吳軍講5G|02-基因與演化:為什麼談5G必談IoT?

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這一講,我們來說說為什麼談5G必談IoT,以及為什麼我說5G和 IoT,是未來世界的波粒二象性?

對於同一個事物,不同的人從不同的角度來看,看到的東西是不一樣的。這就如同對於光這種現象,牛頓等人看到的是粒子的特性,他們認為光是一束粒子,而惠更斯等人,則看到的是波動性,他們覺得光是一種波。

今天對於移動網際網路,其實搞計算機的人,和搞通信這兩類人,由於視角不同,所看到的現象也不同,他們都覺得自己看到了本質,都強調各自不同的一面,並且在自己看到的那一面開展自己的工作。

對於5G和IoT,也是如此,它們原本應該是一個不可分割的整體,但是搞通信的人會強調新的通信標準這一面,強調它的快,他們相當於看到了波動的一面,就成了5G;而搞計算機的人,會強調它的廣泛性,它的無所不在,它所連接的節點數量多,這相當於看到了粒子的一面,就成了IoT。

我們這一講先分別從這兩個不同的視角來解讀IoT和5G,然後再說明它們為何是一個整體,要談5G就繞不開IoT。更重要的是,我們需要學會通過溯源,找出一個事物的基因,然後再觀察它的演化,了解它們的發展規律,理解它們為什麼現在是這樣的,才能更容易看清它們未來的發展。

我們先從計算機人士的角度來解讀IoT。對於這部分人來講,網絡的通信在早期是計算機和計算機之間的通信。遠程的,跨過不同區域甚至國家的計算機連上網,就形成了網際網路。

最初的網際網路誕生在1969年,一共四台大學裡的伺服器就連成了網絡。那是由美國(國防部)的高級研究計劃署(ARPA,今天DARPA的前身)主持的,最初是為了方便研究人員遠程使用美國幾個超算中心的超級計算機,試驗遠距離聯網傳遞信息和控制遠程的大型機。

因此,早期網際網路的基因就是計算機和計算機的聯網。雖然到了上個世紀末,全世界的網際網路已經比較發達了,這個性質依然沒有改變。那時候,人並不直接和網際網路相聯,人可以通過某一台計算機,訪問網際網路的信息,或者使用遠程的伺服器。但是當人一旦離開計算機,就和網際網路無關了。

早期網際網路這種基因,決定了從業者所關心的焦點集中在這樣兩方面:

如何快速地在伺服器之間傳遞信息,這符合我們所說的「利用更少的能量傳遞更多的信息」這個中心軸。比如思科公司和華為研發越來越快的路由器和交換機,就是為了解決這個問題。

如何讓網絡兼容不同的計算機和作業系統,比如原先太陽公司提出Java語言,就是為了解決不同計算機的兼容問題。

我們通常把那個時代的網際網路稱為第一代網際網路,連接它們的主要媒介是各種信號線(網絡線)。由於計算機很少搬動,因此它的供電不是問題,大家也不太考慮計算機要節約能源,而是單純追求速度。這是第一代網際網路的特點。

第二代網際網路就是移動網際網路。從表面上看,它是由智慧型手機或者平板電腦這樣可以移動的設備,取代了固定的計算機,因此網絡的傳輸從固定的線路,到了空中的無線電波。但這只是表面現象,它的本質是人和人的聯網,因為大家聯網的目的不再是要利用其他人的設備,而是要找到對方那個人。因此從第一代網際網路到第二代,計算機和手機不是本質,連接的對象從機器變成了人才是本質。

但是第二代網際網路,也就是移動網際網路時代,由於人是移動的,需要通過看不見的,卻無所不在的無線電波連接,就取代了網絡線的連接,而過去2G網際網路不夠快,所以必須要有3G和4G。也正是因為人要移動,就不可能插電源,那麼就要求移動設備的處理器省電,作業系統也省電。

同時,由於不可能帶有鍵盤,就需要觸屏的設備,語音的輸入,以及通過圖像進行人身份的驗證(而不僅僅是過去的密碼)。當然,同時也需要電池技術的改進。所有這些變化,就導致了新的商業機會的出現。

上面是從計算機從業者的角度來理解的第一代網際網路到第二代的變化。但如果從通信行業從業者的角度看,則是另一番情景。

首先從1G到4G,信息的傳輸率基本上做到了每一代增加一到兩個數量級,這樣通信從原來主要打電話,變為了從網際網路上傳遞數據。於是移動通信就開始和網際網路結合了。

其次,從1G到2G,再從2G到3G,每次通信技術的變革,都發生了革命性的變化。但是到了3G,再想往4G改進,其實傳輸的效率已經接近極限值了。因此,想要突破,就只能集中在增加通信的帶寬,以及減少通信的路徑中的節點上。

這就好比汽車的內燃機的效率提升到一定程度就上不去了,要想增加功率,就要用更大的內燃機,或者增加一個電動機一樣。這也是從3G到4G,你除了體會出網速快以外,好像感覺不出其他差別的原因。

但是值得一提的是,從1G、2G到3G、4G,固定電話網絡和移動通信網絡合二為一了,實際上今天很多人家已經不再安裝固定電話了。而且到了4G時代,網際網路和移動網際網路在功能上其實是解決同樣的事情。

也就是說,網際網路和移動通信到了這個時代,在用戶看來才成為一個整體。1G、2G時代,它們的作用是不同的,網際網路是為了讓你找信息,而手機是為了讓你找人

不過在3G、4G的時代,網際網路和通信的網絡在物理上還是不相聯的,是兩套完全不同的系統,被兩類不同的公司所控制。對使用者來講,你在外面發朋友圈,看視頻,用的是4G信號,回到家裡,趕快換成Wi-Fi。為什麼呢?因為Wi-Fi是不收流量費的,4G要錢。這就體現出兩種網絡的不融合了。

為什麼家裡的網際網路和外面的行動網路收費方式不同,因為前者是被網際網路公司控制著,它們一直強調網絡中性化,也就是說不管用網多還是少,都不應該歧視,要一視同仁。但是後者是被通信公司控制著,它們強調按照打電話的時間或者流量收費,因為一百年來,它們就是這麼做的。

好了,接下來我們不妨分別問一問這兩個不同行業的從業者,他們未來各自發展的方向是什麼?搞計算機的人會講,他們希望將世界上所有東西都聯上網,這就是萬物互聯(IoT),而搞通信的人會講,他們希望網速更快,能夠支持更多的設備同時上網,而且希望各種網絡的融合,這就是5G。

我們可以看到,這兩個行業的融合,你家裡的Wi-Fi和外面5G基站的合併,在5G時代,就成為了趨勢。

那麼為什麼不可能在4G的基礎上,通過提高基站的功率和帶寬實現兩種網絡的融合呢?因為4G的移動通信標準有三個無法解決的問題:

首先,當上網設備數量太多後,它的帶寬不夠,所能同時並發處理的上網請求也不足

大家如果差旅住在一個小酒店,可能會有這樣的經驗。你看著設備上顯示那裡的Wi-Fi信號挺強的,但是網速很慢,而且經常被別人踢出去。這就是總帶寬和並發能力太低所導致的。4G網絡在IoT時代就會遇到這個問題,因為在制定4G標準時,就沒有打算讓那麼多設備同時上網。

其次,今天的IoT設備聯網的方式實在是既不方便,又極不安全。

今天大家使用IoT設備,要麼是通過藍牙和你相聯之後再上網,要麼是通過家裡的Wi-Fi聯網,總之不能直接聯網。如果你10年後回過頭來看這種聯網的方法,就會覺得很奇怪,這就好比你有了手機,但是無法直接使用,要回到座機旁,通過無線電波和你的座機相聯,然後才能打電話一樣。

今天你的智能手錶,離開了手機就難以通行,家裡的監控攝像頭,離開了Wi-Fi就不工作。這些問題,4G都無法解決。

此外,目前這種做法有很大的信息安全隱患,由於篇幅的原因我們就不細講了,大家記住這個結論就好了。

最後,如果單純增加4G基站的發射功率,那至少需要增加一個數量級,市民的安全就會受到威脅。而且,如果無線電波的頻率不斷增加,你用一張紙就把信號擋住了。

由於4G的這些致命問題,要在未來IoT時代保證通信的順暢,我們只能另起爐灶,設計新的行動網路。這個被稱為5G的新網絡標準,除了提高總帶寬,很重要的目的就是讓海量設備同時上網。因此5G是和IoT相伴生的。

從5G發展的必要性來看,它其實是網際網路發展,或者說通信發展的需求。當所有的東西都要上網,或者說都要通信後,就必然需要5G。而到了5G的時代,網速可以提高1到2個數量級,這樣不僅足夠IoT使用了,而且對於大多數人家來講,其實不再需要拉寬頻,裝Wi-Fi了。

這樣,網際網路和通信網絡就真的融合了。這可能也會促使這兩個行業的融合,比如統一收費標準,甚至在一些國家,兩個行業之間的企業互相併購。事實上在4G時代,雅虎已經被電信公司收購了。

要點總結

  • 5G和IoT相輔相成,它們是一個整體,只不過搞通信的人強調連接和通信技術,搞計算機的人強調上網設備的範圍。
  • 目前的4G技術沒有進一步升級的可能,因此5G勢在必行。當然它發展的速度,受限於IoT的發展進程。
  • 網絡的融合是通信和計算機發展的趨勢,任何和這個趨勢相關的努力都是順勢而行,任何單獨搞一套的做法都是逆勢而行,會被淘汰。
  • 5G會讓很多技術落地,比如無人汽車、全息通訊等,這些我們今後還會講。

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