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從1G說到5G:全球通信

2021-11-08 08:43:01 其他

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導言

在上一篇文章里我們說過,手機和網路的商用,標志著1G正式進入商業化的時代,但是不同國家 / 公司開發出來的通信系統之間是不能漫游的,而且大哥大的體積也是一個問題,

因此,針對1G時代無法漫游的問題,很多國家都紛紛開發了新一代移動通信系統,也就是2G

GSM系統

在一眾技術里,歐洲的做法非常具有代表性,當時,歐洲各國選擇彼此合作,一起開發統一的2G移動通信技術,這套系統就是GSM(Global System for Mobile Communications)系統,

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1982年,在CEPT(歐洲郵電管理委員會)的全力支持下,GSM技術被定為歐洲唯一的2G移動通信標準,標準一經確立,歐洲的企業、研究機構開始全力研發GSM技術,并在短短幾年間,形成了一套標準化技術,所以通過采用統一的技術標準,GSM成功解決了1G不能漫游的問題

GSM技術商用化

1991年第一個GSM網路在芬蘭開通,隨后GSM在歐洲快速普及,隨著GSM的普及,GSM終端價格和GSM建設成本也在快速下降,歐洲屬于發達地區,有近5億人口,GSM能在歐洲普及,說明GSM已經具備了相當的規模效應

此外,歐盟也在積極地向全世界推廣GSM,短短幾年的時間,GSM就在全世界各地迅速發展起來了,現在全球超過200個國家和地區超過10億人正在使用GSM電話,充分展示了它巨大的發展潛力,進而奠定了GSM在2G時代的主導地位

“上個時代遺留的漫游問題解決了,

1G終端比較笨重的問題,

在2G時代又是怎么解決的呢?“

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數字通信技術

1G終端比較笨重的主要原因是在于1G采用模擬技術,手機集成度不高,信號也很容易受到干擾,直觀上看就是器件體積大,效果差,

與此形成對比的是,2G系統采用數字通信技術,數字技識訓把語音資訊變成0和1的二進制數字編碼,再通過數字編碼傳輸語音資訊,然后在接收端把接收到的數字編碼進行解碼,還原成語音資訊,

在具體實作上,數字技術用晶體管不導電狀態和導電狀態來表示0和1,再通過大量晶體管的組合來完成功能復雜的電路,從而實作各種復雜的功能,數字技術也是我們如今設計高性能芯片的基礎,

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數字芯片

20世紀80年代,基于數字技術的大規模集成電路技術已經發展起來,我們可以在一塊芯片上集成數量龐大的晶體管來實作復雜的電路功能,當時已經出現了很多型別的數字芯片,比如用于系統控制和計算的CPU、用來處理通信信號的DSP/FPGA、用于存盤的ROM芯片等等,

這樣以來,2G手機通過使用這些數字芯片,實作了在極小的物理尺寸內,集成大量的晶體管來實作通話的功能,這也就解決了1G終端笨重、攜帶不方便的問題,2G手機可以輕輕松松放進衣服口袋里,同時,也正是因為使用了這些數字芯片,2G不僅比1G更省電,通話質量也變得更好了,

伴隨著2G手機出現的一個標志性物品就是用戶身份模塊,也叫“SIM卡”,該卡是一個保存用戶資料的可拆卸智能卡IC,換句話說用戶的SIM卡里保存了各自的通訊錄,消去了更換新手機后資料就丟失的煩惱,有些運營商為了防止用戶轉換到別的網路在手機上做設定限制,使得它只能用該營運商的SIM卡,或者同一個網路的SIM卡,這就是所謂的“SIM卡加密”,但實際上,這種行為在某些國家并不合法,

綜上所述,2G系統通過采用統一的技術標準和數字技術,解決了1G系統不能漫游和終端笨重的問題,

“短短幾年內,2G的用戶數突破1億,

成為了一個規模龐大的產業

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時間繼續推移,到了20世紀90年代末,隨著互聯網的興起,人們不再滿足于使用只能打電話的手機,隨時隨地能夠上網的需求就出來了,

但是,在制定2G標準的時候,互聯網還沒有普及,誰也沒料到互聯網發展會這么迅猛,所以2G這個技術標準對上網這類資料業務的考慮非常不足,并且還有一個現在看起來非常不可思議的資料,2G理論上的最高速率能到達171.2Kbps,這個速度對于用慣手機的當代人來說是非常不能接受的,

更致命的是,在實際的網路中,需要同時支持語音和上網兩類業務,因此,在運營商的網路里,2G上網速率通常只能達到100Kbps左右,而且這個 100Kbps還是多個用戶共享的,每用戶通過2G上網的平均上網速率只能到達20-40Kbps左右,

40Kbps的速率,連收發電子郵件、瀏覽網頁你都會覺得特別慢,更不要說看圖片、刷短視頻了,

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為了解決2G技術沒法上網的痛點,人類又開始進入了新一代移動通信系統的研發,也就是后來的3G,

未完待續

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編輯 & 后期:欣悅

這里是小王,幾段文字,分享生活,

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