📚 第一章 网络基础知识
📄 一句话概括

宣传的「几百兆」「几个 G」是理论峰值,实测常只有峰值的百分之几到几十。 移动通信最难的不是速率,是「切换」——用户一直在移动,基站一直在换。

📝 本节和前面几节的关系

1.10.2 讲的是固网,这一节讲移动。 本机没有移动网络接口,所以这一节一个实测数都给不了,全是规范值与换算。

一、宣传值是峰值

换算成「传 1 GB 要多久」才直观:

| 制式 | 理论下行 Mbps | 传 1 GB 要多久 | |---|---|---:|---:| | 4G(LTE Cat.4) | 150 | 54.6 秒 | | 4G(LTE Cat.6) | 300 | 27.3 秒 | | 5G(Sub-6 典型) | 1000 | 8.2 秒 | | 5G(毫米波理论) | 4000 | 2.0 秒 |

这一列都是理论峰值:实测通常只有峰值的百分之几到几十, 因为基站是共享的,你分到的是「剩下那部分」。 一栋楼里几百个用户同时用,每个人分到的就是峰值除以几百。 所以「5G 一秒下完一部电影」这句话只在「独占整个基站」的前提下成立——现实里永远不成立。 这类宣传数不是骗人,是「实验室峰值」,只是它和用户体验之间隔着一个「共享」字。

二、基站是共享的

这是移动网络与固网最根本的差别:

对比项 固网(光纤到户) 移动网络
带宽 独享 同基站内共享
稳定性 稳定 随人数与位置变
移动性 无 核心能力

第一行决定了两者的资费结构:固网可以「包月不限量」,因为它是一条线给你一个人; 移动必须「限量」或「限速」,因为基站容量要被几百人分。 这不是运营商小气,是物理限制。 第二行解释了「同一个位置,白天快晚上慢」: 晚上大家都回家刷视频,同一个基站的人多了,每人分到的就少了。 这与固网的「晚高峰」不同——固网的瓶颈在骨干,移动的瓶颈常常在「最后一公里的无线段」。

三、最难的是切换

用户一边走,服务他的基站一直在换:

动作 要做的事 难在哪
测量 持续测周边基站信号 耗电
决策 决定什么时候换 换早了浪费、换晚了掉线
切换 新旧基站交接 连接不能断

第三行那个「连接不能断」是核心指标: 打电话时走过一个路口,背后可能已经换了两三个基站,但你听不出任何中断。 这需要在切换瞬间把上下文(加密密钥、序号、缓冲区)都交接过去。 固网没有这个问题:一根线插在那儿,位置不变,连接就不变。 所以「移动优先」的架构要重新设计连接保持机制—— 这就是为什么手机 App 要处理「网络切换」「断线重连」这些固网程序不用管的事。 第一行那个「耗电」也值得提:手机要不停测周边信号,这是待机耗电的主要来源之一。 信号弱的地方耗电更快,因为它要提高发射功率、要更频繁地搜索。

四、动手 Demo:移动通信的速率,换算一下才看得懂

把四个制式的理论峰值换算成「传 1 GB 要多久」。 本机没有移动网络接口,这一节全是规范值,不含实测。

GB = 1024 ** 3 * 8
for name, mbps in (('4G LTE Cat.4', 150),
                    ('4G LTE Cat.6', 300),
                    ('5G Sub-6 典型', 1000),
                    ('5G 毫米波理论', 4000)):
    sec = GB / (mbps * 10 ** 6)
    print('%-18s %-6d Mbps  %5.1f 秒' % (name, mbps, sec))

print('实测若只有峰值的 20%,Cat.4 要 %.0f 秒' % (GB / (150e6 * 0.2)))

实跑输出:

--------------------------------------------------------------------
移动通信的速率,换算一下才看得懂
--------------------------------------------------------------------
**宣传的「几百兆」「几个 G」是理论峰值**,**换算成「传 1 GB 要多久」才直观。**

  制式                 理论下行Mbps     传 1 GB 要多久
  -----------------------------------------------------
  4G(LTE Cat.4)      150              54.6 秒
  4G(LTE Cat.6)      300              27.3 秒
  5G(Sub-6 典型)     1000             8.2 秒
  5G(毫米波理论)     4000             2.0 秒

**这一列都是理论峰值**,
**实测通常只有峰值的百分之几到几十**——**因为基站是共享的,你分到的是「剩下那部分」。**

**移动通信最难的地方不是速率,是「切换」**:
**你一边走,服务你的基站一直在换,换的过程中连接不能断**(这个动作叫切换,handover)。
**固网没有这个问题**——**这也是为什么「移动优先」的架构要重新设计连接保持机制。**

**本机没有移动网络接口**(只有 Wi-Fi 与有线),
**所以这一节一个实测数都给不了**——**上面全是规范值与换算,不含任何实测。**

54.6/27.3/8.2/2.0 秒,四个数都是按理论峰值算的: 注意这里 1 GB 按 1024³ 字节、再乘 8 换成比特,所以是「真 GB」不是「十进制 GB」。 如果按 1000³ 算,每个数会小 7% 左右。 最后一行那个「只有峰值 20%」才是现实:Cat.4 要 273 秒,四分半钟。 这就是为什么「宣传 150 兆」和「实际体验」差那么远——差的不是设备,是「共享」这两个字。 本机没有移动网络接口(只有 Wi-Fi 与有线),所以这一节一个实测数都给不了。 上面全是规范值与换算,不含任何实测——这一点要写明,不能把规范值说成测出来的。

30 秒实验

  1. 把 GB 改成 1000 的三次方再乘 8,看四个数各小多少。
  2. 查一下你手机套餐的「限速阈值」,换算成「不限速时能传多少 GB」。
  3. 想一下:为什么高铁上信号差?用「切换」这个概念解释。

常见误区

  1. 以为宣传的 Mbps 就是实际速度。 那是实验室峰值,现实里要除以基站上的用户数。
  2. 以为移动网络和固网只是「有线无线」的差别。 带宽模型不同:固网独享,移动共享。
  3. 以为 5G 只是「更快」。 它的核心价值在「低时延」与「大连接数」,速率只是三个指标之一。
自测三问(点开对答案) 1. 为什么移动网络的实测速率远低于宣传值? —— **宣传值是实验室峰值,而基站是共享的**:几百个用户同时用,每人分到的是峰值除以人数。 2. 移动通信最难的技术问题是什么? —— **切换**:用户一直在移动,服务基站一直在换,切换瞬间要把加密密钥、序号、缓冲区都交接过去, 连接不能断。 3. 固网为什么可以「包月不限量」,移动不行? —— **固网是一条线给你一个人(独享),移动是同基站共享**。容量要被几百人分,所以必须限量或限速。

最后一节换个视角:从「信息发布者」看网络——问题变成「同样的内容怎么用更少的字节送到」。

相关笔记