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一文读懂5G比4G究竟好在哪儿

作者:时间:2019-03-27来源:数智网收藏
编者按:在中文互联网上,虽然 5G 报道如火如荼,对 5G 技术的了解却有些片面。5G 的意义,也被普遍低估了。这篇回答,我们将从连接质量和连接成本两个框架下剖析 5G 的技术......

  在中文互联网上,虽然 报道如火如荼,对 技术的了解却有些片面。 的意义,也被普遍低估了。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201903/398901.htm

  正如第一代 iPhone 面世时,众多手机厂商挖苦股价只有 10 美元的苹果公司不务正业,而没有意识到 iPhone 开启了移动互联网时代的元纪年。

  同样的,5G 会带来第三次互联网革命,但多数人 5G 的认知,却仅仅停留在了「比 快一些」。

  这是因为 1G 到 的移动网络都是以手机为中心,所以人们自然而然用 3G 到 的升级去类比 4G 到 5G 的升级。

  其实,「快」,只是 5G 为互联网带来众多质变中,不那么重要的一点。5G 是全能网络,会为整个互联网带来质变。

  除了极大的速度提升外,5G 还带来的极低的网络延迟,针对不同设备的分层网络等从未有过的技术进步。

  通过 5G,互联网的触角将再次延伸,这次一次它将能轻松触及到每一个人类社会的电子设备;有线网络将被无线网络全面取代;连接成本、能量消耗、延迟、速度,都将迎来史无前例的革新。

  这篇回答,我们将从连接质量和连接成本两个框架下剖析 5G 的技术,进行横向和纵向的对比。我们既会从抽象上将 5G 的技术进步与前两次互联网革命进行类比,也会深入讨论一些具体的前沿变革。

  1. 关于 5G 的标准建立

  5G,全称第五代移动通信网络(5th Generation Mobile Networks)。严格的讲它并不是一个或者一套具体的产品,而是指代一套技术标准。

  信息通信系统是极度复杂的。从手机,到电信基站,到网络运营服务器,上万套不同的设备互相协作,才能构成一个拥有完整功能的通信系统。

  世界上没有哪个公司有能力造出系统中的每一件产品。这样既不经济,也有太高的风险。因此,全世界的通信系统公司们会合作制定一套标准,这套标准确立了这个完整系统的各种参数和指标,也确立了每一个生产商与其他生产商的对接方式。

  不难想象,参与人数众多,规模如此复杂的一套标准,在制定的过程中必然会出各种冲突与矛盾。经历了众多代通讯标准的大讨论,场上的玩家不是更乐于合作了,而是变得更斤斤计较了。

  于是,在 5G 标准的制定过程中,这些矛盾有进一步的计划,甚至上升到了国家利益层面。标准的的产生通常是巨头的游戏,中国最大的两家通信系统相关公司华为与中兴就在 5G 计划之初积极参与其标准的制定,过程上不乏与美国,欧洲等行业巨头的角力与合作。尽管 5G 标准的制定过程远非一帆风顺,巨头间的博弈并不会阻止 5G 发展的时代大势。

  在此我们将把重心放在 5G 的消费者市场,本文所提及的,是无论技术谁来领导、标准是否分裂、市场有多强的监管,都必然会发生的互联网行业变革。

  5G 的技术升级非常的复杂,在此我们决定简化技术细节的科普,把重心放在技术升级带来的消费者体验升级上,从结果入手来分析 5G 的「质变」是什么,我们强调的「革命性不同」到底在哪里。

  2. 体验升级分为连接质量提升和连接成本降低

  几乎每个人都知道 5G 会比 4G 更新更强。

  然而,对于 5G 的认知,包括很多熟知通信和互联网的从业人员,都还停留在了类比 4G 与 3G 的阶段,即「速度更快」这一基础概念上。

  其实上,虽然 5G 比目前最快的 4G 版本的连接速度快 100 倍(4G 比 3G 快 10 倍),速度的增加也仅是 5G 将会带来的技术进步之一。甚至,我们大胆判断,5G的速度提升只是其技术进步中最不重要的一个。

  无论哪一代移动通信网络,其本质都是一种商品,人们购买这种商品来接入这个网络从而达到通信的目的。那么作为一个网络连接产品,5G 带给市场最直观的两大体验升级就是其连接质量的提升和连接成本的降低。

  无论你是一个直接消费者还是一个 5G 的创业者,投资人,明白这两个概念是深入理解 5G 革命的第一步。

  连接质量分为带宽和延迟

  带宽

  提到一个网络的连接质量,消费者首要关心的就是网速,行话称之为带宽(bandwidth),即单位时间内的比特信息传输总量,我们常说的下载速度就是由带宽决定的。

  截至 2018 年第三季度,中国移动 4G LTE 平均下载速度是 30Mbps(Megabits per second,既兆每秒),和我们平时见到的有线宽带速度差不多。

  从应用角度来说,消费者平时的高清视频直播的带宽需求大约是 2-10Mbps,英雄联盟、吃鸡一类的即时互动网络游戏对带宽的需求大约是 1-3Mbps,如果带宽不足,游戏和视频就会出现卡顿。

  根据设计标准,5G 的用户带宽最高将达到 1Gbps(1024Mbps),是目前 4G 的 30 倍,而其峰值带宽可以达到难以想象的20Gbps,超越 4G 百倍。

  横向对比现在,这样的用户带宽大概和一个机械硬盘的写入速度差不多,堪比世界网速最快国家日本的家用光纤网络(Fiber-optic network);

  纵向对比历史,设计速度上来看 2G 比 1G 快了 20 倍,3G 比 2G 快了 20 倍,4G 比 3G 快了 10 倍,而 5G 相对 4G 的百倍带宽将是历史上提升最大的一次;这样的速度是 4K 清晰度直播流媒体(25Mbps)所需求的 40 倍。

  基于目前的行业预测,5G 所提供的带宽甚至能满足未来 20 年消费者对网络带宽的需求,并全面超越有线互联网。

  延迟

  然而就像我们前面所言,5G 对连接质量的提升,远不只体现在带宽上,5G 网络的延迟(latency)才是重头戏。

  网络通信永远都绕不开延迟这一关。作为反映数据从被发送到被接受的时间指标,延迟的重要性并不比带宽底,如果说带宽决定的是网络的下载速度,那么延迟决定的就是网络的反应速度。

  以日常的应用为例,延迟的高低直接影响了直播、手游、导航、交易、远程操控等一切对即时反应有高要求的网络传输。很多网络游戏玩家都有过「明明下载速度很快但是玩儿游戏还是卡」的经历,本质就是网络延迟出了问题。

  以手游王者荣耀为例,其官方推荐的带宽要求只有 1Mbps,可以说成熟的 3G 网络就能能轻松满足其带宽要求。为什么 3G 时代几乎没有任何的手机在线网游呢?

  抛开成本来说,4G 的网络延迟比 3G 时代降低了大约 70%,达到了和家用有线网络差不多的水平,这也直接导致了那些原来只能在电脑、笔记本上使用的网络技术能在手机上得以实现。

  网络提供商 CableFree 于 2017 年发布的各代通信网络与有线 Wifi 网络延迟对比

  有趣的是,在过去的十年间,无论是家庭有线网络还是手机移动网络的网络延迟都没太大变化,这一重要的指标经常已经被人们所习惯和忽略了。

  事实上,目前的整个互联网有着巨大潜力被现在的网络延迟所牢牢限制,没有被发掘和利用,无数对网络延迟有高要求的应用无法实现。

  在降低通信网络延迟这方面,金融行业的高频交易公司就是最直观的例子,他们走在了前面,并尝到了巨大的甜头。

  2013 年,美国网络服务商 Hibernia Atlantic 斥资 6 亿美元,只为修建一条长达 6 千多公里的光纤网络线路,专门服务纽约和伦敦的高频股票交易公司,可以把两地的光纤网络延迟降低到 59 毫秒,比之前的低了 6 毫秒。

  光是连入该条网络的「入网费」就达到 1500 万美元,然而对那些高频交易公司来说,每一毫秒的提升可以带来最多每年 1 亿美元的价值。

  从数据上来看,目前最先进的 4G LTE 平均延迟大概在 90 毫秒,普通的有线网络大概是 50-120 毫秒,而 5G 的目标延迟是 10 毫秒以内,其设计目标约为 4G 的 1/50,并且远远得低于目前的普通有线网络。我们有理由相信,5G 的超低延迟将会是一颗引爆互联网潜能的核弹!

  然而正如我们一开始所讲到的,如说带宽的提升是一种「增强」,那么延迟的降低则是一种前所未有的「升级」。

  5G 带来了比 4G 近乎百倍的连接质量提升,它是一种市场从来没有体验过的超低延迟、超大带宽网络,毫不夸张的说,上一次消费者们经历如此巨大的体验升级还是 20 年前宽带入户的时候,那是我们第一次知道拨号上网是多么的落后。

  我们可以断言,目前市场的一切交互式网络活动:流媒体、游戏、在线交易都是基于目前的延迟和带宽所设计的,在 5G 时代,创业者们需要重新去思考与设计在 5G 网络质量下的互联网互动的内容和方式。就像市场在 3G 时代无法想象直播一样,普通消费者可能也难以站在 4G 的背景下去想象 5G 的互联网又能带来怎样的可能。

  基于我们的初步判断,5 年之内,受益于 5G 的网络质量,规模化的集中计算将会逐渐成为主流,游戏,即时控制,人工智能,虚拟现实,远程医疗等近年来因为技术发展遇到了瓶颈的行业将会进入一个全新的爆发期。更多的行业细节我们将在之后发布的专栏文章进行讨论。


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关键词: 5G 4G

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