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【杂谈】只是变得更快吗?对5G 技术发展的反思

某不知名学生期末报告,觉得写了好久也算有意义的研究,故发一份在这里。


摘要:近年来,关于 5G 技术引起了广泛的争论,甚至出现了大规模的“5G 无用论”。然而,在阅读相关的讨论、报告和论文之后,我们可以发现这个问题的关键在于大众对于 5G 技术的误解:5G 技术的主要应用领域是工业互联网,而在个人生活中使用 5G 技术并没有带来“变革性的技术热潮”,相反地,很多人抱怨 5G 技术的某些负面作用。这种误解不仅仅源自于大众对于技术细节了解甚微,还受到媒体的过度宣传和网络上错误理解的误导的影响。
关键词:5G 技术;5G 无用论;5G+ 工业
中图分类号:TN929.5

近年来,对于 5G 技术的讨论非常激烈。有人声称 5G 技术是无用的,然而,5G 技术的商用已经过去几年了。与此同时,网络上对于 5G 技术的讨论似乎陷入了一个尴尬的境地。一方面,反对者明确指出 5G 技术没有带来巨大的提升;另一方面,5G 技术似乎又有许多令人兴奋的应用。然而,这些讨论往往陷入了错误的类比和无意义的争论。那么,5G 技术对我们的生活到底意味着什么?为什么这种看似“没有太大提升”的技术如此重要地出现在通信技术的关键位置?

对于5G 技术的争论

近年来对于5G技术的争论有很多,但是主要集中在5G技术的实际应用和对个人生活的影响上。在网络上产生了很多5G无用的言论,甚至很多人在生活中也感觉不到5G技术的便利。

 “5G无用论”者可能会认为5G技术对人们的生活和社会没有实质性的影响或改变,并且认为5G的推广和应用是没有意义的。该理论的支持者可能会认为,目前的4G网络已经足够满足人们的通信需求,而5G只是一个市场营销手段,无论是在速度、容量还是功能上都没有明显的优势。

然而,许多人对这种观点持不同意见。他们认为,5G技术不仅可以带来更快的数据传输速度和更可靠的连接,还能支持更多的设备和应用,如物联网、自动驾驶、远程医疗等。他们认为,5G将对多个行业产生深远的影响,并为创新提供更广阔的可能性。

需要指出的是,无论是支持还是反对“5G无用论”,这是建立在对5G技术的了解和预测的基础上。所以我们需要从5G技术的发展和应用中,才能了解5G技术到底能做什么,是否能给我们带来“革命性”的改变。

从4G技术到5G技术

5G技术是第五代移动通信技术的缩写,是指目前最先进的无线通信技术标准。它是基于前几代移动通信技术(如2G、3G和4G)的改进和升级,旨在提供更高的数据传输速度、更低的延迟和更大的网络容量。

4G技术面临的问题

5G技术需要解决4G技术面临的问题。Gohil Asvin 指出 4G 技术在移动端面临的挑战主要有这几项:

  • 多种模式的用户终端
  • 多种无线系统的选择
  • 安全性
  • 网络基础设施和 QoS 支持

从这些挑战中我们可以看到,随着用户数量、信息容量、设备与系统的多样性的巨幅增长,以及对安全性的需求的不断提高,我们对5G技术的需求也日益增长。

5G标准的制定与进步

5G标准的制定是由国际电信联盟(ITU)和第三代合作伙伴计划(3GPP)等组织共同推动的。ITU在2015年制定了第一个5G技术框架,将其定义为IMT-2020(国际移动电信-2020)技术。这个框架提出了对5G技术性能的要求,如更高的数据速率、更低的延迟和更大的网络容量。而在3GPP方面,它是一个由电信标准制定组织组成的合作伙伴计划,负责制定并发布全球移动通信标准。3GPP将5G标准分为两个阶段进行制定:

    Release 15:在2018年投入商用。这个阶段主要是建立5G的核心网络架构和基础设施,并支持非独立组网(NSA)的形式,即使用现有的4G网络作为辅助支持。

    Release 16:在2020年投入商用。这个阶段进一步完善了5G标准,包括独立组网(SA)的支持、更多的频段和技术改进。这也是真正意义上的全面商用5G网络的实现。

除了ITU和3GPP,各个国家和地区的电信运营商、设备制造商和研究机构也积极参与到5G标准的制定中,以推动更好的技术发展和应用。例如中国的华为公司就在中国地区5G基础设施中发挥了重要作用。

https://cdn.jsdelivr.net/gh/LogicShao/PicBed/img/IMT-Advanced.png

图1显示了从4G(IMT-Advanced)到5G(IMT-2020)的八个关键性能能力的提升。图1中的某些能力参数是IMT-2020领域研究和调查的目标,并预计将在ITU-R推荐的未来版本中进一步发展。

从这张图中我们可以看到5G技术在速度、容量、延迟和效率上都大大超过了4G。更具体一点,与4G相比,5G技术具有以下几个重要特点:

  • 更高的速度:5G的理论峰值下载速度可达到10Gbps,比4G提高了数十倍。这意味着用户可以更快地下载和上传大型文件,观看高清视频和进行实时互动。
  • 更低的延迟:5G的端到端时延可以降低到1毫秒以下,大大减少了数据传输的延迟时间。这使得实时应用,如远程医疗、自动驾驶和增强现实等,能够更加可行。
  • 更多的连接:5G技术可以支持更多的设备同时连接到网络,实现物联网的发展。这为智能家居、智能城市和工业自动化等领域提供了更多的机会。
  • 更强的网络容量:通过利用更高的频谱和更高效的信号传输技术,5G可以提供更大的网络容量,以满足不断增长的网络需求。

所以5G相对于4G的提升是毋庸置疑的,那么问题的关键在于这种提升是数量的演进还是质量的变革。

5G技术是对4G的变革吗?

Pekka Pirinen指出了业界对5G的普遍共识:5G只是多种技术、场景和用例的整合,而不是新的单一无线接入技术的发明。这意味着,5G并不仅仅是为了提供更快的速度,而是基于速度和容量的基础上,通过设备互联和场景整合发挥新的作用。在Naser Al-Falahy和Omar Y. Alani的论文中也提到,新技术和变革对5G的影响将决定它是现有网络的演进还是革命性的变革。例如,像大规模多输入多输出(M-MIMO)、波束成形、设备对设备(D2D)通信、小区部署等技术在4G网络下已经可以实现,只需要做一些修改来支持5G。对于这些技术来说,升级到5G并没有产生“变革性”的改变。同时,我们也可以看到,我们日常生活中的相关技术已经可以在4G网络下实现,所以5G的提升只是4G技术的演进,对我们的生活改变微小,甚至无感。然而,Naser Al-Falahy也提到,在毫米波频段需要许多革命性的技术,因为其传播特性和硬件限制与当前设备不兼容。此外,在网络节点和体系结构方面也会发生重大变革。因此,5G技术是4G技术的演进还是变革,取决于能否塑造5G的变革。

我们可以看到,5G技术确实在基础设施的层面产生了变化。然而对于大多数人来说,对于电子设备的交互主要集中在屏幕上。无论是基站和网络架构的改变,还是移动设备技术的改变,对于使用者来说都不会产生明显的影响。

5G 技术的现状

尽管5G技术的商用部署已经开始,并且在一些地区已经建立了5G网络,但全面广泛的应用仍在不断扩展和发展中。一些国家和地区已经在一些城市或地区实现了5G网络的商用部署,如美国、韩国、中国、日本和欧洲一些国家。在这些地区,用户可以通过5G网络获得更快的数据传输速度和更低的延迟,以及更好的网络连接体验。

在应用方面,5G技术已经开始应用于一些领域,如智能城市、智能交通、工业互联网、医疗保健、农业等。例如,自动驾驶汽车、远程医疗、智能物流等领域已经开始采用5G技术进行创新和应用。然而,由于建设5G网络需要大量的投资和技术支持,以及相关应用场景的准备和配套设施的建设,全面的5G技术应用仍然需要时间。最重要的是,5G技术的广泛应用还需要更多的设备支持、应用场景的创新和培育,并解决一些技术和安全问题。因此,尽管5G已经有了一定的商用和应用进展,但其全面广泛的应用仍然需要进一步推进和发展。

5G 技术在潜在领域的应用

Meer Zafarullah Noohani 和 Kaleem Ullah Magsi指出,5G 技术的目标是提供更快的速度、更低的延迟和更高的服务质量,以满足智能手机、物联网设备、自动驾驶车辆、虚拟现实设备和智能家居连接等需求。

通过研究这些技术的共同点,我们可以发现 5G 技术的应用具有“处理大量设备、大量数据和不同系统”的特点。正如前文所述,这些特点是 4G 技术所不具备的。Shafique K指出,“据估计到 2025 年,互联网节点可能存在于每一个独立的物体中”,这正是物联网技术发展的背景。然而,在现实生活中,直到今天的 2023 年,互联网节点并没有出现在每一个独立的物体中,设备之间的互联仅仅限于同一系统内,例如小米的智能家居和华为的鸿蒙生态。而且这些例子中,我们往往使用WiFi技术或者4G技术,并没有看出5G技术使用的必要性。这也是我们对于 5G 技术无感的原因之一。

再者,自动驾驶和虚拟现实领域在中国尚未大规模商用。我们日常生活中的技术进步更像是之前技术的演化而非革新。对于我们来说,许多 5G 技术的潜在应用还在路上,并没有对我们的生活产生可感知的影响。5G技术和正常人的关系更像是鱼和水的关系:鱼需要水,但是长时间生存在水中的鱼很少感觉到水的存在。

因此,除去在个人应用的环节,那么问题的答案应该就在于 5G 技术在工业中的使用。

5G技术在工业生产方面产生了巨大的作用

首先,我们来看一篇新闻报道题为“5G的超低延迟可提高喷气发动机部件的产量”。报道中提到,爱立信和弗劳恩霍夫生产技术研究所正在共同探索和开发5G在工业领域的应用。该报道介绍了5G技术首次用于制造喷气发动机部件的案例,目前正在MTU航空发动机中进行测试。根据报道,使用5G技术可以将加工时间缩短75%,原先需要15-20小时的加工时间,整个周期需要3-4个月(包括涂层和质检)。据爱立信的报告,仅这个5G产品的加工过程每年可以节省2700万欧元的成本,全球范围内的节省金额高达3.6亿欧元。

另外,在2019年的中国两会上,人大代表郑杰提到工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的关键基础设施,代表着全球产业布局的新方向,也是我国实现工业赶超的重大机遇。我国早在国家层面就对5G技术在工业生产方面的作用给予了重视,并作出相关决策。

不仅如此,在2021年12月发布的中国“5G+工业互联网”发展报告中指出,目前我国工业互联网已经基本形成了数字化研发、智能化制造、网络化协同、个性化定制、服务化延伸、精益化管理六大融合应用模式,覆盖了41个国民经济大类。工业是5G融合应用的主要领域,全国范围内超过1800个“5G+工业互联网”项目涵盖航空、矿山、钢铁、港口、电力等22个国民经济重要行业。这些项目在加速推广六大新模式的过程中,有力地推动了工业转型升级和产业融通发展。这表明5G技术在工业领域已经产生了重要的影响,不容忽视。

由此我们可以看到,5G技术在工业生产方面的作用是十分显著的。首先,通过物联网连接,工业设备和传感器可以实现更多的连接和通信,实现高效的数据收集和共享,从而提高生产效率和运营管理。其次,5G技术的低延迟通信使得工业生产过程中的实时控制和反馈成为可能,实现精准的机器人控制、远程操作和协同工作,提高生产效率和工业安全性。此外,高带宽传输支持高清图像、视频和大数据的传输和处理,为工业系统的监控、遥感和图像识别提供了更精确和高效的数据分析和决策。另外,边缘计算和人工智能的结合,以及5G网络的支持,推动了工业自动化和智能制造的发展,实现更快速和智能的响应。最后,5G技术还支持虚拟和增强现实应用,通过智能设备提供即时的操作指导、培训和远程支持,提高工作效率和质量。

对5G无用论的反思

从上文的讨论中,我们可以得出以下结论:对于大多数人来说,5G技术实际上就像移动的WiFi一样,人们对于5G的需求在于可以流畅地接入互联网。在这个前提下,5G技术带来的通信技术变革、基站结构的变化等结构性的提升对普通人来说是没有感知度的。其次,在5G技术商用时广泛宣传物联网技术、无人驾驶、远程医疗技术等,很大程度上误导了公众。对于普通人来说,这些技术并没有普遍应用,甚至很多人在生活中根本没有使用过5G。而5G技术的重要应用实际上是在工业领域,而不是日常生活中。当然,5G技术解决了4G技术面临的问题,特别是大规模设备接入的问题。然而,从用户体验的角度来看,5G体验只是4G的演进而不是革新,这也导致了很多关于“5G无用论”的言论。实际上,这是公众对于5G技术的误解,而不是5G没有用,而是用处在于个人生活中体现的不明显。此外,一些人担心5G技术可能对健康、隐私和环境造成负面影响,这增加了人们对5G技术的不信任和拒绝。

事实上,5G技术在工业互联网领域具有巨大的潜力和价值。首先,5G的高速和低延迟特性使得工业设备能够实时传输和处理大量数据,从而实现更高效的生产和管理。这对于制造业、物流业、能源领域等有着重要意义。其次,5G技术的高可靠性和较低的能耗,使得智能制造、物联网和自动驾驶等领域的发展更加可行。这意味着更多的机会和创新空间,可以带来更好的工作和生活质量。

为了解决这种误解,我们需要更加客观和准确地宣传和教育大众。媒体和专业人士应该通过科普和解释来消除人们对5G技术的疑虑,让大众更加了解5G技术的优势和应用领域。同时,政府和相关机构也应该加强监管和规范,确保5G技术的安全与可靠性,以便人们能够放心使用和接受这项技术。

总之,5G技术在工业互联网领域具有巨大潜力,但在个人用户层面并不会带来太多改变。对于消除大众对于5G技术的误解,我们需要更加客观准确地宣传和教育,同时加强监管和规范,以实现5G技术的良好发展。

总结

这篇报告首先介绍了5G技术面临的质疑和大众生活中对其认知不足的现状。接着简述了5G技术相较于4G技术的改进和5G标准制定的过程,并指出了5G技术的几个潜在应用。文中强调了5G技术目前主要应用于工业互联网,并发挥了重要作用。最后,我们进行了对于"5G无用论"的反思和对策:这一论断源于公众对于5G技术的误解,我们需要正确宣传5G技术以消除误解。


非常青涩的报告,AI味很浓,参考文献也过于老旧,但是“千里之行,始于足下”。毕竟是认真写的,也希望能继续进步。

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2024-02-15