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盘点|从1G到5G, 一场40年的通讯列强变迁史

时间:2018-12-18 18:23:16

 TECHMIX说

最近沸沸扬扬的5G争夺战中,各大企业公司纷纷出手想要争夺新一代网络技术的主导权。除了相爱相杀的苹果和高通外,国内的华为也是非常有竞争力的一方。那么,在5G争夺的背后,大家看重的底层竞争力究竟为何?在重新洗牌的5G世界格局中,中美两国扮演着怎样的角色?众说纷纭的5G,离我们的生活又有多遥远呢?

 

NEXTTECH | 编译

如果要给未来科技定义一个关键词,一定非“联通性”莫属。从AI、自动驾驶,到远程医疗和MR等,这些以前根本无法想象的技术,都在让我们的生活变得更加轻松、安全以及健康。而在这些愿景背后,都离不开现代人赖以生存的互联网。

互联网飞速发展的今天,各种设备产品纷纷呈爆炸式增长,更别提遍地开花的流媒体视频了,现有的4G已满足不了日益增长的需求。但别慌,5G的时代已指日可待~

5G网络技术下,手机上网速度将达到每秒10千兆位的速度。这比它的前任4G可快上了600多倍,Google光纤的标准家庭宽带服务也要甘拜下风,只有它十分之一的速度。有了5G网络,4K的高清电影仅需25秒就能完成下载,多线传输任务也不在话下。

 

尽管美国运营商承诺,到2020年将在全美范围内推广5G,但首批5G网络还远远达不到预期的最快速度

5G并非单一的技术或标准,它包含了一系列不同的技术,与4G网络的部署方式截然不同。运营商们为了展示5G网络在无线性能上的巨大飞跃,推出了各种演示和试点计划。然而,基于“毫米波”技术的高速移动网络在未来的许多年内,还无法做到大面积普及

鉴于“毫米波”的技术尚不成熟,通讯公司可能会建立基于其他技术的5G网络,不过很大程度上得依赖于现有的基础设施。

然而,引领潮流的5G技术亮点并不仅在一个“快”字上,它同时也几乎能实时为大量设备提供服务。这一点至关重要,未来几年内,汽车、环境传感器、恒温器等多种设备都将有接入互联网的需求。

 

5G网络的部署会牵扯到多方的利害关系,因此不少国家对崛起的中国5G力量格外敏感,甚至警告说,若让中国或其他国家在5G技术上捷足先登,本国公司可能会处于落后的不利境地。

以美国为例,为了实现2020年全美5G,几个方面都在做共同的努力:政府必须向运营商开放更多的无线频谱;运营商需迅速改善基础设施;而硬件制造商的任务则是制造新一代设备,共同迎接5G的浪潮。

从1G到5G:一部科技进化史

1G网络诞生于20世纪70年代末至80年代间,它是以模拟技术为基础的蜂窝无线电话系统。声音通过未加密的无线电波传播,任何人都可以使用现成的设备收听对话。

建于20世纪90年代的2G网络则是1G的升级版,它以数字语音传输技术为核心。2G网络不仅能够对呼叫加密,还能更有效地利用无线频谱,并提供与拨号互联网或早期DSL服务类似的数据传输

但我们这一代人接触电子设备,基本是从3G时代开始的。第三代产品为数字网络带来了移动宽带,真正引领了一场智能手机的革命

 

第一批3G网络建于21世纪初,但在当时的美国并未得到大规模普及。恐怕已经没多少人记得,当2007年初代iPhone上市时,它甚至不支持全3G速度,更别说4G了。

当时,诺基亚公司仍然是全球最大的手机制造商。诺基亚能独领天下,很大程度上要归功于欧洲在部署2G技术方面的主导性地位。与此同时,大洋彼岸的日本在3G覆盖程度以及移动互联网的使用方面已远超美国

但美国也不甘落后,自2008年7月首款支持3G网络的iPhone上市后,他们开始逐渐重视应用经济。发行当月,苹果也随即推出了自己的应用商城App Store。数月后,第一批使用谷歌安卓操作系统的手机也开始在美国上市。很快,曾被人们视为奢侈品的智能手机已深入日常生活,人手一部。

自此,美国在向4G的转型过程中已逐渐处于领先地位,随着运营商的拓展和网络升级,带来了巨大的就业机会和创新增长。应用经济的崛起让诺基亚和日本手机不再独占鳌头,在国内外市场的份额均有所下降。

5G技术的核心规范早在2011年就已存在,但真正完工耗时长达7年。世界各地的运营商已经开始为5G时代的到来构建测试网络。然而,实际测试的内容可能很难实现。

例如,AT&T去年宣布它将在20个城市推广一个叫“5G Evolution”的东西,但批评家们称这种号称5G的品牌压根是骗人的,AT&T口中的技术实际上跟他对家T-Mobile使用的4G技术没两样。

 

与此同时,包括AT&T在内的运营商正在测试高速的“毫米波”网络。Verizon已经为消费者推出了“5G Home”服务,为家庭宽带提供固定无线,而并非普通的固定无线。这样一来,即使5G网络尚未在手机上实装,也能先在家中尝尝鲜。

5G时代降临

运营商,硬件厂商以及政界人士担心,如果5G推行的速度太慢,当年3G时代欧洲和日本移动行业经历的萧条惨案也会发生在美国身上。

美国的头号竞争对象当然是中国。

 

2018年1月,我国国家安全委员会发布了一项文件,将专门建立国有化的5G网络来与私营部门对接。如果中国率先成功开发出5G技术,其蓬勃发展的科技业将打造下一个全球移动平台。不仅如此,5G也可以让一个国家在人工智能的领域占尽优势。连接到网络的设备越多,就能获取越多的数据。更多的数据意味着更好的算法,最终结果是带来更好的AI应用程序。

为了更快地建立5G网络,无线行业的从业者表明,他们需要获得更多无线频率的许可,以及更少相关基础设施法规的限制。

5G网络技术中常见的“毫米波”技术利用了无线频谱的极高端,其中有大量未使用的带宽。“毫米波”技术可以实现高达10 Gbps的速度,但高速的实现需要大量的利弊权衡。毫米波信号在长距离上不甚可靠,并且很容易被树木、人甚至雨水等障碍物破坏。为了使其适用于移动应用,运营商需要在城市中部署大量的小型接入点,光靠现在这样几个大型手机信号塔是远远不够的。

毫米波的接入点大概像烟雾探测器一样小,需要多地部署。根据麦肯锡的报道,目前只有两三个手机信号塔覆盖的市区,可能需要15-20个毫米波的接入点。跟家中的Wi-Fi路由器类似,这些接入点需要连接到有线网络才能使用。

 

毫米波的部署以及联网过程不仅昂贵,而且费时。因此,为了抵消这些成本,无线行业正在研究技术上的解决方案。例如,电信基础设施项目(包括Facebook和许多电信公司)正在开发一种名为Terragraph的天线,它可以让无线接入点不仅仅依靠有线连接进行回程,而是相互连接。

一项对Verizon上述5G网络试验的研究发现,毫米波比预期更具弹性,但全国范围内的毫米波网络可能需要数年才能建成。因此,全球运营商正在向无线频道中的“中频带”转型。中频带里包含了Wi-Fi路由器和移动电话网络使用的许多频率。相比于频谱的高端部分,它的速度没那么快,毕竟可用带宽较少。但中频带的信号的传播距离更远,也更可靠,从而可以在大型信号塔的覆盖区域使用。

美国联邦通信委员会已经批准了运营商的一些提案,允许他们把中频带用于军事雷达和卫星通信中。尽管有上述提案,美国已处于落后境地。其他国家早已纷纷行动,韩国已经开始对中频带进行拍卖,而中国也已为5G技术预留大片中频带

监管机构在推进中频带拍卖的提案同时,还计划拍卖更多的高频段频谱。

 

但Recon Analytics表示,由于升级现有的手机信号塔也需要时间,因此运营商从购买许可证,到真正使用该频谱,可能需要花费数月甚至数年的时间。这个劳心费力的过程不仅涉及纯体力活儿,还需到得到各种州或地方政府的许可。

消费者权益倡导人士们担心,急于进入5G时代对公众监管无线行业极为不利。例如,美国联邦通信委员会于2017年取消了其网络中立性保护措施,认为减少监管将会带来5G和其他宽带基础设施的更多投资。2018年,委员会以“帮助运营商更快建立5G网络”的名义通过了一项投票,决定推翻管理无线设备布局的相关州以及地方法规。与此同时,T-Mobile和Sprint也在对监管机构施加压力,希望批准两家公司的合并,以便更快速高效地部署5G网络。

监管的减少以及运营商数目下降带来的后果可能是,5G网络的成本更高了,普及性也将大大降低。消费者组织Public Knowledge的副总裁Harold Feld警告说,如果没有公众监管,运营商会将利益摆在首位。这样一来,农村等低收入地区很有可能根本无缘5G网络

即使5G网络立即可用,市场上也几乎没有支持它的设备。中国制造的小米Mix 3智能手机以及联想公司的摩托罗拉5G Moto Mod预计将于2019年上市。而苹果手机想用上5G?估计2020年都见不着影儿~

 

尽管是个炙手可热的话题,但一串理下来,感觉5G网络的真正普及还是很遥远,更别提路上的艰难险阻了。

但无论如何,这些有关5G未来的细小碎片也为我们大致描绘了一幅蓝图,让我们对高速发展的5G时代有所期待。



  来源:科技MIX  
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