5G 到底 是 什么 ？它 能 成为 创造 未来 的 新 科技 吗 ？(2)

中国联通 你 拿 哪个 哪个 频段 当然 还有 一些 比如说 卫星 军事 应用 定位 等 也 会 占有 一些 频段 就 会 每个 人 分配 一些 比如 我 查 了 一下 中国移动 2G 的 频段 在 900M 附近 它 有 两个 频段 这 两个 频段 分别 是 885MHz 一直 到 909MHz 这个 是 中国移动 的 2G 的 频段 还有 一个 是 930MHz 一直 到 954MHz 它 有 两个 24M 的 频段 就 这 两个 24 兆 的 频段 是 给 中国移动 的 你 可以 用来 通讯 你 不能 超过 这个 频段 你 超过 这个 频段 你 跑 联通 那 那 不行 所以 说 它 就 受到 香农 公式 的 限制 你 的 传输速率 不 可能 太 快 一旦 用户 多 了 那 只能 是 咱们 传输 速度 都 很 慢 对 不 对 我 看到 手机 有 信号 但 我 怎么 也 上不去 网 就是 这种 情况 那么 5G 它 的 频宽 就 比 原来 的 2G 3G 4G 都 要 宽 得 多 了 5G 分为 两个 阶段 一个 阶段 就是 6GHz 以下 的 这 一段 的 5G 我们 称之为 什么 呢 我们 称之为 sub-6 5G sub-6 5G 也 是 一种 5G 那 还有 一种 就是 在 24GHz 以上 的 这种 5G 大约 到 100GHz 这个 5G 我们 称之为 毫米波 5G 为什么 呢 因为 它 的 波长 在 毫米 量级 所以 叫 毫米波 5G 5G 就 有 这样 的 两个 频段 比如说 这个 sub-6 中国移动 也 拿到 了 这个 sub-6 5G 的 频段 拿到 两个 这 两个 频段 分别 是 多少 呢 我 查 了 一下 分别 是 2515M ~ 2675M 你 看 这 就 已经 有 160 兆 的 带宽 了 比 之前 那个 24 兆 宽 很多 对 吧 还有 一个 是 4800M ~ 4900M 这 有 100 兆 的 带宽 所以 因为 你 带宽 比 原来 宽得 多 所以 根据 香农 公式 你 传输速率 的 上限 就 会 快 很多 这 就 好像 说 原来 不管 是 人 还是 这个 马车 还是 这个 摩托车 汽车 都 在 一个 羊肠小道 上 走 那么 怎么 走 怎么 提高 效率 它 都 不 可能 快 但 现在 我们 有 了 更 宽 的 马路 那 自然而然 大家 走 的 就 快 了 对 吧 如果 你 要是 使用 到 了 毫米波 那 前景 就 更 广阔 了 毫米波 的 这个 频段 你 看 有 76GHz 对 不 对 人家 这 都 是 几十 兆 几百 兆 的 Hz 还有 76GHz 虽然 这个 频段 不 可能 全部 给 无线通讯 但是 它 的 宽度 也 超过 了 原来 的 2G 3G 4G 加上 sub-6 的 总和 所以 说 这个 毫米波 的 速度 比 sub-6 还要 快 人们 经过 测算 发现 这个 sub-6 的 5G 大概 是 什么 大概 是 5 倍 （笔误 更正 ）的 4G 大概 是 5 倍 的 4G 而 这个 毫米波 的 5G 它 大概 是 4 倍 的 sub-6 5G 4 倍 的 sub-6 5G 所以 它 相当于 什么 相当于 是 4G 的 20 倍 左右 是 吧 是 这样 的 一个 过程 所以 5G 毫米波 它 可以 支持 4K 8K 的 高清 视频 传输 或者 AR VR 这样 的 数据流 是 吧 使用 这个 sub-6 5G 已经 比 4G 快 很多 了 但是 要 想 达到 5G 的 最高 速率 必须 使用 毫米波 比如 现在 我们 用 的 VR 眼镜 戴 了 时间 长 了 会 头晕 为什么 呢 因为 它 的 这个 视频 不够 高清 同时 延迟 又 比较 严重 所以 就 造成 了 你 这个 卡顿 你 就 眩晕 但 如果 你 用 了 这个 毫米波 5G 了 之后 你 可以 把 计算 的 这个 东西 放 在 云端 进行 然后 把 计算 好 的 数据 传 回 到 你 的 眼镜 上 用 高速 去 传输 这样 一来 你 就 不会 头晕 了 其实 这个 AR VR 应用 有 一个 很 重要 的 方面 就是 教学 你 比如说 以后 假如 这个 毫米波 5G 可以 普及 了 那么 教学 过程 中 可以 戴上 一个 VR 眼镜 上 一节课 是 生物课 同学们 就 钻 到 了 细胞 里边 看看 各个 细胞器 的 工作 是 吧 下 一 节 课 就是 历史 课 人们 戴上 VR 眼镜 成 了 项羽 身边 的 一个 侍卫 观看 了 整个 鸿门宴 的 过程 再 下 一 节 课 是 班会 那么 同学们 跟 远 在 千里 之外 北京 的 同学们 开 了 一场 别开生面 的 班会 等等 是 吧 那么 这个 场景 其实 并 不 遥远 很多 地区 其实 已经 开始 尝试 这样 的 做法 要 想 让 这样 的 做法 大规模 普及 这个 毫米波 的 5G 也 是 必不可少 的 那么 5G 的 第二个 优势 就 在于 它 的 低 延迟 特点 低 延迟 我们 可以 把 5G 和 4G 做 一个 比较 4G 的 延迟 有 多少 呢 这个 端 对 端 延迟 大概 是 几十 毫秒 到 一百 毫秒 这样 的 一个 量级 几十 毫秒 这个 量级 那么 玩 游戏 的 时候 比如 王者 荣耀 吃 鸡 这 延迟 往往 是 能够 决定 胜败 的 一个 关键因素 那么 你 在 工业 生产 自动 驾驶 无人机 这些 领域 里面 延迟 可能 会 造成 事故 你 比如说 这个 自动 驾驶 汽车 120 公里 每 小时 的 速度 运动 你 有 50 毫秒 的 延迟 就 意味着 这个 车 往前 多 走 了 1.7 米 那 这 有 可能 会 造成 事故 那么 5G 又 分为 两种 第一个 就是 sub-6 这个 sub-6 5G 它 的 这个 延迟 大概 是 多少 呢 它 的 空口 延迟 在 1 毫秒 这个 量级 如果 你 120 公里 每 小时 速度 往前 开 的话 它 这个 延迟 只会 造成 3.3 厘米 的 移动 是 吧 这 就 非常 小 了 那么 如果 你 使用 的 是 毫米波 的 5G 又 如何 呢 如果 是 毫米波 的 5G 那 就 更 夸张 了 它 的 这个 空口 延迟 可以 达到 0.1 毫秒 以下 基本 实现 了 无 延迟 通讯 所以 它 的 应用 就 非常 广泛 了 比如说 它 可以 用 在 工业 上 现在 的 工业 机器人 都 要 用 有线 网络 进行 通讯 因为 有线 网络 容量 大 而且 延迟 又 低 那 现在 我们 使用 5G 的 毫米波 技术 就 可以 替代 有线 网络 替代 光纤 实现 这种 极低 延迟 的 这种 通讯 再 举 一个 例子 比如说 远程 医疗 远程 医疗 在 1980 年代 有 一批 科学家 他们 聚集 在 斯坦福大学 里边 就 去 研究 说 我们 能 不能 造 出 一种 机器人 来 这个 机器人 可以 实现 远程 手术 就 可以 提升 这个 战场 上 士兵 受伤 了 之后 这个 手术 的 水平 后来 他们 就 成立 了 一家 公司 名字 叫 直觉 外科 这家 公司 造 了 一种 机器人 这种 机器人 就是 霸占 医用 机器人 市场 三十年 的 达芬奇 机器人 这个 达芬奇 机器人 是 怎么 手术 的 就 医生 去 控制 这个 操作台 然后 这个 机械 臂 就 可以 完成 手术 的 操作 是 吧 这种 机器人 就 可以 实现 像 远程 控制 图像 放大 对手 的 这个 除颤 等等 一系列 的 操作 甚至于 它 可能 比 一些 刚入 职 的 医生 做 手术 做 得 还要 巧 那 以后 我们 如果 配 上 这个 5G 技术 我们 就 可以 实现 这个 远端 操作 了 是 吧 远 在 北京 的 医生 你 可以 给 海南岛 的 一个 病人 做 手术 了 甚至于 以后 如果 我们 再 结合 上 人工智能 通过 几万 次 的 练习 没准 这个 机器人 自己 就 会 给 别人 做 手术 了 可以 代替 一部分 医生 的 工作 了 那么 5G 的 第三个 特点 就是 大容量 所谓 大容量 就是 它 同时 可以 连接 很多 很多 个 设备 我们 来 比较 一下 4G 时代 能够 连接 多少 个 设备 呢 大约 每 平方公里 2000 个 设备 每 平方公里 2000 个 设备 多 了 就 连不上 所以 有 的 时候 我 会 出现 这样 的 情景 在 一个 体育馆 里面 我们 大家 一起 看 球赛 一边 看 我们 还 一边 发 朋友圈 你 看 那 信号 是 满格 的 但是 怎么 也 发 不 出去 为什么 呢 这 就 好像 说 呀 虽然 这个 路 非常 宽 你 比如说 像 这个 四环 非常 宽 但是 车 也 多 车 一 多 了 之后 四环 塞满 了 你 还是 走 不了 那么 5G 能够 支持 多少 呢 5G 它 可以 支持 100 万个 设备 每 平方公里 它 远远地 超过 了 4G 的 这个 水平 所以 它 不仅仅 能够 实现 人 和 人 的 通讯 它 是 什么 啊 它 是 万物 互联 的 基础 万物 互联 什么 意思 呢 就是 5G 不光 可以 让 我们 的 手机 上网 也 可以 让 我们 比如说 可 穿戴 设备 比如 我们 的 手环 心脏 起搏器 等等 这些 东西 上网 还有 智能家居 比如说 我们 的 这个 智能 电视 智能 冰箱 是 吧 智能 垃圾桶 智能水表 这些 都 可以 上网 还 有 智慧 城市 比如 我们 城市 里边 的 路灯 我们 城市 里边 的 这个 红绿灯 这些 也 都 可以 上网 就 实现 了 所谓 的 万物 互联 有 一个 很 有趣 的 段子 说 是 有 一个 美国 的 小女孩 这个 小女孩 是 重度 的 twitter 用户 每天 都 要 发 twitter 她 妈妈 怒 了 就 把 她 手机 给 没收 了 没收 了 之后 她 就 用 她 的 这个 任天堂 游戏机 上网 然后 发了 个 twitter 后来 她 妈妈 一看 游戏机 也 给 没收 了 把 游戏机 也 给 没收 了 然后 她 就 用 wii 游戏机 来 上网 然后 发 twitter 后来 她 妈妈 把 她 这个 wii 也 给 没收 了 结果 她 就 用 他们 家 智能 冰箱 发了 一条 twitter 是 吧 这 是 实现 了 万物 互联 人们 预言 未来 只有 20% 的 5G 设备 是 用于 人 和 人 的 通讯 的 而 80% 的 设备 都 是 用于 人 和 物 或者 物和物 进行 通讯 的 其实 现在 我们 也 有 一些 尝试 比如 上海 有 一个 张江 人工智能 岛 在 这个 人工智能 岛上 就 有 很多 智能 设备 比如 像 无人驾驶 汽车 智能 垃圾桶 无人 巡查 的 飞机 水下 机器人 智慧 路灯 自动 灌盖 智能 电网 自动 送餐 机器人 等等 这些 科技 设备 而 这些 科技 产品 其实 都 是 通过 5G 网络 进行 连接 的 总之 每 一次 移动 通讯 技术 的 进步 都 会 深刻 地 影响 到 很多 的 行业 而且 还 会 有 一些 新 的 行业 被 5G 创造 出来 那 说 的 这么 多 说 5G 非常 好 我们 现在 国内 的 商用 情况 怎么样 呢 我们 现在 国内 使用 的 大部分 5G 都 是 这个 sub-6 5G 我们 为什么 不用 这种 速率 更快 的 这个 毫米波 5G 那 是 因为 毫米波 5G 它 还 面临 一些 挑战 我们 来 说 一下 毫米波 5G 的 挑战 有 什么 我们 首先 从 物理 特性 来 讲 毫米波 5G 是 频率 比较 高 的 这种 5G 信号 它 的 频率 高 那么 根据 物理学 的 研究 人们 发现 了 一个 事 就是 在 空气 中 电磁波 进行 传播 的 时候 它 会 有 衰减 对 不 对 频率 越 高 它 这个 衰减 的 速度 就 越 快 它 衰减 的 速度 会 比 原来 的 4G 信号 要 快 一些 比如 原来 我们 走 这么 段 距离 衰减 了 20% 我 现在 可能 衰减 了 50% 是 吧 所以 我 这个 覆盖 相比 来讲 它 的 这个 覆盖 的 范围 就 会 比较 小 那么 覆盖 比较 小 我们 怎么 能 实现 广 覆盖 很 简单 你 就 多 建 基站 呗 所以 这 又 是 一笔 费用 对 不 对 我们 要 花 一些 钱 这是 第一个 问题 第二个 问题 就是 它 的 波长 比较 短 电磁波 波长 和 频率 是 成反比 的 频率 高 自然 波长 短 毫米波 的 波长 就是 在 毫米 量级 它 比较 短 波长 比较 短 我们 高中 的 时候 学过 它 的 衍射 就 差 衍射 是 什么 意思 就是 这个 波 可以 绕过 障碍物 是 吧 比如说 我 在 墙 的 前面 你 在 墙 的 后面 我 说 的话 声波 可以 绕过 这 堵墙 让 你 听见 但是 一旦 波长 比较 短 衍射 能力 就 很 差 我 就 绕 不 过去 所以 它 易于 怎么样 遮挡 很多 物体 都 可以 把 这个 毫米波 给 挡住 什么 墙 大树 这 就 不 说 了 甚至于 下雨 的 时候 那个 雨 都 能 把 毫米波 挡住 我 打电话 说 我 那个 手 的 握手 方式 都 能 把 这个 毫米波 给 挡住 是 吧 所以 毫米波 经常 会 说 它 只能 进行 视距 传播 什么 叫 视距 传播 就 眼睛 能 看到 的 地方 它 就 能 传 眼睛 看不到 的 地方 它 就 不能 传