從單位能量傳遞的信息量角度來論證5G是否是偽需求

孫旭海

（海南中京南方信息工程有限公司，海南 海口 570125）

1 5G和4G在技術(shù)參數(shù)上的差異

當(dāng)今時代，人們的生活已經(jīng)因為移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展發(fā)生了根本性的改變，這背后的推動力量是移動通信網(wǎng)絡(luò)持續(xù)不斷的創(chuàng)新和發(fā)展。

移動通信系統(tǒng)在5G之前，大體上歷經(jīng)了4代，從20世紀80年代的1G開始，基本保持了10年一代的發(fā)展規(guī)律。1G使移動通話成為可能，2G大幅降低了通話成本并引入了短信和WAP（無線應(yīng)用協(xié)議），3G開始有了視頻和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，4G奠定了移動互聯(lián)網(wǎng)的根基，我們可以從中看到移動通信系統(tǒng)的發(fā)展始終圍繞著提升以帶寬和速率為核心的連接能力這條主線。

基于上述4代移動通信系統(tǒng)發(fā)展都圍繞著帶寬和速率為核心這一主線的原因，認為5G是偽需求的一個重要論據(jù)是，到目前為止，5G只是網(wǎng)速更快，而4G其實可以滿足我們今天所有的對網(wǎng)速的需求，包括上傳圖片和視頻，以及收看高清視頻等。

應(yīng)該說這種看法是有一定的道理的，很多媒體的報導(dǎo)中針對5G的優(yōu)點也經(jīng)常以5G能在一分鐘內(nèi)下載一部高清電影為例來說明，但是5G針對4G在一些場景中的痛點問題（例如4G在單位區(qū)域內(nèi)的帶寬和并發(fā)數(shù)存在瓶頸）都有很好的解決方案，下面分別舉例進行說明。

在帶寬方面，有些經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的用戶認為4G發(fā)展了這么多年，通過持續(xù)的建設(shè)和優(yōu)化，速度應(yīng)該會比建設(shè)初期有所提升，但是實際情況反而還越來越慢了，而且越是人口稠密的地區(qū)，這種情況就越發(fā)明顯。原因是一個4G基站的帶寬，是由該基站覆蓋范圍內(nèi)的所有用戶共享的，用戶越多，平均每個用戶所獲得的帶寬越少。再加上現(xiàn)在李克強總理在政府報告中屢次提到各個運營商要對寬帶網(wǎng)絡(luò)提速降費的要求，移動寬帶的流量資費與固定寬帶流量資費差距進一步縮小，很多用戶直接用手機流量觀看視頻，這樣一來，必然會帶來4G基站帶寬的緊張。

而根據(jù)信息論的基礎(chǔ)理論，在會隨機發(fā)生誤碼的信道上進行無差錯傳輸?shù)拇嬖谝粋€最大傳輸速率的香農(nóng)極限，目前4G在編碼技術(shù)層面上已經(jīng)逼近了香農(nóng)極限，幾乎沒有什么提升空間了。

在并發(fā)數(shù)方面，現(xiàn)場演唱會就是一個典型的場景，如果我們在演唱會開場前很早就到達場地，當(dāng)時的通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)還是正常的，而隨著觀眾的聚集，我們慢慢發(fā)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了擁塞，信息根本發(fā)送不出去，而等到散場之后人群的離開，就會發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)又恢復(fù)正常了。原因在于負責(zé)演唱會這個區(qū)域的4G無線基站，支持同時連接的終端是有限的，當(dāng)同時連接的終端超過對應(yīng)基站所能承載的數(shù)量時，就會造成網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。

根據(jù)國際電信聯(lián)盟的愿景，5G面向eMBB（增強移動寬帶）、mMTC（大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)）、uRLLC（超高可靠超低時延通信）三大場景，從峰值速率、體驗速率、流量密度、連接數(shù)密度、時延能效等方面都全面進行了提升，能夠同時滿足“人與人通信”和“物與物連接”的需求，很顯然，目前的4G在這三大場景中顯得有點力不從心。

根據(jù)下表可以看出5G和4G在三大場景下的差別：

表1 4G和5G在不同場景下的技術(shù)差別表

2 5G和4G在單位能量傳遞信息之間的差異

宇宙的本源是能量，這已經(jīng)是現(xiàn)代物理學(xué)的常識。因此才有了愛因斯坦著名的E=mc2質(zhì)能關(guān)系式。世界的物質(zhì)性，比如形狀、體積和質(zhì)量，不過是能量的各種性質(zhì)而已，但能量是看不見摸不著的，我們只能間接地通過物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、信息科學(xué)等方法來描述它，而描述性的內(nèi)容則都是信息。

縱觀人類的發(fā)展史，科技在當(dāng)中扮演了重要的角色，我們從能量和信息這兩個維度來理解科技的發(fā)展會更加準確，況且這兩個維度可以更好地對科技進行量化處理，能夠解釋清楚各種科技之間的關(guān)系。

而人類的每一次科技進步，都符合用更少的能量傳遞更多信息這一準則（即新技術(shù)的單位能量總是比舊技術(shù)可以傳遞更多的信息），例如在第一次工業(yè)革命發(fā)生后，人類開始進入蒸汽時代，采用比人力效率更高的蒸汽機技術(shù)制造出了更多的商品（商品的流通等同于信息的傳遞），而進入到第二次工業(yè)革命后，人類開始進入電氣時代也是符合同樣的準則。

而根據(jù)目前的測算，5G設(shè)備1度電的能量消耗，可以支持超過5000GB流量的傳輸，相當(dāng)于下載5000部超清電影，而在4G時代，同樣的電量僅能下載300部不到，可以看出5G相比于4G，能效提升了10-20倍，這也說明了5G技術(shù)同樣符合用更少的能量傳遞、處理和存儲更多信息這一準則。

3 技術(shù)先進性和需求之間的關(guān)系

如果一項新技術(shù)比之前的技術(shù)更加先進，能夠符合用更少的能量傳遞更多信息這一準則，則這項新技術(shù)將會替代之前的技術(shù)所產(chǎn)生的需求或者額外創(chuàng)造出新的需求。

例如電子商務(wù)剛產(chǎn)生時也被很多人認為是一個偽需求，認為線上購物模式不可能代替線下模式，但電子商務(wù)具備用更低的成本（可以理解為用更少的能量）提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)（可以理解為傳遞更多的信息）這一優(yōu)勢，因此，隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，電子商務(wù)很快被廣大企業(yè)應(yīng)用于企業(yè)的運營與管理過程，從而導(dǎo)致了電子商務(wù)的蓬勃發(fā)展，而電子商務(wù)的發(fā)展又反過來促進了各個行業(yè)的繁榮。

從上面的例子可以看到正因為電子商務(wù)具備了符合用更少的能量傳遞更多信息這個準則，所以這一需求可以從無到有自然而然地被創(chuàng)造出來了。

當(dāng)然，有了市場的需求，技術(shù)是否成熟，產(chǎn)業(yè)是否配套也是需要考慮的因素。同時容易忽略的一點是需要意識到不同技術(shù)之間彼此的依賴性，很多時候，技術(shù)和技術(shù)之間是相互嵌套的，一些技術(shù)是另一些技術(shù)的充分條件，一些技術(shù)是另一些技術(shù)的必要條件，如果它們沒有完成，后面新的技術(shù)就不會產(chǎn)生。而且，如果一些技術(shù)的預(yù)先技術(shù)沒成熟，就很難真正作出產(chǎn)品，同時也就容易被認為是偽需求。

例如智能手機能夠形成今天如此巨大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，是因為有了低功耗的終端處理器、低資源消耗的操作系統(tǒng)、高集成度的芯片、大容量的存儲器、大容量密度的電池和云計算提供服務(wù)等這些預(yù)先技術(shù)的成熟后才可能發(fā)生的，當(dāng)這些預(yù)先技術(shù)成熟后，自然而然地創(chuàng)造出了智能手機這一需求，而智能手機的大規(guī)模使用反過頭來讓各種基于移動終端的應(yīng)用得到了發(fā)展，云計算+移動互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合也就順理成章了。這就是技術(shù)創(chuàng)造市場很好的例子，和電子商務(wù)的成功如出一轍。

4 結(jié)束語

5G時代，汽車、車位、電線桿、井蓋、攝像頭、門鎖、洗衣機、空調(diào)、空氣凈化器、抽油煙機、電飯煲、冰箱等設(shè)備都會聯(lián)網(wǎng)，移動通信的用戶從今天平均每人一部手機，會暴增至每人平均擁有10個以上終端。這種暴增不僅是形成了一個以往人們從未想象過的巨大的市場，同時也會給其他行業(yè)帶來意想不到的影響，從4G時候?qū)τ诓惋嫎I(yè)的影響案例中可以充分說明這一點。

大家都知道餐飲企業(yè)利潤率是很高的，但是4G出現(xiàn)以前上市的餐飲企業(yè)是很少的，原因很簡單，在移動支付沒有普及的時候，在餐飲行業(yè)當(dāng)中都習(xí)慣于現(xiàn)金交易，而采取現(xiàn)金交易的財務(wù)數(shù)據(jù)存在偽造的可能，對于投資者來說，投資一個信息披露存疑的企業(yè)是具有一定的風(fēng)險性的。

但是，4G出現(xiàn)后人們的支付方式發(fā)生了改變。移動電子支付很快代替了以前的現(xiàn)金支付，并且這種支付還是實時的，經(jīng)過授權(quán)的第三方很容易獲取真實的支付數(shù)據(jù)。意料之外的一個效果就出現(xiàn)了，那就是餐飲企業(yè)的財務(wù)透明化，這就導(dǎo)致餐飲行業(yè)吸引了不少的投資者，所以，4G導(dǎo)致了餐飲企業(yè)井噴式的發(fā)展。

從這個小小的案例當(dāng)中就能明白，一種技術(shù)會引發(fā)我們意料之外的大變化。在這種技術(shù)出現(xiàn)之前，我們都很難預(yù)見這種變化。

這個案例也在提示我們，5G會引發(fā)許許多多我們意料之外的大變化。而且不管你在從事什么行業(yè)，它都可能跟你有關(guān)。

基于上述分析，相信在5G商用部署之后，盡管之前的一些演示的場景到了真實客戶場景下可能會存在差異，但是相信隨著社會各界一同推動5G的技術(shù)成熟，“5G+”將早日成為現(xiàn)實，5G也將證明自己不是一個偽需求。