光纖傳輸技術的發(fā)展
20世紀80年代,中國的有線傳輸線路使用同軸電纜,當時每3公里一個增音機,使用頻分復用方式傳輸模擬信號,一個頻段一個話路,可做到4380路容量。美籍華人高錕先生發(fā)明光纖以后,光纖很快進入應用。90年代初,一根光纖可以存2.5G,3萬電話電路,采用時分復用(TDM)方式傳輸數(shù)字信號。實際上,一根光纖不僅可以一個波長傳送,還可以采用多個波長,所以,出現(xiàn)了波分復用。這樣將每個波長都利用起來,一根光纖可以存1.6Tbps,即2000萬電話電路。另外,光纖還可以利用更多技術提升容量,目前實驗室已經做到一根光纖可以存16T,即2億電話電路。這樣,單纖傳輸容量4年提高10倍,20年提高1萬倍,截至目前的最高紀錄是單波長存400G,單纖傳輸100T,而光纖成本10年下降了50倍。中國的光纖光纜產業(yè)發(fā)展越來越大,每年生產全球一半的光纖光纜,而中國市場也消耗掉全球一半的光纖光纜。10年前,購買一根光纜平均到一芯公里光纖的價錢是2000塊人民幣,而2015年的報價是40塊錢。可見,現(xiàn)在光纖做得已經很便宜了。
互聯(lián)網的演進
互聯(lián)網從20世紀70年代美國國防部的ARPANET,到90年代的公眾互聯(lián)網,再到21世紀初的全球互聯(lián)網,發(fā)展到現(xiàn)在的下一代互聯(lián)網?;ヂ?lián)網技術從TCP/IP到P2P/WEB2.0,再到Cyber-Physical System系統(tǒng)?;ヂ?lián)網地址從NCP發(fā)展到IPv4、IPv6?;ヂ?lián)網從一個收發(fā)郵件的聯(lián)系平臺,到可以上網查閱文件、觀看視頻的瀏覽平臺,而微博、博客的出現(xiàn)又使互聯(lián)網成為一個交互平臺。實際上,互聯(lián)網也是一個工作平臺。例如美國有一個網站名為第二人生(Second Life)。網民在這里可以付費租用游戲設計軟件自己設計游戲,當然也可設計服裝、汽車和房子等,后來專業(yè)公司發(fā)現(xiàn)網民的設計有的更適合市場需要,便出資收購,于是就形成了交易。同時,也出現(xiàn)了洗錢、販毒和黑客。美國國防部在這里發(fā)現(xiàn)網絡精英,中國安全部也注意到這里。另外,美國有一個神經外科醫(yī)生,將大量病人的腦部CT掃描圖放到網上,許諾獎勵來鼓勵網民幫助自己找出個別有與眾不同黑點的CT掃描圖,從中發(fā)現(xiàn)腫瘤病灶,這一做法吸引了大量網民參與。所以經常說,互聯(lián)網是一個廉價的勞動平臺。
互聯(lián)網從傳數(shù)據(jù),到傳話音、傳視頻、傳M2M(機器到機器信息);從有線接入到無線接入、寬帶接入、移動接入;從撥號接入到永遠在線;從網絡業(yè)務到電信業(yè)務、媒體業(yè)務、物聯(lián)業(yè)務;從研究網絡到商業(yè)網絡、泛在網絡?;ヂ?lián)網的發(fā)展有40多年的歷史,進入我國也才22年。現(xiàn)在,我國網民規(guī)模達6.88億,互聯(lián)網普及率也已過半。早年,我們到人民網、新浪網等網站上瀏覽專業(yè)編輯人員采寫的信息,這稱為WEB1.0。現(xiàn)在,很多年輕人更多的是瀏覽大V、網紅等網民產生的信息。未來,我們希望互聯(lián)網更加智能化。比如,我們搜索一個關鍵詞會出來上萬條信息,要逐一點開查看才知道里面的信息是否有用。相當于互聯(lián)網只為我們提供了參考書,并未直接給出答案。而未來,希望互聯(lián)網能做到這一點,我們給出一個關鍵詞,它自己便能檢索、查閱所有資料并寫出綜述。未來的互聯(lián)網要向寬帶化、移動化、泛在化、智能化以及安全性、可用性、可信性方向發(fā)展。
5G擴展移動互聯(lián)網的應用
移動互聯(lián)網的發(fā)展,早在80年代,我國第一代移動通信的基站利用頻率區(qū)分用戶,即頻分多址(FDMA);第二代移動通信GSM,用不同時隙區(qū)分用戶,即時分多址(TDMA);第三代移動通信3G,用不同碼道區(qū)分用戶,即碼分多址(CDMA);現(xiàn)在的4G采用正交頻分多址技術(OFDMA),把頻率、空間和時間的復用因素都利用起來,使得4G峰值數(shù)據(jù)可達百兆量級。當我國還在發(fā)展4G的時候,國際上關于5G的研究就已開始。從1G到4G主要面向的是個人通信,而從5G開始擴展到面向產業(yè)應用。一是支持4K電視、虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實等移動寬帶應用;二是提供高可靠低時延通信,例如在高速公路上車速在200公里時要防止汽車發(fā)生碰撞,就要反應很快,至少延時不能超過1毫秒。還要適應高鐵進一步提速,5G的設計目標是高鐵時速將來可達500公里/小時。三是5G對物聯(lián)網和大規(guī)模產業(yè)互聯(lián)網的支持,支持一平方公里上百萬個傳感器能連上網絡,等等。5G相較于4G,其用戶體驗速率提高10倍,頻譜效率提高3倍,移動性提高1倍,無線接口延時減少90%,連接密度提高10倍,能效提高100倍,流量密度提高100倍,峰值速率提高30倍。到5G普及時,5G的平均速率可達100兆,峰值速率20G。
過去,我國3G、4G牌照的發(fā)放得比發(fā)達國家要晚,現(xiàn)在,我國提出要引領5G發(fā)展。2015年,日本計劃于2020年東京奧運會上實現(xiàn)5G技術的商用,韓國也表示要在2018年平昌冬奧會試用5G技術,中國宣布將在2020年啟動5G商用。也就是說,不到四年的時間,大家就要換手機了。有人問5G資費如何?單位流量資費會比現(xiàn)在要便宜得多,但大家要小心的是如果一秒鐘下載20G,那總資費還會比較多。
移動智能終端的發(fā)展
早年,我們的手機只能聽和講,現(xiàn)在不僅可以看和寫,還可以觸摸和感知,人機接口發(fā)生了很大變化。手機的功能也越來越強大,從2000年可以聽歌、2001年有了彩屏、2002年有了照相機、2003年有了手寫功能、2004年可以錄音、2005年能看電視、2006年有了GPS、2007年能上WIFI、2008年有了觸摸屏,2009年有了傳感器,到現(xiàn)在,手機處理器為多核,還配有重力感應器和陀螺儀。如果你不慎摔了一跤,手機會自動發(fā)短信給醫(yī)院和家人。醫(yī)院則會根據(jù)數(shù)據(jù)分析機主的年齡、病史,之后還沒等你站起來,醫(yī)院的救護車就通過手機定位找到了你。另外,手機的光線感應器等功能,可以使屏幕白天不亮,晚上亮。一個人老花眼,看短信要靠近,手機就能檢測到,隨后自動將字變大,并重新排版,以適應屏幕大小。
蘋果公司發(fā)明了手機觸摸翻屏技術,現(xiàn)在有的公司為了不侵犯蘋果公司專利,發(fā)明了只要對著手機攝像頭揮一下手就能翻屏的功能。還有的公司稱不用揮手這么大動作,只需眨一下左眼翻左頁,眨一下右眼翻右頁,點一下下巴雙擊即可。另外,美國有一個APP,花2.99美元下載裝到手機上,之后把手機往肚皮上一掃,就可以知道身體什么地方有炎癥。微軟收購諾基亞后開發(fā)了一個語音搜索、語音翻譯功能,借助云端能力的支持可以翻譯26種語言。按一下語音鍵選擇英文,你就可以和英國的朋友溝通,你講中文他聽英文,他講英文你聽中文。另外,你到國外旅游,只要對著指示牌拍照,就能把外語翻譯成中文。
2014年年底,在烏鎮(zhèn)召開的世界互聯(lián)網大會上,日本首富孫正義發(fā)言說,30年后,假設蘋果公司還存在,那么蘋果要賣Iphone32了,價格可能還是300美元,可是CPU的性能和存儲器的容量將會是現(xiàn)在的100萬倍,通信速度是現(xiàn)在的300萬倍,可以存5000億首歌曲,3萬部電影。也就是說,現(xiàn)在的智能手機比美國國防部10多年前的超級計算機還要厲害?,F(xiàn)在,我國的智能手機產量占全世界的70%以上。手機不再是一個簡單的通信工具,而已成為人們的個人生活助理。
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