本文科学顾问

5G通信技术专家 杨斌博士
国家气象信息中心高级工程师 王鹏

速读版本

现代气象预报核心就是“算”，数据越丰富，计算速度越快，预报就会更加精细。在5G时代，随着通信速度提高、数据传输时延降低、海量数据快速交汇，气象信息的监测、预报、传输模式可能发生改变，人们将获得更精细化、个性化的服务信息。是不是有点儿不解渴？那就来看深度版本吧！

1、5G意味着什么？

人们对5G最直观的印象是快——5G与4G、3G、2G的区别，就是频率更高，带来的数据传输能力和速度的不同。这其中原理是“光速=波长x频率”的电磁波知识：频率越高，速度越快。但同时，频率越高，越趋近直线传播，绕过障碍物的能力越弱，5G信号的覆盖能力会比4G大幅减弱。

首先，人们对5G“能力”最直观的理解，称作“增强型移动宽带”。其带宽是4G的10倍，10Gb/s至20Gb/s的峰值速率形成了质的提升。进入5G时代，现有场景下的卡顿基本会被消除，原本需要几分钟下载的电影，可能只要几秒钟就可以。
其次，上面提到，5G的覆盖能力较差。一个5G基站大约只能覆盖半径100至300米的范围（2G基站的覆盖半径约为5公里至10公里）。
因此，实现5G商用，必须建设密度更大的基站网络。按照理论值来计算，要满足5G标准需求，5G基站的建设密度至少为4G基站的3倍。当然，我国通信公司已为5G开发了“微基站”这种“神器”。更重要的是，海量基站的联网布局，使得在5G时代，“万物互联”成为可能——
未来，可穿戴装备、家电、交通工具、道路上的基础设施都可能是物联网设备。设备密度无限上涨，海量终端传感器数据汇聚到云端所带来的通信压力，是目前通信网络无法支撑的。5G则能解决这一问题（第三部分有详解）。

我国华为公司认为，

“增强移动宽带”“低时延高可靠”“海量大连接”这三大5G应用场景，是未来万物互联、高度智能化的技术基石。要想实现未来城市的智慧交通、智慧防灾、智慧健康，需要超高速数据传输，还需要5G微基站站网来实现海量数据点的大规模连接。 

美国高通公司指出，

5G技术将成为和电力、互联网等发明一样的通用技术，催化未来的转型变革，重新定义工作流程并重塑经济竞争优势规则。

在国家气象信息中心高级工程师王鹏看来，

5G为万物互联、打造关键业务型服务提供了强有力的网络支撑。如果说现在的物联网是物的简单响应，5G下的物联网则能支撑海量设备之间“物对物”的对话，冰箱自主发现冰箱里牛奶所剩不多，便上网直接下单购买牛奶。如果说现在的无人驾驶是“野地驾驶”，每辆车都把其他车和人当作“怪兽”躲着走；5G下的无人驾驶就是文明驾驶，车联网，车与车互相对话，规划着走。

2、气象通信能力会实现飞跃吗？

将5G技术应用在气象领域，会带来哪些改变？首当其冲，当然是通信能力的改变。简单来说，在5G网络覆盖到的地区，海量气象数据可以通过5G网络快速传输，提升全国气象站点的通信能力，满足观测、防灾减灾、预报和人影业务等对气象通信网络的需求。

★ 在现有通信能力下，为了保障数据稳定可靠传输，国家级气象站都需要实体的地面专线；随着5G站网在未来广泛布设，其所能覆盖到的区域，5G能够提供可靠的通信网络支撑。

★ 实现5G覆盖后，它可以提升站点设备远程操作和巡检能力，实时远程操作结合实景直播、5G无人机，为观测、人影、防灾减灾业务提供支撑，大幅提升设备调试和巡检的效率，降低维护成本。

★ 5G网络提供的移动宽带网，还能够支撑天气实景视频直播的实时回传和共享，满足短临预报业务、人影业务、防灾减灾业务、气象公共服务和观测场实景监视等需求。

★ 5G能使气象通信能力大幅提升。在现有的网络环境中，已经实现了多普勒雷达体扫径向数据秒级送达预报员桌面。但这仅限于在气象专网的环境下，且针对特定用户。而在5G网络下，雷达数据实时传输，不仅能摆脱专网束缚，甚至还能共享到移动端，让秒级传输从“有线”变为“无线”。

全球气象界都开始思考如何迎接5G时代。世界气象组织提出信息系统WIS2.0战略，强化数据应用。我国气象部门将积极参与设计建设，开展全球服务，更好地展示大国风范。

3、5G将掀起气象行业变革吗？

变化不仅于气象业务本身，5G的万物互联将会给气象行业带来更大的变革。

·    5G一大特点，是改变数据的传输方式——

 在目前的通信网络中，即使是两个人面对面拨打对方的手机、传输照片，数据都要通过基站进行中转的，包括控制信令和数据包。

 而在5G时代，数据传输可以实现“D2D”，也就是Device to Device。在同一5G基站下的两个用户，如果互相进行通信，他们的数据将不再通过基站转发，而是直接从一个移动终端到另一个终端。

试想，如果气象站网建设与5G站网建设深度合作，覆盖全城的高密度5G基站都能够成为气象信息的采集、传输、交互“点”，这些“点”所连成的“网”将给气象行业带来巨大变革。

对于智慧城市来说，智能化的防灾减灾是极其重要一环。借助于万物互联以及高速的信息传输，气象灾害预警信息发布、突发灾害事件多部门多单位联动、远程救助等，都会在时效上得到显著提升。

气象服务的覆盖面也将随着5G升级。

一个基层气象服务人员在做现场服务时，能够通过5G网络连接到省级气象部门的业务平台，调取更加丰富的数据和预报产品，这就能够实现气象服务业务深入田间地头。

·    会有更多设备参与社会化观测。

无处不在的环境数据传感器，甚至可穿戴设备，都会大量采集天气信息。

在现有网络下，社会化观测也在尝试，如法国有一款“给我指错”APP，人们可以在任意地点给气象局做的精细化预报挑对错，反馈数据；美国尝试通过雨刷器的级别识别降雨强度。

而5G高密度的特性，使更多设备实现互联，服务也更具个性化。可以想象，以后开车时，你会收到前方不远处路灯上传感器传来的环境信息。

“2G时，人们根本无法想象手机能够看视频；而4G时，视频直播和短视频的APP紧紧抓住了人们的眼球。同样，随着5G网络的普及，更宽的移动宽带和海量万物互联，必将深刻改变整个行业的‘内生态’。”王鹏表示，“在5G站网建设过程中，包括气象行业在内，这些与民生相关的行业应当主动融入，深度合作，在‘借力’和‘融合’上找到搭乘5G东风的切入点。”

当然，随着5G时代到来，海量数据实现高速传输，如何运用好万物互联时代的数据，就显得更加重要。
王鹏认为，应综合应用人工智能、云计算等技术解决数据爆炸问题。此外，还要做好数据治理，通过不同方式满足用户的数据需求。“这就好比我们打开手机地图，不会一次加载全部信息，而是只获取用户关注的区域和图层。”