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都啥年代了 还有人在为5G是不是“伪需求”争论

2019-11-05 08:46:43    来源:澎湃新闻    编辑:白依依    浏览量:

  10月31日上午,工信部副部长陈肇雄在2019年中国国际信息通信展览会开幕式上,宣布5G商用正式启动。就在同一天,中国移动、中国联通(6.160, 0.00, 0.00%)和中国电信分别在各自的官方App公布了5G套餐的资费情况,起步价格128元每月,最低包含30GB的5G流量。11月1日,中国移动、中国联通、中国电信三大运营商5G商用套餐正式上线。这意味着,中国5G正式进入商用阶段。

  5G已经发展到今天,但我们依然可以看到各种各样唱衰5G、说5G是伪需求的文章。真的很想感慨一句,如果5年前谈论5G是不是伪需求还可以称为观点之争,这都到了9012年了,还在争论这个话题,在我看来就是缺乏科学思维了。

  本文将从技术和应用两个层面阐述5G并不是伪需求的观点。

  在移动通讯领域,每推出新一代技术,都意味着一次革命性的技术改变。按照一般人的理解,5G作为新一代的无线通信技术,最主要的特点可以用9个字来概括,就是“速度快”、“并发高”和“延迟低”。虽然这样的理解不能算错,但是不全面的。就拿速度来说吧,世界各国都有4G网络,但是速度却很不一样。网速最快的新加坡,可以达到46.6兆,但是印度的4G网络,平均就只有6兆左右了。

  所以,我们需要回归到科学原理的层面上来理解5G才行。所有的移动通信都是基于电磁波进行通信,电磁波的波长乘以频率等于光速。因为光速恒定不变,所以,知道了波长就等于知道了频率,反之亦然。因此在我后面的讲述中,不管我说的是频率还是波长,其实都是等价的。你只需要记住一点:波长和频率成反比。

  5G之所以能称得上是新一代无线通信技术,最核心的技术叫做超密集异构网络。这是一种全新的移动通信网络架构,可以允许5G在超高频的毫米波波段工作,同时可以确保以4G时代的10倍密度部署基站而不会出现频谱干扰现象。更通俗地讲,5G就是能够扩展到更高频的通信波段,能够利用好更大的网络带宽,能够把基站建设得更密,也能够把天线建设得更密集而不会产生干扰现象。大家只要把握住“超密集”这三个字,就能理解5G的优势了。“速度快”、“并发高”和“延迟少”这三个特征,都与“超密集”的架构有关。

  现在的4G网络已经基本抵达瓶颈了,随着基站和天线密度的增加,同频干扰现象就会越来越严重,速度就再也上不去了,这就是4G网络在科学原理上的瓶颈。

  新一代移动通信网络这个称号,是5G全新的底层架构所决定的。这个架构就意味着5G突破了4G的瓶颈,在科学原理上是一次实质性的技术进步。

  那么,这些技术上的进步有没有充分的市场需求呢?

  这是在过去的几年直至现在,都经常被某些人所诟病的地方。根据2018年《中国宽带速率状况报告》中的数据,中国联通的4G平均网速达到了20.42Mbit/s。很多人都觉得,4G网络还有很大的潜力可挖,即便不能更快了,现在这个速度,看个电影,听个音乐,已经是绰绰有余了,现在风风火火地建设5G,是不是个伪需求啊。

  这里我要告诉你,这真的不是伪需求。5G之所以选择在这个时间点大力度推广,一方面是因为5G的技术积累已经可以满足大规模商业推广的需要了;另一方面,也是因为4G技术在应用的过程中,也真的遇到了技术瓶颈,即便升级4G也很难解决。

  比如说,有些经济发达地区的网友就抱怨说:“为什么4G发展了这么多年,没见速度提升,反而还越来越慢了?”这种网速变慢的感觉,还真的不是幻觉。而且越是人口稠密的地区,这种情况就越是明显。因为一个4G基站的带宽,是要平均分给所有用户的。现在流量资费越来越便宜了,还有很多包月的策略,很多用户就干脆不用宽带了,直接用流量看视频,这样一来,带宽一下子就不够用了。那么,到底是什么制约着带宽呢?

  通俗地讲,带宽就是一个无线电信号用到的最高频率和最低频率之间的差。带宽越大,无线电波能够承载的数据量也就越大,这也就意味着网速越快。比如说,中国移动4G频率,其中的一个频段就是1880-1900兆赫,这个频段就有20兆赫的带宽。频段决定了,带宽就没办法扩展了。如果想要增加带宽,那就必须再开辟一个新频段才行。事实上,中国移动在4G通信上就获得了3个不同的频段,除了刚才说的,还有2320-2370兆赫以及2575-2635兆赫,这三个频段的总带宽是130兆赫。对于中国移动来说,这就是4G通信的带宽瓶颈。

  从信息传输的效率来讲,4G的传输效率也已经逼近了理论极限,难以进一步提高了。这个理论极限叫做香农极限,这是信息论的基础理论,它描述了一个信道在一定的干扰环境下能传输数据的最大速率。所以,从4G的编码技术层面,也几乎没有什么提升空间了。

  除了带宽问题,4G面临的另外一个痛点就是并发数问题。如果你去现场看过体育比赛或者看过现场演唱会的话,你一定会有这样的体验:“为什么体育场里的网络信号这么差呢?连个朋友圈儿都发不出去。”其实,如果你能等到散场之后再试试看,你就会发现,体育场里的网络信号一点儿都不差,别说发朋友圈了,就是看电影都是嗖嗖的快。那刚才网络不好是我的幻觉吗?当然也不是。那是因为负责体育场这个区域的手机基站,支持不了那么多人同时连接,所以被挤兑得暂时罢工了。

  目前应对这种情况的唯一办法是,让移动运营商提前按照会场的人数临时部署车载移动基站,用于解决临时出现的通信拥堵问题。

  除了网速变慢和通信拥堵这两个很明显的民用需求以外,还有一个推动5G商用化的巨大力量,那就是万物互联的需求。实际上,普通老百姓(72.290, 0.69, 0.96%)听到5G首先想到的肯定是手机,但是5G从业人员,听到5G很可能首先想到的不是手机,而是Iot,也就是万物互联。

  万物互联的低端版本名叫“物联网”,水电煤气公司可以远程查看我们家里的电表、水表和煤气表,然后在支付宝上给我们发放电子账单,这就是物联网最贴近生活的应用。现在,智能音箱、互联网电视这些家电已经非常常见了,那些可以远程开关的电灯、空调之类的设备也早已失去了新鲜感。

  但是大家应该也注意到了,上面提到的这些物联网应用,无一例外的只是把设备本身连入了互联网而已。它们仍然有一个控制中心,这个中心,要么是一个人,要么是一个能暂时替代人的软件。这些设备之间其实并没有互联。什么叫真正的互联,用交朋友来打比方,如果我想通过你认识一位新朋友,我只需要向你要来新朋友的微信号,然后加他好友,以后的事儿,就再也不需要你从中联系了。这样才是我和这位新朋友产生了互联。

  同样的,5G技术就好比允许所有的联网设备互相加个微信,或者拉一个群。联网的设备们可以凑到一起商量一下,看看怎么能把一件事儿做得更好。这个模式就是万物互联。

  万物互联最典型的例子,莫过于自动驾驶了。想象一下,如果一辆自动驾驶汽车需要变更车道,而目标车道上又匀速排满了其他汽车,它就必须与目标车道上行驶的其他汽车打个招呼,等其他汽车给这辆想要并线的汽车匀出一块地方,这辆汽车才能开进来。现在,我们是通过打转弯灯这种方式来向后方车辆传递自己想要变更车道的信号的。

  如果换成自动驾驶该怎么处理呢?采用老式的中心化调度车辆方法,比如依靠现在流行的打车软件来控制,就需要发一个请求给控制中心,然后再由控制中心协调目标车道上的汽车略微减速,从而给需要变更车道的汽车空出位置来。但是,发往控制中心的信号,一来一回就要花费几百毫秒,对于一辆时速120公里的汽车,1秒钟就意味着几十米的距离,由此带来的安全隐患是自动驾驶所无法接受的。

  如果借助5G网络,每一辆联网的汽车就可以不通过控制中心中转,甚至不通过5G基站,就能与身边的车辆保持实时的通信联系。每次通信,只需要1个毫秒就完成了。有时候你会看到某文章说,如果自动驾驶实现了,就再也不会有堵车和交通事故了,支撑他这个观点的技术原理就是万物互联技术。

  说句实话,目前我们的5G技术储备,还远没有到“万事俱备,只欠推广”的那一步。还有很多实用性的难题等待解决。5G之所以在现阶段轰轰烈烈地开展民用化,真的是实实在在的需求驱动的结果。

  年过三十的人,回顾一下历史,应该都会有和我一样的感受。2000年后,互联网走进了我们的生活,于是,每个上班族进入到断网就等同于放假的时代。2013年前后,智能手机和移动互联网走进了我们的生活,于是,我们走进了不怕丢钱包,就怕丢手机的时代。

  而即将到来的5G时代,将会是一个“万物互联”的新时代。而且,我们会走进一旦5G罢工,生活将变得一团糟的时代。

  (作者汪诘为科普作家)

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