杭州都市網(wǎng)

?　　大家好。我是香港科技大學商學院副院長許佳龍，今天跟大家分享的課題是5G與其商業(yè)潛力。

　　高德納2018年預測5G網(wǎng)絡的推出時間，其中最先推出5G的國家很大機會是北美美國跟加拿大，中國大陸，以及澳大利亞。我們一般認為歐洲等西方國家的發(fā)展較好，但此報告預測歐洲5G的推出的時間反而可能是最后一批，原因是什么呢?今天就想跟大家討論一下5G的技術到底是什么?為什么跟之前的“G”發(fā)展方向如此不同?為什么5G帶來了更多的爭議和挑戰(zhàn)?它的商業(yè)潛力在哪?

　　一、5G是什么？

　　首先講一下5G跟之前的G的分別。從技術的背景來跟大家解釋一下一些基礎的概念。數(shù)字通信一般通過信號傳輸數(shù)據(jù)，如互聯(lián)網(wǎng)或所謂的有線電腦通過電子信息零或一傳輸數(shù)據(jù)。無線世界不是電線連接電腦在一起，那我們怎樣通過無線電波傳輸數(shù)據(jù)呢?其實概念很簡單：我們用電波的頻率和波長傳遞數(shù)據(jù)，電波每跳一下就是一次信號的傳輸。如果電波頻率較高，跳得比較頻密，攜帶的數(shù)據(jù)就會比較多。基本上所有無線通信的概念都來自于電波的頻率跳動。這是物理的基礎規(guī)律，所有的電磁波都根據(jù)這一公式--即其波長跟頻率相乘不可超過光速。因此如果光速不變，如果電波的頻率越高，跳動越多，它可以傳輸?shù)男畔⒕驮蕉啵@正是現(xiàn)在我們?nèi)粘Ｉ钪袩o線通信技術的基礎。 這其實就是無線通信傳輸技術幾個G之間一個很大的差別。電波的波長和頻率要根據(jù)光速來規(guī)范。所以高頻率的電波可以傳輸相對較多的數(shù)據(jù)，帶寬就會比較大;同時如果頻率較高，電波的信號就比較集中，多路徑干擾也會比較少。低頻率衰減的機會相對較少，對傳播的依賴程度低，攜帶的數(shù)據(jù)量不高。以上是無線通信技術的一些基礎概念。

　　流動通信里另外一個重要的技術就是蜂窩技術，其概念是把要服務的地區(qū)劃分成一個個小的地區(qū)或區(qū)域，在每一個小蜂窩里都可以重用同一個頻率。比如原來一個頻率可以服務100個人，假如將地區(qū)分成了8個蜂窩，就可以服務800人。但如果只是用一個大蜂窩，就只能服務100人，無法重用。小蜂窩最主要的好處是允許我們在不同的地方重用同一個頻率來服務不同的人，服務用戶數(shù)量大幅增長。蜂窩技術的分別也是5G技術跟其他幾個G技術的一個最大分別。

　　這是不同應用用到的頻率：可以看到傳統(tǒng)的一些應用，比如電視或收音機用的是比較低頻的電波。這些應用要求的是一個大范圍的覆蓋，同一時間必須要高頻。其實電視或者收音機需要的頻譜都是很低的，因為它們傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很少，所以一般可以用一些低頻的電波。高頻的電波端可以看得到我們正在使用的一些流動網(wǎng)絡，如2G, 3G, 4G用到的頻道都是在這幾個GHz頻率里。電信商用一個流動信號把數(shù)據(jù)可以覆蓋到很大的區(qū)域。再往右邊看比較高頻的一些應用，比如家里面用的Wi-Fi，就是2.4或者5GHz。這些Wi-Fi用的頻率已經(jīng)非常接近4G和5G在用的一些頻率了。但他們不是公共應用，只是自己家里用的一些應用，所以跟外面的移動網(wǎng)絡沒有沖突。

　　再往右可以看到現(xiàn)在很多國家地區(qū)正在發(fā)展的5G設想的應用。這些應用很多時候會用到一些比較高的頻率和電波。比如香港已經(jīng)發(fā)了幾個5G頻譜的牌照，用到的可能是3.3，3.5，還有4.9GHz的頻帶。中國大陸正在準備使用的是2.5到4.8GHz。但是大家可能不太理解或者之前沒有了解過，其實這些所謂的5G應用的頻譜，跟正在用的4G頻譜是非常接近的。所以如果單單從無線電傳輸技術或頻譜來講，5G用的頻譜跟4G用的頻譜是差不多的，它的本質(zhì)分別不在于它所用的頻譜，而是剛剛講到的蜂窩技術的分別。

　　有好多預想之中最強大的5G網(wǎng)絡應用是希望5G到最后可以讓我們用到毫米波超高頻電波，頻率越高數(shù)據(jù)量越大。比如4G可能現(xiàn)在是大概二點多或三點多GHz的頻道，如果5G以后的一些應用真的可以到30甚至300GHz的話，單單是頻道導致的傳輸數(shù)量就已經(jīng)可能是十幾倍以上的增加。但這些都不是商業(yè)應用;商業(yè)應用一般用不到這些。現(xiàn)在政府在發(fā)的牌照，用的5G的一些應用基本上跟4G相差無幾。

　　那最大的好處在哪里呢?這是國際通信組織講解到這幾個G之間的分別。比如1G是1980年代誕生的技術，那時技術較差攜帶的數(shù)據(jù)量很少。等到2G, 3G, 4G, 到現(xiàn)在5G有可能到10個GB/s的速度，而且延遲非常少，5G跟4G最重要的分別就在于此。在這個圖中你可以想象一下右邊的是5G的網(wǎng)絡，左邊的是4G的網(wǎng)絡。在4G世界里我們可能就用一個很大的基站就把整個地區(qū)覆蓋起來了，如香港。可能一個比如3 GHz的頻道就可以服務香港700萬的人口。在5G的網(wǎng)絡不會用這樣的一個基站，我們把整個地區(qū)切成很多小蜂窩。每一個小蜂窩可能用的都是這個4G頻譜;但每個基站服務的人就是在小蜂窩里面的那幾個人。

　　想象一下4G的世界我們本來是用一個基站服務了700萬人。現(xiàn)在5G的世界，我們把它切成了非常多的小蜂窩，每一個蜂窩都可以回帶跟4G一樣的數(shù)據(jù)量，但現(xiàn)在需要服務的人可能就變成了可能1000個或100個，差別是很大的。4G的世界一個頻譜服務很多人，每個人分到的很少。但是在5G的世界，最大的分別不在于頻譜回帶能力高與低，而是在于它服務的面積和人數(shù)都變少了，每個人分到的就比較多。這就是為什么很多人都說5G可以有海量的傳輸能力，就是在于同一個頻譜里面現(xiàn)在沒有人跟我爭了，我就可以用到的變多了。

　　另一個很大的差別就是延誤。回到之前國際通信組織的表，5G的延遲時間可能是少于一個毫秒，但4G或3G的延遲時間較長。其實就是即使大家在同一個服務的范圍用同一個頻譜，在4G的世界里服務的人很多，每個人分配到的頻譜很少，同一時間基站需要處理的人數(shù)也特別多。中間每一個過程都是電腦運算的一些過程，電腦運算是需要時間的，就會有一些延遲。5G的世界里每一個蜂窩面積小，你與基站之間的距離很近，同時每個基站服務的人很少，運算量也比較少，那所有的東西都可以加快地去運算傳輸，因此5G的世界里延遲的時間就會比較少。我們很多時候透過5G的網(wǎng)絡就可以應用到一些對時間特別敏感的一些應用，這個也是另外一個5G的世界跟4G的世界里面的差別。

　　總結一下：基本上來講5G跟之前的G的一個最大的分別是在5G的世界里通過建立更多的基站將每個服務的區(qū)域縮小。 移動的用戶從一個蜂窩去到另外一個蜂窩時需要做切換：因為從一個地方，本來是這個基站在跟我傳輸;去到另外一個地區(qū)的時候，要傳到了另外一個基站，那這個傳輸切換的過程是需要電腦運算的。在4G, 3G, 或者以前G的那些年代，因為基站數(shù)量少，所以用戶需要切換的機會不多。就算我開車或是坐在火車上面走動了很大的范圍，可能還是在跟同一個基站在做聯(lián)系，我們之間需要的切換很少。但是5G不同，我們從一幢大廈去到街尾的另外一幢大廈，可能已經(jīng)切換了幾個基站了，這些切換需要很多的電腦的運算能力。大家也可以看出為什么最近幾年我們開始講5G, 十年二十年前都不講5G不是說那時沒有這些概念，而是那時電腦的計算能力還沒有精進到提供頻密的切換，現(xiàn)在的這一代的技術可以做到了。

　　5G中最基礎的概念和最大的好處就是可以用海量的計算能力補償頻帶的不足。 頻譜，像5G是30-300 GHz的頻譜，我們還可以用一些更高的。其實我們經(jīng)常有用的東西，比如X光就是超高頻的電波。大家不會想象用X光來做通信傳輸，因為X光對健康危害大。所以用電波做電子通信是有限的，頻率也不可能無限向上。這也是為什么從2G去到3G的技術的發(fā)展很直接很容易，從3G到4G也挺容易。我們把頻率調(diào)高就好，但慢慢到5G甚至以后6G、7G，不太可能再不斷地上調(diào)頻道了。因此今后的無線通信技術里我們需要的是新思維。5G中最重要的一個思維就是不從頻率的方向想，而是從面積的方向想。 通過小面積把每一個面積里面服務的人數(shù)上漲，讓每一個人都可以分到較多頻率回帶更大的數(shù)據(jù)量。5G用的更高的頻率攜帶更多的數(shù)據(jù)，高頻傳輸對電力的要求高。所以蜂窩面積小其實有好幾個好處：第一個是可以服務更多的用戶。另一方面對電力的要求也變得沒有那么高，我們一般小小的一臺手機的電量可能都足以跟基站做很大數(shù)據(jù)量的傳輸。

　　二、5G技術的啟示

　　首先，5G的技術可以給大家很快的數(shù)據(jù)量和回傳，原因是在于他中間用了很小的蜂窩，每一個蜂窩之間都必須有電腦計算去做切換。因此對基建要求較高，投資的成本會很高。在前幾代的G,可能需要的就是那幾個基站，提供大范圍的不論人數(shù)的服務。但在5G即使是很小的一個城市，涉及到的可能都是一些很小的蜂窩，每一個蜂窩里都需要一個基站，這些都是投資的成本。其次也必須要在地區(qū)內(nèi)有基礎。現(xiàn)在談到的是一個很小的蜂窩，如果一些地方面積太大，無法把所有的用戶都用5G蜂窩覆蓋起來的話，那出了這些蜂窩范圍以后還是需要其他無線通信的基礎建設，讓用戶連上網(wǎng)絡。

　　因此從實際應用來講，如果一個城市里光纖回程可行，部署于一個小型的5G蜂窩網(wǎng)絡的成本大概是從680萬美元;小城市到5000多萬美元。小城市的概念是約15平方公里半個澳門左右的面積，18萬的人口。香港的面積是大概1000平方公里，30個澳門的大小，人口是700多萬。如果在香港鋪這樣的網(wǎng)絡，就要把這個數(shù)乘以幾十，成本非常高。5G的技術雖然很好，問題是不見得每一個城市，每一個國家都可以提供這樣的財力、技術，鋪設這樣的網(wǎng)絡。比較有錢的國家可能就會比較早的應用5G;經(jīng)濟能力相對差的地區(qū)可能很難應用到5G。當然5G技術也可以給國家或是地區(qū)帶來發(fā)展上的不同。因為5G每一個小蜂窩可以覆蓋的地區(qū)面積很少，所以如果國家的面積很大，像中國大陸或是美國，無法把國家的每個角落都鋪上5G蜂窩或是基站。最后仍需要良好的4G或者光纖網(wǎng)絡去讓用戶在 5G基站之間的數(shù)據(jù)傳輸流暢。

　　5G的海量傳輸速度是哪里來的呢?手機在蜂窩里跟基站有很快的傳輸速度，但從基站到外面的世界的傳輸速度很慢，那小蜂窩多快都沒有意義。所以地區(qū)要有良好的基礎設施，包括光纖網(wǎng)絡和4G的網(wǎng)絡，才可以把高速的傳輸也可以通過這些基礎的設施發(fā)送出去。

　　三、5G的爭議與的挑戰(zhàn)

　　國際經(jīng)合組織里面的光纖到家的百分比，最高的是韓國、日本、立陶宛、拉脫維亞;最少的國家是希臘、比利時、英國、以色列、奧地利、德國、意大利，一些大家都以為是發(fā)展得非常好的西方國家，比如說英國、德國、意大利，光纖到戶的比例是非常少的。2018年英國光纖到戶的百分比還不到10。大陸比例非常高，在香港是絕對是超過90。如果5G網(wǎng)絡基站跟手機之間的傳輸速度很快，但是從基站到外面的世界也必須要有一些基礎的高速傳輸網(wǎng)絡，把通信數(shù)據(jù)連到外面的世界去。但如果沒有高速的光纖網(wǎng)絡，就算應用5G技術基站跟用戶手機可以有高速傳輸，他傳送的內(nèi)容出了基站后還是要受到現(xiàn)實網(wǎng)絡的限制。5G潛力在光纖網(wǎng)絡覆蓋好的國家好。

　　另一個啟示是潛在的經(jīng)濟和投資成本。5G網(wǎng)絡很大機會在一個人口密集的城市里面首先得到應用。在地區(qū)范圍很大但人口很少的國家的投資成本比例上就會比較高，因此需要5G的誘因就會比較少。比如說香港、深圳的人口密度非常高，即使通信商投資5G網(wǎng)絡的成本很高，但是至少會有很多的用戶使其愿意支付這個錢設立網(wǎng)絡。但比如農(nóng)村地區(qū)面積大人口少，用5G網(wǎng)絡的成本就可能過高，電信商可能就不愿意投入資源。

　　更重要的一點是5G技術的架構跟以前的電信網(wǎng)絡很不一樣。以前的電信網(wǎng)絡，2G, 3G, 4G, 用戶拿手機從一個地方走到另外一個地方通信就可以了，4G的世界最多也就是發(fā)信息看圖片之類的應用。但在5G的網(wǎng)絡，5G的技術可以用到小區(qū)域甚至于私人場所，因為它的技術基本上也是流動通信的技術。但是另一方面想象一下小蜂窩就是一個工廠，我可以讓我的工廠里面所有的員工通過他們的流動設備應用到一些很高頻的應用跟公司網(wǎng)絡有無縫連接。所以5G的網(wǎng)絡設計非常配合物聯(lián)網(wǎng)。中國大陸前幾年國務院提出的互聯(lián)網(wǎng)+的藍圖，5G的技術基本上就是為這樣的規(guī)劃提供了通信技術的基礎建設。例子包括工廠規(guī)劃，自家裝配線，用戶智能家居的系統(tǒng)。我們可以把很多不同的設備聯(lián)系到一個小小的5G網(wǎng)絡里面去，讓所有的一些設備都可以通過5G的技術連接到廣大的互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)重點就是很多的物、很多的設備、進行連接。在5G的世界里，每一個蜂窩服務的人少，每個人可以帶上網(wǎng)絡的設備就多了很多，這就可以連接到很多不同的物件。

　　四、5G的商業(yè)潛力？

　　5G網(wǎng)絡用到很多蜂窩，服務大量用戶，每個用戶可以回帶很多物件連到互聯(lián)網(wǎng)上，就可以把網(wǎng)絡應用滲透到社會的每一個層面。聯(lián)合國國際電信聯(lián)盟的報告里提到5G網(wǎng)絡的使用場景。其中考慮到你需要的數(shù)據(jù)量到底是多少。另一方面是你的應用可以接受的延誤有多少。好多現(xiàn)在就算沒有5G的世界里面已經(jīng)在應用的實際場景，比如電車傳感網(wǎng)絡，個人的云，汽車的自動撥打，這些應用對實時的需求其實不高，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也不高，所以這些應用在現(xiàn)在的4G或者是之前幾代的通信網(wǎng)絡的技術的基礎上都可以做到的。

　　另一方面，比如多人視頻通話，無人駕駛，增強現(xiàn)實，都需要很實時通信要求，需要回帶海量數(shù)據(jù)，這些可能是5G的實際應用場景。但我們現(xiàn)在真的需要這些應用嗎?這些應用在實際的生活里面真的有那么大的價值嗎?或者是有很多的用戶對這些應用有興趣嗎?這其實是一個很大的問號。另一方面比如自主駕駛首先要通過電腦自動操控你的汽車，因此對時間延遲的要求非常高，需要的數(shù)據(jù)量也非常大。一輛汽車通過攝像鏡頭實時傳輸?shù)缆穲D像，電腦立刻就運算。這樣的應用場景當然很可能用得上5G的網(wǎng)絡吞吐量，和短延遲的資源。在5G網(wǎng)絡里我們無法保證整個網(wǎng)絡都是無間斷的。從一個蜂窩去到另外一個蜂窩中間畢竟還是需要做切換。流動通信做切換時如果信號出了問題，大不了就是信號斷了、通話斷了。一輛汽車如果從一個蜂窩去到另外一個蜂窩中間切斷了怎么辦呢?5G網(wǎng)絡的應用里是否可以無縫去支援這些應用現(xiàn)在還沒有答案。

　　智能家居、建筑的應用其實在5G網(wǎng)絡里有很大可能可以真的做到一個良好支援。比如家中監(jiān)測或身體狀況監(jiān)測，在5G的世界里我們可以把它做的更好。在5G的技術里面很大機會都可能支援比如無人駕駛或增強現(xiàn)實等應用，最后價值是否實現(xiàn)很大程度上不在技術的本身，而是在于用戶和市場的考量。

　　提到5G我們會想到技術、頻寬、流量、傳輸速度等等。技術永遠都是好的，但當你把技術帶到市場去時，很多技術不一定會被用戶接受。因為那些技術好到一個用戶不需要他們的程度。很多時候技術的投入可能預想很好，場景很好，但市場結果不一定很好，因為它沒有受到大眾的支持。提供這些應用但是成本高，其中也有一部分到要轉(zhuǎn)移到用戶的手上，那最后要不要用你的技術就是看你的價值夠不夠。場景非常光鮮美好，但究竟5G技術到最后在市場上面會不會受到用戶的支持，或者技術的價值是不是真的可以實現(xiàn)出來，未來可進一步討論。