科普作家來聊聊：未來二十年，5G將如何改變生活？

文/汪詰

2019年10月31日，中國三大電信運(yùn)營商在同一天公布了5G的資費(fèi)價(jià)格，這標(biāo)志著我國的5G網(wǎng)絡(luò)正式進(jìn)入商用化。過去那么多年，一直被人們爭論不休的5G時(shí)代不再是未來，它已經(jīng)開啟了。

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

這個(gè)問題，真的沒法一句話給個(gè)是或不是的結(jié)論，因?yàn)檫@個(gè)問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(hào)覆蓋的現(xiàn)狀，因?yàn)?G手機(jī)只能在有5G信號(hào)的地方發(fā)揮最大的價(jià)值。在沒有5G信號(hào)的地方，它就依然只是一個(gè)4G或者3G手機(jī)，手機(jī)的5G標(biāo)志就只是一個(gè)擺設(shè)。而與5G信號(hào)覆蓋面積大小直接相關(guān)的數(shù)據(jù)，就是5G基站的數(shù)量。

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

根據(jù)三大運(yùn)營商共同控股的中國鐵塔公司的數(shù)據(jù)，截至2019年第一季度末，上海全市共建成4G基站鐵塔2.6萬個(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(dá)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，如果想要5G信號(hào)在上海市實(shí)現(xiàn)全覆蓋，需要建設(shè)大約7萬個(gè)5G基站。

但是，好消息是，如果需要對5G設(shè)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)行比較簡單的供電改造，然后把5G設(shè)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(shè)速度會(huì)超過4G基站的建設(shè)速度。

而且，5G設(shè)備發(fā)射信號(hào)的波長更短，波長越短就意味著天線可以做得更小，毫米波允許把天線陣列做得很小而沒有干涉現(xiàn)象發(fā)生，所以發(fā)射設(shè)備也比4G設(shè)備要小巧得多。城市里的紅綠燈、路燈、監(jiān)控桿以及小區(qū)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(shè)的原因。

據(jù)報(bào)道，上海市計(jì)劃到2019年年底，建設(shè)超過1萬個(gè)5G基站，到2021年累計(jì)新建3萬個(gè)5G基站，屆時(shí)將基本實(shí)現(xiàn)上海市區(qū)范圍內(nèi)的5G信號(hào)全覆蓋。

除了這些發(fā)射功率較大的基站，5G還有一種專門用來解決建筑物內(nèi)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)問題的微基站?，F(xiàn)在已經(jīng)開通的上?；疖囌緝?nèi)的5G試點(diǎn)，就是由幾十個(gè)微基站組成的信號(hào)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(yùn)行。

所以你看，雖然我們總是聽到某個(gè)城市動(dòng)輒就要建設(shè)幾萬個(gè)5G基站，聽起來工程浩大的樣子，但實(shí)際上的難度應(yīng)該還是在三大運(yùn)營商的能力范圍之內(nèi)的。況且，三大運(yùn)營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。我國在辦這類事情的時(shí)候，特別能體現(xiàn)出一聲令下，全體動(dòng)員，集中力量辦大事的特點(diǎn)。可能你不知道，我國的人口是世界五分之一，但我們擁有的4G基站的數(shù)量占了世界二分之一。所以，對于我國來說，能用錢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(shè)速度最樂觀的。

但是，5G手機(jī)面臨的阻礙不僅僅只有基站問題，還有其他一些復(fù)雜的問題。其中有一個(gè)很大的阻礙是通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的問題。

移動(dòng)通信協(xié)議就好比我們平常說話一樣，如果咱們倆所使用的語言不一樣，是沒辦法互相交流的。所以5G也必須設(shè)立一個(gè)全世界統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)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(fù)責(zé)的。目前關(guān)于5G的通訊的穩(wěn)定版本是R16版。但是這個(gè)版本預(yù)計(jì)要等到2020年的6月，才能最終確定下來。所以說，我們現(xiàn)在能體驗(yàn)到的5G，還只是實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的準(zhǔn)5G。

很多人總是喜歡用下載電影快不快來判斷5G時(shí)代是否已經(jīng)到來，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，不可能也沒必要發(fā)生在手機(jī)上。

凡是你在新聞中看到的一秒鐘下載一部高清大片的報(bào)道，都是在實(shí)驗(yàn)室中理想狀態(tài)下的測試。所有的帶寬都分配給一部手機(jī)用，那當(dāng)然快啦。但一旦民用，那就是無數(shù)的手機(jī)一起使用。并且我們目前試點(diǎn)的5G網(wǎng)絡(luò)都是非獨(dú)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，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(chǔ)影片了，所有的服務(wù)都是云服務(wù)。

實(shí)際情況是，我國并沒有直接使用帶寬充足的毫米波來推廣5G，而是采用了逐步升級(jí)的策略，這是因?yàn)椋?/p>

第一，在現(xiàn)在的厘米波頻率上，我們能夠充分的利用現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)備，快速推進(jìn)5G信號(hào)的覆蓋。這是投資最少，見效最快的方案，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的，比如我們的航天項(xiàng)目、高空探測項(xiàng)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，給5G通信使用，國家也需要充足的時(shí)間去協(xié)調(diào)。

第三，就是我們的毫米波商用設(shè)備其實(shí)還不夠成熟。比如說我們要用在基站上的毫米波天線，現(xiàn)在仍處于實(shí)驗(yàn)階段。毫米波繞過障礙的能力很差，會(huì)受到降雨、霧霾天氣的嚴(yán)重影響，很多問題還有待于技術(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(jī)。那么這樣，我換個(gè)方式來回答這個(gè)問題，我給你大致描繪一下5G在未來的發(fā)展時(shí)間節(jié)點(diǎn)，你可以自己對號(hào)入座，看看自己屬于哪一類人群。

最初，身處5G試點(diǎn)區(qū)域的人，可以體驗(yàn)到令人驚艷的上網(wǎng)速度。因?yàn)椋@時(shí)候與你分享帶寬的人數(shù)會(huì)很少，網(wǎng)速自然就會(huì)相當(dāng)快。這件事情現(xiàn)在正在發(fā)生。

隨后，隨著5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積的增大，用戶數(shù)量也會(huì)急劇上升，帶寬分享肯定會(huì)帶來網(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)過程會(huì)發(fā)生在未來2-3年之內(nèi)。

再后來，有50%的用戶升級(jí)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(jié)點(diǎn)。我預(yù)測，這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)會(huì)在未來4-5年內(nèi)到來。

在5G的普及過程中，會(huì)有一種神奇的智能硬件誕生。與現(xiàn)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(rèn)就是聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)的。這些智能硬件的廠家早已與運(yùn)營商簽訂了協(xié)議，它們將終生免費(fèi)使用5G網(wǎng)絡(luò)，無需你為它們繳納網(wǎng)費(fèi)。這種硬件會(huì)在5年后大量出現(xiàn)，它們的應(yīng)用領(lǐng)域也層出不窮。到那個(gè)時(shí)候，大多數(shù)人才會(huì)意識(shí)到，原來5G不等于手機(jī)。

很快，你還會(huì)發(fā)現(xiàn)，一些廠家的配套家電之間會(huì)支持自動(dòng)的通信。比如說，你的空調(diào)可能會(huì)在開啟前幫你把窗戶關(guān)上?；蛘吣愕谋鋾?huì)把雞蛋從電商網(wǎng)站加入你的購物車?yán)?。你的健康手環(huán)和體重秤也不會(huì)再與你的手機(jī)通信，它們會(huì)直接把數(shù)據(jù)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，在一些公共場所，比如體育館、火車站和飛機(jī)場等人員密集的場所，你會(huì)發(fā)現(xiàn)上網(wǎng)速度比你的家里要快上幾倍甚至十幾倍，這是因?yàn)楹撩撞?G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自路燈燈桿上的毫米波5G提供的超高速網(wǎng)絡(luò)。

令人無限期待的自動(dòng)駕駛技術(shù)，很可能會(huì)在15年以后才能逐步走向?qū)嶋H應(yīng)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(xì)節(jié)，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(tǒng)一。只有所有的汽車廠商都遵循這個(gè)協(xié)議，自動(dòng)駕駛汽車才能在路面上完成通信和協(xié)作。另一個(gè)問題是新老汽車的交替，也必然需要一個(gè)漫長的淘汰過程。

計(jì)算機(jī)科學(xué)家吳軍博士曾經(jīng)預(yù)言，工作在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)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(tǒng)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；在萬物互聯(lián)的時(shí)代，5G 已經(jīng)開始全面融入普通人的衣食住行。經(jīng)過激烈的競爭之后，兩個(gè)新的互聯(lián)網(wǎng)巨頭也會(huì)初露端倪，商業(yè)江湖的格局開始重新洗牌。

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

好了，現(xiàn)在你知道自己什么時(shí)候需要換5G手機(jī)了嗎？

（作者汪詰為科普作家，著有《星空的琴弦》《億萬年的孤獨(dú)》《未解的宇宙》《少兒科學(xué)思維培養(yǎng)書系》等書。）

 本文來源：澎湃新聞責(zé)任編輯：喬俊婧_NBJ11279