5G相对论——技术革命面前我们该如何选择？

NO°／11

Saturday，June  20，2020

致   选择中的你

选择

每一次的技术革新，我们都似乎站到了选择的交叉口。

是做第一个吃螃蟹的人？还是保守观察？

心中难免会有些迟疑.....

全文约3310字，细读大约需要7分钟

2019年，5G网络正式开始商用。这已成为这个时代最特殊的标签，出于对新技术的好奇和向往，很多人已经跃跃欲试，甚至产生了一种特殊的消费心理：在购买电子产品的时候，如果这件产品不支持5G，钱好像就花得有点不值，甚至自己也仿佛与这个时代脱节......

可是，很多人在购买了5G手机、抢先体验到了5G网络之后，只有比4G网络更快的网速让他们心中不免对这项新技术产生了疑惑，这5G网络到底是做什么的？它似乎并不属于我，那么它的存在又有什么意义？

什么是5G？

5G是第五代移动通讯网络的简称，其正式名称是IMT-2020。顾名思义它和此前的一、二、三、四代通讯系统一样是用来解决通讯问题的，这就好比上个世纪八九十年代从拨号电话到“头理阿飞头，身穿喇叭裤，手拿大哥大”之间的关系。

而在今天这个4G网络全面商用的大背景下，日益增长的移动数据需求开始让现有通讯系统面临着严峻的挑战。所以为了满足未来的需求，人类又一次秉持着对新技术的好奇和向往走向了5G的探索道路。

5G似乎很重要，那它又有什么样的能力？

回看通讯技术的发展史，我们可以发现一个有趣的现象，在移动通讯技术领域通常十年为一个周期。1990年的2G、2000年的3G、2010年的4G，可是到了5G这一进度被提前了两年，2018年我国就已经开始了试验网的试验。表面来看这似乎是人类已经迫不及待的需要更先进的技术以应对未来的发展，可其背后却反衬出了这项技术的重要性。

在科技领域里，“任何企业在本产业中必须不断更新自己的产品。一家企业如果要在市场上占据主导地位，就必须第一个开发出新一代产品。”的达维多定律一直影响着科技商业化的发展。对于5G这项全新技术，定律依然适用，因为最先进入这一领域的玩家，他就可以在设备制造和应用尝试上走在前列，那这也就意味着他可以拿下更多的市场份额。

从2017年开始，美国就将5G网络列为国家安全重要任务，在随后几年的国家安全战略中也总是围绕着5G网络做出重点规划。所以在这股情绪的的渲染下，各个国家都开始争先恐后、不遗余力地投入到新技术的研发之中。这么一看5G网络似乎真的很重要，那么它到底重要在哪里？别急，我们还是要看它到底有什么样的能力，你自然就会明白。

在现有的1G、2G、3G、4G通信技术里，奇数代往往是具有颠覆性，而偶数代则是对奇数代所衍生出的创新性应用进行优化和完善。而5G网络同样具有颠覆性，至于如何颠覆，我们要从它可以实现的三个最基本技术特点说起：高速率、低延时、泛在网。

高速率：在这个方面5G网络的网速是4G网络的100倍，它的数据传输速度最快可达10Gbit/s，比现在的有线互联网还要快。在高速率的5G网络下，我们可以享受到4K甚至是8K视频内容的实时传输，以及VR、AR等技术的应用发展。

低延时：5G网络的网络延时只有一毫秒。这是什么概念，我们如果拿针扎自己，感受到疼痛的时间大概是十毫秒，也就是说，5G网络的网络延时比我们体内电讯号传输的速度还要快。在这个能力的帮助下，曾经难以实现的高精度的远程操作现在可以变成现实，最直接的受益将是无人驾驶和远程医疗领域。

泛在网：通俗的来说就是5G网络可以实现每平方公里内最多接入100万个通讯设备，这是以往的通讯技术里难以实现的。这一项功能可以解决在工业领域无人化之后，成千上万个传感器或模组所产生的大规模并发通讯的需求。

所以，5G网路无论对于未来还是现在都是一项非常重要的技术，但是这项技术对于我们个人来说更多的是体现在泛娱乐上，给我们的感知力并不大。而它真正能够大显身手的是对于整个社会的改造。

5G网络的弊端

正如那句谚语所说：硬币总有两面。5G虽然很强大，但是它也存在着许多不足。

l 覆盖

无线通讯都是利用电磁波进行的，可是对于电磁波来说频率越高，其波长就越短，信号在传播过程中衰减越大，绕射能力也就越差。

将5G网络国际主要频率28GHz带入波长=光速/频率公式计算，那么5G网络的波长约等于10.7毫米。这也就意味着5G网络在现实生活中的实际传输距离仅在200-300米之间，而它的绕射能力可能就是一个楼前楼后甚至是室内室外的差别。

所以在与4G网络同等覆盖面积下，5G网络基站的数量需要是4G网络的三倍，而若想在全国主要地区实现5G网络的覆盖，那么需要至少三百万个基站才可实现。

l 信号干扰

对于5G网络来说，除了覆盖问题外还有一个问题是当下商用过程中迫切需要解决的——信号干扰。

网络中的信号干扰主要有：同频干扰，共享频谱资源干扰，不同覆盖层次间的干扰等。现有通信系统的干扰协调算法只能解决单个干扰源问题，而在 5G 网络中，相邻节点的传输损耗一般差别不大，这将导致多个干扰源强度相近，进一步恶化网络性能，使得现有协调算法难以应对。

l 功耗

根据三大运营商公布的数据显示：4G网络基站的功耗约1300w左右，而5G基站的功耗大约是3500w。在相同的覆盖面积下5G网络基站数量又需要是4G网络的3到4倍。这样算下来，5G网络的功耗将是4G网络的9倍甚至是更高。

2018年，三大运营商的移动基站的总耗电量为270亿度，总电费约为240亿元。如果未来5G网络全面覆盖后，那这一数据将会达到2430亿度，电费支出将超过2160亿元。如此庞大的运营支出，对于三大运营商来说无疑是一个巨大的负担，不仅要花掉当年的全部利润，甚至还要倒贴数百亿元。

不过也正是由于5G网络存在覆盖、信号干扰、功耗这三大短板，它也给整个社会带来了很多的机遇。

5G网络覆盖面积小，那自然会兴建基站。就“2020年5G新建工程无线主设备联合集中采购”的中标结果来看，其总价值超过了700亿，涵盖了核心网、芯片模组、天线、射频、光模块、小基站这六大领域内的近40家企业。

至于信号干扰问题，三大运营商可能会采用自研或外包合作研发的方式来解决，对于开发协调算法的企业来说，这无疑是时代赐予他们的一个良机。

而功耗问题似乎是无解的，毕竟通过技术优化来降低功耗的空间是非常有限的，或许微基站这一解决方案才是未来。

5G网络的现在与未来

2019年11月1日正式商用以来，5G网络就进入了快速铺设基站的阶段。根据工信部的数据显示，截至2020年三月底，全国已建成5G基站达到了19.8万个。预计2020年底5G基站将超过60个，实现地级市室外连续覆盖、县城及乡镇有重点覆盖、重点场景室内覆盖。

在基站建设方面，随着技术的不断完善，基站的建设也逐渐从早期的依靠改造4G基站的非独立组网（NSA）快速增大覆盖面积，转变为建设5G独立基站的独立组网（SA）模式。毕竟在非独立组网（NSA）模式下，依靠4G基站的基础很难实现5G网络的低延时、泛在网这两大技术特征。

话既然说到这里，那现在的5G网络对于我们普通消费者来说到底有什么用？又或许说现在是我们换5G手机的时间吗？

现在的5G网络对于我们消费者来说，其实就像文章开头所提到的那样：我们只能体验到它的高速率，更快的数据传输速度；至于4K甚至是8K视频内容的实时传输、以及VR、AR等技术的应用，这些泛娱乐的内容都是需要时间和制作成本的，很难马上跟上。

至于5G手机，现在并不是最好的更换时间。我们可以看到走进2020年之后，大量的5G手机已经上市，可是这些手机都存在一些共同的特点：一方面售价过高、另一方面5G基带的功耗和发热问题并没有解决，而且现在5G网络覆盖面有限，每当离开5G信号范围后，切换回4G信号间存在一定的延时。

所以在“4G和5G长期并存”的今天，多数还是使用4G网络的情况下并没必要将5G作为一个购买手机的主要参考点，看到喜欢的手机只要合适，买就行了。

按照平均更换周期18个月来看的话，现在买一部手机到换下一部手机，正好是技术的完善期，那时手机终端技术成熟、泛娱乐内容也同步跟上，再换一部价格趋于正常的手机才是最合理的。

关于5G网络的未来，我们可以预见的：当5G网络全面商用后，通讯网络的部署将超过现在的十倍以上，站点间的距离可能保持在10m范围内，并且可以实现每平方公里内100万个设备的接入。到那时终端数可能会与站点数之间实现1：1，我们生活中的每一个细节都可能成为网络中一个微小的单元。智慧城市、智慧家居、自动驾驶、智能制造都将变成现实。

至于5G如何把智慧城市、智慧家居、自动驾驶、智能制造带进现实，应为百科的下一期，我们一起来聊聊。敬请期待......

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