浅谈5G及其未来

       我们常说的3G、4G，到现在热度越来越高的5G，到底是指什么？又有什么区别？

       从1G到5G，这里的G是generation的所写，所指的是第几代蜂窝移动电话系统。1G（第一代蜂窝移动电话系统）是由贝尔实验室发明的，早在2001年我国就已经停止了1G服务。从1G到2G最重要的变化就是数字化，从1G的模拟信号变成了2G的数字信号。2G实现了用移动电话发短信、上网，是移动通信技术发展史上的经典版本，就像Windoes XP操作系统一样具有经典的意义。3G则是在2G的基础上引入了CDMA（码分多址），相当于是2G的延伸，带宽更宽，速度更快，这也就意味着可以比较轻松地在网页上加载图片。从3G到4G，简单地来说技术上的不同点非常多，并不是简单地像从2G到3G一样只是技术的扩展和延伸。4G引入了LTE技术，带给用户最直观的感受就是数据传输速度又变快了，可以流畅地在线播放视频。

       在别人的文章中看了一比较简单的比喻，从用户的感受角度来来看，可以把移动通信比喻成道路和行驶在道路上的交通工具。2G 本来设计是给自行车（话音）用的，修好之后发现还需要走汽车（数据），勉强升级之后也就能跑跑小摩托，不仅道路窄，还像是走在机耕道上，速度很慢，道路环境也很差；3G 设计目标是保证话音的同时，支持汽车行驶，就像是走在水泥公路上，道路宽了，速度上来了，道路环境也有所改善；4G 不只是支持汽车，而且还增加了车道，就像是换成了高速路，道路宽敞路况好，车辆的行驶速度也更快。

       那么接下来即将出现的5G又是什么鬼？说到5G，网上总能看到如下类似的口号：一秒钟可以下好一部电影；网络就是一个硬盘；手机玩游戏再也不会卡和延迟等等。这些口号或许有些夸张，但是还是比较好地体现了第五代蜂窝移动通信的特点：速度快、延迟低、连接密集。从数据传输速度上来讲，中国信息通信研究院日前发布的《5G经济社会影响白皮书》（下称“白皮书”）中指出其速度至少是4G峰值速度的10倍。目前广州大学城5G基站已做了相关实验，差不多可达2GB/s。更加密集的连接可以支持海量移动设备的或物联网设备的接入。在广州大学城5G基站的测试数据中，接数密度可达100万个/平方公里，有效支持海量物联网设备接入；流量密度可达10Mbps/平方米，支持未来千倍以上移动业务流量增长。

       简单地说一下5G的原理，目前的4G通信电磁波信号主要还是集中在低频段，也就是长波，其传输的距离和抗干扰性相对较强，同时低频段的分部也比较密集。为了实现上述的5G通讯的特点，需要使用更更频率的通信电磁波，因为更高的频率的电磁波可以携带更多的数据信息。但是其传输的抗干扰性会比原来要低，所以需要分部更加广泛和更加密集的信号基站。

       再来说一下5G的发展前景以及它的出现会给哪些行业带来变化。目前中国通讯行业三巨头中国移动计划2020年实现5G全网商用；中国电信计划2019年建成若干规模预商用网，2020年实现5G商用目标；中国联通：2019年按预商用条件部署，2020年实行更大规模5G网络部署。可见，在2010左右4G刚刚兴起的差不多十年后，5G将会慢慢地走进我们的生活。而在5G的系统设备研发方面，华为和中兴处于领先地位。在2017世界移动大会上海展上，华为和中兴都各自展示了一些他们领先的未来5G的预用产品和解决方案。其中华为是最早研究5G的公司，从2009年就已经开始了，预计2018年会投入6亿美元用于5G研究。

       中国信息通信研究院发布的《5G经济社会影响白皮书》称，按照2020年5G正式商用算起，预计当年将带动我国直接经济产出4840亿元，创造54万个就业机会；2025年，将带动直接经济产出3.3万亿元，提供350万个就业机会；2030年，将带动直接经济产出6.3万亿元，带动超过800万人就业。可以预见，从当下开始，到5G刚刚投入使用的几年后，像中兴、华为这种6G设备行业领先的公司肯定会继续加大力度用于5G产品的研发。下图是白皮书中的5G对社会经济影响的消费路径：

       下面谈一下我认为5G能够带来重大影响的几个行业。

       一是物联网。物联网这个概念是提出也有几年了，但是近几年却没有重大的突破性的发展。物联网对时延和带宽没有非常严格的要求，但是对能量消耗很敏感。物联网发展的关键就是发展低功耗广域网，在4G时代并不能够很好地满足以上要求，而5G的低功耗将可以让低功耗广域互联再上一个台阶。物联网设备有两个重要方面：芯片和控制器。芯片方面，值得关注的企业有中兴、华为（海思）、高通、Intel。智能控制器方面，现在其行业内上游成本呈总体下降趋势（主要指电子元器件），下游需求持续放大。该行业目前国际上占领先地位的还是欧美的发达企业，但是近年内我国的一些企业发展迅猛，在未来几年内很有可能达到一个新的高度。目前比较有代表性的国内企业有：厦门华联、深圳高科润、拓邦电子等。

       二是VR、AR。先简单说一下VR和AR的区别：VR是虚拟现实技术，其原理是在计算机上生成一个三维空间，并利用这个空间提供给使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的虚拟，让使用者仿佛身临其境一般；AR是增强现实技术，其原理是计算机在现实影像上叠加相应的图像技术，利用虚拟世界套入现实世界并与之进行互动，达到“增强”现实的目的。一个很简单的应用场景就是，通过VR技术我们可以仿佛亲临现场看世界杯。之所以5G能够成为VR/AR技术的突破口，是因为VR/AR体验受限于画面质量和视场角（显示器边缘与眼睛连线的夹角）。对于画面质量和视场角的要求，目前的4G网络速率都不能满足；另外，VR/AR的3D计算机图形处理、3D音效等，都要耗大量的数据流量，4G网速不够，还得5G来解决；除此之外还有，有一些VR体验用户会觉得带上VR眼镜有眩晕感，这是因为延迟较高的原因，5G的低延迟可以解决这一问题。简单来看，VR可以划分为硬件以及软件两大部分，5G的发展首先推动就是VR硬件设备的发展，所以在5G兴起的初级阶段，做VR硬件设备的有关公司很可能成为一个不错的投资点。

       三是无人驾驶。当下4G网络的支持可以做到部分无人驾驶（定速巡航、自动紧急刹车等），而5G在理论上可以支撑完全无人驾驶。因为更低的时延决定了驾驶系统能在更短的时间内对突发情况做出快速反应。例如，车速达到120km/h时，前后车的动作只有15ms的时差，要在这15ms内做出足够快的响应（传感器监测环境传输数据，控制器接收数据进行计算，执行器开始执行），以4G约20ms的时延将会发生事故，而5G的时延是1ms，几乎等于实时反应。[1]

参考资料：

http://it.people.com.cn/n1/2017/0703/c1009-29378372.html