我們一起聊聊到底什么是通信?
對于很多人來說,通信是一個非常籠統(tǒng)的概念。
從字面上看,通信,就是通聯(lián)信息——我把信息發(fā)給你,你把信息發(fā)給我,這就是通信。
更嚴(yán)謹(jǐn)一點,我們可以這么定義:人與人,或人與自然之間,通過某種行為或媒介,進行的信息交流與傳遞,叫做通信。
是的,通信是世間萬物的一種權(quán)力,是一種行為。有生命的,沒有生命的,都可以發(fā)起這個行為。
這個行動,是每個人或每個物融入世界的一種必要方式。換言之,通過信息的交換,TA可以表達(dá)自身的“存在感”和“價值”。
通信的演進
在人類漫長的歷史長河之中,絕大部分的通信場景,都是以人為主體的。
在人類誕生的那一刻起,通信就是生存的基本需求。新生的嬰兒,通過哭聲傳遞饑餓的信息,給自己的母親,索取母乳和關(guān)愛。參與圍獵的部落成員,通過呼吼聲,召喚同伴的支援和協(xié)助。
這一切,都屬于通信的范疇。
隨著人類組織形式的不斷擴大,通信的作用也變得越來越大。
國家之間的合縱連橫,親人之間的思念關(guān)懷,都離不開通信。通信的手段,也由“面對面交談、手勢比劃”這種近距離方式,逐漸發(fā)展出“烽火、旗語、擊鼓、鳴金”等多種遠(yuǎn)距離方式。
這些通信方式,主要是通過視覺或者聽覺來實現(xiàn)的。這就要求通信雙方之間,是可視的,或者,是可以聽見的。客觀條件的約束,就限制了通信的范圍。
而如果采用驛站或信鴿等方式,雖然一定程度上解決了范圍和距離的問題,卻帶來了時效性的問題,無法在很快的時間內(nèi)送達(dá)。
通信速率和通信距離,難以兼得
19世紀(jì),電磁理論的誕生與成熟,徹底改變了人類通信技術(shù)的發(fā)展和走向。
在電磁理論的基礎(chǔ)上,莫爾斯發(fā)明了莫爾斯編碼和有線電報,貝爾發(fā)明了電話,馬可尼發(fā)明了無線電報,人類就此開啟了近現(xiàn)代通信時代。
在這個時代里,通信的距離限制不斷被突破。與此同時,長距離通信的時延,也在不斷縮小。
通信速率和距離的“雙提升”
通信是緊密服務(wù)于信息的。信息的價值增加,帶動了通信價值的增加。
全球化、精細(xì)分工出現(xiàn)之后,人類社會進入了新的階段,信息的價值開始成指數(shù)級提升,通信的重要性也被提到了越來越高的高度。
如今,經(jīng)過一百多年來的發(fā)展,在信息價值的帶動下,通信已經(jīng)從簡陋的手段演變成了復(fù)雜的學(xué)科。而復(fù)雜的學(xué)科,又孵化了龐大的產(chǎn)業(yè)。
此時此刻,全球數(shù)以千萬的人,身處這個產(chǎn)業(yè),并以此謀生。每年,又有數(shù)以百萬的年輕人,作為新鮮血液,注入到這個產(chǎn)業(yè)。
在技術(shù)和商業(yè)的驅(qū)動下,通信的形式、對象、效率,都已發(fā)生巨變。我們的通信能力,已經(jīng)得到了跨越式的發(fā)展,從而將我們帶入了信息時代。
正如你我所見,在信息時代,人們對通信的需求和依賴變得前所未有的強烈。像手機這樣的現(xiàn)代通信工具,作為每個人保持社會聯(lián)系的紐帶,變成了寸步難離的必需品。
不僅是個人,整個社會的運轉(zhuǎn),都建立在對信息和通信技術(shù)的依賴之上。通信技術(shù)的先進程度,成為衡量一個國家綜合實力的重要標(biāo)志之一。
目前,我們正在從信息化社會邁向數(shù)字化、智能化社會,信息的價值仍在進一步放大,而通信的價值,也將迎來二次飛躍。
通信與數(shù)智化
人類的生存和發(fā)展,離不開生產(chǎn)力的進步。民族之間的競爭,國家之間的博弈,都是圍繞著生產(chǎn)力。誰的生產(chǎn)力更強,誰就擁有更高的話語權(quán),甚至生存權(quán)。
信息時代,數(shù)據(jù)是最寶貴的資源,算力是最重要的競爭力。第四次工業(yè)革命的幾個重點方向,分別是:基于數(shù)據(jù)和算力的人工智能、無人控制、虛擬現(xiàn)實、量子信息等技術(shù),以及清潔能源、生命科學(xué)技術(shù)等。
換言之,我們即將步入信息時代的高階階段——數(shù)智化時代。一個國家和社會的數(shù)智化程度,很大程度上決定了生產(chǎn)力的高低。所以,包括我國在內(nèi)的全球各國都在奮力推動數(shù)智化轉(zhuǎn)型。
想要推動數(shù)智化轉(zhuǎn)型,就離不開數(shù)智化技術(shù)的支撐。數(shù)智化技術(shù)的本質(zhì),就是信息通信技術(shù),也就是現(xiàn)在常說的ICT。ICT技術(shù)由信息技術(shù)和通信技術(shù)組成,信息技術(shù)現(xiàn)在更流行的叫法,叫做算力。而通信技術(shù),則被稱之為聯(lián)接力。
數(shù)智化轉(zhuǎn)型,依賴于非技術(shù)因素(流程、制度、人才)和技術(shù)因素。
技術(shù)因素,又分為行業(yè)技術(shù)(例如工業(yè)制造里的OT技術(shù))、IT技術(shù)和通信技術(shù)。
信息通信技術(shù)服務(wù)于產(chǎn)業(yè),現(xiàn)在經(jīng)常被稱為挖掘數(shù)據(jù)價值。
挖掘數(shù)據(jù)價值的過程,又被細(xì)分為產(chǎn)生數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)等四個環(huán)節(jié)。
通信技術(shù)的作用,主要集中在數(shù)據(jù)傳輸這個環(huán)節(jié)。
我們可以看出,通信在數(shù)據(jù)價值挖掘的整個過程中,屬于占比較低、但又不可或缺的一個部分。沒有它,數(shù)據(jù)價值挖掘是無法完成的。
目前,通信的價值,逐漸從消費領(lǐng)域滲透到百行千業(yè),從C端滲透到B端。從服務(wù)于游戲、看劇、購物、衣食住行,轉(zhuǎn)而向工業(yè)制造、物流運輸、醫(yī)療教育、旅游文化等行業(yè)領(lǐng)域。
互聯(lián)網(wǎng)從單純的“消費互聯(lián)網(wǎng)”,向“消費互聯(lián)網(wǎng)+行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的完整體演進。通信又有了更為廣闊的發(fā)展空間。
站在技術(shù)的角度來看,通信的能力提升空間變得越來越小,這是事實。而站在應(yīng)用的角度來看,通信的應(yīng)用場景正在變得越來越多。
也許有一天,應(yīng)用場景的爆發(fā),會刺激需求的增長,從而帶動供給側(cè)的爆發(fā)。通信技術(shù)專家們,在需求的刺激下,又有了發(fā)展更先進通信技術(shù)的動力,從而將我們的世界,帶入新的通信技術(shù)階段。
這就是通信當(dāng)前所面臨的形勢。
通信體系的分類
接下來,我們詳細(xì)看一下,如何構(gòu)建通信技術(shù)的知識體系。
前面小棗君提到,每年都有很多的年輕人報考通信專業(yè),加入通信行業(yè)。這些年,因為5G等概念的盛行,也有很多非專業(yè)背景的投資者,著手進行通信技術(shù)趨勢的研究分析。
作為零基礎(chǔ)的人群來說,首次面對通信,是一個非常懵逼的狀態(tài)——這是一個龐大的概念,感覺通信無所不知,卻又盲人摸象,不知道它到底是一個怎樣的存在。
2G/3G/4G/5G/WI-FI/LORA/NB-IOT/藍(lán)牙/NFC/ZIGBEE……我們聽說過無數(shù)種通信技術(shù),到底他們是一個怎樣的關(guān)系?
其實,想要入門通信,第一步,就是要看懂通信技術(shù)的相互關(guān)系,建立一個完整通信技術(shù)知識體系。
通信的分類方式有很多,有的是以技術(shù)特點(長距/短距、高速/低速、雙工/單工)來分,有的是以使用范圍來分,也有的,通過網(wǎng)絡(luò)的擁有者來區(qū)分。
在這里,我傾向于以使用對象來區(qū)分。
整個人類世界的通信網(wǎng)絡(luò),從宏觀上,分為公網(wǎng)通信、專網(wǎng)通信以及ISM頻段通信。
公網(wǎng)通信,是由運營商提供服務(wù)的通信網(wǎng)絡(luò),面向每個消費者用戶,包括個人用戶、家庭用戶或普通企業(yè)用戶。它的服務(wù)形式,可以包括蜂窩移動通信、光纖寬帶、有線電視,等等。
而專網(wǎng)通信,是特殊的政府部門或企業(yè)用戶使用的通信網(wǎng)絡(luò)。它可以是運營商建設(shè)和提供服務(wù),也可以是政府和企業(yè)用戶自己建設(shè)和維護。軌道交通、民航、船運、公安、消防、電力,等等,都是專網(wǎng)。
需要注意的是,軍網(wǎng)通信是一種特殊的專網(wǎng)通信。
最后一個,是ISM頻段通信。
所謂ISM,就是工業(yè)的(Industrial)、科學(xué)的(Scientific)和醫(yī)學(xué)的(Medical)。為了方便工業(yè),科學(xué)和醫(yī)學(xué)機構(gòu)進行工作,各國劃分了免費的頻段,允許他們在限定的發(fā)射功率下,自由地使用。所以,ISM頻段也經(jīng)常被稱為免授權(quán)頻段。
我們的Wi-Fi,還有藍(lán)牙等短距離通信技術(shù),都屬于ISM頻段通信。它的信號發(fā)射功率低,傳輸距離短,不會影響到公網(wǎng)或?qū)>W(wǎng)通信。
但是,因為頻段資源很少,所以競爭激烈,網(wǎng)絡(luò)數(shù)量一多,就容易擁擠,造成相互之間的干擾,速率也會隨之下降。
值得一提的是,以使用對象來區(qū)分,本質(zhì)上就是以使用頻段來區(qū)分。不同的頻段,用于不同的用處,也就有了不同的使用對象。
站在技術(shù)的角度,我們現(xiàn)在有很多種通信技術(shù)。這些技術(shù),根據(jù)各自的特點,會用于不同的場景和使用對象。他們有的僅可用于公網(wǎng),有的公網(wǎng)和專網(wǎng)通用。
不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),有各自不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。像4G/5G、光纖寬帶這樣的公網(wǎng)通信技術(shù)和服務(wù),因為用戶規(guī)模特別龐大,所以網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也特別復(fù)雜。
以4G/5G蜂窩移動通信技術(shù)為例,就分為無線接入網(wǎng)、承載網(wǎng)和無線核心網(wǎng)三大部分。每個部分都有各自的細(xì)分組成部分,有的是關(guān)注通信通道,有的是關(guān)注數(shù)據(jù)的路由和交換,技術(shù)體系極為復(fù)雜。
相比之下,Wi-Fi和藍(lán)牙這樣的短距離通信技術(shù),因為通信距離短,所以架構(gòu)就很簡單。像NFC、無線對講這樣的技術(shù),有些甚至是點對點通信的技術(shù)。這些技術(shù),重點研究方向就不在于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),而是通信通道。尤其是無線通信技術(shù),無線空中接口的工作原理,就是重點的研究方向。
所有的通信技術(shù),目的都是為了傳輸數(shù)據(jù)。在業(yè)務(wù)的具體表現(xiàn)形式上,可以分為語音通信(電話)、文字通信(短信)、多媒體通信(圖片、音頻、視頻)。
以前,我們近現(xiàn)代通信開端時,圍繞電話業(yè)務(wù)進行建設(shè)的是電話網(wǎng),也稱為電路交換。電路交換從最早的步進制交換機、縱橫制交換機,發(fā)展到70年代的程控交換機(大家應(yīng)該比較熟悉)。程控交換,說白了還是以語音業(yè)務(wù)為主要目的的電路交換機。承載方式也是TDM電路(你就把它理解為電纜吧)為主,無法很好地滿足分組交換業(yè)務(wù)的需求。
80年代后,隨著計算機網(wǎng)絡(luò)和多媒體業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展,數(shù)據(jù)報文可以承載包括語音在內(nèi)的一切信息,所以,通信網(wǎng)絡(luò)也整體轉(zhuǎn)型為以數(shù)據(jù)報文傳輸為主的數(shù)據(jù)通信時代。
傳輸數(shù)據(jù)報文,也被稱為“分組交換業(yè)務(wù)”,所以,數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò),也被稱為分組交換網(wǎng)絡(luò)。
圍繞分組交換網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP技術(shù),是人類現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的基石。
所謂的無線通信和有線通信,只不過是底層介質(zhì)的不同,上層承載的,依舊主要是數(shù)據(jù)報文。