高通5G，无处不在

随着通信市场各大供应商摩拳擦掌，5G时代的到来或许早已不可避免。无论如何，2G、3G和4G的下一代蜂窝技术肯定会成为未来全球生活的主流。

但5G是否会成为无所不在的“下一代”仍不可知。直到两年前，蜂窝技术将会大举入侵几乎所有领域（包括汽车、工厂和混合现实眼镜等）的想法充其量不过是工程师们的美好幻想。但几年，甚至几个月后，人们便接受这的确是科学事实，而非科幻小说。

而难度最大的部分是设计出有形和无形的组件和系统，使5G技术在未来五年内普及。实施这一战略所需的愿景、勇气、历史知识和人才的确切组合难以量化，更不用提使其按时或提前完成，但我可以保证，如果全球有五家公司能做到这一点，其中一家必定位居榜首。

这正是我昨天走访高通的原因。我花了一整天时间与开发团队交流，并了解他们最新的一些研究项目。随着5G时代真正来临，我想衡量一下5G发展的深度和广度，这样我才能做好充分准备进行全面的报道。

经过七个小时的演示和讨论，有两点令我印象深刻。即将推出的5G技术令人振奋：总体而言，性能比预期更高，远远超过我们日常使用的技术水平。而对5G进行全面且深刻的报道几乎是不可能的：仅高通公司的5G范围便涉及如此众多的行业，需要掌握如此广泛的专业知识。这一点或许只有拥有多个协调领导者和数万名员工的公司才能做到。

5G究竟进展如何？请看下文详解。

移动设备

科技行业，日新月异。三年足以使科技行业产生巨变。

与4G刚推出时采取的方式相同，首批5G手机主要针对早期采用者投放，高通和运营商也从设备推出的第一天就明确地传达了这一点。而5G版本的三星Galaxy S10早在这款手机被命名以前就明确表示：即使在城市，包括指定运营商在内的早期网络覆盖范围也会受到限制，可以想象，使用过程中将会出现的不便无法避免。在美国，运营商以这种方式使早期用户优先体验5G的便利（和不便）：最快速度超过1Gbps，而非5G用户只能使用LTE。巨大的速度差距的确可能令人恼怒。

虽然对S10等早期5G设备的一些担忧并非空穴来风，但我认为其他设备的传言的确有点危言耸听。无论如何，在现有硬件的软件更新与搭载新芯片的新设备之时，我们即将进入5G的第二阶段，高速性能将不足为奇。

未来几个月内将会涌现出更多的信号发射塔和与之匹配的新软件，低于6GHz频率的动态4G／5G频谱共享以及功能更强大的手机。这意味着5G设备将投入更多时间来提升疯狂的快速下载速度。美国三大运营商中，至少有两家承诺在2020年实现全国5G覆盖，第三家则预计至少覆盖50％的人口。所以问题的关键不在于你的城市是否覆盖5G，而是将在什么时候覆盖5G。

移动5G的两个关键领域是室内和室外性能的提升。高通正在圣地亚哥测试下一代5G无线电系统——Project Pentari。该系统能够使用波束成形技术，利用3．5GHz频谱提供极快的速度。其原理不是将无线电信号分散在120或130度的手电筒式宽弧中，而是将6．5度光束引导到大约1英里距离的特定接收设备，使多个用户的使用速度达到750Mbp至3Gbps，但具体速度取决于系统的配置。

高通还继续看好更高性能的5G毫米波，现在该公司正推进更长距离的天线功能。我将在接下来的两个部分讨论这个话题。

室内移动5G

包括交通枢纽、公共场所以及办公大楼在内的人员密集的室内场所是高通公司大力提高移动5G性能的另一个关键区域。而高通的目标正是使地铁站、机场、体育馆和其他密集空间有效地部署5G覆盖。为此，该公司发现只需将毫米波单元放置于与Wi－Fi基站相同的室内位置便可使5G稳定覆盖。

这一方法在利用Fira Gran Via公司现有的有线回程设施的基础上，为巴塞罗那一个面积达4．275万平方米的会议中心大厅提供了全面、无死角的5G服务。在北京某地铁站和某室内办公楼中，类似部署的5G覆盖率接近98％，同时提供15 Tbps范围内的总网络下载量。这足以满足数十名员工或数百人的网络需求，使每个人都能获得超快的网络性能体验。

家庭与办公室宽带

几年前，依靠蜂窝网络实现家庭宽带的想法几乎是可笑的，因为LTE的速度慢可能极慢，某些地区连接的稳定性也可能难以捉摸。你在俄罗斯轮盘赌中输掉的可能性要比在家庭或办公室中成功接入互联网使用4G的可能性更大。但5G的速度大大提高，可以与典型的有线宽带的速度相媲美，并且调制解调器硬件的功能也越来越强大。

在这方面，高通公司最振奋的进展是刚刚大幅提升了这些设备的毫米波5G天线射程，可以在一公里至一英里的正常高度之间实现连接（具体高度取决于常见的障碍物）；甚至在更高、更通畅的高度也可以实现。

虽然毫米波的早期部署重点主要集中在人口密集的城市和聚集地，但高通坚信其硬件也可以服务农村用户。如果运营商（以及二级运营商）努力为用户提供高质量的连接，山区和其他地形复杂地区的人们也可以从高带宽点对点无线连接中受益。高通公司已为有意采用其技术的企业做好了充分的技术支持。

VR、AR、XR

最令人惊喜的是，高通混合现实（MR，mixed reality）硬件的研发进展“百闻不如一见”，但如果你是从苹果公司已故创始人乔布斯的嘴里听到他对此的形容，你会明白我的意思：

这些硬件的确把不可能变成了可能。

多年来，我们因坚信无线混合现实“即将来临”而饱受取笑，而无线混合现实与有线混合现实难以区分，反过来却几乎与实际的现实不同。各种技术分支将如何以及何时合为一体无人知晓，但在XR行业，它将渐进并最终成为现实，这一点毋庸置疑。

至少对于VR来说，这一时刻已经来临。高通公司展示了一款实时、完全无线的XR耳机模型，可以通过Wi－Fi从大楼其他地方的服务器直接传输低延迟、高分辨率的视频。周围的人无法像用户一样看到轻型护目镜内部的画面，但是分屏显示器基本上显示了用户所看到的内容：比刚刚发布的Oculus Quest更出色的PC口径立体3D图形。该设备同样免受任何跟踪或供电电缆的束缚。

而背后的技术则更为关键：视频无明显失真或降级，无明显的延迟，并基于骁龙客户端耳机的位置数据与服务器数据传输之间的紧密集成。虽然60GHz的Wi－Fi似乎是目前XR的首选无线技术，但下一步将是5G。

高通产品管理总监Hiren Bhinde表示，该公司全面支持对其耳机模型感兴趣的OEM（original equipment manufacturer，原始设备制造商），包括从软件堆栈到零件采购和制造合作商。假设OEM能够与我们通力合作，产品便可以在短短四个月内从模型设计推向市场。设备的内容、体验和第三方开发人员支持由OEM提供，但如果用户喜爱的某家公司想开拓XR耳机产品线，在一年内便可卓有成效。

自从决定从事这项业务以来，高通一直不断探索扩展现实体验的核心要素，并随着时间的推移逐渐意识到，AI实际上将在XR体验的各个个部分发挥重要作用。计算机视觉和机器学习增强了设备对场景映射和用户跟踪的空间感知能力，而AI则在语音输入和输出的音频处理以及其他特性中发挥作用。

展望未来，高通公司预计AI还将为VR游戏中的应用和代理商提供类似Alexa的虚拟助手，并支持微软近期在HoloLens 2演示时展示的实时AR语言翻译和主题演示功能。我个人对骁龙AR眼镜的下一个发展阶段感到非常兴奋，但现在谈这个话题仍为时过早。

汽车与C－V2X（蜂窝车联）

如果没有深入探讨这个话题，我会认为高通公司在联网汽车方面的努力同样令人着迷和兴奋。尽管正如公司的Carl Ormond告诉我的那样，很大程度上来说，问题的关键在于这些技术何时融入汽车，而不是这些技术是否会成为现实。目前汽车行业发展滞后五年，以至于目前开发的解决方案要到2024年才会在汽车生产中得以应用。因此，即使是早在一两年前就已经开始的下一代仪表板、车辆间通信和自动驾驶的研究，这些技术在真正运用于汽车之前仍需数年时间。

数年后，这些技术将如何改变我们的生活呢？想象一下，使用3D面部扫描和指纹取代钥匙来解锁和启动汽车；使用5G智能手机风格的应用程序通信或直接在视野中使用平板电脑风格的地图，甚至地图可能就嵌在方向盘里，而非外置在中控台屏幕或口袋中。除此之外，从移动通信到与道路和其他车辆的互动等所有内容都将通过无线的方式捆绑在一起，采用车辆间、车辆与基础设施、车辆与网络和车辆与行人的混合协议。

在其中一个演示中，高通公司展示了一辆使用人体识别和机器学习的汽车，用于预测人们穿过人行横道的时间，并将这些信息传达给驾驶员和附近的联网汽车。有了预测性和实际信息后，距离最近的汽车会在撞到行人之前自动停止，而它后面的汽车会减速甚至停车，从而避免连环事故。另一个演示则展示了一辆汽车与人行横道共享转弯信号意图和行人通行的信息，从而使驾驶员和附近的交通信号能够了解人或车辆何时安全移动。

我并不相信车祸会完全避免。但随着汽车配备了更先进的预警技术，车辆间能够自动共享这些信息，对于司机、乘客和行人而言，道路将比过去几十年更安全。

工业物联网

我想简单介绍的另一个主题的范围非常大：在工业环境中应用5G。高通公司去年表示，正致力于为工厂自动化开发5G解决方案，使机器人摆脱有线的以太网从而无线运行。这听起来似乎轻而易举，但机器人如果成为装配线的一部分并以超人的速度运行，即使个别数据出现差错都可能导致不可估量的后果，因此制造公司不愿冒险，除非技术已经完全成熟。

他们要求技术99．9999％可靠，最理想的情况是不会出现连续两次的丢包错误。这种精确度意味着工厂无需关闭生产线，制造商也不必担忧故障会频繁发生。为实现这一目标，高通公司在工业环境中使用多个5G无线电台，无论工作区域内可能出现任何障碍物，都能确保机器人始终可以接收订单。这些无线电不仅可以用于工业自动化，还可以处理安全摄像机、AR头戴式耳机、边缘计算机、手持终端、叉车等引导车辆以及在该空间内运行的传感器的数据。

双基站系统的可靠性在99．95％以上，因此在24小时内8640万个数据包中可能丢失3．74万个，而冗余程度更大的四基站系统的可靠性超过99．9999％，在相同时间内仅损失50个。最关键的是，这50个数据包均不连续，因此即使数据包丢失，工厂也无需暂停生产。

工业物联网听起来没那么有吸引力，其重要性也很难解释。但是在过去，一家公司在重新配置生产线时可能需要花费六个月来解决电路铺设和其他相关的物理因素，现在使用便携式无线设备仅需六天就可以完成所有工作，这意味着新事物的更新换代更迅速、更出色。

专利授权

虽然高通主要以产品芯片而闻名，但其芯片开发模式是工程研发和专利许可的结合——包括推向市场、迭代的产品，以及消费者从未耳闻却为未来创新铺平道路的产品均如此。

对于像我们这样的普通用户来说，5G这笔交易木已成舟。一个玻璃和金属盒基本上解决了这个难题，而我们无需了解任何工作原理或部件就可以享受它带来的便利。但高通公司的存在是为了使大多数人在意识到问题来临时，提前思考和解决几年后会可能出现的技术挑战。

当我参观测试台和演示区时，忍不住思考开发过程中投入的大量人力和创造力。拿上图中的蓝框举例：抛开内部信息处理过程，仅看背面，每根电缆都需要人工物理连接以支持其庞大的天线阵列。这只是九牛一毛，谁又可以计算出一项技术完全成熟时需要多少这样的小盒子、多少次测试、失败和成功呢？

“这就是所谓的研究，”高通高级工程副总裁Durga Malladi表示，“当某种技术出现时，即使再出色，也无法立刻得到大规模应用，原因很可能是它超前于时代，而且这种技术的时代需要很长时间才会到来。”

例如，早在十多年前，点对点设备通信就已经创建并向蜂窝运营商提供，但缺乏用户。经过长时间的反思，Malladi说：“我们也正在思考这个问题，但我们认为技术或许尚无法充分应用于设备。但是，如果不应用于设备，可以用于‘车辆’吗？这就是V2X、车辆间通信等特性的雏形。”

审视今天的市场，Malladi表示，高通在这一领域与福特合作进行了大规模试验，汽车行业的竞争也如火如荼。在这个概念似乎注定要被雪藏后的几年里，搭载这一功能的汽车投入测试，甚至最初的愿景也显然引起了人们的兴趣。Malladi说：“所以我们必须保持信心。研究给人最大的启示就是耐心。”

这些成就的劳动力成本以数万人数年的投入来衡量，而金钱成本则要以数十亿美元来衡量。高通并不是唯一一家从事这项研发或致力于开发蜂窝标准的公司（例如华为和诺基亚），但贡献的价值巨大，人员、资金和时间投入庞大。因此，该公司向使用其创新产品的企业收取专利授权费，金额通常是产品销售的固定百分比，在800美元手机上收取的费用并不会是400美元手机的两倍。相反，费用在每种情况下均相同。

高通公司的专利授权费一直饱受诟病。包括苹果在内的一些被授权方曾公开抗议该公司高昂的授权费用，虽然这是使用其他公司劳动力、金钱、时间开发的创新产品应付的成本，但这笔费用使他们不得不大幅削减自身的利润率。然而我认为，通过专利授权收回研发成本，高通公司能够稳步进入新市场，而不必担心商品化的芯片成为唯一的收益来源。

显而易见，5G在未来几年内应用的领域有限，但确实能为这些领域带来改变。虽然其他无线和系统建设公司在5G领域的一举一动也值得注意，但我相信在可预见的未来内，高通公司无疑将走在前列。