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未来的世界将会如何被5G改变

2019年11月14日 09:54 次阅读

作为一个科普作者,关于 5G,我最常被问到的一个问题是:我要不要把手机换成 5G 手机啊?

这个问题,真的没法一句话给个是或不是的结论,因为这个问题的答案与你是什么样的人,以及你的具体需求息息相关。希望所有关心这个问题的人,能耐心地把本文看完,然后自己作出最适合你自己的决定。

首先,你要了解 5G 信号覆盖的现状,因为 5G 手机只能在有 5G 信号的地方发挥最大的价值。在没有 5G 信号的地方,它就依然只是一个 4G 或者 3G 手机,手机的 5G 标志就只是一个摆设。而与 5G 信号覆盖面积大小直接相关的数据,就是 5G 基站的数量。

未来的世界将会如何被5G改变

我们以全国首个 5G 试用城市上海市为例。来看看如果要实现上海市 5G 信号的全覆盖,需要多少个基站。

根据三大运营商共同控股的中国铁塔公司的数据,截至 2019 年第一季度末,上海全市共建成 4G 基站铁塔 2.6 万个。我国的 5G 网络目前是工作在 3300 兆赫 -5000 兆赫之间的频段上的。这是一个很高的频段。但是,频率越大,衰减就越厉害,所以基站与基站之间的距离就必须缩短。如果想要达到与 4G 相同的网络覆盖率,5G 基站密度将是 4G 的 3 倍左右。也就是说,如果想要 5G 信号在上海市实现全覆盖,需要建设大约 7 万个 5G 基站。

但是,好消息是,如果需要对 5G 设备进行大范围推广,所有已经建好的 4G 铁塔都不需要重建,只需要进行比较简单的供电改造,然后把 5G 设备挂上去就可以用了。这是推广 5G 比 4G 有优势的地方。所以,5G 基站的建设速度会超过 4G 基站的建设速度。

而且,5G 设备发射信号的波长更短,波长越短就意味着天线可以做得更小,毫米波允许把天线阵列做得很小而没有干涉现象发生,所以发射设备也比 4G 设备要小巧得多。城市里的红绿灯、路灯、监控杆以及小区楼房的屋檐下都可以悬挂 5G 基站。这也是我们能够以超快速度推进 5G 建设的原因。

据报道,上海市计划到 2019 年年底,建设超过 1 万个 5G 基站,到 2021 年累计新建 3 万个 5G 基站,届时将基本实现上海市区范围内的 5G 信号全覆盖。

除了这些发射功率较大的基站,5G 还有一种专门用来解决建筑物内网络信号问题的微基站。现在已经开通的上海火车站内的 5G 试点,就是由几十个微基站组成的信号网,但部署的难度并不高,只用了很短的时间,试点就投入了运行。

所以你看,虽然我们总是听到某个城市动辄就要建设几万个 5G 基站,听起来工程浩大的样子,但实际上的难度应该还是在三大运营商的能力范围之内的。况且,三大运营商的背后是国家的支持,在需要的时候,他们还会获得海量的贷款支持。我国在办这类事情的时候,特别能体现出一声令下,全体动员,集中力量办大事的特点。可能你不知道,我国的人口是世界五分之一,但我们拥有的 4G 基站的数量占了世界二分之一。所以,对于我国来说,能用钱解决的事情都不算大事。相比于 5G 面临的其他阻碍,我反倒是对基站建设速度最乐观的。

但是,5G 手机面临的阻碍不仅仅只有基站问题,还有其他一些复杂的问题。其中有一个很大的阻碍是通信协议标准统一的问题。

移动通信协议就好比我们平常说话一样,如果咱们俩所使用的语言不一样,是没办法互相交流的。所以 5G 也必须设立一个全世界统一的标准协议。确定协议这个事情,是由一个叫做 3GPP 的国际组织负责的。目前关于 5G 的通讯的稳定版本是 R16 版。但是这个版本预计要等到 2020 年的 6 月,才能最终确定下来。所以说,我们现在能体验到的 5G,还只是实验性质的准 5G。

很多人总是喜欢用下载电影快不快来判断 5G 时代是否已经到来,但这其实是非常业余的想法。一秒钟下载一部高清电影这种事儿,不可能也没必要发生在手机上。

凡是你在新闻中看到的一秒钟下载一部高清大片的报道,都是在实验室中理想状态下的测试。所有的带宽都分配给一部手机用,那当然快啦。但一旦民用,那就是无数的手机一起使用。并且我们目前试点的 5G 网络都是非独立组网的网络,工作频率也并不是在理想的 24 千兆赫的波段。但我想说,其实一秒钟下载一部大片的事情根本就是一个伪需求,网速快到了一定程度后,就不再需要本地存储影片了,所有的服务都是云服务。

实际情况是,我国并没有直接使用带宽充足的毫米波来推广 5G,而是采用了逐步升级的策略,这是因为:

第一,在现在的厘米波频率上,我们能够充分的利用现有 4G 网络的基础设备,快速推进 5G 信号的覆盖。这是投资最少,见效最快的方案,也是最得民心的方案。

第二,我们的毫米波频率,目前是有一些特殊的用途占用着的,比如我们的航天项目、高空探测项目和射电天文研究,就需要使用毫米波的波段。如果想把一整块带宽资源都拿出来,给 5G 通信使用,国家也需要充足的时间去协调。

第三,就是我们的毫米波商用设备其实还不够成熟。比如说我们要用在基站上的毫米波天线,现在仍处于实验阶段。毫米波绕过障碍的能力很差,会受到降雨、雾霾天气的严重影响,很多问题还有待于技术上的突破。

看到这里,或许你还是一头雾水,不知道自己何时需要换 5G 手机。那么这样,我换个方式来回答这个问题,我给你大致描绘一下 5G 在未来的发展时间节点,你可以自己对号入座,看看自己属于哪一类人群。

最初,身处 5G 试点区域的人,可以体验到令人惊艳的上网速度。因为,这时候与你分享带宽的人数会很少,网速自然就会相当快。这件事情现在正在发生。

随后,随着 5G 网络覆盖面积的增大,用户数量也会急剧上升,带宽分享肯定会带来网速的下降,虽然这时候的 5G 网速肯定还会比 4G 时代快得多,但肯定已经谈不上惊艳了。这个过程会发生在未来 2-3 年之内。

再后来,有 50%的用户升级到 5G 网络,这可以定义为 5G 网络完成全覆盖的重要时间节点。我预测,这个时间节点会在未来 4-5 年内到来。

在 5G 的普及过程中,会有一种神奇的智能硬件诞生。与现有的智能硬件不同,新款的智能硬件将会自动直连 5G 网络,不再需要 WIFI 的支持,它们默认就是联网状态的。这些智能硬件的厂家早已与运营商签订了协议,它们将终生免费使用 5G 网络,无需你为它们缴纳网费。这种硬件会在 5 年后大量出现,它们的应用领域也层出不穷。到那个时候,大多数人才会意识到,原来 5G 不等于手机。

很快,你还会发现,一些厂家的配套家电之间会支持自动的通信。比如说,你的空调可能会在开启前帮你把窗户关上。或者你的冰箱会把鸡蛋从电商网站加入你的购物车里。你的健康手环和体重秤也不会再与你的手机通信,它们会直接把数据上传到云端,交给人工智能健康管家去管理。如果你家里所有的家用电器全部选购的都是同一个品牌,那么它们很有可能做出一些更有想象力的事情。这件事情在未来 5-10 年之间会逐渐呈星火燎原之势。

5 年后,在一些公共场所,比如体育馆、火车站和飞机场等人员密集的场所,你会发现上网速度比你的家里要快上几倍甚至十几倍,这是因为毫米波 5G 已经在这些需求最高地方逐渐普及了。10 年后,只要在有公路的地方,我们就可以享受到来自路灯灯杆上的毫米波 5G 提供的超高速网络。

令人无限期待的自动驾驶技术,很可能会在 15 年以后才能逐步走向实际应用。自动驾驶技术比家用电器困难的地方不仅仅是技术细节,更有两个巨大的阻碍需要突破。一个是通信协议上的统一。只有所有的汽车厂商都遵循这个协议,自动驾驶汽车才能在路面上完成通信和协作。另一个问题是新老汽车的交替,也必然需要一个漫长的淘汰过程。

计算机科学家吴军博士曾经预言,工作在物联网设备上的芯片需要更低的能耗,同时也需要一个更加轻巧的操作系统与之配合。这将会诞生另外两个巨头型的公司。在互联网时代,这两家公司是微软和英特尔;在移动互联网时代,这两家公司是谷歌和 ARM;在万物互联的时代,5G 已经开始全面融入普通人的衣食住行。经过激烈的竞争之后,两个新的互联网巨头也会初露端倪,商业江湖的格局开始重新洗牌。

关于 5G,我非常喜欢邬贺铨院士的那句话:“4G 改变生活,5G 改变社会。”

好了,现在你知道自己什么时候需要换 5G 手机了吗?

责任编辑:ct

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TWS蓝牙耳机原理图
发表于 2019-10-28 22:23 184次阅读
TWS蓝牙耳机原理图

手绘网络结构图

手绘一些网络结构图,很初级
发表于 2019-10-25 14:06 38次阅读
手绘网络结构图

工业嵌入式系统有哪些应用?

物联网应用技术中,嵌入式技术是至关重要的。但是,至少有60%的人不了解什么是嵌入式技术。物联网时代的到来,不管是...
发表于 2019-10-17 07:48 89次阅读
工业嵌入式系统有哪些应用?

【微信精选】智能硬件必须掌握的3大技能,你不看看?

嵌入式技术既然这么火,那么哪些人群可以学习呢?智能硬件是软硬结合的东西,搞智能硬件开发的人有两类: 另一类是学...
发表于 2019-10-13 07:30 247次阅读
【微信精选】智能硬件必须掌握的3大技能,你不看看?

MICO智能硬件运行出现错误信息该怎么办?

各位高手,小弟把SDK_MiCOKit_v2.3.0.2中的micokit_enjoy工程烧写到庆科micokit-3165开发板上。运行程序出现“...
发表于 2019-10-10 22:41 85次阅读
MICO智能硬件运行出现错误信息该怎么办?

【微信精选】学会这4大硬件加密方法,你就可以在单片机界混了!

我们知道,研究一套可行实用的单片机系统肯定要花大量的人力和物力。为了使所研制的系统不被别人所剽窃,保护知识产权...
发表于 2019-10-10 07:00 333次阅读
【微信精选】学会这4大硬件加密方法,你就可以在单片机界混了!

MiCO教学视频第一季分享!

互联网+ 引发各行各业一时疯狂,智能家居智能硬件热度猛增。物联网狂潮已经来袭,你做好准备了吗? Jacky老...
发表于 2019-09-19 03:07 256次阅读
MiCO教学视频第一季分享!

公司项目《智能电表》,竟然坚决不要显示屏,只保留几个led,合理么?

产品给的理由是:走物联网云平台,不需要显示内容。 合理么? ...
发表于 2019-09-18 18:27 572次阅读
公司项目《智能电表》,竟然坚决不要显示屏,只保留几个led,合理么?