未来二十年 5G将如何改变我们的生活？
2019年10月31日，中国三大电信运营商在同一天公布了5G的资费价格，这标志着我国的5G网络正式进入商用化。过去那么多年，一直被人们争论不休的5G时代不再是未来，它已经开启了。
作为一个科普作者，关于5G，我最常被问到的一个问题是：我要不要把手机换成5G手机啊？
这个问题，真的没法一句话给个是或不是的结论，因为这个问题的答案与你是什么样的人，以及你的具体需求息息相关。希望所有关心这个问题的人，能耐心地把本文看完，然后自己作出最适合你自己的决定。
首先，你要了解5G信号覆盖的现状，因为5G手机只能在有5G信号的地方发挥最大的价值。在没有5G信号的地方，它就依然只是一个4G或者3G手机，手机的5G标志就只是一个摆设。而与5G信号覆盖面积大小直接相关的数据，就是5G基站的数量。
我们以全国首个5G试用城市上海市为例。来看看如果要实现上海市5G信号的全覆盖，需要多少个基站。
根据三大运营商共同控股的中国铁塔公司的数据，截至2019年第一季度末，上海全市共建成4G基站铁塔2.6万个。我国的5G网络目前是工作在3300兆赫-5000兆赫之间的频段上的。这是一个很高的频段。但是，频率越大，衰减就越厉害，所以基站与基站之间的距离就必须缩短。如果想要达到与4G相同的网络覆盖率，5G基站密度将是4G的3倍左右。也就是说，如果想要5G信号在上海市实现全覆盖，需要建设大约7万个5G基站。
但是，好消息是，如果需要对5G设备进行大范围推广，所有已经建好的4G铁塔都不需要重建，只需要进行比较简单的供电改造，然后把5G设备挂上去就可以用了。这是推广5G比4G有优势的地方。所以，5G基站的建设速度会超过4G基站的建设速度。
而且，5G设备发射信号的波长更短，波长越短就意味着天线可以做得更小，毫米波允许把天线阵列做得很小而没有干涉现象发生，所以发射设备也比4G设备要小巧得多。城市里的红绿灯、路灯、监控杆以及小区楼房的屋檐下都可以悬挂5G基站。这也是我们能够以超快速度推进5G建设的原因。
据报道，上海市计划到2019年年底，建设超过1万个5G基站，到2021年累计新建3万个5G基站，届时将基本实现上海市区范围内的5G信号全覆盖。
除了这些发射功率较大的基站，5G还有一种专门用来解决建筑物内网络信号问题的微基站。现在已经开通的上海火车站内的5G试点，就是由几十个微基站组成的信号网，但部署的难度并不高，只用了很短的时间，试点就投入了运行。
所以你看，虽然我们总是听到某个城市动辄就要建设几万个5G基站，听起来工程浩大的样子，但实际上的难度应该还是在三大运营商的能力范围之内的。况且，三大运营商的背后是国家的支持，在需要的时候，他们还会获得海量的贷款支持。我国在办这类事情的时候，特别能体现出一声令下，全体动员，集中力量办大事的特点。可能你不知道，我国的人口是世界五分之一，但我们拥有的4G基站的数量占了世界二分之一。所以，对于我国来说，能用钱解决的事情都不算大事。相比于5G面临的其他阻碍，我反倒是对基站建设速度最乐观的。
但是，5G手机面临的阻碍不仅仅只有基站问题，还有其他一些复杂的问题。其中有一个很大的阻碍是通信协议标准统一的问题。
移动通信协议就好比我们平常说话一样，如果咱们俩所使用的语言不一样，是没办法互相交流的。所以5G也必须设立一个全世界统一的标准协议。确定协议这个事情，是由一个叫做3GPP的国际组织负责的。目前关于5G的通讯的稳定版本是R16版。但是这个版本预计要等到2020年的6月，才能最终确定下来。所以说，我们现在能体验到的5G，还只是实验性质的准5G。
很多人总是喜欢用下载电影快不快来判断5G时代是否已经到来，但这其实是非常业余的想法。一秒钟下载一部高清电影这种事儿，不可能也没必要发生在手机上。
凡是你在新闻中看到的一秒钟下载一部高清大片的报道，都是在实验室中理想状态下的测试。所有的带宽都分配给一部手机用，那当然快啦。但一旦民用，那就是无数的手机一起使用。并且我们目前试点的5G网络都是非独立组网的网络，工作频率也并不是在理想的24千兆赫的波段。但我想说，其实一秒钟下载一部大片的事情根本就是一个伪需求，网速快到了一定程度后，就不再需要本地存储影片了，所有的服务都是云服务。
实际情况是，我国并没有直接使用带宽充足的毫米波来推广5G，而是采用了逐步升级的策略，这是因为：
第一，在现在的厘米波频率上，我们能够充分的利用现有4G网络的基础设备，快速推进5G信号的覆盖。这是投资最少，见效最快的方案，也是最得民心的方案。
第二，我们的毫米波频率，目前是有一些特殊的用途占用着的，比如我们的航天项目、高空探测项目和射电天文研究，就需要使用毫米波的波段。如果想把一整块带宽资源都拿出来，给5G通信使用，国家也需要充足的时间去协调。
第三，就是我们的毫米波商用设备其实还不够成熟。比如说我们要用在基站上的毫米波天线，现在仍处于实验阶段。毫米波绕过障碍的能力很差，会受到降雨、雾霾天气的严重影响，很多问题还有待于技术上的突破。
看到这里，或许你还是一头雾水，不知道自己何时需要换5G手机。那么这样，我换个方式来回答这个问题，我给你大致描绘一下5G在未来的发展时间节点，你可以自己对号入座，看看自己属于哪一类人群。
最初，身处5G试点区域的人，可以体验到令人惊艳的上网速度。因为，这时候与你分享带宽的人数会很少，网速自然就会相当快。这件事情现在正在发生。
随后，随着5G网络覆盖面积的增大，用户数量也会急剧上升，带宽分享肯定会带来网速的下降，虽然这时候的5G网速肯定还会比4G时代快得多，但肯定已经谈不上惊艳了。这个过程会发生在未来2-3年之内。
再后来，有50%的用户升级到5G网络，这可以定义为5G网络完成全覆盖的重要时间节点。我预测，这个时间节点会在未来4-5年内到来。
在5G的普及过程中，会有一种神奇的智能硬件诞生。与现有的智能硬件不同，新款的智能硬件将会自动直连5G网络，不再需要WIFI的支持，它们默认就是联网状态的。这些智能硬件的厂家早已与运营商签订了协议，它们将终生免费使用5G网络，无需你为它们缴纳网费。这种硬件会在5年后大量出现，它们的应用领域也层出不穷。到那个时候，大多数人才会意识到，原来5G不等于手机。
很快，你还会发现，一些厂家的配套家电之间会支持自动的通信。比如说，你的空调可能会在开启前帮你把窗户关上。或者你的冰箱会把鸡蛋从电商网站加入你的购物车里。你的健康手环和体重秤也不会再与你的手机通信，它们会直接把数据上传到云端，交给人工智能健康管家去管理。如果你家里所有的家用电器全部选购的都是同一个品牌，那么它们很有可能做出一些更有想象力的事情。这件事情在未来5-10年之间会逐渐呈星火燎原之势。
5年后，在一些公共场所，比如体育馆、火车站和飞机场等人员密集的场所，你会发现上网速度比你的家里要快上几倍甚至十几倍，这是因为毫米波5G已经在这些需求最高地方逐渐普及了。10年后，只要在有公路的地方，我们就可以享受到来自路灯灯杆上的毫米波5G提供的超高速网络。
令人无限期待的自动驾驶技术，很可能会在15年以后才能逐步走向实际应用。自动驾驶技术比家用电器困难的地方不仅仅是技术细节，更有两个巨大的阻碍需要突破。一个是通信协议上的统一。只有所有的汽车厂商都遵循这个协议，自动驾驶汽车才能在路面上完成通信和协作。另一个问题是新老汽车的交替，也必然需要一个漫长的淘汰过程。
计算机科学家吴军博士曾经预言，工作在物联网设备上的芯片需要更低的能耗，同时也需要一个更加轻巧的操作系统与之配合。这将会诞生另外两个巨头型的公司。在互联网时代，这两家公司是微软和英特尔；在移动互联网时代，这两家公司是谷歌和ARM；在万物互联的时代，5G 已经开始全面融入普通人的衣食住行。经过激烈的竞争之后，两个新的互联网巨头也会初露端倪，商业江湖的格局开始重新洗牌。
关于5G，我非常喜欢邬贺铨院士的那句话：“4G改变生活，5G改变社会。”
好了，现在你知道自己什么时候需要换5G手机了吗？
（作者汪诘为科普作家，著有《星空的琴弦》《亿万年的孤独》《未解的宇宙》《少儿科学思维培养书系》等书。）
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