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无线通信
2021/7/8 17:11

从1G到5G,从回顾过去到展望未来

C114通信网  

王建宙/文

始于20世纪80年代的蜂窝式移动通信,只用了30多年的时间,就实现了在全世界的普及。如今,手机是人们随身携带的使用频率最高的工具。手机改变了人类的沟通方式,改变了人类生活、工作和娱乐的方式,甚至改变了人类自己。

需求是发展的原动力

人类对速度有着天然需求,但是在很长时间内,人类使用的所有工具都无法满足对速度的追求。电信业的出现,改变了这种状况。电报的问世使相隔千里的人们能够互传信息,电话更使人们能够将自己的声音传到远方。电信业满足了人类对速度的追求,使整个世界的运动节律都加快了。

事实上,人们的需求也常常随着技术的演进而发生变化。最早的公众电信服务是电报,主要为人们传递文字信息。电话的问世,实现了语言的传递,通话者不仅可以听到对方真实的声音,也省去了录入的过程。此后,话音成为电信业最主要的业务,电报等非话音业务逐渐没落。而后短信业务快速发展,很快就成了一种重要的沟通手段。

随着3G4G的到来,社交网络成了人们沟通的新渠道,随之又带来了新的需求,比如人们用社交网络聊天、发照片、发视频、传音乐。此时,话音业务在整个网络业务量中只占很小的比重。

物联网的出现,使移动通信不仅可以承载人与人之间的连接,还可以实现人与物、物与物的连接,移动通信业又出现了新的更大的需求。

作为移动通信从业者,当移动电话普及率很低的时候,我们担心移动电话网络建设好了却没有人用。后来,移动电话的普及率提高了,我们又担心人人都有手机了,我们还如何实现业务增长。但是,事实证明,随着技术的发展,人们会对移动通信产生各种新的需求,而我们的预测往往偏于保守。在移动通信的发展过程中,不断会出现新的事物,这些新技术、新功能、新服务将不断给我们带来新的增长动力。

5G构建万物万联

2012年年初,国际电信联盟无线电通信部门启动了一个名为“2020年及以后的国际移动通信”的项目。这个项目研究的重心是:在2020年及以后,使人和物,使数据、应用、传输系统和城市都处于一个有智慧的网络通信环境,使全社会都实现网络无缝覆盖和全方位连接。为此,我们需要建立新一代移动通信网络,以便能够以更快的速度传送海量数据,更可靠地连接众多设备,低时延地处理所有数据。从此,在全球范围内开始了对5G的研究。2015年 6月,国际电信联盟完成了对5G愿景、业务需求和关键能力的研究。2017年,国际电信联盟正式发布了5G的技术指标。移动通信标准化组织3GPP按照国际电信联盟提出的技术愿景和关键指标,开展5G技术标准的制定工作。

5G标准的产生,是电信运营商、网络设备制造企业、终端设备制造企业、芯片制造企业、仪器仪表厂商、互联网公司共同参与和努力研发的结果。

就在3GPP制定5G标准的同时,电信网络设备制造商、芯片开发商和手机制造商已经开始研发5G产品了,电信运营商也开始着手5G的各种试验。5G的到来,使得移动通信从人与人之间的通信,延伸到人与物、物与物的通信。这是一个新的里程碑。

5G的登台与当初3G问世时的情况大不一样,当时,在耗资巨大的3G牌照拍卖大战之后,不仅普通消费者不知道3G有何用,连电信运营商都说不出来3G的实际用途。而5G的概念刚出来,人们就已经描绘出5G所能带来的万物互联的宏图。

5G的增强型宽带将会推动虚拟现实和增强现实技术的发展。5G的高可靠、低时延通信将广泛应用于工业自动化、自动驾驶、交通控制、远程制造、远程施工、远程医疗等各个领域,人们对此充满憧憬。5G的大规模机器通信能提供小数据量、低成本、低功耗的海量连接,为物联网的建立提供了可能。

共建共享5G网络

5G网络提供了超高的速率和超低的时延,但是,5G网络需要比4G网络更多的频率,5G基站的建设成本和运营成本也高于4G网络。为了降低5G建设和运营成本,许多运营商互相合作,共建共享5G网络。这是移动通信网络在建设和运营中出现的新模式。2019年2月,沃达丰意大利公司和意大利电信达成双方共享5G网络的协议。按照这个协议,双方不仅将共用铁塔资源,而且将在多个地区共建共享网络设备。沃达丰意大利公司的CEO奥尔多·比西奥表示,这样的合作可以在较短的时间内建成5G网络,使用户和投资者都将因此而受益。他强调,5G需要投资,需要效率,需要建设速度,这种合作无疑推动了5G的发展。

2019年9月9日,中国联通中国电信签署了《5G网络共建共享框架合作协议书》。根据合作协议,中国联通将与中国电信在全国范围内合作共建5G接入网络,双方划定区域,分区建设,各自负责在划定区域内的5G网络建设相关工作,秉持谁建设、谁投资、谁维护、谁承担网络运营成本的合作原则。5G网络共建共享采用接入网共享方式,核心网各自建设,5G频率资源共享。双方联合确保5G网络共建共享区域的网络规划、建设、维护及服务标准统一,保证同等服务水平。双方用户归属不变,品牌和业务运营保持独立。双方同意,在合作中秉持共建共享效益最大化、有利于可持续合作、不以结算作为赢利手段的原则,坚持公允、公平的市场化结算,制定合理、精简的结算办法。

双方一致认为,5G网络共建共享合作,特别是双方连续的5G频率共享,有助于降低 5G 网络建设和运维成本,高效实现5G网络覆盖,快速形成5G服务能力,增强5G网络和服务的市场竞争力,提升网络效益 和资产运营效率,达成双方的互利共赢。

中国联通与中国电信在电信运营商合作共享方面迈出了重要的步伐。此举意义重大,相信无线网络的共建共享将成为未来移动通信行业的趋势。

5G时代,手机发展新趋势

移动通信网络的每次升级换代都会推动手机的更新,5G的到来又会给手机带来怎样的变化呢?一个好消息是,消费者盼望多年的折叠屏手机与5G一起出现了。

最能体现手机发展各阶段状态的莫过于显示屏了。最初的手机只有很窄的一条显示屏,只能显示电话号码。2G阶段,为了便于浏览短信,各款手机的显示屏都加大了。3G阶段的智能手机显示屏更大了,这些智能手机多数采用触摸式键盘,在使用时,整个手机的表面只留下一条边,其他部分几乎都被显示屏覆盖。到了4G阶段,显示屏的尺寸继续加大,连原先一直坚持生产小显示屏手机的制造商也推出了大屏手机。后来又出现了全面屏手机,采用无边框设计,显示屏占手机表面的比重继续提高。

但是有的用户还是不满意,因为他们在观看视频、阅读电子书或收发邮件时,还是更喜欢用平板电脑。那么,有没有可能把显示屏变成可折叠,将智能手机和平板电脑合为一体呢?人们期待着折叠屏手机的出现,多家手机制造商也投入力量研发折叠屏手机产品。

令人高兴的是,在2019年2月巴塞罗那世界移动大会上,有手机制造商展示了他们即将推出的折叠屏手机。这几年,我一直在关注折叠屏手机的研发,我也相信折叠屏手机具有巨大的发展潜力。

折叠屏手机采用柔性AMOLED作为显示屏,这种显示屏不仅在折叠或弯曲时不会损坏,而且其可以在弯曲时仍然显示图像,并且图像不会扭曲失真。这种柔性AMOLED显示面板已经开始在中国、韩国和日本的多家面板制造商批量生产。

事实上,有了柔性AMOLED以后,生产折叠显示屏手机还有一段很长的路要走,还需要解决许多以前在手机和计算机制造过程中没有遇到过的难题,比如为折叠手机的基板和盖板找到合适材料、有效抗静电、找到可高频次折叠的铰链等。

手机制造汇集了电子学、机械学、化学等各学科知识,每一次技术升级都会遇到各种各样的困难,但是经过努力,这些困难都被克服了。手机制造厂商在研发折叠屏手机的过程中攻克了各种技术难题。

2019年巴塞罗那世界移动大会三星展区内最耀眼的产品就是盖乐世折叠手机了。三星展出的这款折叠屏手机采用内折方式,打开后的显示屏为 7.3英寸,分辨率为1536×2152。将手机折叠后,还有一块4.6英寸的外屏,分辨率为840×1960。该手机配置12 GB内存和 512 GB的闪存。参观的人络绎不绝,虽然没有试用机会,甚至也看不清楚折叠手机的外观,但人们对它还是很感兴趣。

这次展览,华为也展示了许多5G产品,并现场演示了5G的一些应用,当然,华为的首款折叠屏手机也是展示的一个重点。

华为展示的折叠手机型号为Mate X,采用外折方式,打开后的显示屏为8英寸,分辨率为2480×2200。将手机折叠后,正面的显示屏为6.6英寸,分辨率是2480×1148,背面的显示屏为6.38英寸,分辨率是2480×892。该手机配置8GB内存和512GB的闪存。

手机打开后,看不到折痕,图像清晰;合上后,两面显示屏贴得很紧,看不出空隙,折叠后的厚度也只有11毫米。这种外折方式的折叠屏手机在折叠后还带来了一些新的功能,例如,在拍照时可以使被拍者同步看到取景的图像。特别吸引人的是,华为的折叠屏手机支持5G。

在很长一段时间里,华为以制造电信网络设备为主,华为所面对的用户几乎都是电信运营商。在国际上许多著名的电信设备制造商放弃手机制造,专注于网络设备制造以后,华为却在继续发展网络设备的同时,扩展手机制造业务。华为手机制造部门发展之快出人意料。2010年,华为销售的手机只有300万部;2015年,华为的手机销量超过1亿部;到了2018年,华为的手机销量达到2.06亿部,跃居全球第二。

在打造手机制造的供应链方面,华为也朝后向一体化迈出了步伐。以芯片为例,国内外手机制造商几乎不制造手机芯片,都是向专业的芯片厂商购买手机芯片。但是,华为自己设计芯片。2018年2月,华为就发布了5G手机芯片,之后华为推出的5G手机用的就是自己的芯片。

在2018年巴塞罗那世界移动大会上,还有一家中国企业—柔宇公司也展示了自己的折叠屏手机FlexPai。

与手机的每一次更新换代一样,折叠手机将改变消费者的一些使用习惯。每一次手机显示屏的换代都会带来许多新的应用。可以预见,折叠屏手机不仅能方便人们观看视频、阅读图书、收发邮件,还将带来许多前所未有的新应用。

折叠手机只是5G时代手机更新的一个前奏,更大的变化还在后面。5G的应用可分为行业级应用和消费级应用两大类,而消费级应用在很大程度上都是以手机作为终端的。

最早的手机只是一个无线的电话机,今天,手机已经成了人们的信息中心,人们通过手机获取最新的信息。手机还兼有电脑、钱包、照相机、门钥匙、导航器、笔记本、录音机、闹钟等功能。在万物互联的5G时代,手机还会开发更多功能,将被重新定义,成为连接人与物的控制中心。与此相关,手机的电池、材料、形态和操作系统都将发生变化。这既是一种期盼,也是创新创业者的机会和责任。

本文整理自《从1G到5G:移动通信如何改变世界》  王建宙著  中信出版集团  2021.7

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