方毅每日互动 每日互动CEO方毅:学好数理化 了解5G没在怕

2019-09-02 - 方毅

6月6日,工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照,运营商们终于可以放开膀子加油干了。另一方面,5G手机的上市进程也在加剧。华为的首款5G手机将于7月26日(星期五)在深圳发布。

网络 手机都已经蓄势待发了,5G这个符号将出现在越来越多普通人的手机屏幕上。那么,5G的世界和我们当下4G时代到底有什么不同?5G仅仅只是网速变快了吗?

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2019中国互联网大会的5G应用新生态论坛上,个推(股票简称:每日互动,股票代码:300766)创始人兼CEO方毅分享了他对5G的理解,用简单的物理学原理和日常化的比喻揭开了5G的神秘面纱。以下为方毅分享内容:

对于5G我是一个学习者,我用大学、高中学的那点物理知识去做了研究。我高中物理学得不错,物理150分卷,从来没考过145分以下。所以,今天我就用高中物理学原理去理解5G的实质是什么?

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5G时代:万物互联,实时在线

5G最重要的是让万物互联和实时在线。在首届世界互联网大会上,孙正义做过一次演讲。他预测到了2030年,平均世界上每个人有30个终端会实时在线。我愿意相信这个观点,数字不一定精确,但是大趋势是对的。

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5G波长变短、基站多,悄悄说话也能让更多人听到

首先,5G最重要的一个特征是波长变短。波长变短,它的特征是衍射能力会变弱。比如大家能收听到美国之音,就是因为它是短波广播,不需要任何中继设施,通过地面波就可以直接传过来。

但是当波长变的很短的时候,绕射能力会非常差,就需要基站能力。未来,每个小区里面会有多个基站。如果想要信号强一点,家里阳台上需要放一个基站。如果房子比较大,那么房子里可能要装多个5G的基站,来做中继。

-5G波长短,基站多-

第二,大家知道天线阵的单元距离跟波长密切相关,是0.5个波长到2个波长之间。天线阵的距离是有约束的,因为天线靠的太近就会干扰。波长短,意味着天线可以放很多。当设备上有密密麻麻的天线阵列,就可以连接大量的设备。这也是大家经常讲的MIMO天线技术,也就意味着5G就是海量的连接。

我们从物理知识上去推断,波长变短,基站很密,手机和基站之间距离也就变得近。很多人担心5G基站会密密麻麻的,辐射会不会很大,就好像生活在微波炉里。其实不会,因为5G拉近了距离,大家可以悄悄说话,不用像美国之音一样要大功率的喊。因此,相对来讲5G对信号功率和能量的需求会变小。

未来,5G设备可以有很多根天线,大规模多进多出(密恐症的同志要小心)。这也是从技术上讲的LTE、LTEA和5G之间有非常不一样的结构。

-5G多进多出-

5G高频率、高并发,像个语速很快,步步紧逼的教练

5G另一个非常重要的特征是频率高。频率高意味着频谱宽,用数字来衡量,比4G的道路宽了20倍。这意味着5G的带宽非常宽,能实现大量的高并发,这样单路信号单位时间内能够传输的信息量更大。另外,5G还有非常重要的特征是低延时和高可靠性。

-5G比45G的道路宽了20倍-

举个例子,我说话的语速很快,这意味着每秒钟可以传递更多的信息量,这样听话的人反应也会变得很快。5G就像是球赛现场疯狂喊话的教练,就像是军队里快速发号指令的将军,就像是一个有强迫症、非常高频催促的人。

5G信号可以靶向传输,就像给信号带上瞄准镜

多年前,我跟一个浙大的师弟一起聊天。他有一个非常重要的应用就是在桌子下面放一个充电基站,无论设备放在哪里,充电基站的能量都可以靶向传输到设备上去。我就联想到,未来,某人的心脏装了起搏器,需要充电的时候,也可以靶向的充电。这其中的原理就有5G天线特征,信号特征,可以靶向把信号传递出去。

-5G可以靶向把信号传递出去-

靶向意味着什么?信号就算传输时间重叠也不会相互干扰,就好比一路信号之下,家里一堆人看不同的电视,信号也不会打架。靶向让信号传输瞄得准,跟得上。比如在高铁上,信号可以跟上高铁的速度,甚至会转弯,保障设备在一定时间里不用频繁去切换基站的序列。

5G如何做到靶向?举个例子,大家知道高铁进站的时候,以前对WIFI信号非常有挑战,因为高铁控制信号和民用信号之间会干扰。再比如坐飞机,要求移动设备关机或者开启飞行模式,也是怕干扰。但如果信号叠加有正交频分复用,就能让信号在频率非常接近,传输时间重叠的情况下也不会相互干扰。

就好比,3D电影的原理。以前3D眼睛是分红蓝色的,现在有了偏振光式的,其原理就是让多路信号通过不同的震动频率进行传递,虽然在一个通道上传递却能够互不干扰。5G有大量这方面的技术,可以使得不同信号用不同的方式传递,这样同样的通道就可以走更多的信号。

-5G同样的路可以走更多的信号-

5G网状结构,让手机成为信息传输和处理的重要平台

PC互联网时代,P2P(点对点传输)解决了大量的传输和下载的问题。而在智能手机时代,很多人都在问手机能不能做一个P2P下载?不能,第一太耗电,第二在3G、4G网络下,传输结构总体还是星状结构,信息围绕着基站进行传递,设备和设备之间不能有效直连。但是5G让网络变成网状结构,手机和手机之间可以通过5G信号直连,这样移动设备间P2P的传输就能成为可能。

-5G网状结构-

5G的高带宽,网状结构,让信息传输更加快速,同时也将产生更多的数据,但是在海量信息的面前,我们不可能把所有产生的数据都通过网络传输送到云端去处理,即便5G网络变宽变快这依然是极大的浪费。因此,大量的数据处理会在手机终端和基站终端进行,这就是伴随5G而来的边缘计算。

举个例子,上海的垃圾分类大家都知道,为什么这么干?因为,上海垃圾处理厂就像是云计算平台,但现在已经无法解决所有的垃圾,所以要求从每个人做起,把垃圾分成四类后再给它,这么做就是把每个人都作为一个边缘算力,也就大大降低云计算(垃圾处理厂)的压力。

5G网络切片,根据应用场景划分层次,把优势发挥到极致

在5G网络上,有大量的人在跑,有大量的设备在跑,还有大量关键性的控制指令在跑。不同的指令有不同的需求,比如远程手术的信息量、数据量非常少,但要求信息极度可靠。这就要求5G能够进行网络切片。

-5G网络切片-

5G网络切片就是把不同的需求进行分层,有人们对高带宽享受娱乐的应用需求;有海量物联网连接的应用需求,一个区域里、一个房间里有几千个上万个控制芯片传感器需要连接网络智能控制;还有紧急的关键任务需求,要求预留出应急车道,让这些关键任务能够跑通。

所以,5G里面有各种各样的物理结构,去保障网络是分层的,以满足不同的应用场景。因此,在5G网络切片下,网络会分层,不同的应用层面会有不同的侧重,不会把所有的设备和所有的性能都做到极致,只会把应用所需要的部分做完美。

最后,方毅认为,速度其实是5G最无聊的应用。个推作为一家融合了互联网、人工智能、大数据、云计算四大新兴产业特性的数据智能企业,是5G应用时代重要的参与者、见证者、开拓者,我们必须要学习和了解5G,将5G带来的技术优势发挥到极致,为人类世界带去更多的改变。