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——   【导读】   ——

除了摩尔定律,你还知道哪些?


摩尔定律是由Intel创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)提出。


1965年,摩尔发表文章预言半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年增加一倍。


1975年,摩尔在IEEE的一次学术年会上提交了一篇论文,对摩尔定律进行了修正,把 “每年增加一倍”改为“每两年增加一倍”。


后来,经常被引用为:每18个月芯片的性能将提高一倍(即更多的晶体管使其更快)。


自1947年贝尔实验室发明晶体管以来,半导体行业大致按照摩尔定律发展了半个多世纪,驱动着科技飞速发展,现今的处理器芯片上动辄十亿个晶体管。


▲贝尔实验室发明的第一个晶体管(Ge)的复制品,1956年获诺贝尔物理学奖


尽管这种趋势已经持续了超过半个世纪,但随着集成电路发展到仅有原子厚度大小时,由于触碰到物理极限,连摩尔本人也曾预测该定律将在2020年后失效。



不过,随着石墨烯、自旋晶体管、3D IC等新技术的兴起,摩尔定律或许还将继续向前推进,迎来More Moore、More than Moore时代…


值得一提的是,摩尔定律趋势下,计算能力相对于时间周期呈指数式上升,晶体管成本也随着呈指数式下降,但是,过去20年来,通信网络的成本并未与这一规律并驾齐驱。


▲来源AT&T


AT&T技术总裁John Donovan曾经在一次演讲中提到,过去20年来,每百万晶体管成本呈指数式下降趋势,而每1000Mbps的宽带成本却仅呈现线性下降趋势。


如此看来,摩尔定律对于我们通信网络的物理硬件似乎是失效的,为此,为了进一步降低网络成本,一场基于NFV/SDN的网络虚拟化、软件化的网络重构革命在5G时代打响。



库梅定律由斯坦福大学的教授乔纳森·库梅(Jonathan Koomey)发现并提出,即每隔18个月,相同计算量所需要消耗的能量会减少一半。


2011年,库梅等人在《IEEE计算编年史》上发表了一篇论文,认为计算机性能的提高,各类组件如电容的体积缩小,通信模块之间的通信时间的缩短,都能大大提高能源效率。


1946年,世界上第一台电子计算机ENIAC开始运行,该计算机占地1800平方英尺,自重30吨,功耗150千瓦,采用10进制 3毫秒/乘法。



库梅的结论正是始于这台ENIAC计算机,跟踪60年计算硬件发展的数据得出。


▲库梅定律vs摩尔定律



梅特卡夫定律指出,一个网络的用户数目越多,那么整个网络和该网络内的每台电脑的价值也就越大。


其内容是:



1)具有n个节点的网络,其连接数量为n(n -1)/ 2,与n的平方成正比。


2)一个网络的价值等于该网络内的节点数的平方,而且该网络的价值与联网的用户数的平方成正比。


梅特卡夫定律是一个关于网络的价值和网络技术的发展的定律,由乔治·吉尔德于1993年提出,但以计算机网络先驱、3Com公司的创始人罗伯特·梅特卡夫的姓氏命名,以表彰他在以太网络上的贡献。


梅特卡夫定律通常被引用来解释互联网的迅速发展,也引申出网络连接对社会和经济的重要意义。



1997年,被称为“数字时代三大思想家”之一的乔治·吉尔德(G.Gilder)提出了吉尔德定律。


吉尔德定律认为:在未来25年,主干网的带宽每6个月增长一倍,其增长速度是摩尔定律预测的计算能力增长速度的3倍,并预言将来上网会免费。


正是遵循着这样的规律,我们的上网速率越来越快,而资费也越来越便宜。


在摩尔定律、梅特卡夫定律和吉尔德定律的三大趋势,共同推动着通信网络和信息社会飞速发展。



1998年,Jakob Nielsen博士在网络上发表了一篇标题为《Nielsen’s Law of Internet Bandwidth》(互联网宽带的尼尔森定律)的文章,该文开宗明义指出:高端用户带宽将以平均每年50%的增幅增长,每21个月带宽速率将增长一倍。



20多年来,带宽增长趋势与该定律神奇吻合。不过,有人预言,随着高清视频、AR/VR等业务兴起,未来带宽增幅或将打破尼尔森定律,超越年均50%的增幅。


比如,2年前我们还在为千兆宽带而欢呼,今天我们已经迎来了XGS-PON,即对称10/10G GPON,上下行均为10 Gb/s速率。



Martin Cooper,这位发明了大哥大的老先生,提出了库伯定律。



1901年,当马可尼成功将无线电电报信号穿越大西洋之时,尽管覆盖了几百万平方英里,但占用了大量的无线频谱资源,且承载的信息量极小,仅能容纳50对单独对话。


基于此,Cooper提出,在45年内,在无线电波所能覆盖的固定区域内的可用无线频谱下可容纳100万次互不干涉的“对话”。



也就是说,给定的无线电频谱中所包含的最大信息量(频谱效率)每30个月就要翻一番。


事实上,这样的趋势已经持续了100多年。同时,随着频率复用、小区分裂、分集、调制等技术的采用,如今总的频谱利用效率已是1901年马可尼时代上万亿倍。



Edholm带宽定律设定了三种类别:有线、无线和游牧式(Nomadic)。游牧式指一种半移动状态,用户在通信时是静止的。



由上图可知,根据Edholm带宽定律,未来有线与无线网络的传输速率预计将逐渐趋于一致。或者说,未来有线与无线网络融合是必然。


比如早期的2G网络网速较慢,但随着移动蜂窝技术的发展,从2G到3G再到4G、5G,其无线网速相对有线网络增长速度更快,最终趋于一致。



香农定理给出了信道信息传送速率的上限(比特每秒)和信道信噪比及带宽的关系。



就好比道路上的汽车,车速(网速)除了和车的动力有关,还受限于道路的宽度(带宽)、车辆多少和红绿灯等干扰因素(信噪比)。


这一信息原理基本定理,就叫香农定理,由数学家、密码学家、计算机专家、人工智能学家、信息科学家… 顶着一大堆帽子的神人前辈克劳德·艾尔伍德·香农于1948年首次提出。



墨菲定律,指“凡是可能出错的事,就会出错”,指的是任何一个事件,只要具有大于零的概率,就可确定它必会发生。


这个神奇的定律代表着广大通信人的工作状态…


凡是今晚打雷下雨可能有站断,就会有站断。


凡是写的PPT可能会被领导驳回重写,就会重写。


凡是割接可能会失败,就会失败。


凡是KPI有可能会恶化,就会变差。


凡是建站有可能被业主放狼狗咬,就会…


它充分反映了通信工作涉及的因素非常复杂,任何时刻都要做好绝对周全的计划,万无一失,同时,还要时刻做好灭火的准备。


通信业的九大定律,最后一个扎心了
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