信息傳輸技術(shù)说庭,包括信息的發(fā)送然磷、傳輸、交接刊驴、顯示姿搜、記錄等技術(shù),從古代的飛鴿傳信捆憎,快馬加鞭送信痪欲,到近現(xiàn)代的電報,電話攻礼,傳真等都是我們傳遞信息的技術(shù)手段业踢,我們傳遞信息的效率隨著技術(shù)的發(fā)展也變得越來越高。
在這里由于篇幅有限和話題重要性礁扮,不可能從古代到現(xiàn)代一一介紹知举,我在這里選取無線移動通信這一塊離我們最近也是最重要的一塊和大家講述,結(jié)合多個公司的發(fā)展和落寞太伊,希望對大家有所啟發(fā)雇锡。
我們來回顧一下無線通信的發(fā)展歷史。
1G
第一代為模擬式語音移動通信系統(tǒng)(簡稱1G),它于20世紀(jì)80年代初投入使用僚焦。
這期間摩托羅拉是不折不扣的霸主锰提。
摩托羅拉在無線電通信方面的實力很強(qiáng),它的調(diào)頻技術(shù)和天線技術(shù)都是領(lǐng)先于世界的,二戰(zhàn)時期立肘,摩托羅拉參與了便攜式無線通信的工具的研發(fā)边坤,1940年,摩托羅拉研制出真正用于戰(zhàn)場的報話機(jī)SCR300(下圖上)谅年,1942 年茧痒,摩托羅拉公司再接再厲,研制出“手提式”的對講機(jī)(Handy Talkie)SCR-536(下圖下)融蹂。
摩托羅拉在模擬無線通信方面有任何公司都無法比擬的技術(shù)優(yōu)勢旺订,并且創(chuàng)造出多項世界第一。它在八十年代初發(fā)明了民用蜂窩式移動電話超燃,也就是早期說的大哥大区拳,現(xiàn)在說的手機(jī),其自然是1G時代的領(lǐng)跑者意乓,并且充分享受了80年代的紅利樱调。
但也是因為太注重模擬手機(jī)所帶來的利潤,當(dāng)90年代開始興起洽瞬,數(shù)字手機(jī)開始出現(xiàn)時,由于公司的領(lǐng)導(dǎo)人和公司基因的問題业汰,導(dǎo)致其對于數(shù)字手機(jī)的判斷失誤伙窃,導(dǎo)致其被諾基亞給超越了。
2G
第二代為數(shù)字語音移動通信系統(tǒng)(簡稱2G),它是20世紀(jì)90年代市場的主導(dǎo)產(chǎn)品,目前廣泛使用的其演進(jìn)到最高階段速率能力為384Kbi/s的GSM(全球移動通信系統(tǒng))样漆、CDMA(一種碼分多址的無線通信技術(shù))就屬于2G为障。
2G主要以提供話音業(yè)務(wù)為主,一般也僅提供100-200Kbit/s的速率,這只是區(qū)域或國家標(biāo)準(zhǔn)。
說到GSM和CDMA放祟,還有一段故事要講鳍怨。
因為1G時代受制于美國,所以在數(shù)字通信剛剛起步的時候跪妥,歐洲各國就吸取了各自為政的失敗教訓(xùn)鞋喇,加強(qiáng)內(nèi)部聯(lián)盟,于1982年成立了“移動專家組(法語: Groupe Spécial Mobile)”,以向全球推廣基于時分多址技術(shù) (TDMA)的“全球移動通信系統(tǒng)”(Global System for Mobile communications眉撵,GSM)侦香。GSM的目的是讓全球各地可以共同使用一個移動電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),讓用戶使用一部手機(jī)就能行遍全球纽疟。
GSM 的技術(shù)核心是時分多址技術(shù)(TDMA)罐韩,即將每個無線頻率均勻地分給八個(或者十六個)手機(jī)用戶,每個用戶交互地占用八分之一的信道時間污朽。(注:人們通話時散吵,語音直接的間歇時間其實很長,只有語音編碼做的合理,就可以幾個用戶共用一個信道矾睦。)GSM 實現(xiàn)簡單晦款,在成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)的第二年,即 1991 年顷锰,就由愛立信和一家芬蘭公司架設(shè)了第一個 GSM 的移動通信網(wǎng)柬赐。兩年后,包括中國在內(nèi)的四十幾個國家采用了GSM 標(biāo)準(zhǔn)官紫。
而美國卻提出了好幾個主要的標(biāo)準(zhǔn)肛宋, 包括基于時分多址的iDEN( 其主要支持者是摩托羅 拉), D-AMPS( 其主要支持者有ATT)和碼分多址(CDMA )的CDMA-ONE( 其主要支支持者是高通QualComm)束世, 比較混亂酝陈。
雖然高通推出的碼分多址技術(shù)(CDMA)從技術(shù)上來看,在容量(是GSM的10倍以上)與通話質(zhì)量上皆優(yōu)于歐盟GSM的TDMA技術(shù)毁涉。但因GSM起步早沉帮、大力推,短時間在全球內(nèi)廣布基站贫堰,而且一致性強(qiáng)穆壕,致使CDMA在當(dāng)時不過是雷聲大雨點(diǎn)小,讓歐洲在2G時代超越了美國其屏。
而諾基亞作為芬蘭公司喇勋,是GSM標(biāo)準(zhǔn)的最大受益者,其在第二代手機(jī)的競爭開始時和摩托羅 拉站在了同一條起跑線上偎行,而且因為沒有摩托羅拉第一代模擬手機(jī)的負(fù)擔(dān)川背, 輕裝上陣, 很快就成為全球的領(lǐng)跑者蛤袒。
這里我們延伸談?wù)劸S特比算法和CMDA
維特比算法
高通公司創(chuàng)始人安德魯維特比所提出的維特比算法是非常非常精妙的算法之一熄云,它把數(shù)字通信的解碼復(fù)雜度降低了億萬倍,甚至更多妙真,沒有這個算法缴允,我們今天的手機(jī)打不了電話,計算機(jī)的硬盤無法工作語音識別珍德,機(jī)器翻譯等等癌椿,也無法完成了。
當(dāng)年維特比要解決的是通信傳輸中的糾錯解碼問題菱阵,在數(shù)字通信中踢俄,0可能在傳輸中被誤傳輸成了1,1可能變成了0晴及,在解碼時都办,即使看到了1,也要考慮它有一個很小的可能性是0被傳輸錯了產(chǎn)生的,這樣一來琳钉,一個長度為N的信息串势木,就會有2的N次方種可能性。
我們小時候都聽過棋盤放米的故事歌懒,當(dāng)N一大啦桌,指數(shù)爆炸式增長,這個數(shù)字會變的非常大及皂。
維特比算法從本質(zhì)上講甫男,是把一種指數(shù)復(fù)雜度的問題,變成了線性的復(fù)雜度验烧。這可能是所有的計算機(jī)算法中復(fù)雜度下降最大的改進(jìn)板驳。今天,除了語音識別碍拆、機(jī)器翻譯若治、拼音轉(zhuǎn)漢字、漢語的分詞等用到了維特比算法感混,各種語言的拼寫糾錯端幼,基因的測序,通信的解碼都要用到它弧满。
CMDA
早期的移動通信所面臨的還不是保密問題婆跑,更多地是如何利用極為有限的帶寬傳輸更多信息的問題,同時還需要解決移動通信的抗干擾問題谱秽,在這兩方面洽蛀,CDMA有著天然的優(yōu)勢摹迷。
在CDMA之前疟赊,移動通信使用過兩種技術(shù):頻分多址(FDMA)和時分多址(TDMA),CDMA的做法和上述兩種方法都不同峡碉,它既不是使用固定的頻率傳輸近哟,也不是分時共享,而是讓每一個網(wǎng)絡(luò)用戶都可以占用很多頻帶鲫寄,而且也不對時間進(jìn)行劃分吉执。在CDMA協(xié)議中,每個發(fā)送者被賦予了不同的密碼地来,接收者在接到不同信號時戳玫,通過密碼過濾掉自己無法解碼的信號,留下那些和自己密碼對應(yīng)的信號即可未斑。
碼分多址其實將邊際成本降低到近乎零咕宿,同時允許用戶在網(wǎng)絡(luò)不繁忙時占用很多資源通信,因此網(wǎng)速顯得特別快。
3G
由于2G其局限性,促進(jìn)了一個具有世界性標(biāo)準(zhǔn)的未來公共陸地移動通信系統(tǒng)的誕生,這就是第三代移動通信系統(tǒng)府阀。
第三代移動通信系統(tǒng)的概念是1985年由國際電信聯(lián)盟提出來的,1995年更名為國際移動通信IMT2000缆镣。IMT-2000支持的網(wǎng)絡(luò)被稱為第三代移動通信系統(tǒng)(簡稱3G)。它的最大特點(diǎn)是使用共同的頻段,實現(xiàn)全球無線漫游试浙。不僅如此,它還能支持話音董瞻、分組數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù),大大提高了傳輸?shù)撵`活性和信道效率,特別是還能支持 Internet(互聯(lián)網(wǎng))業(yè)務(wù)。
其中有三大標(biāo)準(zhǔn)田巴。
歐洲方面钠糊,原本推行GSM標(biāo)準(zhǔn)的國家聯(lián)合起來成立了3GPP組織 (3rd Generation Partnership Project),負(fù)責(zé)制定全球第三代通信標(biāo)準(zhǔn)固额。為了繞開高通的專利陷阱眠蚂,3GPP小心翼翼地參考性能優(yōu)異的CDMA技術(shù),開發(fā)出了原理類似的WCDMA斗躏。WCDMA也是三大通信標(biāo)準(zhǔn)中最成熟逝慧、應(yīng)用最廣的一種。
美國高通當(dāng)然不會服輸啄糙,與韓國聯(lián)合組成3GPP2 (3rd Generation Partnership Project 2) 與3GPP抗衡笛臣,推出了CDMA2000。
而中國希望擺脫依靠別人制定標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀隧饼,積極參與了進(jìn)來沈堡,可能不會成功,但是至少是積累經(jīng)驗燕雁。
由中國大陸地區(qū)原郵電部電信科學(xué)技術(shù)研究院(現(xiàn)大唐電信科技股份有限公司)提出了TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)诞丽。2000年5月,ITU(國際電信聯(lián)盟)正式宣布將中國提交的TD-SCDMA拐格,與歐洲主導(dǎo)的WCDMA僧免、美國主導(dǎo)的CDMA2000并列為三大3G國際標(biāo)準(zhǔn)。
不過捏浊,中國雖然搞出了自己的3G標(biāo)準(zhǔn)懂衩,但對其它兩種標(biāo)準(zhǔn)也有深入的研究,部分運(yùn)營商和通信企業(yè)甚至走的是WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA三大標(biāo)準(zhǔn)同時研發(fā)的策略金踪。
4G
接下來是我們現(xiàn)在所在的4G時代浊洞。
2013年12月4日,中國政府正式向國內(nèi)三大運(yùn)營商頒發(fā)了4G牌照胡岔,均為TD-LTE制式法希。
我們先來說一下LTE。
LTE的全稱是Long Term Evolution, 也就是所謂的長期演進(jìn)技術(shù)靶瘸。這種技術(shù)顯著增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率苫亦,峰值速率能夠達(dá)到上行50Mbps,下行100Mbps尖淘。相比3G時代,10Mbps的下行峰值著觉,速度提升了10倍村生。
3G時代的WCDMA仍然不可避免的觸及了CDMA的底層技術(shù),使得設(shè)置了層層專利陷阱的高通成了最大贏家饼丘,大家當(dāng)然不甘于這種局面趁桃,于是重新把目光聚焦到了早已被打入冷宮的OFDM身上。最后的結(jié)果就是肄鸽,OFDM成了4G LTE的關(guān)鍵技術(shù)之一卫病,WCDM框架慘遭淘汰。
3GPP從2005年初就開始研究LTE典徘,并于2008年將其作為3.9G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)蟀苛。又在2011年提出了長期演進(jìn)技術(shù)升級版 (LTE-Advanced) 作為4G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。之后逮诲,各大運(yùn)營商和巨頭帜平,甚至包括高通自己,都相繼加入了LTE陣營梅鹦。
中國移動在3G時代的拿到的運(yùn)營牌照是TD-SCDMA裆甩,可謂是一張爛牌(中國聯(lián)通獲得WCDMA牌照、中國電信獲得CDMA2000牌照)齐唆。
中國移動自然一直在主動尋找出路嗤栓,想要在4G時代占據(jù)優(yōu)勢,此時LTE自然而然進(jìn)入了移動的視野箍邮。當(dāng)時茉帅,國際上的4G備選標(biāo)準(zhǔn)有WiMax和LTE,LTE又包括全球標(biāo)準(zhǔn)化組織提出的FDD LTE锭弊、TDD-LTE以及大唐提出的中國TDD-LTE鬓椭。中國移動通過積極斡旋盅粪,最后形成了一個融合的TDD-LTE標(biāo)準(zhǔn)践付,里面保留了大唐提出的幀結(jié)構(gòu)粘室,其他多與LTE FDD一致马昙。在中國桃犬,TDD LTE標(biāo)準(zhǔn)被叫做 ‘TD-LTE’。
最后我們也知道行楞,在4G時代攒暇,中國移動占據(jù)了絕對的優(yōu)勢,2016年子房,中國移動凈利潤1087億元形用,而中國電信和中國聯(lián)通僅分別為180.04億元就轧、6.25億。中國移動兩天所賺的錢田度,相當(dāng)于中國聯(lián)通全年的利潤總和妒御。
某種意義上,正是由于TD-SCDMA技術(shù)的基礎(chǔ)镇饺,中國在4G時代主導(dǎo)研發(fā)了4G標(biāo)準(zhǔn)的TD-TLE技術(shù)乎莉,在通信領(lǐng)域開始與世界比肩同行。
5G
根據(jù)流行觀點(diǎn)4G的LTE技術(shù)將朝著兩個方向演進(jìn)奸笤,一個是更低的功耗惋啃、更廣闊的覆蓋和更多的連接;另一個是更高的速率监右、更高的帶寬和更大的流量边灭。兩者殊途同歸,成為5G場景中的一部分健盒。
據(jù)此绒瘦,3GPP為5G定義了三大應(yīng)用場景,分別為:
eMBB:3D/超高清視頻等大流量移動寬帶業(yè)務(wù)扣癣,從4G的100Mbps為單位椭坚,5G可高達(dá)10Gps,比 4G 快達(dá)100倍搏色;
mMTC:大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)善茎,5G網(wǎng)絡(luò)將能容納更多設(shè)備連接、同時維持低功耗的續(xù)航能力频轿;
URLLC:如無人駕駛垂涯、工業(yè)自動化、遠(yuǎn)程醫(yī)療等需要低時延航邢、高可靠連接的業(yè)務(wù)耕赘。
其中華為為其標(biāo)準(zhǔn)作出了重大貢獻(xiàn)
一方面,華為最先推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展膳殷,2014年5月操骡,華為提出了窄帶技術(shù)NB M2M;2015年5月融合NB OFDMA形成了NB-CIOT赚窃;2015年7月份册招,NB-LTE跟NB-CIOT進(jìn)一步融合形成NB-IOT;2016年6月勒极,NB-IOT在3GPP R13中正式凍結(jié)是掰。
NB-IOT因為超強(qiáng)覆蓋、超低功耗辱匿、超低成本和超大連接的特性键痛,特別適合物與物之間的溝通需求炫彩,該標(biāo)準(zhǔn)也被看作是5G商用的前奏和基礎(chǔ)技術(shù)。
另一方面絮短,華為主推的PolarCode(極化碼)方案被國際無線標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)3GPP江兢,確定為5G eMBB(增強(qiáng)移動寬帶)場景的控制信道編碼方案。也就是說丁频,在5G eMBB場景上划址,華為Polar成為了控制信道上行和下行的編碼方案,而數(shù)據(jù)信道的上行和下行短碼方案則歸屬高通LDPC碼限府。
雖然其只是在5G其中一個應(yīng)用場景的一個編碼方案被采用夺颤,后續(xù)還有URLLC場景和mMTC場景的信道編碼方案的斗爭,但是此次Polar碼的采納為華為之后的進(jìn)一步參與5G標(biāo)準(zhǔn)制定的打下了根基胁勺,非常有意義世澜。
通過通信技術(shù)的發(fā)展,我們能看出一下幾點(diǎn)
一個是署穗,參與標(biāo)準(zhǔn)的制定能獲得最大的好處寥裂,我們應(yīng)該努力成為標(biāo)準(zhǔn)的制定者,在區(qū)塊鏈?zhǔn)澜缋镆彩沁@樣案疲,一個項目應(yīng)該朝著這個方向努力封恰。
如同計算機(jī)制定的存儲分一級緩存、二級緩存褐啡、內(nèi)存和硬盤這個解耦標(biāo)準(zhǔn)诺舔,也應(yīng)該有一個區(qū)塊鏈項目來制定一個標(biāo)準(zhǔn)來解決不可能三角問題,其中還是看好Nervos备畦。
二個是低飒,項目的發(fā)展也好,公司的發(fā)展也好懂盐,還是標(biāo)準(zhǔn)的制定總會起起伏伏褥赊,所以即使現(xiàn)在沒有優(yōu)勢,但是積極投入莉恼,找準(zhǔn)方向拌喉,一定會能夠有所收獲
三個是,警惕現(xiàn)有業(yè)務(wù)帶給未來的羈絆俐银,當(dāng)現(xiàn)在業(yè)務(wù)能夠給你帶來足夠現(xiàn)金流時尿背,公司很難有動力去擺脫目前狀況,而且會陷入認(rèn)知偏差悉患,以為這個優(yōu)勢還能保持足夠久的時間残家,但是往往是判斷錯誤榆俺,被對手給超越售躁。保持清晰的頭腦很重要坞淮。
注:資料來源于《谷歌方法論》《浪潮之巔》《科學(xué)技術(shù)發(fā)展簡史》以及網(wǎng)絡(luò)