广强通信
① 纵览从1G到5G的移动通信史,历次的标准之争产生了哪些后续影响
近日,中国代表团向国际电信联盟“WP 5D”提交了5G无线空口技术方案。国际电信联盟将根据后续会议的评估与协调结果,计划在2020年6月举行的“WP 5D”第35次会议上正式宣布5G技术方案,届时5G第二阶段标准将完成。
回归移动通信标准的最直接目的,即让不同的基站设备与手机之间能互联互通,充分发挥移动网络的规模效应,而掌握标准制定的企业则能通过规则和协议的方式控制产业发展导向,牢牢占据通信市场“蛋糕”最大的份额。同样,伴随标准制定难度的增加,有能力参与竞争的企业数量也在减少。
标准迭代带动产业生态发展,每一次标准迭代升级,都会带来市场规模的指数级扩张,带来更强的技术溢出效应,推动移动通信产业进一步与各行各业融合。1G使用的是模拟通信技术,主要功能是实现语音通信,带动了通信产业的快速发展,但通信技术应用成本高、商业模式单一、整体市场规模小是这一代通信产业的主要特征。2G进入数字通信时代,移动通信的功能显著提升,如手机实现了低速上网功能,市场规模急剧扩大,产业链复杂程度直线上升。
3G时代智能手机的出现,按下了移动通信产业发展的加速键,奠定了今天移动通信产业生态的基本架构,移动网络开始真正融入各个领域,各种平台、商业模式、新物种纷纷涌现。4G时代开启了真正意义的数字经济,移动互联网开始从消费领域进入生产领域,每个人的生产生活都与通信网络密切相关。5G时代,在高速、泛在、低时延等网络特点的基础上,移动互联网与物联网进一步融合,推动万物互联时代的到来。
纵观移动通信产业的发展,标准之争带来了快速、剧烈的行业洗牌,即参与旧标准制定企业的落幕与新标准制定者的崛起。而从标准创新与升级的视角来看,则是标准应用范围、领域、层次的不断深入,也就是移动通信产业生态覆盖范围和深度的不断提升。
构建通信标准制定长效机制,每个移动通信标准都关乎国家利益。我国在通信技术标准领域经历了1G空白、2G跟随、3G参与、4G同步、5G主导的艰难奋斗历程,在移动通信标准领域逐步实现了话语权从无到有的全过程。梳理历次标准之争,对于我国主要有3点启示:
一是构建通信标准制定的长效机制。移动通信标准竞争的背后是产业主导权和技术控制权之争,更是国家间利益的博弈。我国长期在众多前沿技术领域受制于人,打破通信技术标准国际垄断的局面具有重大意义。我国不仅需要奋力争夺5G、6G的标准制定权,更应建立一个长效机制,前瞻布局未来每一代通信标准的制定工作。
二是注重通信标准变革引发的产业变革。移动通信标准和技术日益成为现代产业发展的关键驱动力,抓住变革契机可以获得极大的发展。如2G时代,诺基亚抓住了移动通信从模拟信号到数字信号的契机,芬兰经济借此实现了快速发展。
三是警惕依赖既有优势。历史已经证明,移动通信标准变革具有快速、颠覆的特征,依靠既有优势无法形成标准垄断。如依赖1G优势的摩托罗拉在2G时代衰落、依赖2G优势的诺基亚在3G时代衰落就是深刻的教训。
② 光纤通信和通信有关系么
当然有关系啊!都来属于通信或者自说网络这个大范围里面的。
光纤通讯信息容量大、保密性好、重量轻体积小、无中继段距离长等优点得到广泛应用,应用领域遍及通讯、交通、工业、医疗、教育、航空航天和计算机等行业,而且会发展地 更广更深。
现在光纤通信,光纤网络都很流行,深受追捧,现在思科CCNP里面好像也有这个课程,你可以网络一下。
现在学习到CCNP的等级会比较好
③ 通信毕业论文
通信概论的论文随着计算机技术的广泛普及与计算机远程信息处理应用的发展,数据通信应运而生,它实现了计算机与计算机之间,计算机与终端之间的传递。由于不同业务需求的变化及通信技术的发展使得数据通信经过了不同的发展历程。
所谓通信,最简单的理解,也是最基本的理解,就是人与人沟通的方法。无论是现在的电话,还是网络,解决的最基本的问题,实际还是人与人的沟通。现代通信技术,就是随着科技的不断发展,如何采用最新的技术来不断优化通信的各种方式,让人与人的沟通变得更为便捷,有效。这是一门系统的学科,目前炙手可热的3G就是其中的重要课题。
通信实际上是由一地向另一地的传送含有信息的消息。通信中所含有的消息。所有不同的形式。例如符号,文字,语言,图像,数据等。因而根据所传送的不同消息的类别,在通信不同的业务中分为电话电报、数据传输及可视电话。数据通信是以“数据”为业务的通信系统,数据是预先约定好的具有某种含义的数字、字母或符号以及它们的组合。数据通信是20世纪50年代随着计算机技术和通信技术的迅速发展,以及两者之间的相互渗透与结合而兴起的一种新的通信方式,它是计算机和通信相结合的产物。随着计算机技术的广泛普及与计算机远程信息处理应用的发展,数据通信应运而生,它实现了计算机与计算机之间,计算机与终端之间的传递。由于不同业务需求的变化及通信技术的发展使得数据通信经过了不同的发展历程。
通信技术专业是通信技术、电子技术与计算机应用技术相结合的复合型专业。培养具有适应社会主义现代化建设需要的德、智、体、美全面发展,掌握通信系统领域所涉及的通信技术、电子技术、计算机应用技术等方面的必备理论知识,专业技能强,适应面广,基本素质好,能够实际操作检测、维护管理通信设备及系统正常运行的应用型高等技术人才。适应生产、建设、管理、服务第一线需要的德、智、体等方面全面发展的高等技术应用型专门人才,毕业生是掌握通信工程中的基本理论和技术的应用型、具有通信系统的运行维护与管理能力,通信设备的安装、调试和故障排除能力,通信工程施工组织与管理能力的第一线的技术应用性人才。能熟练掌握通信设备及相关设备的维护应用、安装、调试和维修人员。主要面向通信和电子、信息等行业的运营商、生产型企业从事通信设备、电子设备、系统和网络的研究、设计、开发、运营和技术管理以及通信设备的营销、装配、调试、维修和检验等技术工作。
对于通信技术专业有计算机网络基础、电路基础、通信系统原理、交换技术、无线技术、计算机通信网、通信电子线路、数字电子技术、光纤通信等。
现代通信重要的移动通信,对于我们了解非常重要,因此我对移动通信有以下认识。
学习的主要知识:通信网基础、程控交换技术、CDMA 移动通信原理、GSM插秧机原理与维修、电话机、传真机原理与维修、光纤通信原理与设备、基站设备(天线)、移动智能网培养从事移动通信运营和移动通信制造行业的应用型高级技术人才和管理人才。毕业生能够掌握移动通信技术的基础理论
和专业技能,能够从事通信技术
安装、调试、设备管理
与维护以及移动通信相关产品、检修、测试、营销。随着通信技术应用日趋广泛,移动通信必将深入现代社会的各个层次,移动信息技术的应用将是一个广阔的市场。本专业面向新一代移动通信技术及应用开发平台,培养具备从事移动通信行业相关管理、维护、应用及开发的专业技术人才。
目前,我国已经形成比较完整的光纤通信产业体系,涵盖了光纤、光传输设备、光源与探测器件、光模块器件等领域。中国光通信市场近年来的快速发展与FTTX建设密不可分,中国FTTX市场正在如火如荼地成长,中国电信、中国联通合中国移动等三大运营商均相继启动大规模铺设部署,除此之外,进入2010年,三网融合也被提上国家议事日程,广电系双向改造合NGB网络又为设备商合器件商提供了新的商机,中国光通信产业面临前所未有的发展机遇。近10年来,我国在移动通信领域的科研、设备生产等方面也取得了可喜的进步。国产移动通信设备一交换系统、基站和手机等都已经投入生产,并陆续投放市场,第三代移动通信系统的开发和研究也正与世界同步。可见,中国无线通信在运营业与制造业上已取得了第一阶段的成功。
现代通信--网络作为快捷的通讯方式,越来越让人接受。像邮箱,只要轻点鼠标,几秒钟之内好友就会收到你发的邮件。又如像QQ、MSN这些聊天工具,也被人接受,同时存在因为以需礼数字传递为基础造成这种传递方式漏洞百出越高新越容易信息崩溃,即使常备份也抵不住数据外溢黑客攻击,同时因为其传递速度快捷也容易使错误的不安分的信息快速传播。
现在一般所指的通信,指的是电通信也就是由电来传输信息的通信。现代通信技术,一般是指电信,国际上称为远程通信。 随着电信业务从以话音为主向以数据为主转移,交换技术也相应地从传统的电路交换技术逐步转向给予分株的数据交换和宽带交换,以及适应下一代网络基于IP的业务综合特点的软交换方向发展。 信息传输技术主要包括光纤通信,数字微波通信,卫星通信,移动通信以及图像通信。
纵观通信的发展分为以下三个阶段:第一阶段是语言和文字通信阶段。在这一阶段,通信方式简单,内容单一。第二阶段是电通信阶段。第三阶段是电子信息通信阶段。从总体上看,通信技术实际上就是通信系统和通信网的技术。通信系统是指点对点通所需的全部设施,而通信网是由许多通信系统组成的多点之间能相互通信的全部设施。而现代的主要通信技术有数字通信技术,程控交换技术,信息传输技术,通信网络技术,数据通信与数据网,ISDN与ATM技术,宽带IP技术,接入网与接入技术。
纵观通信技术的发展,虽然只有短短的一百多年的历史,却发生了翻天覆地的变化,由当初的人工转接到后来的电路转接,以及到现在的程控交换和分组交换,还有可以作为未来分组化核心网用的ATM交换机,IP路由器;由当初只是单一的固定电话到现在的卫星电话,移动电话,IP电话等等,以及由通信和计算机结合的各种其他业务,第三代通信技术的即将上市,以及以后的第四代通信,随着通信技术的发展,人类社会已经逐渐步入信息化的社会。
④ 光纤通讯的光纤通讯
利用光纤做为通讯之用通常需经过下列几个步骤:
以发射器(transmitter)产生光讯号。
以光纤传递讯号,同时必须确保光讯号在光纤中不会衰减或是严重变形。
以接收器(receiver)接收光讯号,并且转换成电讯号。 光纤常被电话公司用于传递电话、因特网,或是有线电视的讯号,有时候利用一条光纤就可以同时传递上述的所有讯号。与传统的铜线相比,光纤的讯号衰减(attenuation)与遭受干扰(interference)的情形都改善很多,特别是长距离以及大量传输的使用场合中,光纤的优势更为明显。然而,在城市之间利用光纤的通讯基础建设(infrastructure)通常施工难度以及材料成本难以控制,完工后的系统维运复杂度与成本也居高不下。因此,早期光纤通讯系统多半应用在长途的通讯需求中,这样才能让光纤的优势彻底发挥,并且抑制住不断增加的成本。
从2000年光通讯(optical communication)市场崩溃后,光纤通讯的成本也不断下探,已经和铜缆为骨干的通讯系统不相上下。
对于光纤通讯产业而言,1990年光放大器(optical amplifier)正式进入商业市场的应用后,很多超长距离的光纤通讯才得以真正实现,例如越洋的海底电缆。到了2002年时,越洋海底电缆的总长已经超过250000公里,每秒能携带的资料量超过2.56Tb,而且根据电信业者的统计,这些数据从2002年后仍然不断的大幅成长中。 自古以来,人类对于长距离通讯的需求就不曾稍减。随着时间的前进,从烽火到电报,再到1940年第一条同轴电缆(coaxial cable)正式服役,这些通讯系统的复杂度与精细度也不断的进步。但是这些通讯方式各有其极限,使用电气讯号传递资讯虽然快速,但是传输距离会因为电气讯号容易衰减而需要大量的中继器(repeater);微波(microwave)通讯虽然可以使用空气做介质,可是也会受到载波频率(carrier frequency)的限制。到了二十世纪中叶,人们才了解使用光来传递资讯,能带来很多过去所没有的显著好处。
然而,当时并没有同调性高的发光源(coherent light source),也没有适合作为传递光讯号的介质,所以光通讯一直只是概念。直到1960年代,雷射(laser)的发明才解决了第一项难题。1970 年后康宁公司(Corning Glass Works)发展出高品质低衰减的光纤则是解决了第二项问题,此时讯号在光纤中传递的衰减量第一次低于光纤通讯之父高锟所提出的每公里衰减20分贝(20dB/km)关卡,证明了光纤作为通信介质的可能性。与此同时使用砷化镓(GaAs)作为材料的半导体雷射(semiconctor laser)也被发明出来,并且凭借体积小的优势而大量运用于光纤通讯系统中。1976年,第一条速率为44.7Mbit/s的光纤通信系统在美国亚特兰大的地下管道中诞生。
经过了五年的研发期,第一个商用的光纤通讯系统在1980年问市。这个人类史上第一个光纤通讯系统使用波长800纳米(nanometer)的砷化镓雷射作为光源,传输的速率(data rate)达到45Mb/s(bits per second),每10公里需要一个中继器增强讯号。
第二代的商用光纤通讯系统也在1980年后发展出来,使用波长1300纳米的磷砷化镓铟(InGaAsP)雷射。早期的光纤通讯系统虽然受到色散(dispersion)的问题而影响了讯号品质。但是1981年单模光纤(single-mode fiber)的发明克服了这个问题。到了1987年时,一个商用光纤通讯系统的传输速率已经高达1.7Gb/s,比第一个光纤通讯系统的速率快了将近四十倍之谱。同时传输的功率与讯号衰减的问题也有显著改善,间隔50公里才需要一个中继器增强讯号。1980年代末,EDFA的诞生,堪称光通信历史上的一个里程碑似的事件,它使光纤通信可直接进行光中继,使长距离高速传输成为可能,并促使了DWDM的诞生。
第三代的光纤通讯系统改用波长1550纳米的雷射做光源,而且讯号的衰减已经低至每公里0.2分贝(0.2dB/km)。之前使用磷砷化镓铟雷射的光纤通讯系统常常遭遇到脉波延散(pulse spreading)问题,而科学家则设计出色散迁移光纤(dispersion-shifted fiber)来解决这些问题,这种光纤在传递1550纳米的光波时,色散几乎为零,因其可将雷射光的光谱限制在单一纵模(longitudinal mode)内。这些技术上的突破使得第三代光纤通讯系统的传输速率达到2.5Gb/s,而且中继器的间隔可达到100公里远。
第四代光纤通讯系统引进了光放大器(optical amplifier),进一步减少中继器的需求。另外,波长分波多工器(wavelength-division multiplexing, WDM)技术则大幅增加传输速率。这两项技术的发展让光纤通讯系统的容量以每六个月增加一倍的方式大幅跃进,到了2001年时已经到达10Tb/s的惊人速率,足足是80年代光纤通讯系统的200倍之多。近年来,传输速率已经进一步增加到14Tb/s,每隔160公里才需要一个中继器。
第五代光纤通讯系统发展的重心在于扩展波长分波多工器的波长操作范围。传统的波长范围,也就是一般俗称的“C band”约是1530纳米至1570纳米之间,新一带的无水光纤(dry fiber)低损耗的波段则延伸到1300纳米至1650纳米间。另外一个发展中的技术是引进光固子(optical soliton)的概念,利用光纤的非线性效应,让脉波能够抵抗色散而维持原本的波形。
1990年至2000年间,光纤通讯产业受到因特网泡沫的影响而大幅成长。此外一些新兴的网络应用,如随选视讯(video on demand)使得因特网带宽的成长甚至超过摩尔定律(Moore''''s Law)所预期集成电路芯片中晶体管增加的速率。而自因特网泡沫破灭至2006年为止,光纤通讯产业透过企业整并壮大规模,以及委外生产的方式降低成本来延续生命。
现在的发展前沿就是全光网络了,使光通信完全的代替电信号通讯系统,当然,这还有很长的路要走。 在光纤通讯系统中通常作为光源的半导体元件是发光二极管(light-emitting diode, LED)或是雷射二极管(laser diode)。LED与雷射二极管的主要差异在于前者所发出的光为非同调性(noncoherent),而后者则为同调性(coherent)的光。使用半导体作为光源的好处是体积小、发光效率高、可靠度佳,以及可以将波长最佳化,更重要的是半导体光源可以在高频操作下直接调变,非常适合光纤通讯系统的需求。
LED借着电激发光(electroluminescence)的原理发出非同调性的光,频谱通常分散在30纳米至60纳米间。LED另外一项缺点是发光效率差,通常只有输入功率的1%可以转换成光功率,约是100毫瓦特[micron (μ) Watt (μW)]左右。但是由于LED的成本较低廉,因此常用于低价的应用中。常用于光通讯的LED主要材料是砷化镓或是砷化镓磷(GaAsP),后者的发光波长为1300纳米左右,比砷化镓的810纳米至870纳米更适合用在光纤通讯。由于LED的频谱范围较广,导致色散较为严重,也限制了其传输速率与传输距离的乘积。LED通常用在传输速率10Mb/s至100Mb/s的局域网路(local area network, LAN),传输距离也在数公里之内。目前也有LED内包含了数个量子井(quantum well)的结构,使得LED可以发出不同波长的光,涵盖较宽的频谱,这种LED被广泛应用在区域性的波长分波多工网络中。
半导体雷射的输出功率通常在100微瓦特(μW)左右,而且为同调性质的光源,方向性相对而言较强,通常和单模光纤的耦合效率可达50%。雷射的输出频谱较窄,也有助于增加传输速率以及降低模态色散(model dispersion)。半导体雷射亦可在相当高的操作频率下进行调变,原因是其复合时间(recombination time)非常短。
半导体雷射通常可由输入的电流有无直接调变其开关状态与输出讯号,不过对于某些传输速率非常高或是传输距离很长的应用,雷射光源可能会以连续波(continuous wave)的形式控制,例如使用外接的电吸收光调变器(electroabsorption molator)或是马赫·任德干涉仪(Mach-Zehnder interferometer)对光讯号加以调变。外接的调变元件可以大幅减少雷射的“啁啾脉冲”(chirp pulse)。啁啾脉冲会使得雷射的谱线宽度变宽,使得光纤内的色散变得严重。 过去光纤通讯的距离限制主要根源于讯号在光纤内的衰减以及讯号变形,而解决的方式是利用光电转换的中继器。这种中继器先将光讯号转回电讯号放大后再转换成较强的光讯号传往下一个中继器,然而这样的系统架构无疑较为复杂,不适用于新一代的波长分波多工技术,同时每隔20公里就需要一个中继器,让整个系统的成本也难以降低。
光放大器的目的即是在不用作光电与电光转换下就直接放大光讯号。光放大器的原理是在一段光纤内掺杂(doping)稀土族元素(rare-earth)如铒(erbium),再以短波长雷射激发(pumping)之。如此便能放大光讯号,取代中继器。 构成光接收器的主要元件是光侦测器(photodetector),利用光电效应将入射的光讯号转为电讯号。光侦测器通常是半导体为基础的光二极管(photo diode),例如p-n接面二极管、p-i-n二极管,或是雪崩型二极管(avalanche diode)。另外“金属-半导体-金属”(Metal-Semiconctor-Metal, MSM)光侦测器也因为与电路整合性佳,而被应用在光再生器(regenerator)或是波长分波多工器中。
光接收器电路通常使用转阻放大器(transimpedence amplifier, TIA)以及限幅放大器(limiting amplifier)处理由光侦测器转换出的光电流,转阻放大器和限幅放大器可以将光电流转换成振幅较小的电压讯号,再透过后端的比较器(comparator)电路转换成数位讯号。对于高速光纤通讯系统而言,讯号常常相对地衰减较为严重,为了避免接收器电路输出的数位讯号变形超出规格,通常在接收器电路的后级也会加上时脉恢复电路(clock recovery, CDR)以及锁相回路(phase-lock loop, PLL)将讯号做适度处理再输出。 对于现代的玻璃光纤而言,最严重的问题并非讯号的衰减,而是色散问题,也就是讯号在光纤内传输一段距离后逐渐扩散重叠,使得接收端难以判别讯号的高或低。造成光纤内色散的成因很多。以模态色散为例,讯号的横模(transverse mode)轴速度(axial speed)不一致导致色散,这也限制了多模光纤的应用。在单模光纤中,模态间的色散可以被压抑得很低。
但是在单模光纤中一样有色散问题,通常称为群速色散(group-velocity dispersion),起因是对不同波长的入射光波而言,玻璃的折射率略有不同,而光源所发射的光波不可能没有频谱的分布,这也造成了光波在光纤内部会因为波长的些微差异而有不同的折射行为。另外一种在单模光纤中常见的色散称为极化模态色散(polarization mode dispersion),起因是单模光纤内虽然一次只能容纳一个横模的光波,但是这个横模的光波却可以有两个方向的极化(polarization),而光纤内的任何结构缺陷与变形都可能让这两个极化方向的光波产生不一样的传递速度,这又称为光纤的双折射现象(fiber birefriigence)。这个现象可以透过极化恒持光纤(polarization-maintaining optical fiber)加以抑制。 不过对于短距离与低带宽的通讯应用而言,使用电讯号的传输有下列好处:
较低的建置费用
组装容易
可以利用电力系统传递资讯
因为这些好处,所以在很短的距离传输资讯,例如主机之间、电路板之间,甚至是集成电路芯片之间,通常还是使用电讯号传输。然而目前也有些还在实验阶段的系统已经改采光来传递资讯。
在某些低带宽的场合,光纤通讯仍然有其独特的优势:
能抵抗电磁干扰(EMI),包括核子造成的电磁脉冲。(不过光纤可能会毁于α或β射线)
对电讯号的阻抗极高,所以能在高电压或是地面电位不同的状况下安全工作。
重量较轻,这在飞机中特别重要。
不会产生火花,在某些易燃的环境中显得重要。没有电磁辐射、不易被窃听,对于需要高度安全的系统而言十分重要。
线径小,当绕线的路径被限制时,变得重要。 为了能让不同的光纤通讯设备制造商之间有共通的标准,国际电信联盟(International Telecommunications Union, ITU)制定了数个与光纤通讯相关的标准,包括:
ITU-T G.651, Characteristics of a 50/125 μm multimode graded index optical fibre cable
ITU-T G.652, Characteristics of a single-mode optical fibre cable
其他关于光纤通讯的标准则规定了发射与接收端,或是传输介质的规格,包括了:
10G以太网路(10 Gigabit Ethernet)
光纤分布式数据接口(FDDI)
光纤通道(Fibre channel)
HIPPI
同步数位阶层(Synchronous Digital Hierarchy)
同步光纤网络(Synchronous Optical Networking)
此外,在数位音效的领域中,也有利用光纤传递资讯的规格,那就是由日本东芝(Toshiba)所制定的TOSLINK规格。采用塑胶光纤(plastic optical fiber, POF)作为媒介,系统中包含一个采用红光LED的发射器以及整合了光侦测器与放大器电路的接收器。