2月24日,英国伦敦举行世界移动大会(MWC),之前就传来消息,华为将携带极简5G和softCOMAI等系列方案,亮相年世界移动大会。而在2月20日的预沟通会上,华为联手英国三大运营商进行了全球首个基于多方5G网络的视频通话,标志着英国主要运营商已经具备可商用的5G网络,英国5G技术能力和网络部署已经处于世界领先水平。
由GSM协会主办的世界移动通信大会(MWC)是世界上影响力最大的移动通信设备和技术展示会议之一,随着近些年来移动互联网的发展,MWC的影响日益扩大,已经成为手机、电脑、平板、VR/AR等移动终端和前沿技术的竞技场和风向标。
而今年的MWC最大的主题便是5G。
近期,国际顶尖手机厂商纷纷前往伦敦,并且目前已经有包括三星、一加、OPPO在内手机厂商将在此次MWC上发布5G手机。
换句话说,5G商用网络已经开始推广,5G终端也正式推向市场,5G手机将正式进入我们的生活。
那么,5G手机将会出现哪些瑕疵?或者说相比4G手机,会出现那些使用上的短板?
我们分析一下。
5G手机
电池或成5G手机最大短板
对于5G手机的发展而言,目前主要存在着以下几类阻碍:
第一,5G网络的覆盖范围和覆盖密度。
因为中国幅员辽阔,人口居住并不集中,所以需要铺设大量的5G基站,才能满足大多数人5G上网的需求,这在一两年内无法实现,只能是以点带面,阶段性实施,其覆盖范围首先是一二线大城市,其次三四线城市,最后才是五线及以下城市,至于城镇乡村则需要更为漫长的等待期,这个时间三到五年不等。
而即便覆盖率达到了,影响使用体验的还有覆盖密度,因为5G提供的超大流量的输送,假设基站传输的流量恒定,那么随着5G终端上线数量的增加,如果基站数量不能相应地增加,那么5G使用体验必然也不好。
第二,5G软硬件的性能协调问题。
可以想见,5G的推广必然也会带动5G应用的上市,5G应用也必然需要大流量支持和高性能处理器进行性能支撑,5G网络能够提供这种流量支持,高性能CPU和GPU的研发就目前看来也有很大可能实现。但5G应用所需的计算强度或许是手机处理器无法提供的,这时候需要的可能是云端计算能力。另外,5G应用不仅对处理器提出要求,对于屏幕显示技术、摄像头技术可能都有技术要求,比如说更高分辨率的手机显示屏,能够拍摄3D成像效果的摄像头等等。
未来的视频通话如果只是改变了清晰度,那未免有些无趣,更有可能出现的,应该是3D成像。
第三,电量问题。
5G手机很费电,这是在5G出现之前就得到论证的事实。
首先,与3G、4G手机相比,5G手机中天线数目明显增加。“5G终端设备采用MassiveMIMO(大规模多入多出)天线技术,这需要在手机里内置至少8根天线,而每根天线都有自己的功率放大器,这就会产生比较大的功耗。”其次,屏幕耗费电量也是一个重要方面。屏幕分辨率高,对CPU和GPU的处理能力要求也高;屏幕大,所需的背光灯更多,这两方面都会导致耗电增加。此外,在5G网络覆盖率低的情况下,如果首选5G网,手机就会频繁搜索信号。“搜索本身也会加速电量消耗。”
综合以上来说,5G网络的推广和覆盖是持续进行的,5G网对于北上广深和新一线城市及部分省会城市,其商用网络的搭建可以说极其迅速,所以对部分用户而言不存在5G网络覆盖不到的问题。软硬件协调的问题在一年内也很难出现,因为处理器的性能顶点还没有被突破,眼下5G只会让使用4G应用的人拥有更好的手机使用体验,因为有流量冗余,处理器可以全速运行而不会卡顿。
那么只剩下电量这一个问题,这其实也是4G时代就已经存在的问题,锂电池出现之后,人们似乎寻找不到更好的电池解决方案。
但可以想见,5G耗电量的增大会让续航一天的手机变得只能玩几个小时,这与功能机时代向智能机时代切换(当时的手机使用时长普遍从一星期以上跌到一天左右)是不同概念,这将让5G手机的发展严重受到阻碍。
所以,电量或许是5G手机发展的最大阻碍,如果想要让5G手机像现在这样成为人们生活、工作必不可少的工具,那么增加手机的续航能力就变得迫在眉睫。
三种常规方法,助力5G手机续航
我相信续航问题早在几年前就出现在了许多能源研发机构的工程师面前,但迟迟没有成果出来,则说明这个行业遇到的瓶颈之坚固外人难以想象。
但这也无法阻止手机厂商通过别的方法实现手机的“续航”。
对于5G耗电量大这一点,目前手机制造领域大体上有三种解决方案,概括来说就是:开源、节能、外挂。
第一,开源。
也就是增加手机电池容量。因为锂电池能源密度几乎固定,人们能在电池上打的主意无非两种,一种是改变电池内部结构,以增大电容,另一种就是电池造大一点,电池越大,电量也自然越多。
4G时代,电源电量能够基本保持在毫安左右,而手机尺寸还能缩小变薄的主要原因就在于前一种,但这种改变有其理论极限,现在的电池设计已经接近了这个极限。
而5G时代即便到达这个极限,毫安的电池依然不够用,那就只剩下一条路可走——牺牲手机握持感,增加电池的体型容量。
第二,节能。
这个也容易理解,提升手机耗电单元的能量使用效率,尽可能不让电量变成热量白白浪费。但其实我们都知道,随着人们对手机使用性能的需求越来越高,手机对信号、处理器、摄像头、屏幕的要求也越来越高,而这些元件几乎都是耗电大户,它们性能越高也就越费电,产热量也越大。这些年在节能上所做的优化,顶多也就维持着电能使用效率的不降低或微弱降低,提高是不可能的。
而且5G时代,这种性能提升将加剧,耗电量必然也会更大,节能只能说是尽一下“绵薄之力”。
第三,外挂。
这个最普遍的应用就是充电宝,既然手机自身很难有所突破,那么就只能寻求一个备用电源。充电宝在5G时代依然能够存活下去,因为人们生活场景并不是一成不变,能够随身携带的充电宝可以称之为手机伴侣。当然,出于便捷的需求,充电宝会出现很多变化。
比如无线充电宝,尽管微波充电效率很低,但是使用很方便,不需要插线,甚至可以被设计成手机外壳。更多还是有线充电宝,未来共享充电宝仍然有其发展空间。
以上就是三种常规思路,如果电池技术不能获得技术上的突破,那么可以想见,这三种方式仍会占据技术主流。
三种非常规思路,或是“续航”新希望
可以说上面三种是企业家的研究范围,而下边这些,可以说是科学家和工程师们的研究范围,因为这三种思路指向的是最本质的问题——如何提升电池能量密度?
更终极一点,就是如何才能较为彻底地消除人们对于手机电源不足的焦虑?
液体电池
第一,材料领域突破技术瓶颈。
这是最直接也最难的。手机对电池自身的要求是充电迅速、放电平稳、散热低、能量密度大以及材料本身尽可能不对人体和自然界造成污染和伤害。如今的电池材料主要以锂、或锂镍合金组成,技术基本上已经到达顶端,最前沿的研究其实就是寻找更为合适的电容材料。
在几个大方向中,超导目前的技术难关还比较大,倒是一位以色列科学家研发过的生物电池曾引起过轰动,但从实验室到商用,要走的路还有很长。最理想的状态是寻找到锂的替代材料,而不涉及电池结构和手机结构的调整。
当然不排除液体电池的出现。
这是一种新型的电池,这里需要增加的工艺就是固液隔离技术,让电池材料充满手机内部空间,同时不会影响元件的正常工作,而且其热能也能被液态电池材料本身吸收利用。
而毫无疑问,这需要更多的技术攻关工作要做。
但我想未来或许真的会出现。
第二,微波充电网络的建设。
这是一个更加宏大的设想,如果你看过《三体》,想必会对罗辑博士醒来后的地下世界还有印象,那里的供电方式就是微波供电。
实现这种供电需要实现几个前提:
一是能源储备近乎无限。因为微波供电的原理其实就是建设许多的无线充电器,这些充电器是要连接到真正电源的,想要实现全社会的供电,那么消耗必然惊人,瞬时能量的供应必然充足,才能保障这种输出。
二是供电技术发展成熟。由无线充电器到微波发射塔,这里边不是简单的放大就行,要考虑到辐射问题,密度问题,频率问题,这样才能保障人们在能保障身体健康的环境下有效使用这种方式充电。
这种供电方式一旦完成,那么不止手机,其实几乎所有需要用电的民生领域产品,可能都将像联网一样,连上“电”。
第三,共享无线充电器。
这是结合现在的技术,和未来的需求两方面,最容易出现的一种事物(或者已经出现)。
但就现在而言,无线充电器还有些早,即便有些手机已经支持无线充电,但只要没有形成规模,其商业化尝试都将面临血亏的后果。
5G时代,如果电池技术没有大的提升,无线充电器将会大量出现在写字楼、咖啡馆、餐馆、影院等消费场所,甚至于遍布人们足迹所至之地。
想要实现它的大规模应用需要两个前提,一个是电池本身不顶用(这其实也意味着充电宝技术没什么突破),另一个是无线充电器成本要低。
这两点后者更重要,因为即便电池顶用,也很难消除电量不够的焦虑。
所以无线充电器如果想要进行社会化传播,想要走到哪里都有电可充,并且不用带充电器,那么这个共享无线充电器就必然有很低的成本、一定的技术门槛和运营门槛、较低的使用费(至少在开始),这样才能让5G手机的用户们接受并适应,最终习惯。
而且这个无线充电器在未来其实可以服务手机之外的其他终端,比如电脑、VR设备、无人机、智能终端等等。
总结
毫无疑问,5G时代对当今世界的改变将是全方位的。
但世界技术的发展并不会如我们所预想的那样一帆风顺,因为即便现在,我们的发展成果依然是躺在二十世纪初的基础科学新发现所奠定的基础之上。
然而我们依然要前行。
因为过往的历史证明,信息交换速度的提升促进了科学的发展,人们需要更深层次更广范围的交流,这将为人类获得更多的科技灵感。
5G会成为助力科技发展的“电池”,而电量已经成为笼罩在“5G”身上的一团阴影。
希望一切顺利。
转载请注明:http://www.kuangshanjixiea.com/sblt/18023.html