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5G发展简史(附5G发展时间轴)

编辑:chinafpd 2020-04-29 16:34 浏览 评论 评论 0 赞    来源:  中华显示网

这么多年来,5G技术到底经历了哪些发展?

(一)1G时代

我们先来看看第一代移动通信标准。

1G是由摩托罗拉公司创造的,注意是创造标准,不是制定标准。

1G本来始于在二战期间美国的军方项目,1940年起,摩托罗拉深度参与这个军用的移动通信项目,这个通信设备在今天来看庞大笨拙,大概有5磅重,但是却实现了“收”和“发”在同一个终端上。

这个设备需要两个军人配合才能使用一台收发机,而且它的通信范围也很小,但也足够让美国在二战的通信上取得巨大的优势。

美军二战时期移动通信设备(初始)

之后,摩托罗拉又研制出了更小型的对讲机,这已经是我们早期使用“大哥大”的雏形了,这个设备有长长的天线,但是通信范围依然很小,最多能覆盖1km内的无线通信。

美军二战时期通信设备(后期)

由于军方项目上的技术优势,摩托罗拉在20世纪80年代,引领了移动通信的商用时期。

摩托罗拉制定的移动通信标准,也就是后来我们说的1G。

摩托罗拉当然也就成为了1G时代的霸主。

(二)2G时代

很快,第二代移动通信技术标准开始了。

在1G的民用时期,诺基亚开始提前布局,研发2G的通信设备和新的通信标准,并在90年代投入使用。

仅仅经历了10年,摩托罗拉便没有维持住自己的霸主地位,2G是诺基亚的主导时期。

2G时期的诺基亚

这里需要解释两个重要的问题:

第一个问题:为什么摩托罗拉在2G时代败给了诺基亚?

第二个问题:2G比1G的改进在哪?

之后我们在讲每一代的时候都会从这两个方向分别来探讨。

先解释第一个问题,为什么1G时代的霸主摩托罗拉在2G时期就没落了?

刚才我们提到,统一的通信标准是非常重要的,在对待标准的态度上,欧洲和美国选择了不同的道路。

熟悉通信发展历程的人应该都知道,美国在2G时期有三个通信标准,互相竞争。中国当时也是有两种制式的:GSM和CDMA。

而欧洲的通信运营商和设备商报团取暖,统一了一个通信标准,也就是GSM。

通信行业是一个典型的网络效应很强的行业,统一的标准大大节约了兼容成本。这给了诺基亚一个反超的机会。

从诺基亚的2G称霸的过程可以知道,通信行业中标准的重要性。

第二个问题:2G比1G的改进在哪里?

主要是终端变小了很多。

1G是模拟电路,2G是数字电路。在数字电路的应用下,一个小小的芯片就能替代模拟电路的几十个芯片,所以2G时代手机变小了,更加便携了。

另外,我们也都知道摩尔定律:

当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。

同时也意味着,同样大小的芯片,每隔18-24个月性能翻一番。

因此,摩尔效应也让手机越来越小,性能越来越强。

(三)3G时代

随着3G网络的覆盖,诺基亚作为一代巨头黯然离场。

苹果手机从起初看起来,只是一个大屏幕的手机,随着各种应用的开发,发现伴随着3G网络速率的提升,移动互联网有更大的空间,从方方面面改变每个人的生活。

操作系统之战以谷歌的安卓系统和苹果公司的 iOS胜出告终,塞班、黑莓、微软的视窗接连离场。开发者的开发成本被降低,这为移动互联网的飞速发展提供了便捷。

3G比2G改进了哪里?

从语音通讯到数据传输。

2G时代,通信方式主要是打电话、发短信,无线上网速度非常慢。

在3G时代,数据传输的速度提升了40倍。

现在我们看到的移动互联网行业巨头,不得不说,都受益于3G网络。

所以张瑞敏说“没有成功的企业,只有时代的企业”。

但是到了3G,我们的语音通信网络和上网用的数据传输网络,还依然是分开的。

语音传输的路径更是非常麻烦,如图5所示,A想给B打个电话需要经过很长的物理路径,需要沿着蓝色的路径,经过8个阶段才能把语音传输到B,2G和3G的语音过程都是这样。

具体的每个节点不用太关注,就看到这个通信的转接的复杂过程就好了。

2G、3G时期语音通信原理

而且因为3G时期,基站之间的通信需要多次转接,通信效率较低,网速虽然比2G有质的飞跃,速度却不怎么快,很多需要高速传输的应用场景无法实现。

(四)4G时代

​4G时代,依然是苹果一统天下,也成为了第二个突破万亿美金市值的公司(第一个是中石油)...

但同时,4G又给了一些新兴公司发展的机会,包括移动支付领域的支付宝和微信支付;设备商、终端商:华为和小米;移动互联网:字节跳动(头条、抖音)、滴滴打车、美团外卖、移动电商拼多多等等... ...

这些现在蓬勃发展中的公司无一不是4G时代下的产物,又是一批“时代的现象级企业”崛起了。

4G比3G改进了哪里?

首先,网络结构扁平化了,端到端的通信转发次数变少了。

其次,基站之间的光纤带宽变宽。

最关键的是,4G网络同时应用了互联网和电信网络的技术进步。刚才我们提到3G时期,语音和数据的传输网络是分开的,到4G才实现了真正的统一。

这让4G的网络速度得到了大幅提升。

4G的理论网速已经很快了,大部分的民用场景都够用了。

所以在4G时期,一系列基于手机端的应用场景都得到了实现,我们的生活越来越便捷。以至于我们现在很难想象没法手机支付、没法手机点外卖、没法看短视频和朋友圈来消磨时间的漫长时间,我们都是怎样度过的。

4G通信网络较3G扁平化

但4G还有一个硬伤:网络拥塞。

在现在的4G时代,是不是经常有这样的情况:在人群比较密集的时候,网络完全是瘫痪的。比如参加演唱会、参加一个大型会议、参加集中的考试时,手机上网基本就是不可能的了。

因为在这个集中地带,大家都抢着跟同一个基站通信,一个4G基站的覆盖半径大概是1公里。

这时候懂通信技术的人就不会想着多试试,不会以为网络不好时需要排排队,没准照片就发出去了、没准就能上网了...

因为香农第二定律告诉我们:信息传输率超过了信道容量,就不可能实现可靠的传输。这时候的出错率是100%,是大家都出错,而不是个别人能传输成功。

这是在人群聚集情况下面临的问题,未来是万物互联的时代,智能终端的数量会呈指数级增长,每个智能终端都会有一个SIM卡,要和基站通信。这时可想而知,网络必然是瘫痪的。

4G网络的缺陷是万物互联的瓶颈。

(五)5G时代

从之前的1G到4G的发展过程中,都会给新的公司以机会。

有些来自标准层,正如摩托罗拉、诺基亚、高通(苹果、微软)...另一些机会则来自应用的场景,正如阿里、微信、头条、美团、滴滴(Uber)...

5G比4G改进了哪里?

4G的网络拥塞是因为信息的传输率大于信道容量,那么第一个解决方案就是加大带宽。

5G的理论带宽是4G的20倍。这需要把频段范围扩大,频段向上扩展。

但是问题又来了,频段越高,就越容易被障碍物影响,怎么办?

把基站建得足够密才行,在4G时期每2-3公里建一个基站,在5G时期,则是在200-300米建一个基站。因为相对于4G时期1公里的覆盖范围,5G每个基站的覆盖半径大概只有一百多米。

这时,在每个基站覆盖半径从1km降低到100多米的情况下,每个基站的覆盖人数能减少两个数量级,这样拥塞的问题就解决了,而且给更多终端接入移动网络留下了空间,让未来的万物互联成为可能。

5G发展时间轴

1984年——第一代无线通讯技术标准

1979年,第一代无线通讯技术标准(1G)在日本东京被正式发布。到1984年,1G无线标准由日本电报电话公司(Nippon Telegraph and Telephone)在整个日本推广开来。

1991年——第二代无线通讯技术标准

1991年,2G在芬兰的全球移动通信系统(GSM)标准上投入商业运营,它带来的无线标准远远优于第一代提供的任何标准。

由于无线连接明显改善,2G首次为移动设备提供数据服务,包括SMS文本消息和数字加密对话。

第二个标准的主要优点是数字语音通话的质量,显著降低了静态噪音和背景噪音。

但更重要的是,2G为巨大的文化转变让路。文本信息、图片信息和多媒体信息(MMS)成为可能,为人们创造了一种全新的交流方式。

2001年——第三代

作为发布前的测试,3G技术在2001年5月首次亮相。同1G、2G技术出现时的情况一样,日本在2001年10月的时候,率先实现了3G网络服务。

英国也紧随其后,在2003年的时候,推出了自己的3G网络服务,然而由于当时市面上支持3G网络的手机还比较少,3G的大规模应用也被相应地推迟了。和记黄埔公司作为第一批研发出支持3G网络的手机产品的制造商,在2003年的时候,推出了自己的3G手机,然而其售价高达400英镑(约合人民币3439元),这在当时已是天价了。

根据BBC的报道,和记黄埔曾表示它的3G手机可以被用来“召开视频会议和报道足球赛事”。就像2G技术性能远超1G,3G技术在数据连接性能上的表现也远超2G,3G用户可以使用像定位服务、收看移动电视、参加视频会议、看在线视频这样的新式服务。

2012年——第四代

2012年的时候,英国最早引入4G网络,该国电信巨头EE公司更是将4G服务覆盖到了包括伦敦、伯明翰在内的11个英国主要城市。

在刚发布的时候,EE公司表示它所提供的4G网速最高可达12Mbps,这比3G的网速足足快了5倍。然而,因为4G信号未能有效地覆盖到全英国,它也遭到了许多英国人民的批评。

根据移动数据平台Ogury的调查,英国居民平时只有53%的时间能登陆上4G网络,这让英国成为欧洲地区4G信号覆盖最差的国家,远远落后于西班牙和意大利。但对那些联入4G网络的用户来说,4G为他们提供了更高速的移动网络,让他们可以玩在线游戏,看高分辨率的视频和电视节目,可以召开质量更高的视频会议。

2008年——开始探索5G

2012年——5G技术开始涌现

2013年——三星宣布研发出5G网络

2016年——谷歌计划发展5G网络

2016年——英国电信和诺基亚5G合作

2016年——三星和SK电信的合作成果

2016年——高通宣布第一个5G调制解调器

2016年——英国电信和华为建立5G研究伙伴关系

2016——在贝辛斯托克建造5G信号模拟器

2016年——华为和DOCOMO进行全球首个5G大规模现场试验

2017年2月——三星研发5G射频集成电路(RFIC)

2017年2月——三星宣布推出新的5G家庭路由器

2017年2月——诺基亚推出“5G First”

2017年2月9日,国际通信标准组织3GPP宣布了“5G”的官方Logo。

2017年5月——威尔士将获得3800万英镑用于5G开发

2017年10月-高通创造工作5G调制解调器芯片

2017年10月——威瑞森、高通和诺瓦泰尔无线宣布5G合作

2017年10月——伦敦金融城准备开展5G试验

2017年11月——工信部发布相关通知

2017年12月——国际电信标准组织宣布5GNR首发版本正式冻结并发布。

2017年12月——发改委发布相关基建通知

2018年2月——沃达丰和华为宣布成果

2018年2月——华为展示巴龙芯片

2018年6月——3GPP5GNR标准SA发布

2018年6月——5GNR独立组网功能冻结

2018年6月——中国联通公布了5G部署

2018年8月——奥迪与爱立信计划率先将5G技术用于汽车生产

2018年11月——重庆首个5G连续覆盖试验区建设完成

2018年12月——韩国三大运营商推出5G服务

2018年12月——联通新进展

2018年12月——AT&T宣布将开放5G网络服务

2019年2月——韩国规划5G商用

2019年6月——中国5G商用拍照发放

2019年7月——中兴宣布首款5G手机

2019年11月——中国三大运营商上线5G套餐

2020年1月——英国政府允许在5G网络上使用华为设备

2020年3月——三星推出首款5G智能手机

2020年4月——covid19 5G阴谋论者在英国发动攻击

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