从1G到5G,移动通信生长之路
吴亮 2020-05-22 《束缚日报》
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摩托罗拉DynaTAC8000X(图片来源:搜集)

1G

控制标准,控制行业制高点

我们先从1G说起。

世界上最早的平易近用移动通信德律风是由摩托罗拉公司创造的。在1968年的花费电子展(CES)上,最吸引眼球的是它推出的第一代商用移动德律风的原型,当时一部如许的德律风售价2000美元,重达9公斤。几年后,当它开端在市情上发卖时,“体重”降到了不到3公斤,但售价照样很贵。

设备要完成通信,还须要让它们都遵守一套大年夜家都承认的信息编码标准,这就是通信标准,这和发电报要有标准的电报码是一样的事理。没有标准,彼此就没法沟通,是鸡同鸭讲。

通信标准中有两部分最重要:一是对信息的发送和接收的描述,比如打德律风时大年夜家用的德律风号码;二是对信息编码的方法,比如文字就是对信息的一种编码。好的信息编码能包管尽能够高的信息传输率,接近信道的容量。

在移动通信的生长过程当中,每隔十多年,就会出现一套新的通信标准。谁控制了标准,谁就控制了行业的制高点。在早期的移动通信中,标准是以摩托罗拉为主制订的,后来被称为1G。

2G

手机越做越小

进入上世纪80年代,诺基亚等公司开端研制新一代的移动通信设备,并且提出了新的移动通信标准,它们在1991年开端被投入应用,我们称之为2G。

1G和2G有甚么差别?从技巧上讲,1G是模仿电路,2G是数字电路;从外不雅上看,2G手机比1G手机小很多,更省电,并且可以便利地收发短信。

为甚么2G手机可以“瘦身”?由于数字电路可以把更多的数字芯片集成起来,用一个公用芯片代替上百个旧芯片。在摩尔定律的影响下,这类技巧进步的叠加效应更加明显,手机越做越小。

2G代替1G是汗青的必定,诺基亚是2G时代的领航者。

3G

是个“半吊子”体系

2G手机只能打德律风、发短信,上彀很艰苦。3G的通信标准将信息的传输率进步了一个数量级,这是一个奔腾,它使得移动互联网得以完成,从此手机打德律风的功能降到了主要的地位,而数据通信,也就是上彀,成为重要功能。

然则,从1G到3G都存在一个大年夜成绩,那就是上彀用的移动通信的搜集和本来打德律风用的通信搜集固然可以或许必定程度地融合,但本质上照样彼此自力的。

明天的人回头来看这件事能够会认为荒谬,但假设我们懂得当时移动通信和以AT&T(美国德律风电报公司)为代表的传统电信公司是多么方枘圆凿,就不难解得这一点了。

水火不相容使得自力的移动搜集没法受益于搜集技巧的快速进步。2G和3G时代用手机打一个德律风实际上经过的物理途径很长。

3G的体系是半吊子体系,固然标示称网速很高,然则实际网速其实不快。

不过,4G很快就出现了。

4G

变快是成果,不是缘由

4G有甚么革命性的进步呢?有人说是网速变快。但这是成果,不是缘由。4G一方面应用了扁平的搜集构造,增添了端到端通信时信息转发的次数,同时增长了基站之间光纤的带宽。

更重要的是,它同时应用了互联网和电信搜集的技巧进步,这两种技巧的融合才使得4G的速度比3G快很多。但还不是完全同一,这是个重要的现实。

固然4G时代从实际上讲移动通信的网速可以变得很快,但假设许多人同时上彀,它不只不敷快,乃至都能够连不上去。

2018年,我在杭州参加全国计算机大年夜会,参会者近万,会场里不管是4G照样Wi-Fi,都不大年夜管用,你假设拍张照片想在同伙圈分享,可否分享成功全凭命运运限。这一方面是由于总的网速不敷快,另外一方面是由于很多人同时和基站通信,基站成了瓶颈。

平日,一个基站覆盖范围是1000米半径(基站之间的间隔普通为2至3千米),正常情况下,这方圆一千米范围内的人不会都同时上彀,是以分给每个上彀的人的带宽是够用的,但昔时夜家都要发照片时,总的传输率逾越了信道的总带宽,根据喷鼻农第二定律,掉足率是100%,因而大年夜家都发不了。

客不雅地讲,4G在绝大年夜部分时辰是可以或许满足我们今朝的上彀需求的,但将来会有更多的智能设备退场,它们要同时上彀,就会出现“会场拥堵”。

怎样处理这个成绩?有人会想到持续增长带宽。这是一种天但是然、很是公道的想法主意。固然在4G基本上增长2至3倍的带宽并痛斥事,但假设想增长1至2个数量级就办不到了。由于这一方面请求大年夜大年夜增长基站的功率,基站四周就会由于电磁波辐射太强而变得不安然;另外一方面,要想增长带宽,就要增长通信的频率范围,但无线通信的频率没法向下扩大,只能向上扩大,而无线电波的频率越高,它绕过妨碍物的才能就越差,当它高到可见光的频率时,你随便用张纸就可以盖住它,何况城市里林立的高楼。

怎样办?最简单的办法就是在进步通信频率的同时,把基站建得异常密,如许就不怕被修建物阻挡了。

5G

真正融分解一个搜集

基于上述想法主意,5G的概念就被提出来了。

相对4G是在1000米范围内建一个基站,5G是在百米半径的范围内建基站,今朝的筹划是基站间隔均匀为两三百米。

手机和基站的间隔延长,会带来三个好处:修建物搅扰的成绩取得处理;更少的人分享带宽;由于基站通信范围从1000米增添到100米,功率可以降低两个数量级,如许,基站四周电磁波辐射也会大年夜大年夜降低。

当5G的基站密集到两三百米乃至不到100米就有一个的时辰,我们家里或许就不须要装置Wi-Fi了。如许,互联网和通信搜集才真正融分解一个搜集,这无疑将是一次通信的革命。

总结

每代都有主导型公司

从1G到2G,完成了从模仿电路到数字电路的奔腾;

从2G到3G,完成了从语音通信到数据通信的奔腾;

从3G到4G,完成了移动通信搜集和传统电信搜集的融合,将云计算等互联网技巧用于移动通信,使得不合区域之间的流量可以或许静态均衡,大年夜大年夜进步了带宽的应用率;

从4G到5G,可以完成移动互联网和有线互联网的完全融合。如许,万物互联才会成为能够。

5G的到来会对我们的生活、任务产生哪些影响?起首,基站间隔延长到两三百米,单位面积的基站密度就要比4G增长百倍,这是一个巨大年夜的国度级的基本架构扶植,从事基本架构扶植的企业都将从中受益。所以,5G传闻一出,连制造电线杆的企业股票都疯涨了。

其次,任何努力于将各类搜集融合的尽力都是顺势而为,任何试图搭建一个自力的、纯真基于无线技巧的尽力都是逆流而动。数月前,有引导问我:以如今的技巧再开辟类似于铱星的通信体系,能否可行?我说完全没有须要,由于那是逆流而动。从1G到5G,将各类搜集融合是一个大年夜趋势。

再次,极快的网速可以安慰开辟很多须要高速互联网的应用。

总结半个多世纪以来移动通信的生长过程,我们只需记住四个要点:单位能量的信息传输率愈来愈高;搜集赓续融合;设备的辐射愈来愈小;每代都邑有新的主导型公司出现,1G是摩托罗拉,2G是诺基亚,3G、4G是苹果、谷歌和高通,而5G是华为。

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