6G,正在離我們越來越遠
多年以后,面對5G那海嘯般的洶涌速率,我總會清晰地想起自己剛體驗到3G的那個下午:幾個小時就用掉了300多兆流量,超出了一個月的套餐。
在這之前,我連一個月30M的流量都用不完。確實,2G時代上網(wǎng)只能看的純文字,如果配了模糊的圖片,標(biāo)題里必帶“圖”字挑逗人一下。
有了3G,高清的圖片讓人看得欲罷不能,就像如今暢快地刷視頻一樣。這種酣暢淋漓的感覺,讓當(dāng)時的我既激動又惶恐。
4G是國人實現(xiàn)流量自由的開端。自此不論是在地鐵上、火車上還是飛機上,總能聽到聒噪而粗野的賤笑聲不斷從各種各樣的手機里迸發(fā)出來。
然而5G的境遇卻大相徑庭。
還記得在5G發(fā)軔之初,知乎上就有個問題非?;馃幔骸?G能用來做什么”?幾年之后,又有一個問題脫穎而出:“為什么 5G 突然不火了?”。
對這兩個問題,想必大家都感同身受。甚至我身邊還有不少這樣的同僚,一邊鉆研5G高深技術(shù)并大談5G應(yīng)用光明的未來,一邊還用著不支持5G的4G手機,可謂工作和生活涇渭分明。
為什么4G廣受贊譽,而5G廣受質(zhì)疑?下來的6G又將何去何從?
不斷遞減的邊際效益
視頻,已經(jīng)是手機上多媒體內(nèi)容的最高形態(tài)。在DOU接近18GB的當(dāng)下,大部分人已經(jīng)實現(xiàn)了流量自由,視頻想啥時候刷就啥時候刷,想刷多久就刷多久,絲毫不擔(dān)心流量超標(biāo)帶來的超額費用。
由于缺乏殺手級應(yīng)用,對于普通用戶來說5G目前最主要的好處只是讓流量的成本更低,對于目前最主流的視頻應(yīng)用來說,體驗上的感知并不明顯。
在憧憬5G愿景時,VR曾作為想象中的殺手級應(yīng)用被寄予厚望??墒羌毾雭恚蠹矣植豢赡苌习喑燥埞浣值臅r候都戴個VR頭盔,這種高度沉浸式的應(yīng)用對于移動性的要求是極低的,家里有Wi-Fi為什么一定要用5G呢?
可能在部分多用戶大空間協(xié)同游戲等商業(yè)場景下,5G的表現(xiàn)確實優(yōu)于Wi-Fi,但小眾需求畢竟難以成為大眾殺手。并且,專業(yè)的VR裝備目前價格高企,低成本的設(shè)備又體驗不佳,產(chǎn)品普及還任重道遠。
那么VR的姊妹AR呢?她確實可以作為可穿戴設(shè)備長期使用,在AR眼鏡上加載各種虛實結(jié)合的輔助信息,前景還是很有想象力的。但目前同樣面對著成本高且生態(tài)不成熟的問題,很有可能從專業(yè)領(lǐng)域先發(fā)展再起來之后再向消費級延伸。
此外,還有近年來興起的裸眼3D技術(shù),雖說目前體驗起來效果還不錯,但屏幕可視角度有限,難以支持多人觀看。目前的優(yōu)質(zhì)3D視頻片源也很有限,如果僅僅是2D視頻轉(zhuǎn)換3D,效果也就是聊勝于無。
此外,近來運營商力推的云手機,是否有可能成為殺手呢?在網(wǎng)絡(luò)覆蓋好且容量充足的情況下,5G能讓云手機有更好的體驗。然而移動網(wǎng)絡(luò)最大的特點就是不確定性,誰也不想在關(guān)鍵時刻由于斷網(wǎng)手機直接變成什么都做不了的磚頭。
好了,總結(jié)一下。目前對于普通用戶來說,視頻應(yīng)用作為速率和實驗的需求上限,體驗已經(jīng)比較好了。5G增加的網(wǎng)速帶來的用戶體驗提升有限,隨著邊際效益的降低,就更加無感了。
在已無新用戶增長空間,新業(yè)務(wù)也發(fā)展遲緩的當(dāng)下,5G的ToC市場必將走向平凡。但這也無可厚非,就像當(dāng)初電力的發(fā)展普及一樣,從鎂光燈下退去變成了空氣一樣的必須。
疲憊的香農(nóng)公式
要說無線通信系統(tǒng)的容量,業(yè)界言必稱香農(nóng)公式。
然而,目前距離祖師爺提出香農(nóng)公式已經(jīng)70多年了,移動通信的基礎(chǔ)理論卻再無重大突破。
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實際上,4G單發(fā)單收系統(tǒng)(SISO)的頻譜效率和3G基本持平,甚至在5G階段也沒有多少增強。之所以我們能看到網(wǎng)速的大幅提升,幾乎完全是提升載波帶寬和空間信道的結(jié)果。
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從3G到4G,載波帶寬被從5M干到了20M,到了5G,帶寬甚至擴展到了100M乃至400M。為了獲取大帶寬,頻段的開發(fā)一路向上,從低頻到中頻再到毫米波,6G還要拓展到太赫茲。路寬了,速率自然就上來了。
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在空間上,3G以單路發(fā)射為主,4G就以雙路發(fā)射為標(biāo)配,4路發(fā)射為高配,到后期支持到了8路發(fā)射,MIMO從此登上了歷史舞臺。路多了,速率就能成倍增加。
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到了5G,32路和64路收發(fā)成為主流,這就是所謂的Massive MIMO。到了5G的演進版本5G-A,128乃至384路天線收發(fā)開始出現(xiàn),理論網(wǎng)速再次大幅提升,這就是萬兆體驗的由來。
至于5G低時延和大連接等特性,本質(zhì)上都是拆東墻補西墻的游戲。資源總量多了,總可以勻出來一些閃轉(zhuǎn)騰挪干別的。
那么,這樣大力出奇跡的代價是什么呢?
首先就是頻段越高,信號的覆蓋能力就越差。這就造成了5G看似系統(tǒng)容量驚人,實則只是空頭支票,大規(guī)模規(guī)模部署的成本極高。
其次是大帶寬和多天線收發(fā)的結(jié)合導(dǎo)致信號的物理層處理算法極度復(fù)雜,需要靠越來越強大的處理芯片來支撐,設(shè)備的成本水漲船高。
對于芯片,現(xiàn)在的另一個時髦說法就是:算力。系統(tǒng)對算力的渴求驅(qū)動著我們進入了算力時代。
無處不在的算力再加上移動通信系統(tǒng)海量的用戶數(shù)據(jù),又是人工智能的基礎(chǔ)。因此目前通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向是:智能化,也就是把人工智能算法引入到物理層,進一步增強系統(tǒng)的處理性能。
然而,目前最主流的人工智能算法是基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機器學(xué)習(xí),這是一種知其然而不知其所以然的實用技術(shù)。也就是說,雖然人工智能經(jīng)過訓(xùn)練可以很好地完成任務(wù),但卻難以解釋其中的原理。
因此,靠人工智能無法實現(xiàn)底層的技術(shù)突破。
語義通信,是正在研究的一個方向,但還處于非常早期的萌芽階段,是否能取得理論突破,到底能有多大的應(yīng)用空間,都還是未知數(shù)。
無克勞德·香農(nóng),萬古如長夜。如今,移動通信在啃老70年后,長夜再度降臨。我們在等待一個新的破局者來點燃那未來的爝火。
網(wǎng)絡(luò)能力的轉(zhuǎn)向
由于無線通信網(wǎng)絡(luò)在基礎(chǔ)理論上難以突破,個人用戶也對網(wǎng)速和流量越來越不敏感,從4G開始,標(biāo)準(zhǔn)化研究的開始轉(zhuǎn)向,也就是我們所說的從“人聯(lián)”到“物聯(lián)”。
于是我們看到了LTE-M、NB-IoT、Cat-1的出爐,這些物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)不追求速率,而是要求廣覆蓋、大連接、低功耗和低成本。
到了5G階段,從標(biāo)準(zhǔn)制定伊始就提出來了eMBB、mMTC和uRLLC三大場景。其中可面向消費者的只有eMBB,mMTC和uRLLC都是針對物聯(lián)而非人聯(lián)。
此外,3GPP R17 還引入了RepCap。這個名字看起來高深莫測的術(shù)語其實不過是“降低能力”的縮寫,意在打造一個“5G版本的4G”。原因無他,大部分的物聯(lián)網(wǎng)不需要太高的速率,但卻對成本非常敏感。
那么5G的下半場,也就是5G-A會引入哪些技術(shù)呢?通感一體、全雙工、非地面網(wǎng)絡(luò)、無源物聯(lián)網(wǎng)等核心技術(shù)都不是給普通消費者用的。
近年來與這些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一同高頻出現(xiàn)的,是“專網(wǎng)”和“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”等詞語。也就是說,在實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)時,5G正在越來越多地以專網(wǎng)的形式存在,解決特定的生產(chǎn)需求。
比如,鋼鐵廠有自己的專網(wǎng),石化廠有自己的專網(wǎng),汽車廠有自己的專網(wǎng),煤礦有自己的專網(wǎng),港口也有自己的專網(wǎng)。
這些專網(wǎng)的特點就是“專用”。不同場景有不同的帶寬、時延、抖動和可靠性需求,和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的“盡力而為”式服務(wù)不同,專網(wǎng)要求的是說一不二的確定性。目前5G忙著要解決的,主要是這些問題。
目前,我國已建成5G行業(yè)虛擬專網(wǎng)超2萬個,融入67個國民經(jīng)濟大類,應(yīng)用案例數(shù)超9.4萬個。近期工信部發(fā)布的《2023年5G工廠名錄》遴選了300個已建成的5G工廠作為標(biāo)桿,覆蓋了24個國民經(jīng)濟大類。
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據(jù)GlobalData預(yù)測,2027年全球物聯(lián)網(wǎng)市場將突破1萬億美元,其中企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的占比達73%。早在2022年,我國蜂窩物聯(lián)網(wǎng)用戶就已首次超過移動電話用戶數(shù)。
雖然物聯(lián)網(wǎng)和行業(yè)專網(wǎng)并不完全等價,但這也昭示著曾經(jīng)那片在海底影影綽綽地的暗流涌動已經(jīng)發(fā)展成了裹挾一切的滔天巨浪。
在國內(nèi),由于授權(quán)頻譜只有運營商才有,這些因此企業(yè)必須和運營商合作才能建自己的專網(wǎng)。國際上,很多國家可以給企業(yè)直接分頻譜,這就意味著專網(wǎng)的建設(shè)不再需要運營商參與了。
5G,已經(jīng)解構(gòu)成了一張大網(wǎng)加無數(shù)的行業(yè)專網(wǎng)。并且,在大網(wǎng)日益沉寂的當(dāng)下,專網(wǎng)更多的被業(yè)界認(rèn)為是未來的方向。
只是,這些專網(wǎng)和普羅大眾毫無瓜葛。對于和自身八桿子打不著的領(lǐng)域,沒有人有心思去關(guān)注并研究。5G這個話題的熱度,必將隨著大網(wǎng)的沉寂而消逝,小圈子終究掀不起任何波瀾。
就如同前面所說的電力一樣,這是歷史的必然。
那么,6G呢?
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上面這幅圖是ITU對于6G的愿景??梢钥闯?,沉浸式通信可以用于VR和AR等消費級應(yīng)用,泛在連接支持空天地海一體化通信可以支撐一些應(yīng)急通信,AI和通信融合可以提升底層效率,其余的都是面向特定場景的,“人聯(lián)”已從絕對的重心變成了邊緣。
6G將繼續(xù)在5G蹚過的路上不斷前行,和我們的日常生活漸行漸遠。
寫在最后
鑒于5G已進入應(yīng)用落地及價值彰顯的下半場,6G也進入了活躍的研究期,我后續(xù)考慮的主題大致分為下面兩個方向。
第一個方向是5G的行業(yè)方案及應(yīng)用成果,我將其叫做 “5G夢工廠”。
第二個方向是6G的研究動態(tài),我將其叫做 “6G Hub”。5G-A的大部分技術(shù)也將在6G階段才能得到普及,因此也放在這一部分。
感謝大家的關(guān)注和支持。