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5G是全球的新闻焦点。有人说它已经“来了”,有人质疑它尚未“到场”。5G的布局是一场多个国家的技术竞争,也是两个大国政治博弈的核心。
次世代的无线通信技术,对人类的生活和商业活动至关重要。它将改写人类与外部世界的互动方式,并在制造、运输、教育、医疗、种植等领域创造新的机会,支持经济的增长。
培根曾说,“知识就是权力”。信息时代已经降临了40年,可以说,信息技术的知识就意味着权力,而不仅仅是“力量”。信息的生产、传播、消费,是政治、经济、文化变革的根源。21世纪的一个明显趋势是,国际格局被信息技术左右。
无线电通信的历史、技术与标准,既是工业革命浪潮奔涌的体现,也是信息时代促成全球政治格局“风云变幻”的最重要一环。
永不消逝的“电波”
电波通信的历史表明,领域内的先行者,将在次世代获得数十亿美元的收益,同时创造大量就业岗位,并走在技术创新队伍的排头。更重要的是,先行者将制定标准和规范,其他国家将不得不采用这些标准和规范。相反,在迭代中落后的国家,因为不得不采用“领头羊”的标准、技术和架构,会丧失新一代无线技术的开发能力和市场潜力。
3G时代拥有诺基亚和爱立信的欧洲,4G时代坐拥苹果、谷歌的美国,无不是早早抢占竞争先机,并从领先优势里受益匪浅。中国对5G网络抢先部署,抢先投入使用,保持了一定的先发优势。
通信技术的原理并不复杂。信息从通信机房传输到基站,一般是“有线”通信。介质是有“线”的,像电缆、网线、光纤。目前,单条光纤最大传输速度已达到26Tbps,是传统网线速度的2.6万倍。信息从基站传输到智能终端,比如手机,介质是空中的电波,这叫“无线”通信。
如果说有线通信的传输容积是一辆大卡车,那么无线通信的传输容积跟独轮手推车差不多。5G主要想解决无线通信里“小车换大车”的“升级”问题。
无线通信靠电波,电波也叫电磁波。通过划分不同的波段,电磁波被分为低频、中频、高频等多个类别。主流的4G LTE,属于超高频和特高频,按波长区分,也叫分米波和厘米波。到了5G时代,电磁波的频率进一步升高至“极高频”,也叫毫米波。
电磁波的特性是,频率越高,速度越快。频率越低,穿越性越好。因为频率高的电磁波波长短,趋近于直线传播,绕射能力就差,传播过程中的衰减也大。
次世代的通信,又要扩容,又要提速,还要考虑成本,对频率的选择就有了差别。
美国布局的是毫米波,在30GHz到300GHz之间。毫米波的好处是,波束窄,分辨率高,速度快,数据量大,时延小;带宽多,避免低频段拥堵;组件小,可以紧凑布局。缺点是传播距离短,需要大量建基站,保证不间断的覆盖范围。
中国布局的是Sub-6,包括低于6GHz的频谱范围,属于厘米波。Sub-6波长更长,穿透障碍物的能力更强,覆盖范围比毫米波广得多。Sub-6可以用更少的资金,更少的基站,同时利用现有的4G基础设施,达到毫米波的效果。
如果说有线通信的传输容积是一辆大卡车,那么无线通信的传输容积跟独轮手推车差不多。5G主要想解决无线通信里“小车换大车”的“升级”问题。
而且,在美国,Sub-6频谱大部分都是政府专用,商用被限制。要想重新规划或共享频段,时间成本高昂。如果将现有的用户和系统迁移到频谱的其他部分,再通过拍卖、直接分配等方法释放到民用部门,通常得花10年以上的时间。共享的话可能快一些,但也要等5年以上。
毫米波和Sub-6各有利弊。但是,将最终决定5G“标准”的,绝不仅仅是技术条件。
2019年4月12日,美国总统特朗普在白宫讲话:“安全的5G网络将绝对关系到美国在21世纪的繁荣和国家安全……在这样一个未来极具威力的产业方面,我们不能允许任何国家超越美国。”
5G就像令大国逐鹿中原的“九鼎”—得之能号令天下。
产业信息化
5G的地位之所以能与核技术媲美,正因为它们都是一项基础性技术,可以在不同的领域发挥重要作用。
最重要的是,5G是一把“产业信息化”的利器。它不仅仅为改造农业和服务业赋能,更重要的是为处于经济转型中的工业国提供了全新的发展空间。
当下的阶段是工业3.0,可以说,所有的工业国家目前都处在这一阶段。工业3.0的特点是以PLC(可编程逻辑控制器)和计算机的应用为标志,机器已经取代了一部分的人力,也接管了一小部分脑力。
工業企业通常分成两大部门:生产部门、业务部门。前者通过MES(制造执行系统)管理,后者通过ERP(管理信息系统)管理。MES主要负责生产流程的控制,比如生产的步骤、工序。ERP主要负责财务信息的管理。在今日大多数工厂的车间里,生产部门和业务部门都分别由两个系统连通了。
不过,问题就在于,MES和ERP是没有打通的。MES在生产过程中发现原材料不合格,或者机器设备失灵等问题,它自己可以按实际情况进行调整。但是这个情况ERP并不知道,还需要人去盯着,去更正,如果中间环节发生了疏漏,那财务信息就差之毫厘、谬以千里了。
MES和ERP的问题,是工业3.0的一个缩影。工厂里的每个部门、每个环节、每条信息都像是一个个孤岛,一个出了问题,其他的并不知道,等到工人发现问题,再从头一个个环节筛查,效率十分低下。在过去,工业产品开发和销售的时间都特别长,比如西门子的一种变频器,畅销30多年,因此开发时间长、效率低,也没有带来严重的后果。但是到了如今,全球性的产能过剩,和互联网的繁荣,让工业3.0的问题有了切肤之痛。
在信息已经得到普遍连接的基础上,人们对工业生产提出了更高的要求:精细化,个性化,智能化。
所以要有工业4.0,快速、少量、定制化生产。德国叫它工业4.0,美国叫它工业互联网。因为德国的机械制造业极强,所以它喜欢从硬件去着眼,把这一过程看成是从自动化走向信息化、数字化的结果。美国的信息化全球领先,因此它喜欢令信息化向制造业下沉。一个从硬件出发,寻找软件;一个从软件出发,改造硬件—但也是殊途同归,都是为了工业化再上一个新台阶。
5G是一把“产业信息化”的利器。它不仅仅为改造农业和服务业赋能,更重要的是为处于经济转型中的工业国提供了全新的发展空间。
工业4.0会带来生产、消费、服务的革命。利用RFID射频技术,原材料就可以与信息系统连接起来,一个产品从摇篮到坟墓,都是信息化与智能化的综合操作。除了生产过程中的产品高度信息化、智能化,消费者拿到的成品也一样。智能硬件可以作为一个数据采集端口,不断采集用户的信息上传到云端,方便其查询和管理。也就是说,工业4.0的全流程中,信息可以无碍流转。
一旦一切工业要素都实现了数字化,那么管理上的云平台、制造上的云工厂也就指日可待了。
工业4.0的过程,是自动化和信息化不断融合的过程,也是数字化重新定义世界的过程—这一过程得以发生的最基础条件,就是信息传播容积和速度的迭代。这是5G得到万众瞩目的核心逻辑。
政治“均势”
并不仅仅是因为可以促进工业的转型和经济的持续增长,5G才成为大国争相抢占的“风口”。
信息技术改变了世界政治。
古登堡发明了活动铅字,使很多欧洲人读到了印刷体的《圣经》,宗教改革才得以开展。
1872年,美国画家约翰·加斯特為“西部旅游指南”创作了一幅油画《美国的进步》(American Progress),画的是美国西部大开发时期,头戴“帝国之星”的自由女神带领着印第安人、欧洲的淘金者、农民以及耕牛、马、狗,浩浩荡荡地向西海岸进发。自由女神一只手抱着书,书名是《我们国家教化的明证》,另一只手牵着电报线,看起来她的工作正是把电缆从东海岸一直架设到西海岸,这意味着“把消息迅速传遍大地”,信息是她赐予美国人民的礼物之一。
信息技术有助于穷国致富、大国变强,在这个意义上,它是国家实力此消彼长的推手,是搅动国际局势一池春水的石子。
信息时代,分权和拉平是国际政治的典型特征。随着信息费用的降低、市场准入壁垒的减少,信息的流通相对削弱了大国的权力,增强了小国、弱国和非国家行为主体的权力。
很多发展中国家凭借低廉的信息成本,跳过某些发展阶段,直接跻身于一线竞争之中。随着时间的推移,穷国也很快拥有发达的通信设施、受保护的财产权、鼓励创新创业的环境、成熟的资本市场和熟练的劳动力大军。在非信息时代,这样的“跳跃式”发展难以想象。
另外,信息革命也带来了军事革命。部署在太空的传感器、同步直播、超级计算机和复杂的软件,足以令人们收集到各个地区发生的复杂事件的详细态势。这种战争空间观念和精确打击目标的武器相结合,会使一方占据很大的优势。就像两次海湾战争所凸显的,国家只有把信息和武器相结合,新型的战斗机和坦克才有用武之地。
因此,最新的硬件、最先进的软件系统不是问题的关键,军事对抗的核心在于一方必须有结合多个系统的能力。很多相关技术,商业市场上都买得到,即使受到限制,也有一些替代品。但若是没有“集成”的能力,对抗就很难取得大规模的胜利。
这也是具有“规模效应”的大国更容易成为技术引领者的原因,也是大国之间互相提防的原因。
可以说,信息技术有助于穷国致富、大国变强,在这个意义上,它是国家实力此消彼长的推手,是搅动国际局势一池春水的石子。
值得指出的是,信息的爆炸导致注意力成为稀缺的资源,政治变为“信誉”的竞争。谁能掌握信息的生产、编辑、流通、辨别标准,并以此打击对手,谁才拥有权力。所以,在“信誉”的争夺背后,并不是道德情操,而是信息技术的开发、更新和控制起了决定性的作用。
当下由主权国家主导国际关系,并在近期有加强的趋势。但是,信息技术的不断发展,很有可能打破威斯特伐利亚体系。中央政府不再是人们唯一效忠的对象,跨越国界的公司、团体、组织和小圈子,越来越拥有自己的价值和认同。这可能才是信息技术对世界格局的最深刻颠覆。