手机和网络的那些事儿

移动通信

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  我们越来越离不开智能手机,等车时看手机,吃饭时看手机,约会时看手机,入睡前看手机… 可关于手机与网络的有些事,你不一定知道。作为通信工程师,我们一直想做一次科普,希望以下内容能让您更了解您的智能手机。。。

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  手机上的那些标识

  打开手机,通常我们会见到下面的一些标识。。。

  网络

  那些在信号强度标识旁边的G,E,2G,3G,H,4G等字母代表什么意思呢?

  网络

  2G,G,‍E都属于第二代移动通信技术。2G技术标准基本分为两种:GSM和CDMA。其中,EDGE(E)和GPRS(G)是GSM的升级版。

  2G,代表GSM,上下行最大速率仅为14.4Kbps。

  G,代表GPRS,指2.5G网络,此时网速较慢,下行最大速率仅为53.6Kbps。

  ‍E,代表EDGE网络,属2.75G网络,网速比GPRS快,下行最大速率为217.6Kbps。

  3G,H,H+,指的是3G网络和3G网络的增强版,属于第三代移动通信技术。

  根据通信标准,H+可达到最高下行速率168.8Mbps,不过由于LTE技术演进,大部分3G网络并未完成后续升级,通常H+最高下行速率可达42.2Mbps。

  另外,T代表TD-SCDMA,也表示3G网络,全称为Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access(时分同步码分多址),是中国提出的第三代移动通信标准(简称3G),也是ITU批准的三个3G标准中的一个。

  3G有3种标准:CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。上表中提到的UMTS(全称为通用移动通信系统,Universal Mobile Telecommunications System),是指整个3G移动通信网络的技术规范和协议,包括核心网和无线网,而WCDMA是无线网的空中接口技术,指的是基站和移动终端所采用的技术,属于无线网,TD-SCDMA也是空中接口技术。

  接下来,我们专门介绍一下大家都在用的4G.。。

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  3.9G —》 4G —》 4.5G

  LTE并不代表4G。

  LTE是什么?

  LTE(Long Term Evolution,长期演进)是由3GPP(The 3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(Universal Mobile Telecommunications System,通用移动通信系统)技术标准的长期演进计划。

  对于LTE,3GPP目前制定了从Release-8/9/10/11/12共5个版本的标准,后续还将升级到Release-13/14/15/16。

  3GPP Release-8/9版本并不是4G,它通常指的是3.9G,3GPP官方称之为LTE,它的logo是这样的:

  

  3GPP Release-10/11/12版本被官方成为 LTE-Advanced,这才是我们通常叫的4G,它的logo是这样的:

  

  3GPP Release-13版本,目前已基本完成标准化工作,它的官方命名为LTE-Advanced pro,这是我们通常叫的4.5G(或者说4G+),它的logo是这样的:

  

  我们现在已经进入了4G+时代,标志着手机上网速率正向着1Gbps速率迈进。

  至于后面的Release-15/16,预计将引入5G技术。

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  不要被你的手机信号格欺骗

  

  手机的信号格数通常表示手机的信号强度,手机的信号强度通常用dBm来表示,数值越大表示信号越强,这个值是负的,比如您的手机显示-68(dBm),那说明信号很强了。

  但是,信号格并不总是根据信号强度计算出来的,信号格都是手机厂商自己定义的,它没有和信号强度dBm对应的标准,它只与手机厂商使用的算法有关。

  比如,我们在早期的测试中就发现,某品牌安卓手机和苹果手机的信号格数和信号强度并不相对应。

  网络

  甚至是苹果IOS不同版本的信号格数与信号强度的对应关系也不一样。

  

  所以,不要被你手机信号还有多少格欺骗!!!要玩得专业点,就直接看信号强度dBm。

  比如,苹果手机在拨号界面输入*3001#12345#* —》拨号 —》在屏幕左上角显示信号强度(单位为dBm)。

  

  安卓手机可通过系统设置—》 关于手机 —》 状态消息 —》信号强度查看。

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  信号越强并不代表网速越快

  较强的信号是保证较快速率的条件之一,但信号好并不一定就能保证较快的下载速率。影响4G用户的下载速率的原因很多,基站配置类型、用户连接数量等等都会影响用户下载速率。

  这里有一份测试数据:

  网络

  总的来说,当信号强度增强,速率的总体趋势是上升的,但并不是绝对的正比关系。

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  测速软件不一定准确

  测速软件通常选择距离最近的测试服务器进行测试,而测试服务器的带宽都足够宽,这相当于测试的速率仅表示手机到运营商的核心网(运营商机房)这段距离的速度。

  我们可以把手机上网的过程比喻为自来水供水的过程。

  网络

  但在实际上网中,手机访问的网站可提供的带宽与速率将影响实际上网速率,目标内容网站的带宽不足或负载过大等也会影响您的访问速率。

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  1GB流量可用多久?

  1GB流量可用多久呢?这些实测数据可为您提供参考:

  ①可发送近1000万字。

  ②在微信上可发送近2万张图片(原图以普通画质模式压缩后)。

  ③可连续发送长达5天的语音消息。

  ④可连续在线播放高音质音乐(比如320Kbps MP3)长达11小时。

  ⑤在爱奇艺以“流畅”模式观看《琅琊榜》,可在线观看6集(每集约50分钟)。

  ⑥不过,在爱奇艺以“720P”模式观看《琅琊榜》,只能在线观看2集。

  有人表示用了4G后流量耗得特别快,这和4G网络本身没有任何关系,只是网速提高了,你浏览的内容更多了,或者说浏览的内容质量更高了。比如,朋友圈的图片,当网速欠佳的时候,通常会牺牲图片质量,压缩后推出。而网速较高时,会自动适应推出高清图片。当然,由于网速太快,一些恶意APP和移动广告也带来更多的无谓的流量流失。

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  一些关于手机的基本常识

  

  ①夜深人静时手机网速更快。

  ②坐火车或公交车使用手机,不但电池会耗电更快,而且网速会更慢,这是因为移动速度越快,信号衰减越大。

  ③手机耗电,主要是因为手机里的SIM卡。

  ④手机待机状态下也会耗电,因为手机会不断搜索来自基站的信号。

  ⑤飞行模式下,手机耗电极低,充电也更快。

  

  ⑥手机电池格数与手机辐射没有关系。手机的发射功率与剩余电量无关,只与基站的距离有关。通常,手机离基站越近,手机的辐射越小。

  ⑦电话未接通前辐射最大。所以,拨号时,尽量不要将手机贴近耳朵。

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  为什么手机里的声音听起来不像你?

  为什么手机里的声音听起来不像你?我们称这种现象为失真,主要原因有:压缩编码、手机收集的频率范围和噪声干扰。

  手机使用的无线频谱资源有限,所以必须要对语音数据进行压缩编码,以保证让更多的用户连接。当编码速率过低时,就会出现音节丢失、失真或颤音等情况。同样,语音信息在网络内传送,穿越不同的网络节点,它们被反反复复的压缩解压、转换成不同的编码格式,会进一步影响通话质量。

  传统语音技术把声音频率限制在300至3400Hz范围内,而人的耳朵能接收的声音频率范围为20Hz到20000Hz,这导致部分音域无法呈现。解决的办法是采用高清语音技术,高清语音技术的手机收集声音频率范围为50至7000Hz,VoLTE就是采用的高清语音技术。

  另外,手机通话过程中不可避免的会引入噪声干扰。你的手机离你的嘴越远,引入的干扰噪音就越多。尽管采用了噪声消除算法,但噪声消除通常需要几秒钟来识别噪声,所以噪声消除算法擅长消除一些连续一致的噪音,比如发动机的轰轰声,但对不连续、伴随着中断的噪声,比如婴儿的哭声,噪声消除算法就无能为力了。

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  最近很流行的VoLTE和VoIP的区别在哪里?

  前面我们讲到,由于采用了高清语音技术,VoLTE提升了语音通话质量。不仅如此,VoLTE还采用了一些其它复杂的技术来保障语音质量(具体技术本文不详谈)。这里有一张通信工程师们较早前的实际测试对比图,同样是基于IP通话,我们来比较一下VoLTE和微信电话本的差别:

  

  MOS:通信系统中常用的衡量语音质量的重要指标。MOS越高,代表通话质量越好。

  实测表明:微信电话本在坏点(信号强度较低,质量较差)的环境下,时延,抖动,丢包等急剧上涨,用户感知急剧降低。而VoLTE采用了QoS保障,MOS比较稳定,无明显波动。

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