光纤、移动通信新兴，神经纤维加速发展

神经纤维负责在神经元之间传输信号或信息，神经元是具有长轴突的细胞，它由细胞体和细胞突起构成。其中，突起分为树突和轴突，树突较短，轴突细长如纤维。神经纤维分布在人体所有器官和组织的间隙，是组成神经系统的基本元件之一，许多神经纤维集结成束构成神经。

作为互联网大脑神经系统的一部分，互联网大脑的神经纤维在过去近200年中一直处于发育状态，莫尔斯电码、电话、同轴电缆、光纤、卫星通信和移动通信技术等不断涌现。移动通信的重点发育部位如图1.10所示。

1876年3月10日，贝尔的电话宣告人类历史新时代的到来。这不但实现了人类超远距离语音通信的梦想，也为90年后互联网的诞生奠定了基础。1870年的一天，英国物理学家丁达尔（Tyndall）到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理，他做了一个简单的实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。结果使观众大吃一惊。人们看到，被照亮的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯曲的水俘获了。

图1.10　移动通信的重点发育部位

根据这一现象，后来人们造出一种透明度很高、粗细同蜘蛛丝的玻璃丝——玻璃纤维，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯曲的玻璃纤维前进。因为这种纤维能够传输光线，所以被称为光导纤维。

1966年，英籍华人高锟（Charles Kao）发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，开创性地提出光导纤维在通信领域应用的基本原理。1970年，光纤研制取得重大突破，高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。

美国康宁公司（Corning）成功研制损耗20分贝/千米的石英光纤。这解决了光纤通信诞生的难题。因此，光纤通信开始可以和电话线、同轴电缆通信竞争，世界各国相继投入大量人力、物力，把光纤通信的研发推向一个新阶段。在光纤通信领域，前沿趋势包括智能化、光器件集成化、全光网络、大容量以及高速趋势等。^[8]

21世纪以来，在互联网大脑神经纤维的发育过程中，除了电话线、光纤等有线网络，移动通信也迅猛发展。无线电通信最大的魅力在于，借助无线电波具有的波动传递信息的功能，人们可以省去架设导线的麻烦，实现更自由、更快捷、无障碍的信息交流。

移动通信是我们今天用手机连接互联网的最主要方式之一，它从俄国波波夫（Popov）和美国的马可尼（Marconi）实现的无线通信，一直发展到今天的3G、4G、5G移动通信技术。

1938年，美国贝尔实验室为美国军方制成了专门的移动电话——手机，并被应用于战场中的车载通信，这时候的车载移动电话，已经可以支持几个人同时进行通话。不过，早期的设备体积非常庞大，功耗大，所以只能用于战时的紧急通信。

二战后，在原有车载通信的基础上，贝尔实验室的母公司美国电话电报公司（AT＆T）升级了已有系统，正式将无线电话服务商业化，史称移动电话服务（MTS）。1946年，史上第一个服务于大众的移动电话服务被引入美国的25个主要城市，每个系统使用高塔和单个大功率的发射机，覆盖的范围超过50千米。(www.xing528.com)

1947年12月，贝尔实验室的工程师威廉·杨（William Young）第一次提出了蜂窝移动电话的六角形蜂窝小区的概念，并与同事道格拉斯·瑞（Douglas Ray）一起写了一篇关于蜂窝通信的论文，详细地描述了如何构建广域的蜂窝通信网络。在当时，因为技术水平的限制，蜂窝通信被认为是天方夜谭。

1978年，美国贝尔实验室开发了先进移动电话业务（AMPS）系统，这是第一个真正意义上的具有随时随地通信能力的大容量蜂窝移动通信系统。到20世纪80年代中期，欧洲和日本也纷纷建立自己的蜂窝移动通信网络系统，这些系统都是模拟制式的频分双工（FDD）系统，被称为第一代蜂窝移动通信系统或1G系统。1G系统只能应用在一般语音传输上，语音品质低、信号不稳定、涵盖范围不全面。模拟制式通信系统有很多缺陷，经常出现串号、盗号等现象。^[9]

到1995年，新的通信技术成熟，世界范围内的通信行业正式告别1G，进入2G时代，模拟调制发展为数字调制。第二代移动通信系统具备高度的保密性，容量增加，同时从这一代开始，手机可以上网了。

第二代移动通信为接下来的3G和4G奠定了基础，比如分组域的引入和对空中接口的兼容性改造，使得手机不再只有语音、短信这样单一的业务，还可以更有效率地连入互联网。其实，在前两代系统中，并没有一个国际组织明确定义什么是1G，什么是2G，而是靠各个国家和地区的通信标准化组织自己制定协议。

到了3G时代，国际电信联盟（ITU）提出了IMT-2000系统，只有符合IMT-2000系统要求的才能被认定为3G技术，3G技术主流的制式是WCDMA、CDMA2000 EVDO和TD-SCDMA。

2008年是移动互联网爆发的一年，也是互联网大脑神经纤维加速发育的一年。在这一年里，总共出现了两个重要的事件。第一个事件是，6月8号，乔布斯领导的苹果公司推出了首款支持第三方应用的苹果手机，从而为该公司在未来十年的快速发展奠定了平台基础。到12月，短短的6个月里，苹果第一代3G手机迅速抢占美国智能机市场30%的份额，凭一己之力拉动了移动通信行业的增长。第二个事件是，2008年9月，谷歌正式发布了安卓1.0系统，第一部安卓手机诞生。安卓操作系统最初由安迪·鲁宾（Andy Rubin）开发，主要支持智能手机，2005年8月被谷歌收购。

2008年出现的这两个事件对后来移动互联网的发展产生了巨大的拉动作用。人类连入互联网的主要工具开始从有线的台式机转向无线的智能手机，为了适应这个新需求和新变化，互联网大脑的神经纤维在移动通信这个方向上从3G向4G、5G不断进化。

4G是指第四代无线蜂窝电话通信协议，是集3G与无线局域网（Wlan）于一体并能够传输高质量视频图像的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps。4G的标准主要由两个组织制定，一个是3GPP（第三代伙伴计划），代表了大多数传统的运营商、通信设备制造商等，长期演进/长期演进的演进（LTE/LTE-Advanced）出自其手。另一个是IEEE（电机与电子工程师学会）。4G标准的制定是IT（信息技术）界对通信界的一次挑战。

到2018年，物联网尤其是智能汽车等产业的快速发展，对网络通信速度提出了更高的要求，这无疑成为推动5G网络发展的重要因素。因此，世界各国特别是发达国家，均在大力推进5G网络，以迎接下一波科技浪潮的到来。不过，从目前的情况来看，5G网络离大规模商用预计还需2～3年。

5G是站在巨人的肩膀上的。依托4G良好的技术架构，5G可以比较方便地开发新的技术。4G的网速现在已经很快了，但是还不够，5G的目标是传输速度最大可以达到10Gbps。^[10]

5G移动宽带系统将成为2020年以后满足人类信息社会需求的无线移动通信系统。5G的正式应用对互联网大脑的发育将起到重要作用，特别是对以智能交通、智能制造和云机器人为代表的互联网运动神经系统将产生巨大推动作用。