高带宽互联网的现状与未来:从像素密度到卫星网络

本文探讨了从标准定义到8K分辨率的电视发展历程及其对网络带宽的需求增长,分析了当前全球平均网速与8K流媒体要求的差距,并深入讨论了光纤部署的"最后一英里"难题及卫星互联网等新兴解决方案。

杰西的随想:大众的高带宽互联网在哪里?

像素密度的演进历程

标准定义电视

第一台电子电视于1927年发明。有线电视系统起源于1940年代末的美国,旨在改善偏远和多山地区商业网络广播的接收效果。我们可以将这个时期的电视视为我们所知的"标准定义"。标准定义电视的设计基于典型家庭环境中观众位于画面高度六到七倍距离的假设——平均约10英尺远。

高清晰度电视

高清晰度电视的根源可追溯到1970年日本公共广播机构NHK开始的研究。相比之下,1080i HDTV信号提供的分辨率约是传统480i SDTV信号的六倍。HDTV还具有更宽的16:9宽高比格式,比传统电视使用的4:3宽高比更接近人类周边视觉。此外,HDTV基于三个主要图像信号分量系统,而不是单个复合信号,从而消除了可能降低图像质量的信号编码和解码过程的需要。与旧模拟SDTV系统相比,最大的优势可能是HDTV本质上是数字系统。

4K分辨率

1984年,日立发布了CMOS图形处理器ARTC HD63484,在单色模式下能够显示高达4K分辨率。首批能够显示4K内容的显示器出现在2001年,即IBM T220/T221 LCD显示器。

8K分辨率

与HDTV一样,日本公共广播机构NHK于1995年率先开始研发8K分辨率。该格式于2007年10月标准化,接口于2010年8月标准化,并于2012年被推荐为电视国际标准。全球首台8K电视由夏普在2012年国际消费电子展上亮相。2014年索契冬奥会和2014年6月巴西世界杯的放映均以8K完成。

虽然高清和4K电视之间存在巨大时间差距,但在那些年里,HDTV持续变得更好。行业并非停滞不前,而是制造了更多改进和更好的HDTV。打赌像素密度每十年翻倍可能很有趣,但这只是假设。

这对带宽意味着什么?

虽然尝试估算未来像素密度增长很有趣,但我想提出另一点。如果下一代消费电视是8K,那对流媒体意味着什么?这肯定会对带宽产生影响。

对于流媒体高清,大多数提供商推荐约18mbps。对于流媒体4K,提供商推荐25mbps。对于流媒体8K,提供商推荐100mbps。这源于8K电视具有120fps的帧率,而4K电视的帧率为30fps或60fps。同样重要的是,这没有考虑到通常网络上的多个设备共享相同带宽,因此如果您的电视需要100mbps,它将在计算机、iPad、多部手机、物联网设备以及网络上任何其他设备之间共享。通常您需要推荐速度的倍数,以便可以同时连接多个设备。

让我们看看平均网络速度。根据speedtest.net在2018年的报告,美国的平均网络下载速度为96.25mbps。在英国,平均网络下载速度为50.16mbps。在西班牙,平均网络下载速度为60.12mbps。美国似乎总体最高,但仍不足以支持8K流媒体。

如果我们知道电视的像素密度只会随时间增加,导致流媒体服务需要更多带宽,为什么我们没有看到大量光纤铺设或其他创新来为大众市场提供更快的互联网?

您可能记得Google Fiber曾试图做这件事。

Google Fiber项目的问题在于所谓的"最后一英里"问题。“最后一英里"是将连接连接到您家或企业的最后一段电缆,这些被称为引入电缆。大多数人有现有的电缆线路连接到他们的家,这使得光纤提供商需要在利用这些现有线路导致速度下降或铺设非常昂贵的新光纤线路之间做出选择。Google Fiber选择了后者,并为此决定付出了代价。

光纤类似于高速公路等公共基础设施,您需要预先投入投资,但随着时间的推移会带来回报。大多数公司不理解这一点,希望立即获得经济回报。

“最后一英里"问题的解决方案可能是无线,这使我们转向当前卫星的创新。

卫星呢?

像Astranis这样的初创公司声称能够通过卫星向大众提供宽带互联网。Astranis的第一颗卫星将为Pacific Dataport提供每秒7.5千兆比特的容量。埃隆的Starlink有着同样雄心勃勃的使命。Starlink声称他们将向消费者提供速度高达每秒千兆比特的计划。

当世界大部分地区的人们待在家里时,视频聊天和流媒体服务已成为家庭必需品。随着世界继续快速从物理转向数字,我们应该看到高带宽互联网占据核心位置。作为一个梦想着光纤、超快互联网普及的人,我迫不及待想看到这一领域的发展。无论是通过光纤还是卫星,我希望我们能在全球实现巨大的带宽速度。

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