未來(lái)二十年，5G將如何改變我們的生活？

  ICCSZ訊 2019年10月31日，中國三大電信運營(yíng)商在同一天公布了5G的資費價(jià)格，這標志著(zhù)我國的5G網(wǎng)絡(luò )正式進(jìn)入商用化。過(guò)去那么多年，一直被人們爭論不休的5G時(shí)代不再是未來(lái)，它已經(jīng)開(kāi)啟了。

  作為一個(gè)科普作者，關(guān)于5G，我最常被問(wèn)到的一個(gè)問(wèn)題是：我要不要把手機換成5G手機??？

  這個(gè)問(wèn)題，真的沒(méi)法一句話(huà)給個(gè)是或不是的結論，因為這個(gè)問(wèn)題的答案與你是什么樣的人，以及你的具體需求息息相關(guān)。希望所有關(guān)心這個(gè)問(wèn)題的人，能耐心地把本文看完，然后自己作出最適合你自己的決定。

  首先，你要了解5G信號覆蓋的現狀，因為5G手機只能在有5G信號的地方發(fā)揮最大的價(jià)值。在沒(méi)有5G信號的地方，它就依然只是一個(gè)4G或者3G手機，手機的5G標志就只是一個(gè)擺設。而與5G信號覆蓋面積大小直接相關(guān)的數據，就是5G基站的數量。

  我們以全國首個(gè)5G試用城市上海市為例。來(lái)看看如果要實(shí)現上海市5G信號的全覆蓋，需要多少個(gè)基站。

  根據三大運營(yíng)商共同控股的中國鐵塔公司的數據，截至2019年第一季度末，上海全市共建成4G基站鐵塔2.6萬(wàn)個(gè)。我國的5G網(wǎng)絡(luò )目前是工作在3300兆赫-5000兆赫之間的頻段上的。這是一個(gè)很高的頻段。但是，頻率越大，衰減就越厲害，所以基站與基站之間的距離就必須縮短。如果想要達到與4G相同的網(wǎng)絡(luò )覆蓋率，5G基站密度將是4G的3倍左右。也就是說(shuō)，如果想要5G信號在上海市實(shí)現全覆蓋，需要建設大約7萬(wàn)個(gè)5G基站。

  但是，好消息是，如果需要對5G設備進(jìn)行大范圍推廣，所有已經(jīng)建好的4G鐵塔都不需要重建，只需要進(jìn)行比較簡(jiǎn)單的供電改造，然后把5G設備掛上去就可以用了。這是推廣5G比4G有優(yōu)勢的地方。所以，5G基站的建設速度會(huì )超過(guò)4G基站的建設速度。

  而且，5G設備發(fā)射信號的波長(cháng)更短，波長(cháng)越短就意味著(zhù)天線(xiàn)可以做得更小，毫米波允許把天線(xiàn)陣列做得很小而沒(méi)有干涉現象發(fā)生，所以發(fā)射設備也比4G設備要小巧得多。城市里的紅綠燈、路燈、監控桿以及小區樓房的屋檐下都可以懸掛5G基站。這也是我們能夠以超快速度推進(jìn)5G建設的原因。

  據報道，上海市計劃到2019年年底，建設超過(guò)1萬(wàn)個(gè)5G基站，到2021年累計新建3萬(wàn)個(gè)5G基站，屆時(shí)將基本實(shí)現上海市區范圍內的5G信號全覆蓋。

  除了這些發(fā)射功率較大的基站，5G還有一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)解決建筑物內網(wǎng)絡(luò )信號問(wèn)題的微基站?，F在已經(jīng)開(kāi)通的上?；疖?chē)站內的5G試點(diǎn)，就是由幾十個(gè)微基站組成的信號網(wǎng)，但部署的難度并不高，只用了很短的時(shí)間，試點(diǎn)就投入了運行。

  所以你看，雖然我們總是聽(tīng)到某個(gè)城市動(dòng)輒就要建設幾萬(wàn)個(gè)5G基站，聽(tīng)起來(lái)工程浩大的樣子，但實(shí)際上的難度應該還是在三大運營(yíng)商的能力范圍之內的。況且，三大運營(yíng)商的背后是國家的支持，在需要的時(shí)候，他們還會(huì )獲得海量的貸款支持。我國在辦這類(lèi)事情的時(shí)候，特別能體現出一聲令下，全體動(dòng)員，集中力量辦大事的特點(diǎn)?？赡苣悴恢?，我國的人口是世界五分之一，但我們擁有的4G基站的數量占了世界二分之一。所以，對于我國來(lái)說(shuō)，能用錢(qián)解決的事情都不算大事。相比于5G面臨的其他阻礙，我反倒是對基站建設速度最樂(lè )觀(guān)的。

  但是，5G手機面臨的阻礙不僅僅只有基站問(wèn)題，還有其他一些復雜的問(wèn)題。其中有一個(gè)很大的阻礙是通信協(xié)議標準統一的問(wèn)題。

  移動(dòng)通信協(xié)議就好比我們平常說(shuō)話(huà)一樣，如果咱們倆所使用的語(yǔ)言不一樣，是沒(méi)辦法互相交流的。所以5G也必須設立一個(gè)全世界統一的標準協(xié)議。確定協(xié)議這個(gè)事情，是由一個(gè)叫做3GPP的國際組織負責的。目前關(guān)于5G的通訊的穩定版本是R16版。但是這個(gè)版本預計要等到2020年的6月，才能最終確定下來(lái)。所以說(shuō)，我們現在能體驗到的5G，還只是實(shí)驗性質(zhì)的準5G。

  很多人總是喜歡用下載電影快不快來(lái)判斷5G時(shí)代是否已經(jīng)到來(lái)，但這其實(shí)是非常業(yè)余的想法。一秒鐘下載一部高清電影這種事兒，不可能也沒(méi)必要發(fā)生在手機上。

  凡是你在新聞中看到的一秒鐘下載一部高清大片的報道，都是在實(shí)驗室中理想狀態(tài)下的測試。所有的帶寬都分配給一部手機用，那當然快啦。但一旦民用，那就是無(wú)數的手機一起使用。并且我們目前試點(diǎn)的5G網(wǎng)絡(luò )都是非獨立組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )，工作頻率也并不是在理想的24千兆赫的波段。但我想說(shuō)，其實(shí)一秒鐘下載一部大片的事情根本就是一個(gè)偽需求，網(wǎng)速快到了一定程度后，就不再需要本地存儲影片了，所有的服務(wù)都是云服務(wù)。

  實(shí)際情況是，我國并沒(méi)有直接使用帶寬充足的毫米波來(lái)推廣5G，而是采用了逐步升級的策略，這是因為：

  第一，在現在的厘米波頻率上，我們能夠充分的利用現有4G網(wǎng)絡(luò )的基礎設備，快速推進(jìn)5G信號的覆蓋。這是投資最少，見(jiàn)效最快的方案，也是最得民心的方案。

  第二，我們的毫米波頻率，目前是有一些特殊的用途占用著(zhù)的，比如我們的航天項目、高空探測項目和射電天文研究，就需要使用毫米波的波段。如果想把一整塊帶寬資源都拿出來(lái)，給5G通信使用，國家也需要充足的時(shí)間去協(xié)調。

  第三，就是我們的毫米波商用設備其實(shí)還不夠成熟。比如說(shuō)我們要用在基站上的毫米波天線(xiàn)，現在仍處于實(shí)驗階段。毫米波繞過(guò)障礙的能力很差，會(huì )受到降雨、霧霾天氣的嚴重影響，很多問(wèn)題還有待于技術(shù)上的突破。

  看到這里，或許你還是一頭霧水，不知道自己何時(shí)需要換5G手機。那么這樣，我換個(gè)方式來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題，我給你大致描繪一下5G在未來(lái)的發(fā)展時(shí)間節點(diǎn)，你可以自己對號入座，看看自己屬于哪一類(lèi)人群。

  最初，身處5G試點(diǎn)區域的人，可以體驗到令人驚艷的上網(wǎng)速度。因為，這時(shí)候與你分享帶寬的人數會(huì )很少，網(wǎng)速自然就會(huì )相當快。這件事情現在正在發(fā)生。

  隨后，隨著(zhù)5G網(wǎng)絡(luò )覆蓋面積的增大，用戶(hù)數量也會(huì )急劇上升，帶寬分享肯定會(huì )帶來(lái)網(wǎng)速的下降，雖然這時(shí)候的5G網(wǎng)速肯定還會(huì )比4G時(shí)代快得多，但肯定已經(jīng)談不上驚艷了。這個(gè)過(guò)程會(huì )發(fā)生在未來(lái)2-3年之內。

  再后來(lái)，有50%的用戶(hù)升級到5G網(wǎng)絡(luò )，這可以定義為5G網(wǎng)絡(luò )完成全覆蓋的重要時(shí)間節點(diǎn)。我預測，這個(gè)時(shí)間節點(diǎn)會(huì )在未來(lái)4-5年內到來(lái)。

  在5G的普及過(guò)程中，會(huì )有一種神奇的智能硬件誕生。與現有的智能硬件不同，新款的智能硬件將會(huì )自動(dòng)直連5G網(wǎng)絡(luò )，不再需要WIFI的支持，它們默認就是聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)的。這些智能硬件的廠(chǎng)家早已與運營(yíng)商簽訂了協(xié)議，它們將終生免費使用5G網(wǎng)絡(luò )，無(wú)需你為它們繳納網(wǎng)費。這種硬件會(huì )在5年后大量出現，它們的應用領(lǐng)域也層出不窮。到那個(gè)時(shí)候，大多數人才會(huì )意識到，原來(lái)5G不等于手機。

  很快，你還會(huì )發(fā)現，一些廠(chǎng)家的配套家電之間會(huì )支持自動(dòng)的通信。比如說(shuō)，你的空調可能會(huì )在開(kāi)啟前幫你把窗戶(hù)關(guān)上?；蛘吣愕谋鋾?huì )把雞蛋從電商網(wǎng)站加入你的購物車(chē)里。你的健康手環(huán)和體重秤也不會(huì )再與你的手機通信，它們會(huì )直接把數據上傳到云端，交給人工智能健康管家去管理。如果你家里所有的家用電器全部選購的都是同一個(gè)品牌，那么它們很有可能做出一些更有想象力的事情。這件事情在未來(lái)5-10年之間會(huì )逐漸呈星火燎原之勢。

  5年后，在一些公共場(chǎng)所，比如體育館、火車(chē)站和飛機場(chǎng)等人員密集的場(chǎng)所，你會(huì )發(fā)現上網(wǎng)速度比你的家里要快上幾倍甚至十幾倍，這是因為毫米波5G已經(jīng)在這些需求最高地方逐漸普及了。10年后，只要在有公路的地方，我們就可以享受到來(lái)自路燈燈桿上的毫米波5G提供的超高速網(wǎng)絡(luò )。

  令人無(wú)限期待的自動(dòng)駕駛技術(shù)，很可能會(huì )在15年以后才能逐步走向實(shí)際應用。自動(dòng)駕駛技術(shù)比家用電器困難的地方不僅僅是技術(shù)細節，更有兩個(gè)巨大的阻礙需要突破。一個(gè)是通信協(xié)議上的統一。只有所有的汽車(chē)廠(chǎng)商都遵循這個(gè)協(xié)議，自動(dòng)駕駛汽車(chē)才能在路面上完成通信和協(xié)作。另一個(gè)問(wèn)題是新老汽車(chē)的交替，也必然需要一個(gè)漫長(cháng)的淘汰過(guò)程。

  計算機科學(xué)家吳軍博士曾經(jīng)預言，工作在物聯(lián)網(wǎng)設備上的芯片需要更低的能耗，同時(shí)也需要一個(gè)更加輕巧的操作系統與之配合。這將會(huì )誕生另外兩個(gè)巨頭型的公司。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，這兩家公司是微軟和英特爾；在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，這兩家公司是谷歌和ARM；在萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，5G 已經(jīng)開(kāi)始全面融入普通人的衣食住行。經(jīng)過(guò)激烈的競爭之后，兩個(gè)新的互聯(lián)網(wǎng)巨頭也會(huì )初露端倪，商業(yè)江湖的格局開(kāi)始重新洗牌。

  關(guān)于5G，我非常喜歡鄔賀銓院士的那句話(huà)：“4G改變生活，5G改變社會(huì )?！?

  好了，現在你知道自己什么時(shí)候需要換5G手機了嗎？

  （作者汪詰為科普作家，著(zhù)有《星空的琴弦》《億萬(wàn)年的孤獨》《未解的宇宙》《少兒科學(xué)思維培養書(shū)系》等書(shū)。）