè)務(wù)性能如延遲和帶寬都有直接影響。因此，無線關(guān)鍵技術(shù)方面的差異體現(xiàn)出每一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的顯著特征，也是代際劃分的基礎(chǔ)。例如：第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用模擬技術(shù)，導(dǎo)致業(yè)務(wù)量小、質(zhì)量差、安全性差、難以加密；而第二代之后則采用數(shù)字技術(shù)，其具有頻譜利用率高、保密性強(qiáng)、便于實(shí)現(xiàn)切換和漫游等性能。此外，對(duì)于多址方式，則分別從第一代的頻分多址演進(jìn)到第二代的時(shí)分多址、第三代的碼分多址、第四代和第五代的正交頻分多址。每種多址方式的變化都會(huì)帶來頻譜效率的提高，進(jìn)而增大系統(tǒng)容量和提升業(yè)務(wù)性能等。

3.1.3 終端和設(shè)備流。隨著2G時(shí)代的話音、3G時(shí)代的數(shù)據(jù)、4G時(shí)代的多媒體、5G時(shí)代的超大帶寬等業(yè)務(wù)的增多，網(wǎng)絡(luò)功能和性能越來越完善，終端支持能力越來越高，從而相互促進(jìn)，推動(dòng)移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展和演進(jìn)。

2G手機(jī)支持話音和短消息業(yè)務(wù)，2.5G手機(jī)增加了對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持，3G和4G終端支持多媒體業(yè)務(wù)，4G還支持多種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，5G則支持機(jī)器人等各種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。3G時(shí)代，隨著智能終端的出現(xiàn)，終端與應(yīng)用之間的交互更加直接，終端所支持的業(yè)務(wù)和應(yīng)用種類更多，操作更方便，使用率更高，從而要求網(wǎng)絡(luò)頻帶更高、資源調(diào)度更加靈活、干擾控制能力更強(qiáng)、安全機(jī)制更完善。4G和5G時(shí)代，移動(dòng)終端已突破傳統(tǒng)手機(jī)的概念，致力于萬物互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、車聯(lián)網(wǎng)終端、可穿戴設(shè)備等相繼問世，種類繁多，使用場(chǎng)景豐富，從而也需要針對(duì)不同設(shè)備的功能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)制定和資源調(diào)度，以滿足各類場(chǎng)景的需求。此外，5G時(shí)代還涌現(xiàn)出了5G CPE（Costomer Premise Equipment，客戶終端設(shè)備）、5G熱點(diǎn)、5G路由器、5G適配器、5G機(jī)器人、5G電視機(jī)以及VR（Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實(shí)）眼鏡等形態(tài)，在應(yīng)用增強(qiáng)的同時(shí)也對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能提出了更高的要求，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)朝著6G持續(xù)發(fā)展和演進(jìn)。

3.2 1G到5G代際演進(jìn)的特性

基于三重螺旋架構(gòu)可以看到，從1G到5G，業(yè)務(wù)和應(yīng)用的種類、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和功能、終端特性和能力等都處于飛速變化與演進(jìn)中。

業(yè)務(wù)種類方面，從1G到2G，業(yè)務(wù)都是以話音為主；從2G到3G，業(yè)務(wù)從話音轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)；從3G到4G，依然以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，后期引入了物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)；從4G到5G，業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)一步擴(kuò)大和性能進(jìn)一步增強(qiáng)，個(gè)人數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)帶寬增加，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)類業(yè)務(wù)時(shí)延降低，大連接物聯(lián)網(wǎng)類業(yè)務(wù)容量擴(kuò)大，從而實(shí)現(xiàn)了從3G消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)到4G產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)再到5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的飛躍。

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，1G和2G僅支持話音，但2G對(duì)漫游和移動(dòng)性的支持性更好，所以網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更為完整。2.5G引入了數(shù)據(jù)支持單元，3G進(jìn)一步完善了數(shù)據(jù)相關(guān)架構(gòu)并進(jìn)一步演進(jìn)到全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)，4G架構(gòu)更加扁平，5G面向業(yè)務(wù)且云化部署，6G則會(huì)引入人工智能等新技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)新的突破。

終端設(shè)備方面，從1G模擬手機(jī)到2G數(shù)字終端，其支持話音業(yè)務(wù)的性能越來越優(yōu)良。但隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，智能終端得以面世并被迅速推廣，這既帶來應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)張，也推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步演進(jìn)到4G和5G。物聯(lián)網(wǎng)終端一方面推動(dòng)了4G窄帶物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的確立，為4G產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)，另一方面促使大連接成為5G的三大業(yè)務(wù)之一。而5G面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，將眾多工業(yè)設(shè)備變成5G終端，在迎接5G性能挑戰(zhàn)的同時(shí)提出了新的需求，鋪就了6G的未來發(fā)展之路。

由此可見，從2G話音業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，以及從4G數(shù)據(jù)和窄帶物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向5G大帶寬、低時(shí)延高可靠和大連接業(yè)務(wù)時(shí)，業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和終端都需要應(yīng)對(duì)新業(yè)務(wù)的需求；從1G到2G、從3G到4G，業(yè)務(wù)種類變化相對(duì)較小，但無線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及終端特性等變化依然很大。

4 6G未來發(fā)展展望

隨著業(yè)務(wù)增加以及應(yīng)用推廣，5G網(wǎng)絡(luò)智能化面臨新的挑戰(zhàn)，為此6G移動(dòng)通信將融合人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)字孿生技術(shù)、量子通信、區(qū)塊鏈、元宇宙等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從人聯(lián)和物聯(lián)向智聯(lián)轉(zhuǎn)變，形成通信網(wǎng)絡(luò)、感知網(wǎng)絡(luò)和算力網(wǎng)絡(luò)融合的智能網(wǎng)絡(luò)。在5G三大應(yīng)用場(chǎng)景的基礎(chǔ)上，6G將新增人工智能（AI）和感知（Sensing）兩大應(yīng)用場(chǎng)景［20］；提供沉浸式云XR、全息通信、感官互聯(lián)、智慧交互、通信感知、普惠智能、數(shù)字孿生、全域覆蓋等全新業(yè)務(wù)［21］秉承兼容、跨域、分布、內(nèi)生、至簡(jiǎn)、孿生等六大設(shè)計(jì)理念進(jìn)行6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)，通過服務(wù)定義端到端的系統(tǒng)，構(gòu)成全服務(wù)化架構(gòu)HSBA（Holistic Service-Based Architecture）和分布式自治網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)DAN（Distributed Autonomous Network）［22］。

為了實(shí)現(xiàn)上述功能，6G將采用內(nèi)生智能的新空口和新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、增強(qiáng)型無線空口技術(shù)、新物理維度無線傳輸技術(shù)、太赫茲與可見光通信技術(shù)、通信感知一體化、分布式自治網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、確定性網(wǎng)絡(luò)、算力感知網(wǎng)絡(luò)、星地一體融合組網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)［21］；空天地一體化融合通信終端將集成觸覺反饋、感知和成像、全息影像、AI及其他功能，面向智能交互、柔性化、可植入、模塊化等新能力與新形態(tài)進(jìn)行升級(jí)［23］。未來6G在頻譜管理、市場(chǎng)準(zhǔn)入、業(yè)務(wù)資費(fèi)等方面也需要有效的規(guī)制措施和手段。

從5G到6G，由于數(shù)字孿生和人工智能等新技術(shù)的應(yīng)用以及分布式自治網(wǎng)絡(luò)等智能化功能的增強(qiáng)，本文所構(gòu)建的用于分析移動(dòng)通信代際演進(jìn)的“三重螺旋”創(chuàng)新發(fā)展模型需要進(jìn)行擴(kuò)充。例如，在內(nèi)核區(qū)的循環(huán)流中增加數(shù)字孿生流，在外場(chǎng)域影響因素中增加人工智能等要素，因而可能需要構(gòu)建四重甚至五重螺旋模型來進(jìn)行6G代際演進(jìn)的創(chuàng)新性分析。

5 總結(jié)及啟示

本文面向每一代移動(dòng)通信發(fā)展的完整流程，從業(yè)務(wù)類型出發(fā)，基于每一代移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)和特點(diǎn)，分析了業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)下移動(dòng)通信系統(tǒng)代內(nèi)發(fā)展與創(chuàng)新的特征；同時(shí)，構(gòu)建基于產(chǎn)業(yè)生態(tài)和多重螺旋的移動(dòng)生態(tài)創(chuàng)新循環(huán)型螺旋發(fā)展分析框架，重點(diǎn)分析了業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、終端、技術(shù)、市場(chǎng)和規(guī)制等六大關(guān)鍵要素作用下的代際演進(jìn)特點(diǎn)。

1G移動(dòng)通信由設(shè)備制造商和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商構(gòu)成價(jià)值鏈，而隨著話音、短信和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，2G之后每一代移動(dòng)通信產(chǎn)品開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營中的參與方增多，產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)更加復(fù)雜。移動(dòng)通信生態(tài)系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和終端等三大構(gòu)件以及技術(shù)、市場(chǎng)和規(guī)制等三大作用力共同作用，推動(dòng)著每一代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、業(yè)務(wù)應(yīng)用和市場(chǎng)等方面的創(chuàng)新和發(fā)展。而將三重螺旋模型與移動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)相結(jié)合，創(chuàng)新性地構(gòu)建移動(dòng)生態(tài)創(chuàng)新循環(huán)型螺旋發(fā)展分析框架，可以更好地分析移動(dòng)通信的代際演進(jìn)特性。具體來講，將移動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和終端等三大構(gòu)件視為三重螺旋的內(nèi)核區(qū)，每股螺旋都在不斷完善，謀求自身發(fā)展；將技術(shù)、市場(chǎng)和規(guī)制等三大作用力視為三重螺旋的外場(chǎng)域，驅(qū)動(dòng)內(nèi)核區(qū)中每股螺旋不斷完善和發(fā)展，最終促進(jìn)系統(tǒng)代際間升級(jí)和演化。

分析結(jié)果表明，每一代移動(dòng)通信內(nèi)部和代際間演進(jìn)都具有很強(qiáng)的創(chuàng)新性。代內(nèi)創(chuàng)新貫穿于功能、接口、架構(gòu)、信令流程、業(yè)務(wù)類型、產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)、市場(chǎng)開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、用戶發(fā)展等每個(gè)方面，其中既有架構(gòu)式創(chuàng)新和漸進(jìn)式創(chuàng)新，也有顛覆性創(chuàng)新和突破性創(chuàng)新；而代際演進(jìn)是在六大要素作用下的綜合創(chuàng)新和發(fā)展，其規(guī)律和機(jī)制很難根據(jù)奇數(shù)代和偶數(shù)代來簡(jiǎn)單地加以區(qū)分。國內(nèi)移動(dòng)通信生命周期奇數(shù)代較短、偶數(shù)代較長(zhǎng)的特點(diǎn)，更多地受標(biāo)準(zhǔn)自主權(quán)、建網(wǎng)策略以及牌照發(fā)放等的影響，其對(duì)本文所研究的代際間演進(jìn)機(jī)制和規(guī)律沒有直接影響。不過，未來如果將網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和業(yè)務(wù)擴(kuò)散等因素的影響考慮進(jìn)來，那么代際間演進(jìn)、創(chuàng)新和發(fā)展的機(jī)制還有望得到進(jìn)一步擴(kuò)展和增強(qiáng)。

從政策層面看，每一代移動(dòng)通信的發(fā)展都是由新業(yè)務(wù)和新需求聯(lián)合推動(dòng)的，因此準(zhǔn)確挖掘和發(fā)現(xiàn)客戶需求有助于盡早制定網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和技術(shù)開發(fā)計(jì)劃，從而掌握專利或者標(biāo)準(zhǔn)方面的主導(dǎo)權(quán)。而系統(tǒng)內(nèi)某種要素的變遷也可能帶來系統(tǒng)功能或性能的變化。因此，本文所構(gòu)建的移動(dòng)生態(tài)創(chuàng)新循環(huán)型螺旋發(fā)展分析框架有助于從系統(tǒng)和全局的角度發(fā)現(xiàn)并解決問題，其對(duì)6G發(fā)展規(guī)劃制定以及其他相關(guān)行業(yè)分析也有一定的參考和借鑒價(jià)值。

6G時(shí)代，通信生態(tài)系統(tǒng)將更為復(fù)雜，系統(tǒng)內(nèi)關(guān)鍵要素增多，螺旋內(nèi)部的能量流也必然隨之變化，是否需要引入四重甚至更多重的螺旋模型還有待進(jìn)一步探索。展望未來，隨著6G的發(fā)展以及創(chuàng)新分析模型的完善，對(duì)于移動(dòng)通信代際內(nèi)和代際間創(chuàng)新機(jī)制的認(rèn)識(shí)會(huì)更深入，這將對(duì)通信產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展起到更大的促進(jìn)和推動(dòng)作用。

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Abstract：The first generation of public mobile telecommunication technology （1G） has been commercially available since the 1970s， and 5G is now commercially available worldwide and 6G Ramp;D has been initiated. On average， mobile telecommunication technologies undergo inter-generational transitions every ten years， with continuous improvements in services and performance， and constant disruptive and incremental innovations. So， what are the characteristics of intra-generational innovation and inter-generational evolution， and what are the rules of disruptive and incremental innovation in mobile telecommunication？

Each generation of mobile telecommunication technology includes the development stages of standardization， product Ramp;D， technology diffusion and then the gradual formation of mobile industry ecosystem， etc. The intra-generational innovation mechanism can be analyzed with the help of mobile telecommunication industry ecology theory. Services and applications， networks and architectures， the user terminals and equipment is the three key components of mobile telecommunication ecosystem， while technologies and standards， markets and users， regulation and policy are the three main influencing factors of mobile telecommunication ecosystem. If the three major components of the ecosystem are not coordinated， new ecological position will produce， at the same time the changes in the three external major forces will also lead the development of innovation.Therefore， the interaction between the six elements may generate innovation and further promote upgrading.

In the inter-generational evolution of mobile telecommunication， each component has both inheritance and breakthrough， so there is an upward spiral characteristic between different generations. In order to analyze the inter-generational evolution law， this paper innovatively combines the ecosystem theory with the triple helix model and constructs a theoretical model of mobile telecommunication \"triple helix\" innovation， in which the three major components and three major forces of the mobile telecommunication ecosystem are regarded as the inner core and outer field of the triple helix， and the three major elements of services， networks and terminals in the inner core form three major circular flows that flow independently and interact with each other. Under the action of various elements in the inner core and outer field， the circular flow promotes product innovation and development horizontally and drives each spiral to improve and develop vertically， thus changing the trajectory of the spiral and promoting inter-generational upgrading and evolution of mobile telecommunication systems.

The analysis results show that each generation of mobile telecommunication is highly innovative in terms of intra- and inter-generational evolution. The intra-generational innovation runs through each stage of function， interface， architecture， signaling process， the service type， product implementation， market development， network construction and user development， in which there are both architectural and incremental innovations， as well as disruptive and breakthrough innovations; while inter-generational evolution is a comprehensive innovation and development under the role of six elements， whose laws and mechanisms are difficult to distinguish simply according to odd and even generations and no more difference between the even and odd generations.

Recognizing the innovation mechanism and evolution law within and between generations of mobile telecommunication will help to play a greater role in promoting the development of the telecommunication industry， and will also have certain reference and significance for 6G development planning and other related industry analysis.

Key words： mobile communication; intra-generational innovation; inter-generational evolution; industrial ecology; triple helix

作者簡(jiǎn)介：康輝（1981—），男，博士研究生，研究方向：電子信息創(chuàng)新管理；竇文章（1966—），男，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：企業(yè)戰(zhàn)略管理、電信技術(shù)經(jīng)濟(jì)；文志成（1970—），男，博士研究生，高級(jí)工程師，研究方向：產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)組織和反壟斷。