卫星网络、5G、永不失联,什么是未来通信?

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04-30 15:49

本文来自微信公众号「腾讯深网」(ID:qqshenwang),作者为马关夏、康路,爱范儿经授权发布。

打一个电话、发一条微信、在手机上购物,这是现在我们再熟悉不过的场景,这些都得益于移动通信的发展,移动通信自 80 年代诞生以来,经过了三十多年爆发式的增长,成为了连接人类社会的基础网络。信息通信技术也改变了人们的生活。

那么对于未来的移动通信,还会有哪些可能?

预计在 2020 年,中国将成全球最大 5G 市场。5G 也称第五代移动通信技术,相比于现有的 4G 网络,极大的扩展了传输的带宽,单位时间传输的有效信息量要比现在多得多。它将以全新的网络架构,提供至少十倍于 4G 网络的速度。

不过要 5G 技术真正来到我们身边,还有很多困难需要解决,10 倍于 4G 的数据传输,对网络的覆盖、终端设备的能力,都提出了挑战。

《看得见的未来》第一期,腾讯新闻节目组走访了深圳 Vivo 5G 实验室和上海欧科微航天科技等,我们试图从那些正在用科技改变我们生活的科学家和工程师眼里,略窥未来通信一二。

越来越快

▲ 一晚不关流量就破产?5G 网速快到一秒下一部电影

在深圳 Vivo 5G 实验室,秦飞带领的团队正试图解决 5G 技术在终端上使用的一系列难题。

5G 意味着更大的带宽、更高的速率、更低的延迟、更高的可靠性以及更多的应用服务。在 5G 时代,我们能够看更高清的视频直播,能够在几秒内下载一部电影,游戏也将在 5G 时代拥有更流畅的体验。

然而随着流量十倍甚至百倍的增加,终端的功耗也在成倍增长,但电池技术近年来的发展却并没有突飞猛进。

按照目前的发展趋势,电池厂商可以让电池容量保持大约每年 5% 的增长。想要在功耗成倍增加的情况下,保持电池体积不变,又保证设备的续航,是对所有 5G 时代的移动终端的一个挑战。如果使用 5G 技术的代价是手机变得更大更重,那么很多人可能会重新考虑拥有它的必要性。

所以,秦飞和他的团队面临的第一个技术难点,就是如何解决功耗的问题。

在秦飞看来,要解决「又让马儿不吃草,又让马儿跑」这样看似做不到的难题,可以给马换一副更轻的马鞍。因此,他的思路是让设备智能控制功耗来保证续航。

秦飞介绍,当前的很多网络设备,为了保证信号在移动过程中不中断,需要不停在各个地方测试信号以决定该连到哪。但在将来,智能设备可以根据我们身处的环境,更智能化的设计整个通信协议和过程,而这些优化能让传输更多的前提下,实际耗电量却不会增加。

除了为智能化的程序找到设备续航和使用体验的平衡点,在通往 5G 时代的道路上,终端设备还面临干扰的问题。

秦飞表示,有了 5G 手机,并不代表 4G 就会被完全抛弃,甚至 3G、2G 也不会被取消,同时 wifi、蓝牙也将同时存在,所有这些都是用无线电波来通信。5G 可能存在八种模式二十多个频段,由于所有射频都需要天线,这就需要解决相互干扰的问题。手机大小有限,要在很小的面积内安装更多天线,同时保证互不干扰,其中就有很多设计上的问题需要攻克。

或许正是大量诸如如何解决设备干扰问题等新技术的叠加,目前 5G 手机的价格并不算亲民。秦飞预测到明年中旬或明年下半年,中端价位的 5G 手机会大量出现,而低端 5G 手机则需要更久的时间。他表示,硬件的初期成本往往很高,等大规模量产后就会降下来。

那么,5G 有没有可能催生出新的超级终端,让将来的手机看起来与今天不一样呢?在秦飞看来,通信是解决传输的问题,移动通信则是在通信的基础上叠加了更自由的通信,移动通信的终极目标是无论何时何地,都可以按照个人需求与任何人任何物之间通信。因此他认为,未来更自由的通信将释放双手,同时,没有来自屏幕和电池等硬件的束缚。

不过在通往真正自由通信道路上,有一点我们不能忘记,就是无论身处何地,都可以自由的通信。

实际上,现在全世界共有 500 万座 4G 基站中,中国就占据了 300 多万座,根据去年底的统计,中国 4G 基站总量占据了全球的 64%,剩下的 36% 的由包括美国等 190 多个国家所拥有。中国的 4G 基站总量远超过其他国家,中国的电信覆盖率在全球大国中是遥遥领先的第一名。

但是,即使在中国,并不能保证你在哪里都有信号。由于地理环境和建设成本的原因,仍然有很多的农村地区或山区存在着没信号或者信号差的情况。如果你离开城市、道路就可能要面对网络环境变成 3G、2G 甚至没有信号的情况发生,不过这种情况也正在改变。

无处不在

▲ 科幻照进现实!一秒钟坐到巴黎喝咖啡

上海欧科微航天正在研发这样的技术,他们通过发射微小卫星,可以更快的组成卫星网络,来提供无所不在的更经济的卫星通讯服务。

公司的工程师们正在进行一次测试,出海,航行到没有信号的海域去,测试新开发的移动终端,是否可以和卫星稳定通讯。

渔船航行到离陆地 20 海里的海面进行测试,那里已经超过了地面网络的覆盖范围。欧科微航天的测试工程师贾启龙打开已无信号的手机,在该公司开发的程序上,他把测试信息发送给了岸上的同事吴都。在这个过程中,发出后的信息经过手机终端与卫星通信,卫星再将信息发送给岸上的吴都,而后者发回信息也需要经过同样的路径。几分钟后,贾启龙收到了吴都发回的信息,他们顺利的完成了这次海上测试。

只有在失去与外界联系时才知道通信的可贵,不过想要实现更快速的卫星通信就必须发射足够多的卫星组成网络,同时在轨道上运行。

欧科微航天的计划是在三到五年内发射三十到五十颗卫星,组成一个叫做翔云的星座,实现实时覆盖全球的卫星通信网络。公司首席科学家马陆正在为下一次卫星发射计划做准备,今年下半年,将会有四颗他和他的团队制造的卫星被发射到距离地面八百公里的近地轨道。

马陆说地球上有四分之三的面积没有网络覆盖,他希望能把原来看起来离人们生活很远的卫星应用,让大家能够用得上、用得起也用得着。马陆致力于研发越来越小型化的卫星终端,他希望这样的终端越来越小也越来越便宜。对于普通用户来说,其实就是在各种各样的场景间无缝切换,所以卫星通信最终的结果一定是和地面网的融合,马陆相信这样的结果会在未来三到四年内发生。

马陆认为未来的通信系统必然是一个天机和地机一体化的趋势,在地面系统中,5G 和未来 6G 的发展趋势一定是越来越快。而欧科微航天这样的天机系统实现的是无处不在的功能,这将使得我们在地球表面的任何一个地方都可以快速、无缝、稳定、可靠的接入到一个系统中间去,保证我们永不失联。

5G 网络商用将在 2019 年下半年正式展开,我们所期待的通信网络的变化、无所不在的覆盖和新的 5G 终端都已经越来越近了。

(《看得见的未来》是腾讯新闻新推出的一档科技纪录片节目)

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