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通讯发展历史与5G技术

首先我们来看通讯发展的历史。从PC、笔记本以及手机这过去15到20年的发展来看,其实手机的发展可能变化比较大,因为从15年前的功能机开始进入了智能机的时代,它整个的产品的形态跟材料其实都有非常大的变化。那笔记本相对维持一个稳定的形态,跟它一开始从芯片的发展以后,基本上形态没有太大的变化,变化主要在于它的硬件的内容以及它的软件的升级。过去来说,其实全球的PC出货量大概在2013年达到了高峰。过去几年全球智能装置的成长主要靠智能手机,但是智能手机在去年其实也已经趋缓。最差的状况大概目前看来就是今年的状况,因为今年目前各家数据的统计,全球的智能手机在今年第一季大概不同的统计的数据都在4%到7%的衰退,所以其实大家对于未来目前更关注在5G,希望在明年开始5G能重新的驱动智能手机甚至PC的出货的成长,有新的装置会出现。所以我们来看看过去这几代的不同的无线通讯技术到底是怎样的演进。


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这一个是无线技术演进的过程,首先在1980年,大概是第一代的行动技术出现,那这时候主要驱动的是摩托罗拉,这一个主要是把传统的通讯功能从有线时代转成无线时代,实现了第一代的移动通讯的时代。1990年开始进入了第二代的时代,第二代主要就是把通讯变成数字化,也就是能够传短讯,它有一些简单的数据的功能。到了2000年进入了3G的时代,就第三代行动通讯的时代,第三代行动通讯时代基本上就是把通信数位化,所以它有更高的传输的速率,所以图片的传输成为可能。那进入2010年,到了4G,就是第四代移动通讯,基本上就是进入了智能化的时代,因为传输速率的逐渐提升,除了原有的图片以外,又加上了视讯功能,所以这时候有很多的应用就应运而生,整个的手机,基本上就进入了全面数位化的时代,那接下来从今年年底到明年,会进入5G时代,大家期待的是5G能够全面的改变生活甚至社会。


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其实在每一代的行动通讯都有不同的规格,它逐渐演进的历程。那另外一点就是从技术的角度逐渐的产生对于应用,新应用的产生。大家可以看到这些常见的应用,所以在2005年,主要是由PC端的应用来驱动,所以那时候的谷歌,QQ,淘宝几乎都是PC上的应用,那从2005年之后就开始进入了移动通信的应用,手机的应用,所以像海外的脸书,Youtube,国内的优酷等等,大概都在2005之后开始产生。另外手机上大家目前常用的这些作业系统,像苹果的IOS是在2007年出现,然后安卓系统2008年,那之后的微信的移动支付,甚至像今天的抖音,这些的应用其实都是在3G刚开始出现的时候人们是想象不到的,基本上要先技术出现以后,社会就会逐渐的去迭代,找到消费者新的需求。也就是说5G未来的应用会有哪些,可能今天我们只能想象,到五年之后再回头看,可能才能真正的发现有的应用真正已经被落实了。


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那从无线技术的频段跟速度的演进,我们分别来看,这个是从2G到4G到5G的状况。右边是传输的速度的提升,大家可以看到,其实基本上4G以前它的速度从今天的角度来看是非常慢的。到了4G以后甚至4.5G提升非常的显著。这边有一个比较大的差异是在频段的上面,基本上在2G时代最高的频段大概只在2GHz。那到了3G的时代,其实差异不大,大概提升到了2.17GHz。到4G时代有一些差异了,但是它的差异基本上还在倍数的范围,所以最高的大概是在3.8GHz,那真正的关键会在5G的时代,5G的前期的sub6目前来说最大的频段是在5GHz,基本上它跟前面3G,4G的应用没有太大的差异。但是在毫米波的时代就会有非常大的差异,因为毫米波的FR 2频段目前看来至少是在24甚至到了四五十,那在这么高频的下面,它的材料的限制跟前期的3G,4G就有非常大的差异。这一个部分以前的移动装置也比较少用到这些频段,大部分都是雷达的使用,所以这个就是我们后面会探讨这样的高频段对于材料会有哪些的影响。

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本文图片来自联想施金忠演讲PPT,艾邦编辑整理


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