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《科学之友》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

弘扬科学精神,普及科学知识,倡导大众理解科学。

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5G,如何革新未来生活

2017-04-01 18:24:00

随着移动互联网、智能终端等技术的快速发展,全球知名传播学大师麦克卢汉提出的媒介即人的延伸正在成为现实,并从社会生活的各个层面深刻影响着每个人的生活模式以及整个世界的互动方式。而这种变革似乎只是一个开始,全球的科技企业和运营商正酝酿着一场烈度空前的通信技术革命:5G

5G到底有多快

在过去30年中,移动通信技术经历了前所未有的创新和变革,从20世纪80年代到现在,我们经历了几乎每10年一代的变革:20世纪80年代的模拟语音(1G)、90年代的数字语音(2G),再到2000年左右的移动宽带(3G)、2010年前后兴起的移动互联网(4G),这些技术变革为人类的生活和交流方式带来深刻变化,而我们今天所处的阶段为4G+。从愿景上来看,接下来的10年将是5G发展壮大直到走向成熟的10年,它将建立面向未来的、创新的、统一的连接平台。

到底5G的网速有多快呢?今天4G网络的速度已经相当快了,但5G可能比4G的连接速率要快几十倍、上百倍甚至更多。如果要达到虚拟现实跟真实环境实时虚拟交互的效果,实现超低延迟(把延时降低到10个甚至1个毫秒之内)是非常重要的。从网络传输速率的定义来看,4GLTE(通俗称为3.9G,具有100Mbps的数据下载能力,被视作从3G4G演进的主流技术)网络已可以达到千兆级比特每秒,不过这个千兆级是在用户信号覆盖良好,又没有其他用户分享网络的前提下,比如独占某个小区的网络资源时才能达到这样的速率,而5G所谈的数千兆级的概念不光是指某个小区、某个用户,而是指大量用户同时达到这样的网速。

4G技术本身具有很强的生命力。在发展过程中,4G技术对5G系统的搭建以及早期部署起到了非常好的深入覆盖作用。所以,在未来相当长的一段时间里,4G技术都将与5G技术相互补充、共同发展。从更宏观的角度上看,在过去30年通信技术变革的过程中,通信技术总体大概是10年革新一代。从现在开始到10年之后,5G将发展成为非常成熟的网络。到那个阶段,可能就是运营商从自身角度去选择:是否还要保留一张4G网络作5G的补充。

5G带来的不只是快

这么快的网速将为普通人的生活带来哪些改变?5G可能有三种最主要的服务类型:增强型宽带、关键性业务以及海量物联网。对老百姓来说,第一和第三种服务会对他们产生更直接的变革影响。增强型宽带将带来两大改变,一是高清晰的远程在线。众所周知,在社会发展的过程中,孩子跟父母之间的连接方式其实一直在弱化,虽然微信等连接方式为人们带来更多全新的联系方式,但高清晰的远程在线模式更能令用户和父母体验到何为远在天边,近在咫尺,使亲情得以延续和保持,这是未来社会中一种非常重要的应用模式。第二类技术跟远程在线有点相似。增强型宽带将通过移动的、无线的虚拟现实,使用户得到非常棒的体验,比如未来可能出现一个人在户外骑行,而通过依托5G技术的虚拟现实设备,这个人的朋友可以在千里之外身临其境地分享他骑行的场景。再比如一个人去现场看一场NBA比赛时,可以通过场地内的设备进行360°无缝数据采集,然后将这些数据无线传输给家人和朋友,令他们可以实时分享球场内的气氛,这和看电视直播的感觉是完全不一样的。

为了传输高质量的画面,现在很多VR头盔都采取有线连接的方式。业内人士认为,从技术发展和商业发展的角度,任何终端层面的有线连接都可以被切割掉。未来VR头盔后面的那根尾巴注定要被剪掉,但从运营商的网络整体布局来看,光纤还是需要的,它将用于连接基站,而从基站到各类终端,将是无线的世界。

5G带来的深刻影响不仅仅体现在个人生活层面,更可能会对公共安全等领域造成影响。比如依托高速移动网络技术的海量物联网,既可以对城市PM2.5等空气质量指标进行监控,也可以随时了解公共WiFi接入的信息。而且,通过超高速率、低延时的通信网络,即使相隔数百甚至上千千米,人们也能遥控无人机进行救灾等行动。

举个例子,在美国国内曾发生过特斯拉车主使用自动驾驶功能时与拐弯大卡车相撞的事故。这是因为当前应用于自动驾驶的传感器,主要都是通过被动获取环境信息来判断是否出现危险因素,但即便安装了多种高科技传感器,仍可能发生传感器无法及时探知风险的小概率事件。相比之下,采用5G网络后,车辆上可以加装彼此通信、主动发送提示信息的车联网通信模块。如果那起事故中的卡车与特斯拉都安装了这种通信模块,即使车载传感器失效,车辆间的车联网通信模块也可以告知彼此的自动驾驶系统即将有紧急情况出现,5G网络的发展将使这种应用场景成为可能。

万物互联的智慧生活

从第一代到第四代移动通信技术,围绕的都是人与人之间的通信,而第5代移动通信技术,不仅仅是传输速度的大幅度提升,更在容量及时延方面有根本性的改变。简单地说,5G网络能承载更多的设备连接、拥有更快的反应、传输更大的流量。

当前,在4G网络的支撑下,一些民众已经开始享受智能家居。汽车、空调、电视、空气净化器、电子秤甚至家里的开关都已经连接上了互联网,通过手机终端可方便地对这些设备进行控制。但是,这只是一种初级阶段的智慧生活。我们的智慧生活,将向更广、更深的方向发展,可以这么说,真正意义上的智慧生活,需要实现万物互联,不仅仅是人与这些设备的相连,还包括这些设备之间相连。目前的4G网络虽然可以提供较为理想的网速,但因其容量有限,并不足以支撑万物互联。5G网络容量的大幅度提升为实现万物互联提供了条件。

当万物互联成为现实,未来的终端将不仅仅是手机,手表、眼镜、汽车后视镜、电脑等都可以成为终端。007系列电影中的各种炫酷技术,将并非邦德独享,我们每一个人都将享有。

当家里的所有电器和生活用品均互联之后,借助大数据自动分析,你将享有更为轻松的生活。早上,你或许不需要再忍受闹钟的刺耳声音,你的床,或者你的被子,或者家里的音响设备,会用一种更自然的方式,在你需要起床之前让你自然醒来,并为你开启窗帘和灯光;而当你走向洗脸台的过程中,家里的智能系统已为你调好了水温静待你使用;当你洗脸、刷牙、上厕所之后,你的基本体检数据已经上传至数据中心,如有进一步检查的必要,将提醒你到医院进行检查。在上班途中,由于已经实现万物互联,你的自动驾驶的汽车会根据实时交通数据选择不太拥堵的路线,你只需要坐在车上享受音乐或通过虚拟现实眼镜和你刚起床的家人道早安和再见。

这只是日常生活的一个场景,在医疗领域,或许在不久的将来,当前大医院人满为患的场景将不再出现。绝大多数的检查、诊断将远程完成。而在急救方面,由于5G网络近乎零时延的特征,未来对于一些特别紧急的急救,可能采取无人机送设备或药直接到家里的方式来挽救生命。

App时代即将终结

5G技术具备高速率、低延时、低功耗、万物互联四大特性,将推动人工智能、物联网产业的快速发展;从另外一个角度看,5G是一次设备与应用的更新换代。

5G时代将发生巨变的第二个产业:App产业退化,小程序崛起。现在互联网的状态是以App为核心的应用模式横行。大家手机中装了无数个App,一开机就提示这些App都要升级。在手机中,一个App,少也要十几兆,多的上百兆,消费者不堪其苦,开发者也不堪其苦,这不是又回到了PC时代?说好的云时代哪里去了?

5G来临的时候,网速的变革,云端的崛起,以App为核心的生态行业将被摧枯拉朽般淘汰,互联网会以新的形象出现。App现在存在的意义在于体验更佳,能在手机中缓存信息。而到了5G时代,速率可以消除缓存带来的卡顿,流量资费也不再昂贵。5G的移动互联网入口,是以更丰富的二维码、传感器、声音、指纹、手势、眼神、意念等为交互中心的云端应用,背后则是以大数据为核心的产业快速成长。数据成为最宝贵的资产之一。

5G时代将发生巨变的第三个产业:围绕健康的设备产业。

在经济不断提升的中国,老百姓越来越关注健康。5G的万物互联特性,使得贴身设备可以随时接入互联网,把用户健康数据实时传递给云端,而后再由云端提供健康建议。

4G以前这是很麻烦的过程。随身设备需要把数据存储在终端,而后借助手机或WiFi再把数据集中传递出去。因为使用麻烦,这些设备的普及非常艰难,老百姓也不爱用。而5G随时随地接入、低功耗等特性,可以让随身设备直接与云端相连,这就给健康设备提供了广阔的想象空间。5G智能鞋、5G智能手表、5G皮带、5G帽子、5G眼睛、5G背心,这些都有了现实的意义。所以,5G时代,健康设备产业会有一个爆发的过程。

当然,5G时代还未到来,上述设想也仅是根据5G技术的特点进行的想象,而当5G时代真正到来之时,相信我们对于应用的需求还会发生更多的变化。不过可以肯定的是,我们的生活将更加美好,更加精彩。

资费网络不再昂贵

2G3G时代,人们数着流量过日子,到了4G时代,单位流量的费用大幅度下降,但由于4G的高速率和高清视频等应用的兴起,用户对流量的需求呈几何级增长,因此,单位流量费用的大幅度下降并未使用户的流量总支出减少,一些用户喜欢的应用对流量的要求反而刺激了用户流量总支出的大幅度增长。那么到5G时代,按前几代移动通信技术的发展规律,网速增长了100余倍,用户对流量的需求也将再次呈几何级增长。

虽然流量需求呈几何级增加,但用户实际支出的流量总费用却不一定比4G时代多。这是因为,一方面,5G的速率是4G100余倍,但运营商建设5G网络的成本未必会比4G网络多,因此,单位流量的费用必然大幅度下降;另一方面,随着网络的不断完善和用户的增多,不论是语音还是数据通信,其资费水平总体上是呈下降趋势的。

5G普及需要消除的误区

对于普通老百姓而言,5G还只是一个概念。要让老百姓接受5G,在5G普及过程中还需要消除几个误解:

网速太快,一觉醒来归移动

5G时代,传输速度很快,传输的类型也较多。其中物联网设备之间的传输数据量会很大,也被纳入5G网络。因此收费模式也会有较大变化,其中流量资费肯定会大幅降低,流量计费模式也会有所区别。归根结底,收费模式还是会以用户的支付能力来设计,一觉醒来房子归移动的概率很低很低,可以认为接近于0

网速已经够了,不需要这么快

这个话题有很大迷惑性。但是,用户的新技术需求在不断提升,渴望是无止境的。我们不需要,是因为还没有体验到新业务的好处。未来5G也会从发烧友用户、高端用户逐渐普及开来。特别是市场上销售的硬件设备慢慢更新为5G智能设备后,对5G的需求会进一步快速普及。就像现在,市面上都是4G手机,你不用4G也不行了。

手机用WiFi就可以

随时随地上网,已经是移动互联网的标志。未来手机只是5G网络的一种载体,穿戴设备、智能家居、人工管家、机器人、无人汽车、自助设备等无处不在。手机将变成消费者无法离身的终端,甚至会与人合为一体。所以,手机不再是手机,而是人的功能的延伸。如果手机只能在WiFi条件下才能使用,那岂不是太有局限性?

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