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6G研究都開始了,還有人在爭5G是不是偽需求?

2019-11-07 09:25 澎湃新聞

導讀:目前我們的5G技術儲備,還遠沒有到“萬事俱備,只欠推廣”的那一步。還有很多實用性的難題等待解決。5G之所以在現階段轟轟烈烈地開展民用化,真的是實實在在的需求驅動的結果。

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圖片來自“Unsplash”

10月31日上午,工信部副部長陳肇雄在2019年中國國際信息通信展覽會開幕式上,宣布5G商用正式啟動。就在同一天,中國移動、中國聯通和中國電信分別在各自的官方App公布了5G套餐的資費情況,起步價格128元每月,最低包含30GB的5G流量。11月1日,中國移動、中國聯通、中國電信三大運營商5G商用套餐正式上線。這意味著,中國5G正式進入商用階段。

5G已經發展到今天,但我們依然可以看到各種各樣唱衰5G、說5G是偽需求的文章。真的很想感慨一句,如果5年前談論5G是不是偽需求還可以稱為觀點之爭,這都到了9012年了,還在爭論這個話題,在我看來就是缺乏科學思維了。本文將從技術和應用兩個層面闡述5G并不是偽需求的觀點。

5G核心概念理解

在移動通訊領域,每推出新一代技術,都意味著一次革命性的技術改變。按照一般人的理解,5G作為新一代的無線通信技術,最主要的特點可以用9個字來概括,就是“速度快”、“并發高”和“延遲低”。

雖然這樣的理解不能算錯,但是不全面的。就拿速度來說吧,世界各國都有4G網絡,但是速度卻很不一樣。網速最快的新加坡,可以達到46.6兆,但是印度的4G網絡,平均就只有6兆左右了。

所以,我們需要回歸到科學原理的層面上來理解5G才行。

所有的移動通信都是基于電磁波進行通信,電磁波的波長乘以頻率等于光速。因為光速恒定不變,所以,知道了波長就等于知道了頻率,反之亦然。因此在我后面的講述中,不管我說的是頻率還是波長,其實都是等價的。你只需要記住一點:波長和頻率成反比。

5G之所以能稱得上是新一代無線通信技術,最核心的技術叫做超密集異構網絡。這是一種全新的移動通信網絡架構,可以允許5G在超高頻的毫米波波段工作,同時可以確保以4G時代的10倍密度部署基站而不會出現頻譜干擾現象。

更通俗地講,5G就是能夠擴展到更高頻的通信波段,能夠利用好更大的網絡帶寬,能夠把基站建設得更密,也能夠把天線建設得更密集而不會產生干擾現象。大家只要把握住“超密集”這三個字,就能理解5G的優勢了。“速度快”、“并發高”和“延遲少”這三個特征,都與“超密集”的架構有關。

現在的4G網絡已經基本抵達瓶頸了,隨著基站和天線密度的增加,同頻干擾現象就會越來越嚴重,速度就再也上不去了,這就是4G網絡在科學原理上的瓶頸。

新一代移動通信網絡這個稱號,是5G全新的底層架構所決定的。這個架構就意味著5G突破了4G的瓶頸,在科學原理上是一次實質性的技術進步。

這是偽需求嗎?

那么,這些技術上的進步有沒有充分的市場需求呢?

這是在過去的幾年直至現在,都經常被某些人所詬病的地方。根據2018年《中國寬帶速率狀況報告》中的數據,中國聯通的4G平均網速達到了20.42Mbit/s。很多人都覺得,4G網絡還有很大的潛力可挖,即便不能更快了,現在這個速度,看個電影,聽個音樂,已經是綽綽有余了,現在風風火火地建設5G,是不是個偽需求啊。

這里我要告訴你,這真的不是偽需求。

5G之所以選擇在這個時間點大力度推廣,一方面是因為5G的技術積累已經可以滿足大規模商業推廣的需要了;另一方面,也是因為4G技術在應用的過程中,也真的遇到了技術瓶頸,即便升級4G也很難解決。

比如說,有些經濟發達地區的網友就抱怨說:“為什么4G發展了這么多年,沒見速度提升,反而還越來越慢了?”這種網速變慢的感覺,還真的不是幻覺。而且越是人口稠密的地區,這種情況就越是明顯。因為一個4G基站的帶寬,是要平均分給所有用戶的。現在流量資費越來越便宜了,還有很多包月的策略,很多用戶就干脆不用寬帶了,直接用流量看視頻,這樣一來,帶寬一下子就不夠用了。

到底是什么制約著帶寬呢?

通俗地講,帶寬就是一個無線電信號用到的最高頻率和最低頻率之間的差。帶寬越大,無線電波能夠承載的數據量也就越大,這也就意味著網速越快。比如說,中國移動4G頻率,其中的一個頻段就是1880-1900兆赫,這個頻段就有20兆赫的帶寬。

頻段決定了,帶寬就沒辦法擴展了。如果想要增加帶寬,那就必須再開辟一個新頻段才行。事實上,中國移動在4G通信上就獲得了3個不同的頻段,除了剛才說的,還有2320-2370兆赫以及2575-2635兆赫,這三個頻段的總帶寬是130兆赫。對于中國移動來說,這就是4G通信的帶寬瓶頸。

從信息傳輸的效率來講,4G的傳輸效率也已經逼近了理論極限,難以進一步提高了。這個理論極限叫做香農極限,這是信息論的基礎理論,它描述了一個信道在一定的干擾環境下能傳輸數據的最大速率。所以,從4G的編碼技術層面,也幾乎沒有什么提升空間了。

除了帶寬問題,4G面臨的另外一個痛點就是并發數問題。

舉個栗子:

如果你去現場看過體育比賽或者看過現場演唱會的話,你一定會有這樣的體驗:“為什么體育場里的網絡信號這么差呢?連個朋友圈兒都發不出去。”

其實,如果你能等到散場之后再試試看,你就會發現,體育場里的網絡信號一點兒都不差,別說發朋友圈了,就是看電影都是嗖嗖的快。

那剛才網絡不好是我的幻覺嗎?當然也不是。那是因為負責體育場這個區域的手機基站,支持不了那么多人同時連接,所以被擠兌得暫時罷工了。

目前應對這種情況的唯一辦法是,讓移動運營商提前按照會場的人數臨時部署車載移動基站,用于解決臨時出現的通信擁堵問題。

萬物互聯

除了網速變慢和通信擁堵這兩個很明顯的民用需求以外,還有一個推動5G商用化的巨大力量,那就是萬物互聯的需求。實際上,普通老百姓聽到5G首先想到的肯定是手機,但是5G從業人員,聽到5G很可能首先想到的不是手機,而是Iot,也就是萬物互聯。

萬物互聯的低端版本名叫“物聯網”,水電煤氣公司可以遠程查看我們家里的電表、水表和煤氣表,然后在支付寶上給我們發放電子賬單,這就是物聯網最貼近生活的應用。現在,智能音箱、互聯網電視這些家電已經非常常見了,那些可以遠程開關的電燈、空調之類的設備也早已失去了新鮮感。

但是大家應該也注意到了,上面提到的這些物聯網應用,無一例外的只是把設備本身連入了互聯網而已。它們仍然有一個控制中心,這個中心,要么是一個人,要么是一個能暫時替代人的軟件。這些設備之間其實并沒有互聯。

什么叫真正的互聯,用交朋友來打比方:

如果我想通過你認識一位新朋友,我只需要向你要來新朋友的微信號,然后加他好友,以后的事兒,就再也不需要你從中聯系了。這樣才是我和這位新朋友產生了互聯。

同樣的,5G技術就好比允許所有的聯網設備互相加個微信,或者拉一個群。聯網的設備們可以湊到一起商量一下,看看怎么能把一件事兒做得更好。這個模式就是萬物互聯。

自動駕駛

萬物互聯最典型的例子,莫過于自動駕駛了。

想象一下,如果一輛自動駕駛汽車需要變更車道,而目標車道上又勻速排滿了其他汽車,它就必須與目標車道上行駛的其他汽車打個招呼,等其他汽車給這輛想要并線的汽車勻出一塊地方,這輛汽車才能開進來。現在,我們是通過打轉彎燈這種方式來向后方車輛傳遞自己想要變更車道的信號的。

如果換成自動駕駛該怎么處理呢?

采用老式的中心化調度車輛方法,比如依靠現在流行的打車軟件來控制,就需要發一個請求給控制中心,然后再由控制中心協調目標車道上的汽車略微減速,從而給需要變更車道的汽車空出位置來。

但是,發往控制中心的信號,一來一回就要花費幾百毫秒,對于一輛時速120公里的汽車,1秒鐘就意味著幾十米的距離,由此帶來的安全隱患是自動駕駛所無法接受的。

如果借助5G網絡,每一輛聯網的汽車就可以不通過控制中心中轉,甚至不通過5G基站,就能與身邊的車輛保持實時的通信聯系。每次通信,只需要1個毫秒就完成了。有時候你會看到某文章說,如果自動駕駛實現了,就再也不會有堵車和交通事故了,支撐他這個觀點的技術原理就是萬物互聯技術。

說句實話,目前我們的5G技術儲備,還遠沒有到“萬事俱備,只欠推廣”的那一步。還有很多實用性的難題等待解決。

5G之所以在現階段轟轟烈烈地開展民用化,真的是實實在在的需求驅動的結果。

年過三十的人,回顧一下歷史,應該都會有和我一樣的感受。2000年后,互聯網走進了我們的生活,于是,每個上班族進入到斷網就等同于放假的時代。2013年前后,智能手機和移動互聯網走進了我們的生活,于是,我們走進了不怕丟錢包,就怕丟手機的時代。

而即將到來的5G時代,將會是一個“萬物互聯”的新時代。而且,我們會走進一旦5G罷工,生活將變得一團糟的時代。


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