5G 未来(译文)
这是一篇英文文章的中文翻译
This is a Chinese translation of the English language article:
Loukides, Mike. “A 5G future”
https://www.oreilly.com/radar/a-5g-future/
在过去的一年里,5G 通信技术引起了很多人的兴奋,也引发了不少炒作。5G 的技术指标令人瞩目:它将为手机、智能汽车和很多还没发明出来的移动设备提供高达 20 Gbps 的峰值数据传输速率(“用户体验的数据传输速率”为 100 Mbps)。很难想象什么样的 app 会需要如此多的数据,而 5G 支持者们似乎觉得一切皆有可能。5G 在实践中意味着什么?我们需要好好想想它能为现实世界带来什么样的变化。
5G 可能带来的最显著变化不在于手机,而在于本地网络,无论是家庭的还是办公室的。早在 80 年代 Nicholas Negroponte 就说过,一切有线的东西都会变成无线,而一切无线的东西都会变成有线。对于网络连接的“最后一英里”会发生什么变化呢?现在家庭网络似乎停留在了 50 Mbps 左右,商用网络则稍高一些,如果有别的高带宽选择来打破本地电信运营商的垄断会非常不错,不是每家每户都有光纤,对吧?5G 带来的高速网络也许会推动下一代“剪线族”的出现,它能取代有线宽带,成为家庭和移动设备的一个无线服务吗?我不需要更高的带宽来开视频会议或看电影,但确实希望能只花几秒而不是几分钟来下载一个系统更新和大文件。每个建过 Docker 容器的人都经历过“现在得等一些大文件下载和解压”的时刻,就算你用的是公司网络,也需要等不少时间。这个可能会随着 5G 到来而消失。
农村网络连通性是个老生常谈问题,许多农村用户(和一些城市用户)仍然只能使用拨号速度的网络。尽管企业声称 5G 将为农村地区提供更好的连通性,但我深表怀疑,因为 5G 使用的是比 4G 更高的频率,而更高的频率更易受路径损耗的影响,5G 基站的覆盖范围肯定会比 4G/LTE 基站小,如果运营商在现有技术下不愿建基站塔,那他们多半也不愿为 5G 建更多塔。所以我猜农村社区会再次被落下。
以当下手机和嵌入式设备的发展,除了在旅途中用手机来发 Wi-Fi,我不觉得为什么我会需要上千兆的网络。用手机来看电影会很痛苦,待会会谈到这个。5G 热衷者常说它是自动驾驶汽车(AV)的一项使能技术,因为后者会需要高带宽来下载地图和图片,汽车间甚至可能互相交流:在未来的自动驾驶汽车世界里,所有汽车都是自动驾驶的,可以协同规划交通。这个可能很需要 5G 来支持,但再一次地,我很好奇谁会去投资建设农村网络,要是自动驾驶汽车只能在城市里开,那就没那么有用了。对于像自动驾驶汽车间交流这样的场景,相比原始带宽,延迟(多久能收到回复)更有可能是个更大的限制,并且是受物理限制,尽管对 5G 的延迟有令人印象深刻的估计值,但在实际使用中往往会受到更严苛的考验。可靠性会是一个比延迟更大的问题,还记得你上次去纽约或旧金山是什么样吗?由于信号会在高楼大厦间反射,并在穿过时衰减,大城市的通信服务常常很差,信号频率变高时这些问题会更加严重。不管是自动驾驶汽车还是其他应用场景,提高移动连接的可靠性比提速更重要。5G 打算通过权衡信号质量来解决这个问题,这么做看起来是有道理的,但是否有效尚待观察。
正在研究让机器学习运行在超低功耗设备上的 Pete Warden 表示,5G 对他所关心的应用场景用处不大,当试着做一个能用纽扣电池运行数月的设备时,你会发现无线网络模块耗电比 CPU 还多,所以你必须尽可能保持无线模块关闭,传尽量少的数据。那工作物联网(lloT)和可以放在贴纸里贴到机器上的传感器呢?这可能是 5G 的一个应用场景,但正如 Warden 所说,这种场景中真正的胜利是消灭电池和电源线,这反过来又要求谨慎地使用低功耗网络,5G 并非理想选择,且初步看来它比现有技术功耗更高。
抛开功耗不谈,我也不觉得未来会有很多 loT 设备有发送数据的需求。我们已经见识过公众对亚马逊的 Echo 和 Google Home 把对话记录发回给服务器的新闻会作何反应了,我们也已经看到过像智能恒温器和灯泡这样的设备被用于骚扰。随着隐私法规的完善和联邦学习这样的技术普及,远距离传输用户数据的需求和欲望将不可避免地减少。
那 5G 到底在哪里能派上用场?让我们回到家庭网络,我会很乐意为千兆无线网放弃我的 50 Mbps 有线网络。同样的,这是终极剪线,创造了巨大的新的可能性,我可能不想在手机上看 4K 视频(考虑到现有屏幕技术,手机上的高分辨率视频意义不大,更别提说人眼的角分辨率了),但我可能会想用 Chromecast 把手机上的视频传到电视上看。
我对我现在的 Wi-Fi 部署很满意,但在 5G 世界中我还需要 Wi-Fi 吗?也许出于安全和隐私考虑,把本地网络和外网分隔开也说得通,但这同样是一个 5G 运营商可以解决的问题,虚拟局域网(VLAN)早已不是新概念了,笔记本电脑连接千兆网络,加上蜂窝网络提供一个 VLAN,也可以取代掉办公网。无论哪种情况都于需要对隐私和安全做严格的保证,从现有运营商追踪用户的记录来看,还有太多问题要问。
如果能得到运营商所提供的 VLAN 对隐私和安全的强制保证,我可以想象更大的变革了。长期以来我一直认为,维护经常发生故障且需要备份的硬盘(无论是机械还是固态)没什么意义,我会定期备份数据,但我知道我是少数人。如果所有数据都存在云端、访问速度快到延迟可以忽略会怎样?如果你所有的文档都存在 Google Docs、所有的音乐都在你最喜欢的流服务里呢?这并不是新的愿景,早在九十年代 Sun 就提出了这个想法,它实质上就是谷歌 Chromebook 背后的愿景。
5G 会如何改变我们对网络的使用方式呢?假如我有 30 或 40 GB 的照片,我可以把它们全部上传到 Google Photos 或其他服务里,但你不会想用 50 Mbps 下载和 10 Mbps 上传的网络做这种,但如果是上千兆的网络,就不用考虑了。我一直对音视频流媒体兴趣不大,有一部分原因是它们常常在你最需要的时候不可用:飞机或火车上,或是在一个 3000 人参加、把酒店网络挤爆的技术会议(真有人曾跟我说过“那你应该在出发前把所有想听的东西下下来”),但如果有千兆带宽的微型基站,这些流媒体就有用了。也许不是对飞在基站范围外的飞机(WoeFi 仍将保持正常运行),可能不是对开在农村的车,但如果我的手机能用上千兆的网络,那我为什么还要在意 Amtrak 缓慢的 Wi-Fi 和酒店的网络拥堵呢?如果办公室可以给我的笔记本提供这样的带宽,并对云安全提供足够的保证,为什么我们还要担心办公室局域网呢?
不管你喜不喜欢,在我看来,这会是一个全新的模式:我们不需要管数据存哪了,不用担心备份,也不用担心停电,我们随身携带自己的网络,甚至不需要担心安全问题,Google、Amazon 和 Microsoft 都比我更擅长备份和应对网络中断,而且非常清楚如何保护我的数据。如果 Google 能推动用户打开双因素验证(2FA)或用安全加密狗,这会是迈向计算机安全的重要一步。这些云服务会、也必须保证这些数据的隐私性,就像数据保存在用户自己硬盘或办公室机房一样,这是一个很容易解决的问题。
对商业的影响会更加重要,家庭用户想要千兆网络,而企业会需要到兆兆或千兆兆。当千兆网络无处不在时,移动大型数据集会简单得多。不管是 AI 应用的训练数据还是交易记录,企业总是移动数据、很多数据,在现有技术下,移动大量数据的最好方法通常是把硬盘放在卡车上,如果安全和隐私能得到硬性保证的话,5G 就能让我们更接近于解决这个问题了,企业比普通用户更不希望让第三方使用他们的数据。
我相信 5G 还会带来可以用上这种带宽的、我们还没想像出来的新一代智能设备,但我还是更关心我现在能想象到的,与自己的数据脱钩:随时随地访问、无需随身携带或存在柜子里的某些机器上,这才是 5G 真正的前景。