特番|从蜂窝网络到手机革命:杨旸谈移动通信浪潮三十年

从1G到6G:一部手机背后的通信、电池与形态之争

Episode guide Published 忽左忽右 1 hr 19 min

概览

本期《忽左忽右》从工业史的角度重新审视手机,认为它并非某一项技术突然成熟的产物,而是无线通信与蜂窝网络、半导体与计算机、能源与材料三条线索在特定时间点汇流的结果。

节目先由嘉宾杨阳教授讲述自己从东南大学无线电工程系到香港中文大学、再到英国任教的经历,并借由智能养老、空客主动型飞机、罗尔斯·罗伊斯发动机监测、南水北调信息化等跨行业项目,说明通信技术早已超出"打电话"的范畴。

随后讨论回到通信代际本身,梳理1G到5G的技术逻辑与用户感知差异,并延伸到6G的空天地一体化、通感一体化与通智融合。节目后半段转向能源与形态:锂电池如何成为移动计算的隐形前提,5G为何更耗电,以及直板大屏形态为何长期难以撼动。

最后以折叠屏为落点,讨论柔性屏、铰链寿命、软件生态与中折叠的市场前景,并给出一个反直觉的展望:下一代终端可能只是一个麦克风,真正的变化来自与个性化智能体的自然语言交互。

分段落总结

[00:00] 开场:手机是多条工业史的交汇点

[事实] 主持人介绍,本期延续以往聊工业史的思路,讨论手机与通信近30年的发展,指出它背后交织着无线通信与蜂窝网络、半导体与计算机、能源与材料三条线索。 [事实] 主持人认为真正改变普通人生活的产品,往往不是某项技术突然成熟,而是多条独立发展的技术路线在某一时点发生汇流。 [事实] 他指出手机长期处在互相矛盾的需求中:信息更多而设备更小、性能更强而续航更久、屏幕更大又要能装进口袋。 [事实] 他表示直板智能手机的主流形态已稳定十几年,折叠屏、尤其是"中折叠"可能代表下一代主流形态,并说明本期节目由小米赞助,提及小米18 Fold中折叠(219克、自研O3芯片、6000mAh电池、徕卡2亿超轻主摄)。 [推测] 以"技术汇流"作为框架,是为了把手机形态问题还原为通信、算力、能源与制造多条产业链之间的平衡问题。

[03:32] 嘉宾履历与研究视角

[事实] 嘉宾杨阳教授1996年毕业于东南大学无线电工程系,留校读硕士,之后在香港中文大学信息工程系读博士,再到英国教书约7年,回国前在UCL电子系从事移动通信与物联网研究。 [事实] 他表示现在的研究把计算与智能化功能融入到新一代移动通信的终端和网络当中。 [事实] 他提到当年选择无线电工程主要受做电子工程师的父亲影响,自己原本更想学偏设计的建筑类专业,但因没学过绘画而作罢。 [推测] 他的求学与任教路径基本与移动通信从1G到5G的产业周期重合,使本期内容兼具研究一线与产业一线的双重视角。

[06:54] 几个让嘉宾确认"身处技术前沿"的时刻

[事实] 他提到东南大学当时设有全国第一个移动通信国家重点实验室,在第一代移动通信尚未成熟、尚未产业化的阶段,他们已经开始相关研究,他还回忆自己当年主动找导师毛遂自荐。 [事实] 他回忆在英国时拿到东芝欧洲研究院的项目,起因是布里斯托大学的GSM发明人之一Joe McGeehan;东芝把欧洲研究院设在布里斯托大学隔壁,他由此获得企业资助。 [事实] 此后他又拿到英国电信、空客、罗尔斯·罗伊斯等机构的资助,并参与了南水北调工程的相关通信研究。 [推测] 这些经历说明在航空、发动机、水利等机构眼中,通信技术更像是通用使能技术,而非只服务于通信行业本身。

[08:42] 跨行业需求:智能养老、主动型飞机与发动机监测

[事实] 英国电信的需求是做智能养老、居家养老,本质是2003—2004年前后启动的物联网方向,后来也成为5G支持"物与物通信"的重要标准来源。 [事实] 空客2007年提出Active Aircraft项目,联合英国约七家研究机构,试图用传感器数据在飞行中主动响应气流变化,减少机身抖动与燃油消耗。 [事实] 他在该项目中负责把传感器数据汇集到中央控制单元,并形容各方"各懂一块拼图、互相需要"。 [事实] 罗尔斯·罗伊斯希望在喷气发动机上使用两千多个传感器实时监测制造过程,但原方案总有约20%的数据收不回来,且发动机一动有线连接就失效,因此想改用无线方案。 [推测] 这些项目反映无线通信的核心价值在于把分散的传感与控制系统连起来,其对可靠性、覆盖与部署方式的要求比消费场景更苛刻。

[13:20] 南水北调:把通信技术用进最大的民生工程

[事实] 2012年他去南水北调办公室汇报,对方希望用最新的物联网通信技术,把中线全线1432公里的数据回传,在北京实现调度与指挥。 [事实] 他介绍中线从丹江口水库调水到北京团城湖,全程自流,落差约130多米,遇低洼处架高架渡槽、遇高处打隧洞,其中穿越黄河的隧洞约7公里长、直径9米,且全年无休、无法停下检修。 [事实] 团队用近两周跑完全线,总结出五十几个巨大挑战,并在2012年向领导汇报,其中部分问题可用技术方案解决,部分要靠政策与法规。 [事实] 方案围绕工程安全、水质安全与人身安全三类"安全"展开:防止破坏水渠与隧洞、监控跨渠桥梁可能带来的水质风险,以及劝阻群众下水游泳。 [事实] 在工信部03专项支持下,项目从2012年做到2016年,在十个典型地点试点,动用一百多家企业、十万个传感器,通过当时的3G/4G网络把数据传到北京监控室。 [推测] 这类工程说明通信产业的真正增量可能来自工程与工业场景,而不仅限于个人消费市场。

[18:55] 从BP机到GSM:个人终端与数字通信

[事实] 嘉宾回忆1998年前后因父亲从事这个行业,第一次接触到爱立信手机,当时非常时髦。 [事实] 他提到更早的BP机时代:摩托罗拉BP机约两千元,收到信息后要找公用电话回拨。 [事实] 他认为第一代模拟通信只是把语音简单放大传出去,距离一远就会失真;第二代GSM采用数字通信并加入纠错码,可靠性大幅提升,终端体积与售价也大幅下降。 [事实] 他提到GSM时代已经有短信,但用数字键盘加拼音输入非常不便,因此多数人只要能承担费用就直接打电话。 [推测] 这一代的变化不只是"能通话",而是终端从少数人的身份象征变成了普通人可负担的日用品。

[21:21] 3G:三分天下的技术路线

[事实] 3G的目标是冲着视频去的,但受屏幕、能耗与芯片成本限制,实际主要实现了图片传输,研究中的最高速率约为2Mbps。 [事实] 3G形成三条路线:美国由高通、摩托罗拉等主推CDMA,用不同的正交码区分用户;欧洲主推从GSM延伸的技术;中国则由大唐主推TD-SCDMA,希望掌握自己的核心技术。 [事实] 他回忆当时诺基亚最贵的机型售价接近8000元,3G时代的手机设计形状与质感非常多样、有艺术感。 [推测] 3G更像一场标准与话语权的争夺,其用户体验层面的兑现被推迟到了4G。

[23:55] 代际魔咒与4G的真正兑现

[事实] 他提到移动通信有一个"魔咒":单数代际都不太成功——1G不太成功、2G很成功、3G也不太成功、4G很成功。 [事实] 他指出3G设想的能力最后由4G完成:4G实现了视频的无缝传输,处理器能力大幅提升,图片、图像与视频渲染都能在手机上完成,功耗也可控。 [事实] 他解释手机上常见的LTE即Long Term Evolution,属于4G标准之一,是欧洲的标准,欧洲在不同代际喜欢创造不同的命名。 [推测] 3G到4G的经验说明,网络能力的价值最终取决于终端是否具备足够的算力与功耗控制来承接。

[26:29] 5G的三个场景

[事实] 5G于2020年左右开始商用,除了速率提升,最大变化是把通信对象从人扩展到工业场景。 [事实] 5G提出三类场景:面向人的大带宽场景、面向生产的高可靠低时延场景(需达到五个九的可靠度),以及面向智慧城市的海量机器连接场景(每平方公里可达100万个器件)。 [事实] 他解释机器场景与人的场景要求不同:人可以在概率意义上接受偶尔出错,机器在生产线上出错则会影响产品质量。 [事实] 他引用同事的比喻:4G下载视频时你还有机会后悔并暂停,5G点下去就下载完了,但人看视频的速度并没有变化。 [推测] 普通用户对5G无感,根源在于三条场景中只有"大带宽"被直接感知,另外两条更多发生在用户看不见的工业与城市侧。

[31:33] 5G为何缺少杀手级应用

[事实] 他提到行业术语中的"killer application",原本预期杀手级应用会出现在工业界,因为工业场景对通信有海量需求。 [事实] 但现实是工业企业不愿依赖运营商建网,更希望自建私有网络;在中国,企业很难获得在厂房内使用的专有频段。 [事实] 因此很多生产者宁愿使用免费的Wi-Fi,性能在可靠性上不如5G但成本低且频段合法;目前只有商飞等少数企业拥有专有频段的5G网络。 [事实] 他举例说造船、飞机制造等大型设备的车间是动态流水线,无法用有线方式保证高可靠连接,无线高可靠连接因此非常便利。 [推测] 频谱获取与商业模式,而非技术能力本身,可能是5G工业场景至今难以规模化落地的关键制约。

[33:44] 终端形态如何塑造内容与创作

[事实] 主持人提出,终端形态往往反过来影响创作者的内容生产模式,例如2G/3G时代短信的体量限制反过来塑造了表达方式。 [事实] 嘉宾认同终端形态决定了平台上能有多大的创作空间,并指出从1G到5G,手机对普通用户而言始终没有脱离"传输内容"的角色。 [事实] 他认为这个状态即将改变:手机越来越多地承担计算、上网与智能应用,逐渐变成"个人助理"的角色。 [事实] 他提到传输的最高形态就是视频,而人眼与人耳的分辨能力有极限,继续提升清晰度难以被用户感知,因此用户付费意愿不强。 [事实] 他认为屏幕在生活中的重要性持续上升,人们不愿意回到按键时代,更大的屏幕空间能带来体验的增长,并提到自己也使用折叠屏手机、看文件和看视频更友好。 [推测] 当网络能力接近感知上限后,新的创作浪潮更可能由终端形态的变化而非带宽的提升来触发。

[36:46] 6G的三个方向

[事实] 嘉宾介绍,按当前的标准化流程,第一批6G终端形态大约在2030年左右进入生活。 [事实] 他提出6G的三个主要不同:一是"空天地一体化",在远洋货轮、偏僻登山处等场景更容易接入网络;二是"通感一体化",无线电波不仅传数据也可用于感知,对无人机与低空经济有帮助;三是通信与智能化的深度结合。 [事实] 他认为第三个变化最大:终端借助AI大模型与智能节点,可能不再只是传输设备,而同时成为信息处理与计算的设备,更像真正的个人助理。 [事实] 他指出计算产业与通信产业过去泾渭分明,现在融合势不可挡,这可能是未来全民级的杀手机应用。 [推测] 他把"每个人都需要个性化智能终端服务"视为6G区别于前几代的关键价值主张。

[39:25] 蜂窝网络与卫星:互补而非替代

[事实] 主持人提到地面蜂窝网络覆盖不到大兴安岭这类无人区,并问星链式的低轨卫星与蜂窝网络是竞争还是互补。 [事实] 嘉宾认为这是两条技术路径,但属于互补关系:人口密集的城市仍以蜂窝网络最成熟、最经济,卫星用于覆盖海洋与无人区,也可作为城市通信的备份,在地震等造成通信设备损毁时提供补充。 [事实] 他提到蜂窝系统的概念源于70年代初贝尔实验室提出的蜂窝小区覆盖理论,1975年美国FCC开放移动电话市场并确定相关频谱,1979年日本开放世界上第一个蜂窝移动电话网。 [事实] 他补充说,世界上第一个移动电话通信系统实际上是1978年在美国芝加哥开通、为出租车服务的,1979年AMPS模拟蜂窝系统也在芝加哥试验。 [事实] 他说明蜂窝的本质是用接力方式让有限的频率反复复用,而实际小区的形状多不规则,不一定是六边形。 [推测] 卫星通信的价值很大程度在于覆盖成本曲线之外的区域与应急场景,而不是替代城市中的蜂窝基础设施。

[43:29] 铱星与星链:一次失败先驱与一次规模成功

[事实] 主持人提到游轮上网体验差且昂贵,原因是过去使用三万五千公里以上的高轨卫星,传输费用高、往返时延大。 [事实] 嘉宾回忆摩托罗拉90年代的铱星计划:原计划发射77颗卫星(元素周期表第77位是铱,因而得名),实际发射66颗,用于覆盖南北极等极端地形。 [事实] 铱星网络如今仍在使用,但已转向军用与专业行业,包括救援信息的传呼。 [事实] 他认为铱星在商业上是失败的项目,但技术上探索了很多新技术、也培养了大量人才,为后来星链的成功提供了支撑,是"星链之前的星链"。 [事实] 他指出卫星通信需要巨大的财力投入,且卫星淘汰很快,需要不断补网才能实现全覆盖。 [推测] 星链的成功更多来自低轨大规模部署带来的成本与体验改善,而非卫星通信概念本身的新颖。

[45:33] 锂电池:移动计算的隐形前提

[事实] 主持人问"没有锂电池是否就没有真正意义上的移动计算",嘉宾回答"某种程度上是的",认为电池是所有便携设备都绕不开的核心元素。 [事实] 他提到终端对电池的要求是"既要又要还要":待机时间长、轻薄、安全,而选购手机与便携电脑时续航是他最核心的指标。 [事实] 他指出电池升级受物理第一原则的限制,没有像芯片摩尔定律那样每隔十几个月翻倍的节奏,升级比想象中慢。 [事实] 他提到最早把可充电锂电池投入商业市场的是索尼,大约在1991年前后,此后MP3、平板电脑、数码相机等移动设备大量采用锂电池。 [事实] 他认为锂电池胜出的关键在于性能与成本的平衡以及安全性,而未来终端既要传输又要计算,CPU与GPU对电池的需求会更强烈,矛盾更突出。 [推测] 折叠屏与轻薄手机的可行性,很大程度上取决于电池在这组矛盾中的实际进展。

[50:07] 5G为何更耗电:带宽、频谱、基站密度与多天线

[事实] 嘉宾指出从2G到5G,基站与手机的耗电都在大幅提升,原因是传输速率与信息密度提高,更大带宽意味着更大的能量消耗。 [事实] 频谱越来越高也是原因之一:2G用900兆,5G用到几G乃至20G这样的高频段,频段越高传输距离越短、损耗越大,因此5G基站密度高于4G。 [事实] 他提到深圳在疫情期间建成全世界第一个5G城市,建了约4.6万个基站,但用户感受仍不理想,原因是基站覆盖范围变小、覆盖存在空洞,走到空洞就会断线或卡顿。 [事实] 多天线技术也带来能耗上升:过去一个天线服务多个用户,现在用多个天线单元照射同一区域,能耗可成十倍增长。 [事实] 他提到5G早期三大运营商最大的账单来自国家电网,大部分盈利都去交电费了。 [推测] 5G"体验不够好"的感受,部分源于覆盖与能耗的约束,而不只是速率没有提升。

[53:48] 节能的两条路:网络关断与清洁能源

[事实] 在网络侧,运营商可实时监测用户分布,利用用量的潮汐现象(白天CBD多、晚上住宅区多)对基站做关断与唤醒。 [事实] 在终端侧有休眠机制;他提到早期研究利用过电池的"恢复效应",例如把收音机里的5号电池晒一晒又能用一阵,但锂电池没有这种效应,用完就用完了。 [事实] 他认为大屏幕本身就是巨大的能耗来源,因此终端侧省电目前很难做到。 [事实] 另一条主要路径是在网络侧更多引入风电、光电等清洁能源,减少对电网化石能源的依赖。 [推测] 当前节能方案更多集中在网络侧,说明终端侧的能效提升空间受制于电池化学与屏幕物理特性。

[55:53] 为什么直板大屏形态难以撼动

[事实] 主持人回顾摩托罗拉、诺基亚时代手机形状百花齐放,出现各种折叠与旋转形态,如今却统一为一块"玻璃"。 [事实] 嘉宾提出第一个原因是主流审美与生态被确认:他在英国买的第一台全屏HTC只有4寸屏却卖400英镑(当时1英镑约15元人民币),但当时各厂生态割裂、体验不佳。 [事实] 他提到后来iPhone进入并建立线上应用商店,把生态做起来,使大屏手机真正进入所有人的审美舒适区。 [事实] 他提出的第二个原因是产业链固化:过去出货量有限、开模相对简单,如今供应商围绕主流机型在成本与性能间达成平衡、利润分配固化,再想改变很难。 [事实] 他用"反潮流手机"和"古董车"类比说明:功能更少、更小众并不意味着更便宜,个性化定制反而成本更高。 [推测] 手机形态的稳定更多是用户生态与供应链共同选择的结果,只有出现新一代终端形式才可能带来大的变化。

[61:40] 全面屏与折叠屏:重新分配手机内部空间

[事实] 主持人提到小米在2016年发布第一代MIX,把"全面屏"作为明确的产品概念,在不显著增大机身的前提下把正面空间基本交给屏幕,背后需要重新处理距离传感器、前置摄像头与内部空间布局。 [事实] 嘉宾认为全面屏后来成为整个行业的主流方向,而折叠屏是在性能体验与成本之间取得较好平衡的产品。 [事实] 他回忆自己最早用的折叠屏大约一年就会"漏液",现在用的是第二个;早期折叠屏售价在一万七八,屏幕折痕也让体验有些别扭。 [事实] 他认为苹果直到产业成熟、良率达到要求后才进入折叠屏是明智的,相比先行者,成熟期进入对用户体验的提升更大。 [事实] 他认为小米MIX与小米18 Fold背后的共同逻辑,是不断重新分配一台移动终端的内部空间,让它承载更多东西。 [推测] 从"把屏幕做大"到"把机身折起来",反映的是同一套空间约束下不同阶段的最优解。

[66:04] 小折叠、中折叠、大折叠的分工

[事实] 嘉宾解释:小折叠是直板手机上下折叠,展开仍是6—7寸的直板机,主打便携与时尚颜色;大折叠展开后接近平板,面向商务与追求大屏的人群;中折叠在重量上不比直板更重,但屏幕面积更友好。 [事实] 他认为中折叠在多数应用场景下尺寸更舒服,也顺应未来终端承担更多计算、需要更多空间放置芯片的趋势;大折叠的额外空间则大部分被电池占用。 [事实] 主持人概括:大折叠解决手机怎么变大,小折叠解决手机怎么变小,中折叠探索的是屏幕扩大同时保持接近日常手机的使用感。 [事实] 嘉宾认为中折叠面向的是"办公和生活都想要"的人群,苹果等厂商入局中折叠对开发者生态是巨大利好。 [推测] 多家厂商同时选择中折叠,可能是因为它在便携、屏幕与成本之间提供了最容易规模化的折中点。

[69:33] 铰链寿命与折叠屏的可靠性

[事实] 嘉宾认为除了柔性屏,铰链使用次数是折叠屏落地的关键指标;他提到小米把这一指标从20万次不出问题提升到50万次不出问题。 [事实] 他认为这种提升给用户带来信心,因为铰链不涉及核心部件,却是每天都会用到的部件,一旦掉链子体验就很难接受。 [事实] 他推算按每天折叠十来次计算,50万次足以覆盖日常使用,折叠屏在可靠性上与直板机就没有区别了。 [推测] 折叠屏进入主流真正的门槛,可能是这类"不显眼但高频"的机械部件的耐久性。

[70:36] 专家自己买手机看什么指标

[事实] 嘉宾表示自己最关注待机时间长与可靠性,对功能没有太多要求,手机更多是他电脑终端的延伸。 [事实] 他描述自己的使用场景:在办公室主要依赖电脑,在移动、家里或个人生活空间中才依赖手机。 [事实] 他认为年轻人不同,需要用移动终端满足工作、生活、社交等各方面的需求。 [推测] 这种差异说明折叠屏的价值主张,对"移动办公为主"的用户与"移动生活为主"的用户并不相同。

[71:45] 折叠屏背后的软件生态与硬件设计挑战

[事实] 嘉宾认为一方面要看软件设计能力:整个生态需要全力支持新的形态,而很多软件工作室会观望,优先面向出货量最大的机型。 [事实] 他个人判断中折叠是未来大趋势,随着价格进一步进入舒适区间,年轻人换机会逐渐跟进,安卓生态会对标苹果生态做一次同步。 [事实] 在硬件侧,他指出手机要在极小空间内同时承担通信、拍照、时尚单品与计算平台的功能,还要加入折叠结构并做到220克以下,是非常大的挑战。 [事实] 他认为折叠形态还要兼顾散热、电池提升与影像功能等取舍,而苹果这一代产品更接近试探性布局,为后续升级预留了空间。 [事实] 他认为把有限的尺寸利用好,做出更好的相机、散热与计算组合,才能给用户提供更多价值。 [推测] 折叠屏能否成为主流,很大程度上取决于软件生态是否愿意为这一形态投入,而不仅是硬件良率。

[75:43] 下一代终端:一个麦克风与个性化智能体

[事实] 嘉宾提出一个反直觉的判断:下一代终端可能是"麦克风",它可以装在耳机上、眼镜上,也可以装在帽子上。 [事实] 他的理由是计算能力会部署在用户身边——身边有更多物联网设备与边缘基站——用户只需要一个麦克风与它交互即可。 [事实] 他认为最大的变化是自然语言交互,用户不必用手指操作,可以像对待同事或助理一样直接发号施令。 [事实] 他提到实验室已初步做出相关demo:对边缘智能体下模糊指令(如点菜、订机票),它就能理解并执行。 [事实] 他举例说"这个房间有点热"这同一句话,因用户偏好不同(爱健身的年轻人偏好20度,他本人偏好24—25度),智能体会给出不同处理,这就是个性化带来的情绪价值。 [事实] 他预测十年后终端会隐藏在我们身边,以更自然的方式与人交互。 [推测] 这一判断隐含的前提是计算与智能主要发生在边缘与云端,终端只需承担交互入口的角色。

播客点评/总结

本期的最大价值在于把"手机"这个日常物件拆解为通信代际、能源材料与工业设计三条线索,并用嘉宾横跨学界与产业的经历——国家重点实验室、东芝与空客项目、南水北调工程——把抽象的标准演进落到具体场景上,信息密度高而不散。

亮点是对几个常被讨论却少有清晰回答的问题给出了内部视角:为什么单数代际不成功、5G为何缺少杀手级应用、工业专网卡在频谱而非技术、5G耗电来自带宽与频谱而非单纯的信号发射,以及直板形态为何难以撼动。铱星与星链的对照、锂电池"既要又要还要"的约束,也是容易被忽略但解释力很强的部分。

[推测] 局限在于,节目由小米赞助并对新机型做了较集中的介绍,因此对折叠屏前景尤其是中折叠成为主流的判断偏向乐观,缺少对价格、维修成本、应用适配不足等反向证据的讨论;[推测] 转录稿中部分专有名词与人名存在音译不一致(如芯片名与主持人姓名),具体数据如需引用建议回溯原始音频核对。

[推测] 适合对通信史、消费电子产业链与工业互联网感兴趣的听众,也适合对折叠屏是否值得购买持观望态度、想理解其技术取舍的人。