5G 网络将会怎样改变世界？

一、 5G相比4G的改变和提升

今年，大家应该都开始感受到，5G网络离我们的生活不再遥远。现在各大厂商都开始预热5G手机，通信厂商也开始批量出货5G基站。目前来看，5G手机的快速普及可能就是这两年的事情。

5G相比于4G，特点很好记，那就是全面性的提升，包括将会速度更快，空口延时（移动设备-基站）更低，同时稳定性更高，设备能耗更低。

去年年初的时候，我看到过高通的一组实验数据。实验地点选在德国法兰克福和美国旧金山的现有4G基站，对比了若位置条件相同，5G相比4G会有多大的提升。这次实验的数据非常贴近实际，可以为大家预先提供一个参考。

法兰克福的实验数据：

• 浏览下载速度均值：4G用户为56Mbps，5G用户为490Mbps；
• 浏览下载时延均值：4G用户为116毫秒，5G用户为17毫秒；

旧金山的实验数据：

• 浏览下载速度均值：4G用户为71Mbps，5G用户为1.4Gbps（毫米波覆盖范围）；
• 浏览下载时延均值：4G用户为115毫秒，5G用户为4.9毫秒；

所以大家不用担心纸面数据不可靠，5G带来的实际体验上的提升肯定是飞跃的。

二、5G将如何改变世界？

这个问题，对我而言不太好回答。我觉得如果是手机端的体验，那么4G就已经很好了，足以满足我几乎所有的需求，而5G则进一步大幅提升了体验，但我还没有想象到什么业务会是新的。

此外，我认为5G时代，制约服务延迟和带宽的瓶颈不再会是移动设备和基站之间的空口通信，而很可能会是网络性能的制约。

所以我有个不知是否恰当的比方：5G的通信效果（暂且不提能效提升和能耗降低）就相当于给你无线通信的手机插了根有线光纤。但如果是插光纤干不了的事情，5G很可能也干不了。我看到有人畅想到，5G时代的计算服务，比如游戏可以在云端计算，而手机只作为显示设备。我对这个场景存疑，因为游戏数据走互联网还是会有延迟，游戏的体验可能并不允许，除非采用边缘计算（另一个话题暂且不表）。

所以我对5G时代能否各种服务云端化保留意见，但因为我自己一直待在实验室，离工业界太远，很多事情看的确实不太清楚，甚至有点迷茫。我清楚地知道5G能实现什么性能指标，但不太清楚进而能滋生或者颠覆什么业务。

但有一个新业务是例外，那就是被很多人忽视的场景——5G时代的车联网。

5G标准考虑了三大场景，分别是：增强移动宽带（eMBB）、低时延高可靠通信（URLLC）和大规模物联网（mMTC）。

低时延高可靠通信（URLLC）不要求高速率，但要求非常苛刻的高稳定（信号不断）和低延迟，所以它的一个典型应用实例就是无人车（或辅助驾驶）。

而我认为5G在车联网的相关应用，所带来可能的不是提升，而是改变。

1.首先通过URLLC技术，车辆之间以及车辆和路边站（RSU）之间，可以建立稳定可靠的链路，实时交互车辆的驾驶信息，甚至可以实现车辆间的协同控制，能够让自动驾驶模块更安全地自动操作车辆。如果这个愿景可以落地，那么对城市的改变也将是颠覆的。辅助驾驶解放司机的同时，还能提高整个车流的通行效率，有望大大缓解大城市的通勤压力。间接对生活方式、房价都会有影响。

2.依托V2X（车到其他端）技术的落地，可以让车辆本身成为一个高速率的通信节点，连入互联网。这样一来，以后我们乘车期间想上网就不需要用自己的手机连入蜂窝网，而是可以改用其他方式，比如WiFi接入车辆即可。车辆没有手机这么紧凑的空间限制，可以放入更大更好的天线，同时手机只需要与车辆之间通信，而无需连入更远的基站，那么也可以节省手机的电量。用户（非司机）在车内可以体验到更丰富的娱乐方式，比如流畅欣赏4K高清视频，同时接入各类智能设备，如果物联网也开始普及，那么还可以实时接入更新各类分布的传感器数据，以带给司机更多信息，同时丰富车内的生活场景。

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这个改变都会是颠覆性的，而且一定程度上是可以遇见的。车辆在现代生活中的角色越来越重要，我开题时就做过调研，以北京市为例，驾车通勤的日均时长是48分钟，那么这段时间，如何给司机和乘客更好的娱乐体验就是非常重要的。

如上汽集团总裁陈志鑫在2019汽车创新者大会上的发言：

今后，汽车行业不仅是制造出型产品的工业，更是创造出行服务的服务业，我们将让出行千人千面，服务无时无刻、智慧无处不在。

陈总裁的这段发言是有背景的，与此同时，上汽荣威发布了概念车Vision-i。

但这个还是概念车，其中加入了设计师对未来的设想。真正的量产版的5G车可能跟5G手机一样，要等到明年才能量产上市，其中荣威的MARVEL系列可能是最早落地5G通信功能的一批电动车。

此外，我还有一个脑洞，这也是我现在研究的一个方向，利用车载计算单元去实现边缘计算或者云计算业务。现在越来越多的车辆会具备更强大的通信能力和计算能力。

以特斯拉Model3为例，其搭载了英伟达的Drive PX2自动驾驶平台，该平台计算能力相当于6块泰坦X专业显卡（或150台Macbook Pro）。而且特斯拉在千年同美国电话电报公司达成协议，由后者为其生产的车型提供高速无线通信服务，而且可以预见，在5G时代这类通信服务比较会做的更好。

而前面提到，国内大城市虽然车辆通勤时间很长，相比一天的24小时却只是很小的一部分。而且据统计，在2016年在美国，司机的平均日驾驶时长为50分钟。这些计算单元的硬件成本很高，但在非驾驶状态时，却又被长时间闲置，所以我觉得这些限制的资源完全可以被利用起来，车主在闲时出租这些计算单元，用于处理第三方的计算任务并获取报酬。这些计算单元通常是显卡，其设计需求使得这些硬件非常适合各类和图像处理有关的深度学习。同时，另一个趋势是越来越多的车辆改为电动力，装备大容量电池，因此可以在停车的时候，为计算业务提供充足的电力。比如前面提到的Marvel X电动SUV，搭载了52.5 kwh容量的电池，如果计算单元的功耗是500w，那么也可以连续供电达4天。

这个场景虽然还没看到有企业在做，但我自己认为非常合理，所以做了一些浅的预见性研究。

以上是我对5G网络会如何改变世界，尤其是车联网领域的一些粗浅看法，欢迎指正。

通信世界的演化很快，几乎10年就是一个时代，从上世纪90年代的2G，到2010年左右兴起的4G。这个行业云集了世界上最聪明的一群人，钻研着最顶尖的技术，为社会带来无尽的便利和福祉。近代人类社会的演进伴随的就是通信技术的演进，从最开始的电报，电话，到近代的移动通信技术，正是沟通便捷让加快了历史的进程。但通信行业本身也很尴尬，这是一个基础设施行业，承担着为应用提供管道的角色。今天的移动互联网风口很大程度上就是移动通信技术的进步挖出来的。所以通信技术本身的贡献需要从应用通信技术的应用体现出来，当然5G也不例外。

要谈5G网络会怎样的改变世界，谈通信技术本身，必须谈及伴随着这种技术应运而生的应用。5G网络主要有三大特点，极高的速率 enhanced mobile broadband (eMBB)，极大的容量 Massive Machine Type Communication(mMTC)，极低的时延Ultra Reliable Low Latency Communications(URLLC)，我就从这三个方面入手聊聊他将会给这个世界带来什么潜在的应用。

• 高速率

5G可以说是站在巨人的肩膀上，依托4G良好的技术架构，5G可以比较方便的在其基础之上构建新的技术。未来的5G愿景最强烈的一个方面就是用户体验到的网络速率。4G现在已经很快了，但是还不够，5G要做到的目标是最大10Gbps（defined by METIS)。

1. 高速上传下载
2. 3D视频，4K甚至8K视频流的实时播放
3. 结合云技术，工作，生活和娱乐全都交给云
4. AR，VR与游戏生活相结合
5. Media everywhere 改变媒体传播的方式
   

• 大容量
  

物联网这个话题最近几年来一直占据着热门，但是受限于终端的功耗以及无线网络的覆盖，广域物联网仍处于萌芽的状态，伴随着5G网络的出现，可以预见未来它必将大热。

5G将会通过什么技术手段来支持物联网技术的发展呢？首先看看它将如何解决物联网技术的核心问题：功耗问题是困扰着物联网技术发展的最大障碍，因为物联网的节点太多，而且由于很多条件的限制，终端没有办法充电，只有通过初次装入电池，寄希望于终端自身能够节省电能，使用越久越好。为了解决这个问题3GPP专门推出了针对广域物联网的窄带物联网技术，通过限定终端的速率（物联网终端对通信的实时性一般不高），降低使用带宽，降低终端发射功率，降低天线复杂度（SISO），优化物理层技术（HARQ，降低盲编码尝试），半双工使终端的耗电量降低。而5G还会在这个基础上走得更远，通过降低信令开销使终端更加省电，使用非正交多址技术以支持更多的终端接入。

大容量应用

1. 物联网
2. 智慧城市
3. 智慧家居
4. 智慧电网
5. 智能放牧，种植
   
6. 物流实时追踪（以后不是查快递到没到，而是查它在哪条路上）
   

• 低时延高可靠

LTE网络的出现使移动网络的时延迈进了100ms的关口，使对实时性要求比较高的应用如游戏，视频，数据电话成为可能。而5G网络的出现，将会使时延降到更低，会为更多对时延要求极致的应用提供生长的土囊。

低时延高可靠应用

1. 远程医疗手术
2. 远程驾驶
3. 车联网自动驾驶
4. 工业控制
   

• 网络现状

截止2016年4月，全世界162个国家共有496张LTE网络，有78亿设备通过移动通信网络相连接，而其中只有12亿连接使用LTE，近一半的设备还使用的是蜗牛一般的2G网络。未来伴随着5G网络的出现，数据流量一定会呈指数级别的增长，相信5G这阵妖风一定会吹出一个又一个的风口，越来越多的应用会应运而生。而用户体会到的是真真正正的便捷与无处不在的优异的网络连接。

参考文献