這么多年來,5G技術到底經歷了哪些發展�
(一�1G時代
我們先來看看第一代移動通信標準�
1G是由摩托羅拉公司創造的,注意是創造標準,不是制定標準�
1G本來始于在二戰期間美國的軍方項目�1940年起,摩托羅拉深度參與這個軍用的移動通信項目,這個通信設備在今天來看龐大笨拙,大概�5磅重,但是卻實現�“�”�“�”在同一個終端上�
這個設備需要兩個軍人配合才能使用一臺收發機,而且它的通信范圍也很小,但也足夠讓美國在二戰的通信上取得巨大的優勢�
美軍二戰時期移動通信設備(初始)
之后,摩托羅拉又研制出了更小型的對講機,這已經是我們早期使�“大哥�”的雛形了,這個設備有長長的天線,但是通信范圍依然很小,最多能覆蓋1km內的無線通信�
美軍二戰時期通信設備(后期)
由于軍方項目上的技術優勢,摩托羅拉�20世紀80年代,引領了移動通信的商用時期�
摩托羅拉制定的移動通信標準,也就是后來我們說�1G�
摩托羅拉當然也就成為�1G時代的霸主�
(二�2G時代
很快,第二代移動通信技術標準開始了�
�1G的民用時期,諾基亞開始提前布局,研�2G的通信設備和新的通信標準,并�90年代投入使用�
僅僅經歷�10年,摩托羅拉便沒有維持住自己的霸主地位,2G是諾基亞的主導時期�
2G時期的諾基亞
這里需要解釋兩個重要的問題�
第一個問題:為什么摩托羅拉在2G時代敗給了諾基亞�
第二個問題:2G�1G的改進在哪?
之后我們在講每一代的時候都會從這兩個方向分別來探討�
先解釋第一個問題,為什�1G時代的霸主摩托羅拉在2G時期就沒落了�
剛才我們提到,統一的通信標準是非常重要的,在對待標準的態度上,歐洲和美國選擇了不同的道路�
熟悉通信發展歷程的人應該都知道,美國�2G時期有三個通信標準,互相競爭。中國當時也是有兩種制式的:GSM和CDMA�
而歐洲的通信運營商和設備商報團取暖,統一了一個通信標準,也就是GSM�
通信行業是一個典型的網絡效應很強的行業,統一的標準大大節約了兼容成本。這給了諾基亞一個反超的機會�
從諾基亞�2G稱霸的過程可以知道,通信行業中標準的重要性�
第二個問題:2G�1G的改進在哪里�
主要是終端變小了很多�
1G是模擬電路,2G是數字電路。在數字電路的應用下,一個小小的芯片就能替代模擬電路的幾十個芯片,所�2G時代手機變小了,更加便攜了�
另外,我們也都知道摩爾定律:
當價格不變時,集成電路上可容納的元器件的數目,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍�
同時也意味著,同樣大小的芯片,每�18-24個月性能翻一番�
因此,摩爾效應也讓手機越來越小,性能越來越強�
(三�3G時代
隨著3G網絡的覆蓋,諾基亞作為一代巨頭黯然離場�
蘋果手機從起初看起來,只是一個大屏幕的手機,隨著各種應用的開發,發現伴隨�3G網絡速率的提升,移動互聯網有更大的空間,從方方面面改變每個人的生活�
操作系統之戰以谷歌的安卓系統和蘋果公司的 iOS勝出告終,塞班、黑莓、微軟的視窗接連離場。開發者的開發成本被降低,這為移動互聯網的飛速發展提供了便捷�
3G�2G改進了哪里�
從語音通訊到數據傳輸�
2G時代,通信方式主要是打電話、發短信,無線上網速度非常慀�
�3G時代,數據傳輸的速度提升�40倍�
現在我們看到的移動互聯網行業巨頭,不得不說,都受益�3G網絡�
所以張瑞敏�“沒有成功的企業,只有時代的企�”�
但是到了3G,我們的語音通信網絡和上網用的數據傳輸網絡,還依然是分開的�
語音傳輸的路徑更是非常麻煩,如圖5所示,A想給B打個電話需要經過很長的物理路徑,需要沿著藍色的路徑,經�8個階段才能把語音傳輸到B�2G�3G的語音過程都是這樣�
具體的每個節點不用太關注,就看到這個通信的轉接的復雜過程就好了�
2G�3G時期語音通信原理
而且因為3G時期,基站之間的通信需要多次轉接,通信效率較低,網速雖然比2G有質的飛躍,速度卻不怎么快,很多需要高速傳輸的應用場景無法實現�
(四�4G時代
4G時代,依然是蘋果一統天下,也成為了第二個突破萬億美金市值的公司(第一個是中石油)...
但同時,4G又給了一些新興公司發展的機會,包括移動支付領域的支付寶和微信支付;設備商、終端商:華為和小米;移動互聯網:字節跳動(頭條、抖音)、滴滴打車、美團外賣、移動電商拼多多等等... ...
這些現在蓬勃發展中的公司無一不是4G時代下的產物,又是一�“時代的現象級企業”崛起了�
4G�3G改進了哪里�
首先,網絡結構扁平化了,端到端的通信轉發次數變少了�
其次,基站之間的光纖帶寬變寬�
最關鍵的是�4G網絡同時應用了互聯網和電信網絡的技術進步。剛才我們提�3G時期,語音和數據的傳輸網絡是分開的,�4G才實現了真正的統一�
這讓4G的網絡速度得到了大幅提升�
4G的理論網速已經很快了,大部分的民用場景都夠用了�
所以在4G時期,一系列基于手機端的應用場景都得到了實現,我們的生活越來越便捷。以至于我們現在很難想象沒法手機支付、沒法手機點外賣、沒法看短視頻和朋友圈來消磨時間的漫長時間,我們都是怎樣度過的�
4G通信網絡�3G扁平�
�4G還有一個硬傷:網絡擁塞�
在現在的4G時代,是不是經常有這樣的情況:在人群比較密集的時候,網絡完全是癱瘓的。比如參加演唱會、參加一個大型會議、參加集中的考試時,手機上網基本就是不可能的了�
因為在這個集中地帶,大家都搶著跟同一個基站通信,一�4G基站的覆蓋半徑大概是1公里�
這時候懂通信技術的人就不會想著多試試,不會以為網絡不好時需要排排隊,沒準照片就發出去了、沒準就能上網了...
因為香農第二定律告訴我們:信息傳輸率超過了信道容量,就不可能實現可靠的傳輸。這時候的出錯率是100%,是大家都出錯,而不是個別人能傳輸成功�
這是在人群聚集情況下面臨的問題,未來是萬物互聯的時代,智能終端的數量會呈指數級增長,每個智能終端都會有一個SIM卡,要和基站通信。這時可想而知,網絡必然是癱瘓的�
4G網絡的缺陷是萬物互聯的瓶頸�
(五�5G時代
從之前的1G�4G的發展過程中,都會給新的公司以機會�
有些來自標準層,正如摩托羅拉、諾基亞、高通(蘋果、微軟)...另一些機會則來自應用的場景,正如阿里、微信、頭條、美團、滴滴(Uber�...
5G�4G改進了哪里�
4G的網絡擁塞是因為信息的傳輸率大于信道容量,那么第一個解決方案就是加大帶寬�
5G的理論帶寬是4G�20倍。這需要把頻段范圍擴大,頻段向上擴展�
但是問題又來了,頻段越高,就越容易被障礙物影響,怎么辦?
把基站建得足夠密才行,在4G時期�2-3公里建一個基站,�5G時期,則是在200-300米建一個基站。因為相對于4G時期1公里的覆蓋范圍,5G每個基站的覆蓋半徑大概只有一百多米�
這時,在每個基站覆蓋半徑從1km降低�100多米的情況下,每個基站的覆蓋人數能減少兩個數量級,這樣擁塞的問題就解決了,而且給更多終端接入移動網絡留下了空間,讓未來的萬物互聯成為可能�
5G發展時間�
1984�——第一代無線通訊技術標�
1979年,第一代無線通訊技術標準(1G)在日本東京被正式發布。到1984年,1G無線標準由日本電報電話公�(Nippon Telegraph and Telephone)在整個日本推廣開來�
1991�——第二代無線通訊技術標�
1991年,2G在芬蘭的全球移動通信系統(GSM)標準上投入商業運營,它帶來的無線標準遠遠優于第一代提供的任何標準�
由于無線連接明顯改善�2G首次為移動設備提供數據服務,包括SMS文本消息和數字加密對話�
第二個標準的主要優點是數字語音通話的質量,顯著降低了靜態噪音和背景噪音�
但更重要的是�2G為巨大的文化轉變讓路。文本信息、圖片信息和多媒體信�(MMS)成為可能,為人們創造了一種全新的交流方式�
2001�——第三�
作為發布前的測試�3G技術在2001�5月首次亮相。同1G�2G技術出現時的情況一樣,日本�2001�10月的時候,率先實現�3G網絡服務�
英國也緊隨其后,�2003年的時候,推出了自己的3G網絡服務,然而由于當時市面上支持3G網絡的手機還比較少,3G的大規模應用也被相應地推遲了。和記黃埔公司作為第一批研發出支持3G網絡的手機產品的制造商,在2003年的時候,推出了自己的3G手機,然而其售價高達400英鎊(約合人民幣3439元),這在當時已是天價了�
根據BBC的報道,和記黃埔曾表示它�3G手機可以被用�“召開視頻會議和報道足球賽�”。就�2G技術性能遠超1G�3G技術在數據連接性能上的表現也遠�2G�3G用戶可以使用像定位服務、收看移動電視、參加視頻會議、看在線視頻這樣的新式服務�
2012�——第四�
2012年的時候,英國最早引�4G網絡,該國電信巨頭EE公司更是�4G服務覆蓋到了包括倫敦、伯明翰在內�11個英國主要城市�
在剛發布的時候,EE公司表示它所提供�4G網速最高可�12Mbps,這比3G的網速足足快�5倍。然而,因為4G信號未能有效地覆蓋到全英國,它也遭到了許多英國人民的批評�
根據移動數據平臺Ogury的調查,英國居民平時只有53%的時間能登陸�4G網絡,這讓英國成為歐洲地區4G信號覆蓋最差的國家,遠遠落后于西班牙和意大利。但對那些聯�4G網絡的用戶來說,4G為他們提供了更高速的移動網絡,讓他們可以玩在線游戲,看高分辨率的視頻和電視節目,可以召開質量更高的視頻會議�
2008�——開始探索5G
2012�——5G技術開始涌�
2013�——三星宣布研發�5G網絡
2016�——谷歌計劃發展5G網絡
2016�——英國電信和諾基亞5G合作
2016�——三星和SK電信的合作成�
2016�——高通宣布第一�5G調制解調�
2016�——英國電信和華為建�5G研究伙伴關系
2016——在貝辛斯托克建�5G信號模擬�
2016�——華為和DOCOMO進行全球首�5G大規模現場試�
2017�2�——三星研發5G射頻集成電路(RFIC)
2017�2�——三星宣布推出新的5G家庭路由�
2017�2�——諾基亞推�“5G First”
2017�2�9日,國際通信標準組織3GPP宣布�“5G”的官方Logo�
2017�5�——威爾士將獲得3800萬英鎊用�5G開發
2017�10�-高通創造工�5G調制解調器芯�
2017�10�——威瑞森、高通和諾瓦泰爾無線宣布5G合作
2017�10�——倫敦金融城準備開�5G試驗
2017�11�——工信部發布相關通知
2017�12�——國際電信標準組織宣布5GNR首發版本正式凍結并發布�
2017�12�——發改委發布相關基建通知
2018�2�——沃達豐和華為宣布成果
2018�2�——華為展示巴龍芯片
2018�6�——3GPP5GNR標準SA發布
2018�6�——5GNR獨立組網功能凍結
2018�6�——中國聯通公布了5G部署
2018�8�——奧迪與愛立信計劃率先�5G技術用于汽車生�
2018�11�——重慶首�5G連續覆蓋試驗區建設完成
2018�12�——韓國三大運營商推�5G服務
2018�12�——聯通新進展
2018�12�——AT&T宣布將開�5G網絡服務
2019�2�——韓國規劃5G商用
2019�6�——中國5G商用拍照發放
2019�7�——中興宣布首款5G手機
2019�11�——中國三大運營商上�5G套餐
2020�1�——英國政府允許�5G網絡上使用華為設�
2020�3�——三星推出首款5G智能手機
2020�4�——covid19 5G陰謀論者在英國發動攻擊
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