1G到5G极简史-创新互联

在历代的移动通信技术中，统一标准的制定是最重要的。

我们现在都经常讨论的5G，其全称是“第五代移动电话行动通信标准”。

我们都知道，通信业是典型的具有“网络效应”的行业。

如果每家公司都制定一个独立的通信标准，那互联互通就是一个很大的问题，就跟把几十个不同国家（都只会母语）的人凑到一起聊天一样，根本无法沟通。

设备之间要通信，需要有统一的编码规则，这个大家都遵从的规则就是“通信标准”。

通信标准主要是规定的是2件事：

图1：通信标准解决的问题

好的编码标准非常重要，能让信息传输效率高、损耗低、误码率低。

（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。

图:2：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。

图3：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。

图4：2G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。

（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。

图5: 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。

图6: 4G通信网络较3G扁平化

但4G还有一个硬伤：网络拥塞。

（五）5G时代

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。

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