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…


在摩尔定律趋势下,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。

 

 


曾经有一家运营商的高管在一次演讲中提到,过去 20 年来,计算成本呈指数式下降趋势,但宽带成本却仅呈现线性下降趋势。


为此,为了进一步降低网络成本,一场基于网络虚拟化、云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。
从库梅定律看,引人关注的 5G 功耗相信以后也会逐年下降。

 

 

▲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下,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,随着超高清视频、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,今天的家庭宽带,从 100M 到 1000M 入户,增幅大幅提升。

 

 


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,在给定的无线频谱上所能传输的最大数据量(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,如今频谱利用效率已是 1901 年马可尼时代的上万亿倍了。

 


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。

 

今天我们讲的 5G 与 F5G,双千兆,正好印证了这一定律。

 

 


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。

 

当然,从积极的一面看,你也可以理解为凡是可能会成功的事,就一定会成功。