高通5G，無處不在
【獵雲網（微信號：ilieyun）】9月17日報道 （編譯：張璐璐）
編者註：本文作者Jeremy Horwitz主要撰寫關於蘋果公司、AI等科技類文章。
隨著通信市場各大供應商摩拳擦掌，5G時代的到來或許早已不可避免。無論如何，2G、3G和4G的下一代蜂窩技術肯定會成為未來全球生活的主流。
但5G是否會成為無所不在的「下一代」仍不可知。直到兩年前，蜂窩技術將會大舉入侵幾乎所有領域（包括汽車、工廠和混合現實眼鏡等）的想法充其量不過是工程師們的美好幻想。但幾年，甚至幾個月後，人們便接受這的確是科學事實，而非科幻小說。
而難度最大的部分是設計出有形和無形的組件和系統，使5G技術在未來五年內普及。實施這一戰略所需的願景、勇氣、歷史知識和人才的確切組合難以量化，更不用提使其按時或提前完成，但我可以保證，如果全球有五家公司能做到這一點，其中一家必定位居榜首。
這正是我昨天走訪高通的原因。我花了一整天時間與開發團隊交流，並了解他們最新的一些研究項目。隨著5G時代真正來臨，我想衡量一下5G發展的深度和廣度，這樣我才能做好充分準備進行全面的報道。
經過七個小時的演示和討論，有兩點令我印象深刻。即將推出的5G技術令人振奮：總體而言，性能比預期更高，遠遠超過我們日常使用的技術水平。而對5G進行全面且深刻的報道幾乎是不可能的：僅高通公司的5G範圍便涉及如此眾多的行業，需要掌握如此廣泛的專業知識。這一點或許只有擁有多個協調領導者和數萬名員工的公司才能做到。
5G究竟進展如何？請看下文詳解。
移動設備
科技行業，日新月異。三年足以使科技行業產生巨變。
與4G剛推出時採取的方式相同，首批5G手機主要針對早期採用者投放，高通和運營商也從設備推出的第一天就明確地傳達了這一點。而5G版本的三星Galaxy S10早在這款手機被命名以前就明確表示：即使在城市，包括指定運營商在內的早期網路覆蓋範圍也會受到限制，可以想像，使用過程中將會出現的不便無法避免。在美國，運營商以這種方式使早期用戶優先體驗5G的便利（和不便）：最快速度超過1Gbps，而非5G用戶只能使用LTE。巨大的速度差距的確可能令人惱怒。
雖然對S10等早期5G設備的一些擔憂並非空穴來風，但我認為其他設備的傳言的確有點危言聳聽。無論如何，在現有硬體的軟體更新與搭載新晶元的新設備之時，我們即將進入5G的第二階段，高速性能將不足為奇。
未來幾個月內將會湧現出更多的信號發射塔和與之匹配的新軟體，低於6GHz頻率的動態4G/5G頻譜共享以及功能更強大的手機。這意味著5G設備將投入更多時間來提升瘋狂的快速下載速度。美國三大運營商中，至少有兩家承諾在2020年實現全國5G覆蓋，第三家則預計至少覆蓋50％的人口。所以問題的關鍵不在於你的城市是否覆蓋5G，而是將在什麼時候覆蓋5G。
移動5G的兩個關鍵領域是室內和室外性能的提升。高通正在聖地亞哥測試下一代5G無線電系統——Project Pentari。該系統能夠使用波束成形技術，利用3.5GHz頻譜提供極快的速度。其原理不是將無線電信號分散在120或130度的手電筒式寬弧中，而是將6.5度光束引導到大約1英里距離的特定接收設備，使多個用戶的使用速度達到750Mbp至3Gbps，但具體速度取決於系統的配置。
高通還繼續看好更高性能的5G毫米波，現在該公司正推進更長距離的天線功能。我將在接下來的兩個部分討論這個話題。
室內移動5G
包括交通樞紐、公共場所以及辦公大樓在內的人員密集的室內場所是高通公司大力提高移動5G性能的另一個關鍵區域。而高通的目標正是使地鐵站、機場、體育館和其他密集空間有效地部署5G覆蓋。為此，該公司發現只需將毫米波單元放置於與Wi-Fi基站相同的室內位置便可使5G穩定覆蓋。
這一方法在利用Fira Gran Via公司現有的有線回程設施的基礎上，為巴塞羅那一個面積達4.275萬平方米的會議中心大廳提供了全面、無死角的5G服務。在北京某地鐵站和某室內辦公樓中，類似部署的5G覆蓋率接近98%，同時提供15 Tbps範圍內的總網路下載量。這足以滿足數十名員工或數百人的網路需求，使每個人都能獲得超快的網路性能體驗。
家庭與辦公室寬頻
幾年前，依靠蜂窩網路實現家庭寬頻的想法幾乎是可笑的，因為LTE的速度慢可能極慢，某些地區連接的穩定性也可能難以捉摸。你在俄羅斯輪盤賭中輸掉的可能性要比在家庭或辦公室中成功接入互聯網使用4G的可能性更大。但5G的速度大大提高，可以與典型的有線寬頻的速度相媲美，並且數據機硬體的功能也越來越強大。
在這方面，高通公司最振奮的進展是剛剛大幅提升了這些設備的毫米波5G天線射程，可以在一公里至一英里的正常高度之間實現連接（具體高度取決於常見的障礙物）；甚至在更高、更通暢的高度也可以實現。
雖然毫米波的早期部署重點主要集中在人口密集的城市和聚集地，但高通堅信其硬體也可以服務農村用戶。如果運營商（以及二級運營商）努力為用戶提供高質量的連接，山區和其他地形複雜地區的人們也可以從高帶寬點對點無線連接中受益。高通公司已為有意採用其技術的企業做好了充分的技術支持。
VR、AR、XR
最令人驚喜的是，高通混合現實（MR，mixed reality）硬體的研發進展「百聞不如一見」，但如果你是從蘋果公司已故創始人喬布斯的嘴裡聽到他對此的形容，你會明白我的意思：
這些硬體的確把不可能變成了可能。
多年來，我們因堅信無線混合現實「即將來臨」而飽受取笑，而無線混合現實與有線混合現實難以區分，反過來卻幾乎與實際的現實不同。各種技術分支將如何以及何時合為一體無人知曉，但在XR行業，它將漸進並最終成為現實，這一點毋庸置疑。
至少對於VR來說，這一時刻已經來臨。高通公司展示了一款實時、完全無線的XR耳機模型，可以通過Wi-Fi從大樓其他地方的伺服器直接傳輸低延遲、高解析度的視頻。周圍的人無法像用戶一樣看到輕型護目鏡內部的畫面，但是分屏顯示器基本上顯示了用戶所看到的內容：比剛剛發布的Oculus Quest更出色的PC口徑立體3D圖形。該設備同樣免受任何跟蹤或供電電纜的束縛。
而背後的技術則更為關鍵：視頻無明顯失真或降級，無明顯的延遲，並基於驍龍客戶端耳機的位置數據與伺服器數據傳輸之間的緊密集成。雖然60GHz的Wi-Fi似乎是目前XR的首選無線技術，但下一步將是5G。
高通產品管理總監Hiren Bhinde表示，該公司全面支持對其耳機模型感興趣的OEM（original equipment manufacturer，原始設備製造商），包括從軟體堆棧到零件採購和製造合作商。假設OEM能夠與我們通力合作，產品便可以在短短四個月內從模型設計推向市場。設備的內容、體驗和第三方開發人員支持由OEM提供，但如果用戶喜愛的某家公司想開拓XR耳機產品線，在一年內便可卓有成效。
自從決定從事這項業務以來，高通一直不斷探索擴展現實體驗的核心要素，並隨著時間的推移逐漸意識到，AI實際上將在XR體驗的各個個部分發揮重要作用。計算機視覺和機器學習增強了設備對場景映射和用戶跟蹤的空間感知能力，而AI則在語音輸入和輸出的音頻處理以及其他特性中發揮作用。
展望未來，高通公司預計AI還將為VR遊戲中的應用和代理商提供類似Alexa的虛擬助手，並支持微軟近期在HoloLens 2演示時展示的實時AR語言翻譯和主題演示功能。我個人對驍龍AR眼鏡的下一個發展階段感到非常興奮，但現在談這個話題仍為時過早。
汽車與C-V2X（蜂窩車聯）
如果沒有深入探討這個話題，我會認為高通公司在聯網汽車方面的努力同樣令人著迷和興奮。儘管正如公司的Carl Ormond告訴我的那樣，很大程度上來說，問題的關鍵在於這些技術何時融入汽車，而不是這些技術是否會成為現實。目前汽車行業發展滯後五年，以至於目前開發的解決方案要到2024年才會在汽車生產中得以應用。因此，即使是早在一兩年前就已經開始的下一代儀錶板、車輛間通信和自動駕駛的研究，這些技術在真正運用於汽車之前仍需數年時間。
數年後，這些技術將如何改變我們的生活呢？想像一下，使用3D面部掃描和指紋取代鑰匙來解鎖和啟動汽車；使用5G智能手機風格的應用程序通信或直接在視野中使用平板電腦風格的地圖，甚至地圖可能就嵌在方向盤裡，而非外置在中控台屏幕或口袋中。除此之外，從移動通信到與道路和其他車輛的互動等所有內容都將通過無線的方式捆綁在一起，採用車輛間、車輛與基礎設施、車輛與網路和車輛與行人的混合協議。
在其中一個演示中，高通公司展示了一輛使用人體識別和機器學習的汽車，用於預測人們穿過人行橫道的時間，並將這些信息傳達給駕駛員和附近的聯網汽車。有了預測性和實際信息後，距離最近的汽車會在撞到行人之前自動停止，而它後面的汽車會減速甚至停車，從而避免連環事故。另一個演示則展示了一輛汽車與人行橫道共享轉彎信號意圖和行人通行的信息，從而使駕駛員和附近的交通信號能夠了解人或車輛何時安全移動。
我並不相信車禍會完全避免。但隨著汽車配備了更先進的預警技術，車輛間能夠自動共享這些信息，對於司機、乘客和行人而言，道路將比過去幾十年更安全。
工業物聯網
我想簡單介紹的另一個主題的範圍非常大：在工業環境中應用5G。高通公司去年表示，正致力於為工廠自動化開發5G解決方案，使機器人擺脫有線的乙太網從而無線運行。這聽起來似乎輕而易舉，但機器人如果成為裝配線的一部分並以超人的速度運行，即使個別數據出現差錯都可能導致不可估量的後果，因此製造公司不願冒險，除非技術已經完全成熟。
他們要求技術99.9999%可靠，最理想的情況是不會出現連續兩次的丟包錯誤。這種精確度意味著工廠無需關閉生產線，製造商也不必擔憂故障會頻繁發生。為實現這一目標，高通公司在工業環境中使用多個5G無線電台，無論工作區域內可能出現任何障礙物，都能確保機器人始終可以接收訂單。這些無線電不僅可以用於工業自動化，還可以處理安全攝像機、AR頭戴式耳機、邊緣計算機、手持終端、叉車等引導車輛以及在該空間內運行的感測器的數據。
雙基站系統的可靠性在99.95%以上，因此在24小時內8640萬個數據包中可能丟失3.74萬個，而冗餘程度更大的四基站系統的可靠性超過99.9999%，在相同時間內僅損失50個。最關鍵的是，這50個數據包均不連續，因此即使數據包丟失，工廠也無需暫停生產。
工業物聯網聽起來沒那麼有吸引力，其重要性也很難解釋。但是在過去，一家公司在重新配置生產線時可能需要花費六個月來解決電路鋪設和其他相關的物理因素，現在使用攜帶型無線設備僅需六天就可以完成所有工作，這意味著新事物的更新換代更迅速、更出色。
專利授權
雖然高通主要以產品晶元而聞名，但其晶元開發模式是工程研發和專利許可的結合——包括推向市場、迭代的產品，以及消費者從未耳聞卻為未來創新鋪平道路的產品均如此。
對於像我們這樣的普通用戶來說，5G這筆交易木已成舟。一個玻璃和金屬盒基本上解決了這個難題，而我們無需了解任何工作原理或部件就可以享受它帶來的便利。但高通公司的存在是為了使大多數人在意識到問題來臨時，提前思考和解決幾年後會可能出現的技術挑戰。
當我參觀測試台和演示區時，忍不住思考開發過程中投入的大量人力和創造力。拿上圖中的藍框舉例：拋開內部信息處理過程，僅看背面，每根電纜都需要人工物理連接以支持其龐大的天線陣列。這只是九牛一毛，誰又可以計算出一項技術完全成熟時需要多少這樣的小盒子、多少次測試、失敗和成功呢？
「這就是所謂的研究，」高通高級工程副總裁Durga Malladi表示，「當某種技術出現時，即使再出色，也無法立刻得到大規模應用，原因很可能是它超前於時代，而且這種技術的時代需要很長時間才會到來。」
例如，早在十多年前，點對點設備通信就已經創建並向蜂窩運營商提供，但缺乏用戶。經過長時間的反思，Malladi說：「我們也正在思考這個問題，但我們認為技術或許尚無法充分應用於設備。但是，如果不應用於設備，可以用於『車輛』嗎？這就是V2X、車輛間通信等特性的雛形。」
審視今天的市場，Malladi表示，高通在這一領域與福特合作進行了大規模試驗，汽車行業的競爭也如火如荼。在這個概念似乎註定要被雪藏後的幾年裡，搭載這一功能的汽車投入測試，甚至最初的願景也顯然引起了人們的興趣。Malladi說：「所以我們必須保持信心。研究給人最大的啟示就是耐心。」
這些成就的勞動力成本以數萬人數年的投入來衡量，而金錢成本則要以數十億美元來衡量。高通並不是唯一一家從事這項研發或致力於開發蜂窩標準的公司（例如華為和諾基亞），但貢獻的價值巨大，人員、資金和時間投入龐大。因此，該公司向使用其創新產品的企業收取專利授權費，金額通常是產品銷售的固定百分比，在800美元手機上收取的費用並不會是400美元手機的兩倍。相反，費用在每種情況下均相同。
高通公司的專利授權費一直飽受詬病。包括蘋果在內的一些被授權方曾公開抗議該公司高昂的授權費用，雖然這是使用其他公司勞動力、金錢、時間開發的創新產品應付的成本，但這筆費用使他們不得不大幅削減自身的利潤率。然而我認為，通過專利授權收回研發成本，高通公司能夠穩步進入新市場，而不必擔心商品化的晶元成為唯一的收益來源。
顯而易見，5G在未來幾年內應用的領域有限，但確實能為這些領域帶來改變。雖然其他無線和系統建設公司在5G領域的一舉一動也值得注意，但我相信在可預見的未來內，高通公司無疑將走在前列。
