从1G到5G,移动通信发展之路

热点专题 阅读(1548)

从1G到5G,移动通信发展之路

吴军

当大多数人谈论历史时,他们会关注国家的兴衰和朝代的取代,往往忽略了科学技术的力量。

文津图书奖和计算机专家吴军博士写了一本新书,《全球科技通史》。从科学技术的角度出发,将历史系列化,将古代科技,古代科技,现代科学技术和现代科学技术分为四个部分,详细描述了农业,工业,天文,地理,生物学,数学等已有数万年的历史。每个领域的关键人物,事件和意义,都勾勒出科技驱动的历史,展现了科技叠加的魅力。

该杂志邀请吴军对第5章《信息时代》目前普遍关注的5G问题进行深入而简单的分析。

1G

掌握标准,掌握行业亮点

让我们从1G开始吧。

世界上最早的移动电话是摩托罗拉发明的。在1968年的消费电子展(CES)上,最引人注目的特色是其第一代商用手机的原型,其售价为2,000美元,重9公斤。几年后,当它开始在市场上销售时,“重量”下降到不到三公斤,但价格仍然非常昂贵。

为了实现通信,设备还需要遵守一组公认的信息编码标准,这是通信标准。这与电报应具有标准电报码的原因相同。没有标准,我们就无法相互沟通。这是鸡和鸭说话。

通信标准中有两个最重要的部分:一个是信息发送和接收的描述,例如人们拨打电话时使用的电话号码;另一种是编码信息的方式,例如文本,它是一种信息编码。良好的信息编码可以确保最高的信息传输速率和接近信道的容量。

在移动通信的发展中,每十年就会出现一套新的通信标准。掌握标准的人将掌握行业的制高点。在移动通信的早期,该标准主要由摩托罗拉开发,后来称为1G。

2G

手机越来越小了

在20世纪80年代,诺基亚等公司开始开发新一代移动通信设备,并提出了新的移动通信标准,这些标准于1991年投入使用,我们称之为2G。

1G和2G有什么区别?从技术上讲,1G是模拟电路,2G是数字电路。从外观上看,2G手机比1G手机小得多,更省电,并且可以轻松收发短信。

为什么2G手机会“瘦身”?因为数字电路可以集成更多的数字芯片,所以用专用芯片替换数百个旧芯片。在摩尔定律的影响下,这种技术进步的叠加效应更加明显,手机越来越小。

用2G取代1G是历史必需品,诺基亚是2G时代的领导者。

3G

是一个“半升”系统

2G手机只能拨打电话和发短信。访问互联网非常困难。 3G的通信标准将信息传输速率提高了一个数量级。这是一个飞跃。它使移动互联网得以实现。从那时起,呼叫移动电话的功能已经下降到次要位置,并且数据通信(即,访问因特网)已成为主要功能。

然而,从1G到3G存在很大的问题,即,用于因特网的移动通信的网络和用于原始电话的通信网络可以在某种程度上集成,但它们基本上彼此独立。

今天回顾这件事似乎有些荒谬,但不难理解,以美国电话电报公司(AT&T)为代表的移动通信和传统电信公司在当时是多么不兼容。

水火不相容使得独立的移动网络无法受益于网络技术的飞速发展。在2g和3g时代,用手机打电话的物理路径非常长。

3g系统是一个半悬浮子系统。虽然它被标记为具有高网络速度,但实际网络速度并不快。

然而,4g很快就出现了。

4G<P/P>

更快是结果,而不是原因。

4G有什么革命性的进步?有人说互联网的速度越来越快。但这是结果,不是原因。一方面,4g采用扁平的网络结构,减少了端到端通信中的信息转发次数,增加了基站间光纤的带宽。

更重要的是,它利用了互联网和电信网络的技术进步。这两种技术的融合使得4g的速度比3g快得多,但并不是完全统一的。这是一个重要的事实。

虽然在4g时代,移动通信的速度理论上可以变得非常快,但如果很多人同时接入互联网,那就不够快,甚至可能无法连接。

2018年,我参加了在杭州举行的全国计算机大会,与会者近万人。不管是4G还是Wi-Fi,都不太好用。如果你拍一张照片和你的朋友分享,分享你的成功完全是运气。一方面,由于网络整体速度不够快,另一方面,由于很多人同时与基站通信,基站成为瓶颈。

通常,基站覆盖半径为1000米(基站之间的距离通常为2至3千米)。在正常情况下,半径一公里范围内的人不会同时在线,因此会分发给在线的每个人。带宽足够,但是当每个人都必须发送照片时,总传输速率超过了频道的总带宽。根据香农的第二定律,错误率是100%,所以每个人都不能发送它。

客观地说,4G在大多数时间内能够满足我们当前的互联网需求,但未来会有更多的智能设备在现场,他们将不得不同时上网,会有“会议拥堵”。 “

如何解决这个问题呢?有些人会想到继续增加带宽。这是一个自然而合理的想法。虽然基于4G将带宽增加2到3倍并不困难,但如果要增加1到2个数量级,则无法做到这一点。因为这方面需要基站功率的大幅增加,所以基站的周围区域变得不安全,因为电磁波辐射太强。另一方面,为了增加带宽,增加了通信的频率范围,但是不能增加无线通信的频率。延伸只能向上延伸,无线电波的频率越高,绕过障碍物的能力就越差。当可见光频率很高时,你可以用一张纸挡住它,更不用说城市了。高层建筑。

怎么做?最简单的方法是在非常密集地构建基站的同时增加通信频率,以便不怕被建筑物阻挡。

5G

真正融入网络

基于以上思想,提出了5G的概念。

相对于4G是在1000米内建立一个基站,5G是在半径100米范围内建立一个基站,目前的方案是基站距离平均为两三百米。

移动电话与基站之间的距离缩短带来三个好处:解决了建筑物干扰问题;更少的人分享带宽;由于基站通信范围从1000米减小到100米,功率可以减少两个数量级,因此,基站周围的电磁波辐射也大大减少。

当5G基站密集到两三百米甚至不到100米时,我们可能不需要在家中安装Wi-Fi。通过这种方式,互联网和通信网络将真正合并为一个网络,这无疑将成为一种通信革命。

总结

每一代都有一家领先的公司

从1G到2G,实现了从模拟到数字的飞跃;

从2G到3G,它实现了从语音通信到数据通信的飞跃;

从3G到4G,实现了移动通信网络与传统电信网络的融合,云计算等互联网技术用于移动通信,可以动态平衡不同区域之间的流量,大大提高带宽利用率。

从4G到5G,可以实现移动互联网和有线互联网的完全集成。通过这种方式,万物互联将成为可能。

5G的到来会对我们的生活和工作产生什么影响?首先,基站距离缩短为两三百米,每单位面积的基站密度比4G的基站密度增加一百倍。这是一个庞大的国家级基础设施建设,从事基础设施建设的企业将从中受益。因此,5G的传闻出现了,甚至制造电线杆的公司的股票也暴涨。

其次,任何整合各种网络的努力都是理所当然的。任何构建独立的基于无线技术的尝试都是逆流的。几个月前,一位领导问我:用现有技术重新开发类似于铱星的通信系统是否可行?我说完全没必要,因为它正在逆流而行。从1G到5G,各种网络的融合是一个大趋势。

同样,极快的互联网速度可以刺激许多需要高速互联网的应用程序的开发。

总结半个多世纪以来移动通信的发展,我们只需要记住四个关键点:单位能量的信息传输率越来越高;网络在不断融合;设备的辐射越来越小;每一代都会有新的领先公司出现,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。

资料来源:解放日报

娱乐天地登录