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5G新型网络时代来临

据德勤全球预测，第五代（5G）广域无线网络将在 2019 年实现大范围推广应用。 2018 年有 72 家运营商开展 5G 测试。  （原文来自皮匠网，关注“三个皮匠”微信公众号，每天分享最新行业报告）

预计到2019年底将有25家运营商针对部分地区（通常为城市地区）推出 5G 服务。2020 年，推出 5G服务的运营商有望新增 26 家，在 2019 年原有总数的基础上翻番一倍不止。预计 2019 年将有大约20 家手机厂商推出具备 5G 功能的手机（首批次具备 5G 功能的手机将在 2019 年第二季度面市）。 2019 年全年的智能手机销量可能达到 15 万台，其中有大约100万台5G手机上市。5G调制解调器（也称“puck”设备或热点）的销量将达到 100 万台，

安装的 5G 固定无线接入设备可能上百万。   

到 2020 年底，5G 手机销量（1,500 万 -2,000 万台）将大约占智能手机销售总量的 1%。2021 年， 5G 手机销量可能出现急速上升，零售销量将首次突破 1 亿台。相比如今的 4G 技术，首批 5G 网络对于用户来说最为明显的优势在于其速度更快：最快速率可达吉比特每秒，同时也可保持数百兆比特每秒的稳定速率。

短期内 5G 技术的三大主要应用

5G 无线技术将在 2019 年和 2020 年实现三种主要应用。首先，5G 将主要通过智能手机等设备支持真正意义上的移动互联的实现。第二，5G 将用于连接“移动性较差”的设备。5G 调制解调器或热点是主要的应用形式：专门的无线接入设备，因体型小巧而具备良好的移动性，可连接 5G 网络，并利用Wi-Fi 技术进而连接其他设备。第三，我们将应用5G 固定无线接入设备，并在建筑或窗户上安装永久性天线，为家庭或企业提供宽带，取代有限网络连接。  

上述 5G 设备将采用传统及新型的蜂窝无线电频段，包括低频段（低于 1 GHz，如 700 MHz）、中频段（1-6 GHz，如大约 3.5-3.8 GHz）和毫米波频段（毫米波，如 28 GHz）。智能手机、调制解调器和热点将主要采用低频和中频段，而 5G 固定无线接入设备则通常采用毫米波技术。相比低于 6 GHz的频段，毫米波技术能够提供更高的带宽。由于毫米波在穿透墙面或特定类型的玻璃时存在一定困难，因此许多 5G 固定无线接入设备的应用需在窗户或建筑物外墙安装天线后才能实现。

5G 智能手机。5G 手机的无线电调制解调器和天线两种关键部件与 4G 手机存在差异，因此制造 5G 手机实际要比想象中困难。智能手机的调制解调器通常和处理器搭载于同一芯片。2018 年，一款高端手机所附带出售的 4G 芯片售价大约为 70 美元，而 5G芯片的售价必然更高。某领先调制解调器 / 处理器厂商声称其将于 2019 年推出 5G 芯片产品，但供应受限也预示着 5G 芯片的广泛应用可能要等到 2019年下半年。

5G 天线的设计则更为复杂。新型无线电技术的发射频率分为两种：约 28 GHz 的频率（需使用由多个散热器集合而成的窄波束、高增益天线系统）和低于6 GHz 的频率（可使用单元素、低增益全向天线）。鉴于此，5G 天线设计的复杂程度远高于 4G 天线。2018 年，一款尖端 4G 智能手机的天线和前端所需成本大约为 20 美元。预计在 2019 年推出的 5G 智能手机其相关部件的造价必定高于或甚至可能远高于4G 智能手机。

综合考虑以上因素，预计到 2019 年，一款 5G 手机零部件的成本可能为 40-50 美元，高于相当水平的 4G 手机。从全球范围来看，4G 手机可连接的网络较少，即便有可连接的网络，其覆盖范围也比较有限。好消息是：未来的电池寿命水平将高于 4G 手机上市初期。据芯片制造商预测，首批 5G 手机的电池寿命将与目前 4G 手机的电池寿命水平不相上下。  

5G 调制解调器 / 热点。4G 网络于 2009 年 12 月首次启用。从 2010 年到 2012 年间，零售商出售了数千万的 4G 调制解调器 / 热点设备，为设备制造商以及收取无线网络费用的运营商带来了数亿美元的收入。这些冰球大小的零部件，最初单价为 200-300 美元，但这一售价很快就跌至 100 美元以下。 用户通过该类便携式零部件将手机、计算机、平板电脑等设备连接至互联网。但随着越来越多的 4G 手机进入市场，该类设备的销量开始下降。用户可将后期推出的智能手机用作 4G 热点，在无需单独的调制解调器的情况下实现其他设备与手机的无线连接。

我们预测 5G 调制解调器 / 热点设备也将和 4G 调制解调器 / 热点设备一样成功发挥效用。在 5G 网络得到启用，且普通大众能够承担并广泛使用 5G 手机之时，5G 调制解调器 / 热点可有效发挥其连接功能。美国两家最大的电信运营商已公开表示将在 5G手机面市前推出 5G 调制解调器。某大型芯片厂商新推出 5G 芯片尺寸太大，可能无法安装到智能手机，但可以轻松用于调制解调器。调制解调器的部件仅包括无线电装置、天线和电池，无需屏幕（屏幕通常是手机成本最高的部件）、相机或光滑机身，造价成本远低于智能手机。因此，虽然 5G 手机会在面市后一两年迅速占领市场，但调制解调器仍然会在 5G 市场发展初期占据重要地位。值得注意的是，虽然信号通过 5G 网络传输至调制解调器，但信号从 “puck”设备传输至所连接的设备（智能手机、电脑等）则需要借助于 Wi-Fi 或其他无线局域网技术，信号传输速度也可能因技术原因而降低。

小结

企业和政府现在就可以采取措施，利用量子技术或借助量子技术保护自己：

制定确保量子安全的长期网络安全计划。现在开始计划加强对量子未来的网络防御，绝对不算太早。美国国家标准与技术研究院（NIST，隶属于美国商务部）近日对量子计算机的威胁进行了评估，并建议企业增强“加密敏捷性”，即迅速更换 NIST 所发布或批准的更安全的新加密算法。企业应该加以关注，并为实施这些推荐措施制定路线图。

小型公司可考虑含噪声的中型量子技术。虽然有50-100个物理量子位的单任务量子计算机不适合处理大多数工作，但可以对原子行为进行建模，它将在不久的将来诞生面世。可以肯定的是，几乎所有的化学和生物公司都能从中受益。这些领域的很多公司已经开始投资传统高性能计算资源；因此，制定应用含噪声的中型量子技术的计划显然非常明智。

一般规模的公司也可考虑含噪声的中型量子技术。除了化学和生物领域，其他领域也能应用含噪声的中型量子计算机。例如财务领域，人们普遍认为中型量子计算机能够优化投资组合，并可能在财务领域实现其他应用，包括制定贸易战略、预测投资组合业绩、资产定价以及风险分析等。交通运输行业也对量子计算机格外关注：一些车企正在测试量子计算机能否用在交通建模、机器学习算法以及改进电池等方面。物流行业也看到了量子计算机在路线规划、航班调度以及解决旅行商问题方面的潜力（众所周知，这是个传统计算机难以解决的难题）。此外，与高性能计算机类似，政府和学术界也可能会将含噪声的中型量子计算机用于天气建模和核物理 等领域。

更新高性能计算架构。在航空航天与国防、油气、生命科学、制造以及金融服务等行业中，已经投资高性能计算机的企业应该了解量子计算可能对高性能计算机系统产生的影响。融合传统高性能计算机系统与量子计算机的混合架构将会逐步普及。例如，某公司为了模拟和设计配水系统，设计了高性能的计算机量子混合架构；并利用量子退火法（一种受限的量子计算）确定传统系统需要模拟的设计方案，这也许能够大幅缩减总的计算时间。

重新定义分析工作。很多公司经常为了完成风险管理、预测、规划以及优化等工作而进行大规模的运算。量子计算不仅仅能够加快运算速度，还能让企业重新思考如何经营才能应对全新的挑战。企业高管应该自问“如果运算加快一百万倍将出现什么结果？”相信答案会让高管对企业运营和战略有全新认识。

如前所述，在商用量子计算机上市前，公司甚至就能利用量子计算获益。量子计算研究人员已经发现利用传统电脑解决问题的更好方法。一些研究人员正在研究如何利用“量子思维”解决传统问题。某家为实现机器智能化提供量子计算技术的初创公司表示，采用这种方法确实可以提升计算速度。