从大哥大到万物互联,从1G到5G,世界的变化之快已超乎想象

二少读书2021-06-06 07:57:54


本文主要内容整理自中国移动通信研究院贾玄先生内部演讲。


小时候看港片,特别喜欢大佬手中那个叫大哥大的玩意儿,也梦想着以后挣钱了能拥有一台大哥大。


终于等到有钱买得起大哥大的时候,它却早已绝迹江湖,现在满大街都是智能手机,刚用上智能手机没几年,又听说万物互联的时代就要到来了。


这个世界发展的速度已然超乎了我们的想象,从1G到4G,再到即将到来的5G,只有短短三十年。


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从1G到4G,从大哥大到移动互联网


1G,大哥大的模拟信号时代


通信协议:模拟技术

通信速率:2kbps


1987年11月,广东省开通了全国第一个移动通信网,中国大陆市场上第一次有了窄砖头一样大小的移动通话设备,又名大哥大,据说这个名字来源于香港黑帮电影,这种电话也是港片中江湖首领的专用配置。



当年的大哥大两大特点,第一是真贵,在家用电话还没有全面普及的时代,一部大哥大的公开售价都在两万以上,您甭嫌贵,还不打折,托人还有不一定能买到,要知道,三十年前,我国城镇居民人均可支配年收入只有1228元。


第二大特点是真大,像砖头一样大,这主要是由于大哥大用的是模拟信号,即1G第一代移动通讯技术,而这个技术需要硕大的天线,所以设备的个头自然也小不了,通讯效果也不稳定。


这种炫富又不实用、只针对于少数人的专属品,一定有其时效性,也注定会被历史淘汰,果然没过多久,随着技术的进步,2G时代开启了。


2G,开启数字通信时代


通信协议:GSM CMDA2000

通信速率:64kbps


2G时代是移动通信标准争夺的开始,由欧洲起家的GSM(Global System for Mobile Communication)脱颖而出,成为最广泛采用的移动通信制式。


伴随着GSM的崛起,同时在欧洲起家的诺基亚和爱立信开始攻占全球市场,仅仅用了十年,诺基亚就成了全球最大的移动电话商。



由于数字化技术的应用,天线可以做得很小,所以移动终端设备也就变得很小,价格也变得很亲民,2G手机很快成了最常见的手机。


1992年,浙江嘉兴地区试验GSM网,次年9月,嘉兴GSM网正式向公众开放使用,成为我国第一个数字移动通信网,也就是2G,迈出了数字时代的第一步。


2001年,中国移动在全国启动了模拟网转网工作,并于年底正式关闭了1G模拟移动电话网,从此中国的移动通信进入了2G全数字的大发展时期,从此也奠定了移动在2G时代的王者地位。


在2G时代,中国的电话费是远远贵于西方的,消费者得理解,中国要在这么广袤的土地上架设基站,还要保证信号基本覆盖,其成本也是具大的。


要知道,国外很多地方都没有信号的,比如欧洲的地铁里,人们都在看书,没有人看手机,主要是因为手机没有信号。



3G,CMDA大行其道的时代


通信协议:W-CDMA、TD-CDMA等

通信速率:144kbps-2Mbps


3G,是指第三代移动通信技术,相对第一代1G模拟信号和第二代2G数字信号,第三代拥有了高频宽和稳定的传输,影像电话和大量数据的传送更为普遍,移动通讯有了更多样化的应用。


在那个时代,由于无线通信和互联网的结合,智能手机和平板电脑得以迅猛发展,3G更是被视为是开启移动通讯新纪元的关键。



早在2009年,中国发了三张3G牌照,分别是中国移动的TD-SCDMA,中国联通的W-CDMA和中国电信的WCDMA2000,其中拿到了最好牌照的联通,也在3G时代有一举超越移动之势。


名词解释:


CDMA (Code Division Multiple Access) 是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的,是一种崭新而成熟的无线通信技术,通信速率达144kbps-2Mbps,该技术不仅可以减少手机之间的干扰,并且可以增加用户的容量,同时手机的功率还可以做得比较低。


在3G时代的中国移动的确落后了,可能是国产化的非主流产品TDS-CDMA的技术缺陷让移动掉到了坑里,同时也让供应商大唐电信在后面的发展中没落了。


4G,移动互联网的新高度


通信协议:LTE等

通信速率:100Mbps-1Gbps


2013年12月,工信部向中国移动、中国电信和中国联通颁发4G牌照,至此,移动互联网的网速达到了一个全新的高度。


而在3G时代落后的中国移动,在4G时代也彻底领先,也弥补了3G时代的损失,那些3G时代的非主流设备,直接就给报废掉了,即便是这样,流量的红利还只用了20%。


从另一个角度讲,移动公司铺设的基站还有80%的容量富裕,看来,移动的资费再降好几倍下来,也仍然是赚钱的


此图片来源于贾玄先生


有人可能会问,现在都发展到4G了,为什么2G不退网呢?


有两个方面原因,一是因为2G网络是覆盖面最广的,如全球通,让中国的每一个村庄的每一个角落都有信号。


二是因为2G的待机时间特别长,举个例子,如果不开屏幕,2G手机待机一个月没问题,但4G手机也只能待机三四天,因为两种网络对移动终端的耗电需求不一样。


正是因为待机时间问题,所以现在几乎所有的物联网都是基于2G网络去做的,比如最常见的共享单车,扫一下码就开锁,而它的每一把智能锁里面都有一张2G的SIM卡。


-02-

5G,万物互联的时代已开启


上面讲到的1G到4G,主要解决了人与人之间的通信问题,而5G的目标是万物互联,在即将到来的5G时代,人的连接只是一小部分,更多的是人与物、物与物之间的连接。


在讲5G之前,先来看一张图。


此图片来源于贾玄先生


网络切片


从一个非专业人士的角度看,可以将这个5G频谱理解为家里的带宽,举个例子,像歌华和长城宽带,标称是100M的宽带,可是一到用户高峰期,用起来还是很卡,这是因为它是共享的,如果是联通的光纤就不会出现这样的问题,因为它是独享的。


5G网络切片就是这个独享的概念,由于5G的带宽很大,可以做切片。


对,就像切面包。



专业一点讲,5G切片就是对网络实行分流管理,本质上就是将运营商的物理网络划分为多个虚拟网络,每一个虚拟网络根据不同的服务需求,以灵活应对不同的网络应用场景。


现在的4G网络还是混用的,比如在一个网络里面,有人在看片,另外的人刷朋友圈就会卡。


但是5G时代会彻底解决这个问题,通道会分开,比如物联网、无线医疗、家庭娱乐、智能手机等网络都是不同的切片,各自相互区分,互不干扰,效率也最高。


高频毫米波


毫米波,业界专业的定义是,频率范围为30GHz-300GHz、波长为1~10mm的电磁波。

简单理解,就是波长为一毫米的波。


那么,毫米波有什么优点?


一是波长短了,天线短了,设备的集成度更高了。有一个通俗易懂的公式,波长的一半就是天线的最小长度,目前智能手机所使用的无线电波的长度大约是几十厘米,而毫米波的长度是几毫米,可以想象天线有多小。


二是大数据吞吐,打个比方,毫米波就如同多条超级高速公路,每条车道还不限速,每个车主都能独享一条高速公路,5G将是千亿级别的接入能力,有大量的空置带宽可以用,以满足海量设备入网的需求。


三是低延时性,一般情况下,3G的网络时延会到100毫秒,4G最快可以达到20-30毫秒,而5G网络的时延则进一步缩短到1毫秒。


这种毫秒级的差别,在上网的体验可能并不明显,但对自动驾驶等关乎安全的行业却至关重要。


比如,一辆以100公里每小时的速度行驶汽车,30毫秒和1毫秒的刹车反应制动距离就会差很多,实际上,5G网络下自动驾驶的快速反应能力已经优于人类。


毫米波有什么缺点?


最主要的缺点在于高频损失这一点上,需要海量天线技术的配合,直观一点理解,就像是F1赛车一样,车开得太快,轮胎磨损太严重,每开几圈就要在服务站换胎。


所以,将来如何大幅降低成本也是毫米波的一个重要研究方向。


5G的三大场景


基于上面介绍的网络切片和高频毫米波,再来理解5G的三大场景会方便得多,先看一张图片。


该图片来源于贾玄先生


一、eMBB增强型移动宽带


主要体现如3D超高清视频远程呈现、可感知的互联网、超高清视频流传输、高要求的赛场环境、宽带光纤用户以及虚拟现实领域。


以前,这些业务大多只能通过固定宽带网络才能实现,未来5G将让它们移动起来,比如通过5G的形式,可以实现让所有农村全部通上宽带。


二、mMTC大规模机器类型通信


主要体现如大规模物联网,在5G之前,连接数其实是很少的,主要是人与人的连接,而在5G时代,会更加注重物的连接,各个行业的海量机器通信将成为现实。


当前最常用的NB-IoT(窄带物联网)是万物互联网络的一个重要分支,于2017年正式商用,共享单车就是最为典型的应用案例。NB-loT构建于蜂窝网络,可直接部署与GSM网络(2G)或者LTE网络(4G),也是5G落地前的重要演进。


三、URLLC超可靠低时延通信


主要体现如上面提到的无人驾驶,以及工业自动化等需要低延时、高可靠连接的业务。



5G时代,会重新定义终端设备,未来的终端是什么呢?还会是手机吗?


不一定。


现在所用的一切东西,比如家里的机顶盒、工厂的一块屏幕、马路上的一辆车、甚至身上穿的一件T恤,总之在物联网时代,只要能发射信号和接收信号,都是将可能是一个终端。


在技术与需求的双轮驱动下,5G也正在加速到来,移动通信技术的迭代会带来系统性能指数级的提升,并会催生层出不穷的新业务。


4G改变生活,5G改变社会,一个万物互联的时代正呼之欲出!


参考:中国移动通信研究院贾玄先生内部演讲、百度百科。


THE END


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