5G不只是比4G多1G

第三代互聯(lián)網(wǎng)要想普及，還需要對(duì)全球的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行進(jìn)一步的升級(jí)。

今天5G是一個(gè)熱門的話題。為什么我們需要5G？實(shí)際上，今天對(duì)很多人來(lái)講，4G的流量太貴才是無(wú)限制上網(wǎng)的主要障礙，而非網(wǎng)速。某些地方信號(hào)不好上不了網(wǎng)，那不是技術(shù)的問(wèn)題，而是基站建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)建設(shè)的問(wèn)題。

今天只有在一種特殊的情況下，4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)不夠用，那就是在一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)，如果有太多人要上網(wǎng)。這時(shí)候，就需要總的傳輸率更快，而且并發(fā)處理通信請(qǐng)求能力更強(qiáng)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)了。我們把新的網(wǎng)絡(luò)稱為5G。

從4G到5G，通信帶寬增加是最明顯的特征，這一點(diǎn)是怎么做到的呢？那就是提高無(wú)線通信的頻率范圍。無(wú)線通信的頻率是無(wú)法向下擴(kuò)展的，一是因?yàn)槟切╊l率已經(jīng)被占用了，二是因?yàn)槟軌驍U(kuò)展的范圍有限，因此它只能向上擴(kuò)展，也就是讓無(wú)線電波的頻率增加。目前華為提出的過(guò)渡型5G標(biāo)準(zhǔn)頻率是6GHz（吉赫），比目前4G標(biāo)準(zhǔn)所采用的2GHz上下的頻率要高得多，而高通提出的5G最終標(biāo)準(zhǔn)采用的頻率高達(dá)28GHz。

按照目前對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)想，基站之間的距離將從過(guò)去2～3千米銳減到200～300米，這樣就帶來(lái)了三個(gè)明顯的好處。首先，采用了更高的頻率通信所帶來(lái)的受建筑物干擾的問(wèn)題，因?yàn)橥ㄐ啪嚯x的縮短可以被解決。其次，更少的人分享帶寬。我們假定在大中城市里半徑一千米范圍里的人口是1萬(wàn)人，那么方圓百米范圍內(nèi)就會(huì)下降到100人。這樣每個(gè)人能夠分到的帶寬就可以增加兩個(gè)數(shù)量級(jí)。最后，由于基站的通信范圍可以從1千米減少到100米，功率可以降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這樣，雖然城市里基站的數(shù)量增加了百倍，但是電磁波輻射反而大大地下降了。當(dāng)然，有了5G，我們前面講到的各種有關(guān)IoT的需求就都能夠滿足了。這便是從通信的角度來(lái)看待IoT。第三代互聯(lián)網(wǎng)和5G其實(shí)是兩類不同行業(yè)的人，從兩個(gè)不同的視角解讀IoT，以及由它推進(jìn)的技術(shù)革命。那么這兩種視角是否有足夠大的交集，甚至能否相融呢？答案是肯定的。事實(shí)上，從1G到4G，雖然從用戶的角度講只是移動(dòng)通信速度的增加，但是從技術(shù)上講，這種變化有兩條主線，一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)步，另一個(gè)則是網(wǎng)絡(luò)的不斷融合。

我們還是先從1G說(shuō)起。世界上最早的民用移動(dòng)通信電話是由摩托羅拉公司發(fā)明的。在1967年的國(guó)際消費(fèi)類電子產(chǎn)品展覽會(huì)（CES）上，最吸引眼球的是由它推出的第一代商用移動(dòng)電話的原型。當(dāng)時(shí)一部這樣的電話售價(jià)2000美元，重達(dá)9千克！在摩托羅拉之前，AT&T是世界電信產(chǎn)業(yè)的霸主，它也不覺(jué)得移動(dòng)通信有什么必要性。如果大家不愿意坐在椅子上打電話，使用無(wú)繩電話就好，因此它對(duì)于移動(dòng)電話的判斷是，使用者不會(huì)超過(guò)100萬(wàn)。當(dāng)然后來(lái)的結(jié)果大家都知道，AT&T作為通信技術(shù)的引導(dǎo)者錯(cuò)過(guò)了那一次機(jī)遇，而摩托羅拉從此成為移動(dòng)通信的領(lǐng)導(dǎo)者，并且主導(dǎo)了第一代的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的制定。

移動(dòng)通信從一開(kāi)始，其實(shí)就是無(wú)線和有線的結(jié)合。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，諾基亞等公司就開(kāi)始研制新一代的移動(dòng)通信設(shè)備并且提出新的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。1991年，它們開(kāi)始投入使用。為了區(qū)分這兩代不同的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，以前的被稱為1G，即第一代的意思，新的則被稱為2G。

從表面上看，2G手機(jī)比1G的大哥大手機(jī)要小很多，更省電，而且收發(fā)短信方便。從技術(shù)上講，1G是模擬電路的，2G是數(shù)字電路的，而數(shù)字電路本身受益于摩爾定律，能夠以非?？斓乃俣鹊?。在2G手機(jī)中，一個(gè)專用芯片可以取代過(guò)去大哥大上百個(gè)芯片。再往后，使用更有效的CDMA（碼分多址）標(biāo)準(zhǔn)的3G移動(dòng)通信出現(xiàn)了，信息的傳輸率提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。這是一個(gè)飛躍，它使移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)得以實(shí)現(xiàn)，從此手機(jī)的語(yǔ)音通話功能降到了次要位置，而數(shù)據(jù)通信（包括瀏覽網(wǎng)絡(luò)）成為主要功能。但是，從1G到3G都存在一個(gè)大問(wèn)題，那就是移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)和原有的通信網(wǎng)絡(luò)雖然能夠彼此相通，卻彼此獨(dú)立，移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)并不依賴于已經(jīng)搭建好的通信網(wǎng)絡(luò)自成一體。

3G之前相對(duì)獨(dú)立的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不僅存在巨大的通信效率問(wèn)題，而且它無(wú)法受益于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速迭代。基站之間的帶寬不足，再加上手機(jī)端到端的通信要經(jīng)過(guò)好幾級(jí)的轉(zhuǎn)發(fā)，手機(jī)之間通信其實(shí)是非常復(fù)雜的。

從3G到4G，雖然基本上沿用了原有的基站，但是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)卻有了巨大的改進(jìn)。不僅基站之間光纖的帶寬增加了，端到端通信時(shí)的信息轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)減少了，而且它利用了互聯(lián)網(wǎng)和電信網(wǎng)絡(luò)的最新技術(shù)，比如采用了分布式基站的架構(gòu)，通過(guò)云計(jì)算實(shí)現(xiàn)了很多虛擬化，以增加靈活性和網(wǎng)絡(luò)各個(gè)基帶的流量平衡?？傊?，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合使4G的速度比3G快很多。

但是4G依然沒(méi)有將所有的網(wǎng)絡(luò)融合到一起。今天我們其實(shí)還在使用兩個(gè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，在外面我們使用4G，回到家里使用Wi-Fi。對(duì)于前者大家要按照流量付費(fèi)，而對(duì)于后者基本是包月。這種不一致源于我們前面講到的電信公司和互聯(lián)網(wǎng)公司的差異。在4G時(shí)代，只要是在家用網(wǎng)絡(luò)稍微多一點(diǎn)的地方，都需要有入戶的光纖和Wi-Fi路由器，而不能所有上網(wǎng)都使用4G。但是到了5G時(shí)代，我們可以將間隔距離只有百米的基站看作大功率的Wi-Fi，這樣對(duì)大部分家庭來(lái)講，家里的網(wǎng)絡(luò)和社會(huì)上的5G網(wǎng)絡(luò)就可以合二為一，除了需要傳輸極大數(shù)據(jù)量的個(gè)人和企業(yè)還需要專門連入光纖，大部分人使用5G網(wǎng)絡(luò)就可以解決所有的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。從此，互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和通信產(chǎn)業(yè)就會(huì)融合為一個(gè)更為完整的產(chǎn)業(yè)。

從1G到5G的發(fā)展可以看出，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是朝著不斷融合的方向前進(jìn)的，任何試圖搭建一個(gè)獨(dú)立的、單純基于無(wú)線技術(shù)的努力都是逆流而為。今天，依然有一些人試圖再開(kāi)發(fā)類似于銥星的通信系統(tǒng)，希望用它來(lái)覆蓋全球的通信。這類的新聞讓很多不懂技術(shù)的人感到興奮，甚至投資，但這完全是逆流而動(dòng)。因此，雖然我們有時(shí)可以講情懷，但是搞工程還是要講科學(xué)基礎(chǔ)的。對(duì)這種逆潮流而為的所謂創(chuàng)新的態(tài)度，是衡量每一個(gè)人科技素養(yǎng)的試金石。

最后，讓我們一同來(lái)思考一個(gè)問(wèn)題。有了5G之后，是否還需要光纖通信？答案是，不僅需要，而且還要大幅度提高。因?yàn)楫?dāng)我們的移動(dòng)設(shè)備和IoT設(shè)備信息傳輸量劇增后，基站和基站之間的通信帶寬就必須相應(yīng)增加。雖然從理論上講5G的信息傳輸率可以是4G的幾十倍，但是這件事只有當(dāng)主干網(wǎng)的帶寬跟上之后才會(huì)成為可能。今天一些企業(yè)出于宣傳的目的講測(cè)試出的5G速度是4G的上百倍，那是因?yàn)槠渌藳](méi)有進(jìn)行同樣的數(shù)據(jù)下載，否則，要么主干網(wǎng)擁堵導(dǎo)致所有人都無(wú)法通信，要么大家依然使用4G的傳輸速度。目前，5G的布局剛剛開(kāi)始，真想達(dá)到大家理想中的便利性，還有很多工作要做。（節(jié)選自中信出版集團(tuán)《智能時(shí)代——5G、IoT構(gòu)建超級(jí)智能新機(jī)遇》）

內(nèi)容簡(jiǎn)介

人工智能迅猛發(fā)展，對(duì)社會(huì)和商業(yè)的影響日益深刻。過(guò)去被我們認(rèn)為非常難以解決的問(wèn)題，由于大數(shù)據(jù)和機(jī)器智能的使用，現(xiàn)在都已迎刃而解，比如自動(dòng)駕駛、語(yǔ)音識(shí)別甚至癌癥的個(gè)性化治療。同時(shí)，機(jī)器智能還會(huì)顛覆現(xiàn)有商業(yè)模式，很多傳統(tǒng)的行業(yè)都將采用智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)迭代升級(jí)。在《智能時(shí)代》（第一版）暢銷百萬(wàn)冊(cè)后，吳軍博士對(duì)內(nèi)容進(jìn)行了超過(guò)60%篇幅的增改，尤其是對(duì)IoT、5G通信的發(fā)展，以及區(qū)塊鏈與機(jī)器智能的緊密結(jié)合進(jìn)行了深度闡述，力圖全景呈現(xiàn)機(jī)器智能的原理和發(fā)展歷程，及其對(duì)未來(lái)產(chǎn)業(yè)和社會(huì)的影響。

作者簡(jiǎn)介

吳軍博士，“文津圖書(shū)獎(jiǎng)”得主，硅谷風(fēng)險(xiǎn)投資人，知名自然語(yǔ)言處理和搜索專家。著有《全球科技通史》《見(jiàn)識(shí)》《態(tài)度》《格局》《浪潮之巔》《數(shù)學(xué)之美》《文明之光》等多部暢銷書(shū)，并多次獲得包括“文津圖書(shū)獎(jiǎng)”“中國(guó)好書(shū)”“中華優(yōu)秀出版物獎(jiǎng)”在內(nèi)的國(guó)家級(jí)圖書(shū)大獎(jiǎng)。