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从1G到5G,移动通讯成长之路
吴亮 2020-05-22 《解放日报》
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摩托罗拉DynaTAC8000X(图片来历:网络)

1G

掌控尺度,掌控行业制高点

我们先从1G说起。

世界上最早的民用移动通讯电话是由摩托罗拉公司发明的。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电话的原型,那时一部这样的电话售价2000美元,重达9公斤。几年后,当它开端在市道上发卖时,“体重”降到了不到3公斤,但售价还是很贵。

设备要实现通讯,还须要让它们都遵照一套大师都认可的信息编码标准,这就是通讯尺度,这和发电报要有尺度的电报码是一样的事理。没有尺度,彼此就没法沟通,是鸡同鸭讲。

通讯尺度中有两部门最主要:一是对信息的发送和领受的描述,好比打电话时大师用的电话号码;二是对信息编码的体例,好比文字就是对信息的一种编码。好的信息编码能保证尽可能高的信息传输率,濒临信道的容量。

在移动通讯的成长进程中,每隔十多年,就会显现一套新的通讯尺度。谁掌控了尺度,谁就掌控了行业的制高点。在初期的移动通讯中,尺度是以摩托罗拉为主拟定的,后来被称为1G。

2G

手机越做越小

进入上世纪80年月,诺基亚等公司开端研制新一代的移动通讯设备,而且提出了新的移动通讯尺度,它们在1991年开端被投入利用,我们称之为2G。

1G和2G有甚么辨别?从手艺上讲,1G是摹拟电路,2G是数字电路;从外观上看,2G手机比1G手机小很多,更省电,而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,用一个专用芯片取代上百个旧芯片。在摩尔定律的影响下,这类手艺前进的叠加效应更加较着,手机越做越小。

2G取代1G是历史的必定,诺基亚是2G时期的领航者。

3G

是个“半吊子”体系

2G手机只能打电话、发短信,上网很坚苦。3G的通讯尺度将信息的传输率进步了一个数目级,这是一个奔腾,它使得移动互联网得以实现,从此手机打电话的功效降到了次要的地位,而数据通讯,也就是上网,成为重要功效。

可是,从1G到3G都存在一个大题目,那就是上网用的移动通讯的网络和本来打电话用的通讯网络固然能够必定水平地融会,但素质上还是彼此自力的。

今天的人回头来看这件事可能会感受荒唐,但如果是我们体味那时移动通讯和以AT&T(美国电话电报公司)为代表的传统电信公司是何等水火不容,就不难懂得这一点了。

水火不相容使得自力的移动网络没法受益于网络手艺的快速前进。2G和3G时期用手机打一个电话现实上经过的物理路径很长。

3G的体系是半吊子体系,固然标示称网速很高,可是现实网速其实不快。

不外,4G很快就显现了。

4G

变快是功效,不是缘由

4G有甚么革命性的前进呢?有人说是网速变快。但这是功效,不是缘由。4G一方面利用了扁平的网络结构,削减了端到端通讯时信息转发的次数,同时增加了基站之间光纤的带宽。

更主要的是,它同时操纵了互联网和电信网络的手艺前进,这两种手艺的融会才使得4G的速度比3G快很多。但还不是完整统一,这是个主要的事实。

固然4G时期从理论上讲移动通讯的网速可以变得很快,但如果是很多人同时上网,它不但不够快,乃至都可能连不上去。

2018年,我在杭州加入全国计较机大会,参会者近万,会场里不论是4G还是Wi-Fi,都不大管用,你若是拍张照片想在伴侣圈分享,能否分享胜利全凭命运。这一方面是由于总的网速不够快,另外一方面是由于很多人同时和基站通讯,基站成了瓶颈。

凡是,一个基站覆盖范围是1000米半径(基站之间的间隔通常是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网,是以分给每个上网的人的带宽是够用的,但当大师都要发照片时,总的传输率逾越了信道的总带宽,依照香农第二定律,出错率是100%,因而大师都发不了。

客观地讲,4G在绝大部门时辰是能够满足我们今朝的上网需求的,但未来会有更多的智能设备登场,它们要同时上网,就会显现“会场拥堵”。

怎样解决这个题目?有人会想到持续增加带宽。这是一种自但是然、很是公道的想法。固然在4G根本上增加2至3倍的带宽并诘难事,但如果是想增加1至2个数目级就办不到了。由于这一方面请求大大增加基站的功率,基站周围就会由于电磁波辐射太强而变得不平安;另外一方面,要想增加带宽,就要增加通讯的频率范围,但无线通讯的频率没法向下扩展,只能向上扩展,而无线电波的频率越高,它绕过障碍物的才能就越差,当它高到可见光的频率时,你随便用张纸就可以盖住它,况且城市里林立的高楼。

怎样办?最简略的方法就是在进步通讯频率的同时,把基站建得很是密,这样就不怕被建筑物禁止了。

5G

真正融会成一个网络

基于上述想法,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,今朝的计划是基站间隔均匀为两三百米。

手机和基站的间隔缩短,会带来三个好处:建筑物烦扰的题目获得解决;更少的人分享带宽;由于基站通讯范围从1000米削减到100米,功率可以降落两个数目级,这样,基站周围电磁波辐射也会大大降落。

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安装Wi-Fi了。这样,互联网和通讯网络才真正融会成一个网络,这无疑将是一次通讯的革命。

总结

每一代都有主导型公司

从1G到2G,实现了从摹拟电路到数字电路的奔腾;

从2G到3G,实现了从语音通讯到数据通讯的奔腾;

从3G到4G,实现了移动通讯网络和传统电信网络的融会,将云计较等互联网手艺用于移动通讯,使得分歧区域之间的流量能够动态平衡,大大进步了带宽的利用率;

从4G到5G,可以实现移动互联网和有线互联网的完整融会。这样,万物互联才会成为可能。

5G的到来会对我们的生活、工作产生哪些影响?首先,基站间隔缩短到两三百米,单元面积的基站密度就要比4G增加百倍,这是一个庞大的国家级的根本架构扶植,从事根本架构扶植的企业都将从中受益。所以,5G传闻一出,连制作电线杆的企业股票都疯涨了。

其次,任何致力于将各类网络融会的尽力都是趁势而为,任何试图搭建一个自力的、纯真基于无线手艺的尽力都是逆流而动。数月前,有带领问我:以此刻的手艺再开辟近似于铱星的通讯体系,是不是可行?我说完整没有须要,由于那是逆流而动。从1G到5G,将各类网络融会是一个大趋向。

再次,极快的网速可以刺激开辟很多须要高速互联网的利用。

总结半个多世纪以来移动通讯的成长进程,我们只需记住四个要点:单元能量的信息传输率愈来愈高;网络不竭融会;设备的辐射愈来愈小;每一代城市有新的主导型公司显现,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。

(注:本文仅代表作者小我概念,供参考进修,与本站无关)

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