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因為聖誕節的來臨好多人想著要買禮物給心愛的人當然我也不例外
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原標題：重新定義一切，5G NR技術與格局淺釋
2017年10月17日是註定要被載入移動通訊史冊的一天——高通宣佈在面向移動端的驍龍X50 5G調制解調器，完成瞭人類史上首次28GHz毫米波上的5G數據連接。一同發佈的，還有首款5G智能手機參考設計。
在聯發科、三星和華為等競爭對手還在跟進千兆LTE的時候，高通完成5G數據連接的潛臺詞，是高通已經做出瞭面向移動設備的端到端5G設計瞭。大傢或許連4G+都還沒用上，高通就已經開始把的5G概念實體化瞭。根據預計，高通驍龍X50 5G NR調制解調器系列，將於2019年上半年出現在移動設備上。
移動通訊是高通的主場，這也是極少數一直以超越摩爾定律速度增長的領域。即將到來的5G被業界寄予瞭厚望，部分廠商把5G譽為繼蒸汽機和電力之後，下一個開啟人類新紀元的變革。但5G有什麼足以改變世界的特性呢？
無線通訊：在頻率與波長的鐐銬下的舞蹈
說到網絡演進就不得不提3GPP（3rd Generation Partnership Project，即第三代合作夥伴計劃）這個專門負責制定標準的組織瞭。高通、愛立信、華為等眾多芯片和手機廠商都是其成員。3GPP的標準由諸多“Release”構成，從2010年開始的LTE-A（國內稱4.5G）就已經發展Rel-10/11/12瞭，對應的產品是大傢已經很熟悉的高通驍龍X10/X12/X16等LTE調制解調器，其標志是利用MIMO多發多收和載波聚合技術。
再往後的演變中，千兆級LTE、窄帶物聯網、C-V2X都屬於Rel-13/14，而現在還未正式成型的5G NR則是Rel-15。5G NR中文譯稱5G新空口技術，當中的後綴“NR”指代new radio（新無線電通信），其和4G LTE是相互相容和遞進式的技術，它們很可能會在一段時間內同時演進。
無論演進到多少代，無線通訊的原理都是發射端人為制造有規律的無線電，接收端進行解碼。對於大傢最關心的速度，影響最明顯的是頻率和帶寬兩個指標。從最開始的模擬信號語音傳輸，到2G數字語音，再到GPRS、CDMA、LTE和即將到來的5G，萬變不離其宗的是，要提高數據傳輸速度、密度和數據量，就得提高信號的頻率。
為瞭規范電磁波的使用，人類人為硬性劃分瞭不同的頻率范圍（即頻段）。大傢熟知的CDMA800/GSM850/900，指代的就是頻率。而為瞭同時運送更多的信息，最簡單粗暴的方式就是增加頻率段，也就是帶寬。在4G時代，Band 42/43已經從用到瞭3.8GHz的高頻瞭，而5G為瞭避開低頻的擁堵環境、降低延時和提高速度，其頻率超過瞭6GHz，當中最被看好的28GHz和60GHz已經跨進瞭毫米波的領域。
超高頻和毫米波，決定並衍生出5G的眾多與眾不同的特性：高頻就意味著可以做到更低的時延，4G時代的數十毫秒網絡響應，在5G中會低於1毫秒；因為頻率越高衰減越快，高頻的無線電環境極其幹凈，且可以使用的帶寬極大，28GHz頻段的可用頻譜寬度高達1GHz，而 60GHz頻段更是達到瞭2GHz，對比4G隻有100MHz的可用頻譜寬度，但這一項就能讓傳輸速率翻10倍瞭。
早期的5G“預設速度”是1Gbps，這個數字其實高通在驍龍835上所搭載的X16 LTE調制解調器已經達到瞭，隨後的驍龍X20 LTE 調制解調器更是達到瞭1.2Gbps。但這個數據規格究竟有多快呢？以機械硬盤的SATA 3接口為例，其速度也僅有6Gbps，速度被以後繼續演進的5G標準超越，隻是時間問題。為瞭應對超高頻率的新特性，後面提到的基於OFDM的波形優化、大規模MIMO、毫米波、微基站、新的信道編碼、授權和共享/非授權頻譜等多種技術應運而生。
5G NR，暴力的速度與超低時延
《5G經濟》研究報告預計，5G相關的產品和服務，在2035年將會創造2200萬個工作崗位，創造的總價值達到12萬億美元，已經持平全美國在2016年的全部消費支出瞭。為瞭面向未來留下餘量，5G除瞭速度和吞吐量之外，還被設計成成向下兼容、功能眾多的統一連接構架。
針對5G，業界提出的需求主要是增強型移動寬帶（EMBB）、海量物聯網（MIoT）、關鍵業務型服務（MCS）3個。而增強型移動寬帶，主要是針對現在4G的瓶頸進行的改進，是對普通用戶日常影響最大的升級。主要體現在高速度、低時延和大連接（高吞吐）上。
在5G上，將會再次印證“僅僅是速度就足夠改變一切”的老話。5G增長數倍的傳輸速度，可以在幾秒內傳完一整部高清電影，這是支撐4K乃至8K的超高清視頻流的基礎。真正意義上的雲服務、活動直播、視頻會議、遠程手術，乃至全息視頻都會直接受益。
傳輸速度之外，還有時延的概念。4G的網絡延遲在數十毫秒，而5G則可以低於1毫秒。低時延不但有利於需要及時響應的網絡遊戲，對於每秒鐘需要進行90-120次刷新的VR/AR領域，更是意義非凡。配合傳輸速度，VR/AR頭顯就能通過5G代替那礙事的數據線瞭。而事實上，5G演進中，高通已經通過60GHz頻段的802.11ad技術完成瞭5G需要的毫米波的商業化瞭，而且後者同樣已經被用於代替VR頭顯上的線纜瞭。
速度和時延之外，最容易被用戶忽略的是吞吐量。雖然4G已經超越瞭很多傢庭的寬帶速度，但在人多的演唱會和賽事場館中，4G吞吐量不足的問題就凸顯出來瞭。5G的目標是10倍的吞吐量、100倍的數據容量提升，足以應對之後一段時間的應用需求。
運行網絡速度的極致提升，對於應用程序開發商同樣是無法忽視的機遇。每一次的網絡速度的躍升，都會催生瞭大量全新的用例、應用和服務，到時雲端app、雲儲存等概念，極有可能會以同樣原理，但完全不同的體驗回歸。
5G提供的低時延無線千兆連接，已經模糊瞭有線和無線之間隔閡，可以在很多場合代替笨重和麻煩的線纜。5G甚至可以反哺有線網絡，在光纖到戶不發達的部分地區國傢，用 5G固定接入（FWA）代替傳統的網線和光纖，是比光纖更便宜、更方便、更適合完成的“最後一公裡”的技術工具。
再一次改變世界，意想不到的5G用途
除瞭傳統的上網工具，5G網絡也為物聯網和關鍵業務開拓瞭不一樣的可能性。面向數以億計即將接入網絡的海量物聯網（MIoT）應用，或許是大眾最意想不到的5G用途。在Rel-12中，出現瞭基於蜂窩網絡的IoT物聯網技術，當中的Cat-M1和NB-IoT（窄帶物聯網，也叫Cat-NB1）標準化工作已完成，今年就會進入商業化進程，高通也已經推出瞭對應的MDM9206調制解調器。它們作為推動5G技術演講的一部分，最後很可能會被歸並到5G的IoT技術當中。
IoT的需求是低功耗和成本，在5G IoT中，支持免許可的小數據傳輸、免去分配專用資源的信號開支、異步傳輸、海量的連接拓展、下行仍基於OFDM等多種特性，而且能與其他服務共存。未來的路燈、電表、水表，乃至若幹智能穿戴設備都能受益。
而關鍵業務型服務（MCS），指代的是自動駕駛、無人機、工業機器人等需要高可靠、超低時延連接以及高安全性與高可用性的領域。這些全新的領域中，任意一個都是極有可能改變人類文明進程的，而5G則是可能改變它們發展路徑的技術。當中相當關鍵的，是從自動駕駛延伸的C-V2X技術（蜂窩網絡車輛相互通信）。
因為高通是全球5G汽車聯盟（5GAA）的創始成員之一，其核心的D2D（終端到終端通訊）和V2V（車車直連）技術源自高通在LTE時代進行的拓展。作為駕駛輔助系統（ADAS）的攝像頭、雷達和激光雷達的補充，5G下的C-V2X技術可以讓車輛間的距離、相對速度、角度、周圍信息等，跳過基站，在車輛間進行數據傳輸從而降低時延。在100km/s速度下，即便是LTE網絡也能把時延從30-60ms降低到17ms。
另一類關鍵業務型服務，則是工業自動化控制。工業4.0環境下，遍佈傳感器和機器人的廠房、操作間、碼頭等地方，都需要數據連接，而且工業領域對可靠性、時延都非常敏感。
面向用途之外，對於運營商和網絡生態鏈來說，5G都是效率更高且志在必行的。5G當中，為瞭應對高頻信號的衰減問題，提出瞭天線陣列和束波成型技術，讓信號指向性地發射，提高信號利用率並降低瞭對周邊電磁空間的幹擾。
5G裡還涉及到瞭共享頻譜的概念，這個在LTE演進的過程中，驍龍X20調制解調器當中的CBRS就是當中的一個例子。5G需要極高的帶寬需求，但往往單個運營商是很難拿到數百MHz的帶寬，也不是所有地區都有這麼寬的帶寬可用。
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通過共享頻譜，幾個運營商可以共享部分頻段以拓寬帶寬。此外，對於基站來說，為瞭應對突發狀況，基站要留25%餘量，其平時網絡數據量在15-20%之間，共享頻譜可以有效提升基站利用率，算是通訊領域的共享經濟。
難點重重，5G路上的披荊斬棘
雖然5G 的未來很美好，但它仍然是個仍未完全確立的標準，還有不少技術難題有待解決。在每個重點的技術點上，幾乎都有相應的技術難點。最本初的，需要讓毫米波更加適用於移動通訊，這首先得應對毫米波高頻衰減快的問題，需要波束成型技術提高信號發射效率，隨後就會遇到快速波束追蹤、快接入點波束切換等多種難題。
為瞭提升速度，需要正交頻分多路復用（OFDM）的可擴展波形、基於互易性的多用戶多輸入多輸出（MIMO）技術。為瞭提升信息密度，需要更先進的LDPC信道編碼，需要根據需求迅速變換上下行帶寬分配的自適應獨立TDD子幀和全新靈活的低時延時隙結構。
在拓寬帶寬，進行MIMO操作時，需要合並授權、非授權和共享頻譜，並橫跨從低頻段（6GHz以下）到毫米波高頻段范圍的可用頻譜。除瞭技術之外，還需要標準制定方的巨大的號召力，才能讓原授權方進行共享。
而多用戶多輸入多輸出的MIMO技術配合毫米波之後，天線配合波長變小後，需要大規模的天線陣列。相對應的，基站端也得從原來的單扇區2/4根大天線，變成128甚至256根天線的天線陣列，且基站佈置密度需要大幅提升。而好消息是，天線變小之後就可以在很小的面積佈置天線陣列，即便無法向高通的毫米波原型那樣，在一分錢硬幣中放入24根天線，其體積也不會太大，可以容易地融入建築和其他公共場合。
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毫米波的另外一個挑戰，是其在RF射頻前端中功率放大的效率很低，以前6GHz頻段下可以做到70%-90%效率，現在的效率還低於20%，這會導致移動設備發射/上傳信號時功率過高，帶來續航和發熱的問題。強如高通，也花瞭近一年的時間，讓驍龍 X50 5G調制解調器從原來面向固定接入點，變成面向移動設計的產品。
此外，4G LTE和5G新空口，它們是同時演進的技術，早期階段肯定會出現類似現在2/3/4G相互交融類似的情況，調制解調器需要提供新的“全網通”能力。而5G又是囊括智能終端、可穿戴設備和物聯網的大一統連接方式，還得考慮垂直兼容等問題。
提前10多年的投入 高通的先發優勢
發展到5G，網絡制式已經不是一兩傢大廠商就能決定的事情，但註定少不瞭高通這個主導2G和3G時代的玩傢，高通也是最可能主導5G標準的廠商。高通的商業模式是商業模式是對行業發展進行早期預判並確立標準。預判未來10到15年後需要的技術，這種前瞻性，需要大量前瞻性的研究、大規模和基礎性的發明，這些是建立在巨大的風險、雄厚的技術、人才和財務能力之上的。
早在3G都還沒部署的時候，高通已經開始瞭4G的基礎研發。而2006年，4G還沒部署的時候，高通已經在5G的研發瞭。系統架構、系統的編碼和調制方式，是高通的專長和其一直在做的事情，通訊領域的技術積累上，地球上無出其右。現在那麼多5G關鍵技術都和高通相關，背後是10幾年的研發投入。高通在通訊領域的研發投入，超過瞭全球任何一傢公司，過去30多年，高通的研發投入已經超過瞭440億美元。
在5G核心可擴展OFDM參數、多用戶大規模MIMO、獨立TDD子幀、低時延時隙結構設計、LDPC信道編碼等部分，高通都有大量的專利研究和成品，驍龍X16 LTE調制解調器除瞭移動設備外，也被網件等網絡設備廠商用在路由產品上，OFDM、毫米波和大規模MIMO技術，都已經通過802.11ad產品的進行商業量產瞭。
高通作為3GPP組織的核心成員之一，其是 3GPP 5G New Radio (NR)標準的積極貢獻者和倡導者，5G相關的大量關鍵技術都離不開高通的努力。而剛剛完成的首個面向移動端的5G數據連接，已經成為5G新空口 3GPP標準化的一部分瞭。
另外，在5G新空口規范匹配的OTA測試和互操作性測試，以及之後的組網，都離不開世界各地運營商和設備供應商。而要說合作夥伴的話，地球上也沒有幾傢廠商能和高通這種頂端的上遊供應商相提並論瞭。
調制解調器和射頻前端的領先優勢，對5G至關重要，這些同樣是高通本來的強項。另外，5G剛開始部署的時候，肯定會需要和4G進行大規模組網，調制解調器需要提供優秀的4G LTE連接能力，按照高通現在領先對手2-3代的節奏，5G到來之後，極有可能還是高通的主場。
網友早就戲言，網絡才是馬洛斯需求金字塔最低端的部件。如今大半個人類文明都建立在瞭網絡的基礎上，5G作為移動網絡的下一個變革，其意義再怎麼強調也不為過。在5G即將成為功能眾多的統一連接構架的情況下，高通的宣傳語或許很快會成為現實：過去30年我們連接瞭人與人，未來30年我們將連接萬物。
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- 適用:MacBook 等
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- 隨插即用，免驅動
■ 適用:MacBook / ChromeBook / Microsoft Lumia 950 XL等。
注意：設備端必須支援 DP Alt mode(DisplayPort Alternate mode) 才可將影音輸出
■ HDMI解析度:3840x2160(4K2K) / 60HZ 支援影音同步
■ 鋁鎂合金製作，防摔防刮保護。
■ 編織屏蔽高品質線材(2米)。
■ 隨插即用，免驅動程式。
| 視訊傳輸類型 |
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|---|---|
| 傳輸規格 |
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| 訊號轉接 |
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速度和時延之外，最容易被用戶忽略的是吞吐量。雖然4G已經超越瞭很多傢庭的寬帶速度，但在人多的演唱會和賽事場館中，4G吞吐量不足的問題就凸顯出來瞭。5G的目標是10倍的吞吐量、100倍的數據容量提升，足以應對之後一段時間的應用需求。
運行網絡速度的極致提升，對於應用程序開發商同樣是無法忽視的機遇。每一次的網絡速度的躍升，都會催生瞭大量全新的用例、應用和服務，到時雲端app、雲儲存等概念，極有可能會以同樣原理，但完全不同的體驗回歸。
5G提供的低時延無線千兆連接，已經模糊瞭有線和無線之間隔閡，可以在很多場合代替笨重和麻煩的線纜。5G甚至可以反哺有線網絡，在光纖到戶不發達的部分地區國傢，用 5G固定接入（FWA）代替傳統的網線和光纖，是比光纖更便宜、更方便、更適合完成的“最後一公裡”的技術工具。
再一次改變世界，意想不到的5G用途
除瞭傳統的上網工具，5G網絡也為物聯網和關鍵業務開拓瞭不一樣的可能性。面向數以億計即將接入網絡的海量物聯網（MIoT）應用，或許是大眾最意想不到的5G用途。在Rel-12中，出現瞭基於蜂窩網絡的IoT物聯網技術，當中的Cat-M1和NB-IoT（窄帶物聯網，也叫Cat-NB1）標準化工作已完成，今年就會進入商業化進程，高通也已經推出瞭對應的MDM9206調制解調器。它們作為推動5G技術演講的一部分，最後很可能會被歸並到5G的IoT技術當中。
IoT的需求是低功耗和成本，在5G IoT中，支持免許可的小數據傳輸、免去分配專用資源的信號開支、異步傳輸、海量的連接拓展、下行仍基於OFDM等多種特性，而且能與其他服務共存。未來的路燈、電表、水表，乃至若幹智能穿戴設備都能受益。
而關鍵業務型服務（MCS），指代的是自動駕駛、無人機、工業機器人等需要高可靠、超低時延連接以及高安全性與高可用性的領域。這些全新的領域中，任意一個都是極有可能改變人類文明進程的，而5G則是可能改變它們發展路徑的技術。當中相當關鍵的，是從自動駕駛延伸的C-V2X技術（蜂窩網絡車輛相互通信）。
因為高通是全球5G汽車聯盟（5GAA）的創始成員之一，其核心的D2D（終端到終端通訊）和V2V（車車直連）技術源自高通在LTE時代進行的拓展。作為駕駛輔助系統（ADAS）的攝像頭、雷達和激光雷達的補充，5G下的C-V2X技術可以讓車輛間的距離、相對速度、角度、周圍信息等，跳過基站，在車輛間進行數據傳輸從而降低時延。在100km/s速度下，即便是LTE網絡也能把時延從30-60ms降低到17ms。
另一類關鍵業務型服務，則是工業自動化控制。工業4.0環境下，遍佈傳感器和機器人的廠房、操作間、碼頭等地方，都需要數據連接，而且工業領域對可靠性、時延都非常敏感。
面向用途之外，對於運營商和網絡生態鏈來說，5G都是效率更高且志在必行的。5G當中，為瞭應對高頻信號的衰減問題，提出瞭天線陣列和束波成型技術，讓信號指向性地發射，提高信號利用率並降低瞭對周邊電磁空間的幹擾。
5G裡還涉及到瞭共享頻譜的概念，這個在LTE演進的過程中，驍龍X20調制解調器當中的CBRS就是當中的一個例子。5G需要極高的帶寬需求，但往往單個運營商是很難拿到數百MHz的帶寬，也不是所有地區都有這麼寬的帶寬可用。
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通過共享頻譜，幾個運營商可以共享部分頻段以拓寬帶寬。此外，對於基站來說，為瞭應對突發狀況，基站要留25%餘量，其平時網絡數據量在15-20%之間，共享頻譜可以有效提升基站利用率，算是通訊領域的共享經濟。
難點重重，5G路上的披荊斬棘
雖然5G 的未來很美好，但它仍然是個仍未完全確立的標準，還有不少技術難題有待解決。在每個重點的技術點上，幾乎都有相應的技術難點。最本初的，需要讓毫米波更加適用於移動通訊，這首先得應對毫米波高頻衰減快的問題，需要波束成型技術提高信號發射效率，隨後就會遇到快速波束追蹤、快接入點波束切換等多種難題。
為瞭提升速度，需要正交頻分多路復用（OFDM）的可擴展波形、基於互易性的多用戶多輸入多輸出（MIMO）技術。為瞭提升信息密度，需要更先進的LDPC信道編碼，需要根據需求迅速變換上下行帶寬分配的自適應獨立TDD子幀和全新靈活的低時延時隙結構。
在拓寬帶寬，進行MIMO操作時，需要合並授權、非授權和共享頻譜，並橫跨從低頻段（6GHz以下）到毫米波高頻段范圍的可用頻譜。除瞭技術之外，還需要標準制定方的巨大的號召力，才能讓原授權方進行共享。
而多用戶多輸入多輸出的MIMO技術配合毫米波之後，天線配合波長變小後，需要大規模的天線陣列。相對應的，基站端也得從原來的單扇區2/4根大天線，變成128甚至256根天線的天線陣列，且基站佈置密度需要大幅提升。而好消息是，天線變小之後就可以在很小的面積佈置天線陣列，即便無法向高通的毫米波原型那樣，在一分錢硬幣中放入24根天線，其體積也不會太大，可以容易地融入建築和其他公共場合。
筆電比較
毫米波的另外一個挑戰，是其在RF射頻前端中功率放大的效率很低，以前6GHz頻段下可以做到70%-90%效率，現在的效率還低於20%，這會導致移動設備發射/上傳信號時功率過高，帶來續航和發熱的問題。強如高通，也花瞭近一年的時間，讓驍龍 X50 5G調制解調器從原來面向固定接入點，變成面向移動設計的產品。
此外，4G LTE和5G新空口，它們是同時演進的技術，早期階段肯定會出現類似現在2/3/4G相互交融類似的情況，調制解調器需要提供新的“全網通”能力。而5G又是囊括智能終端、可穿戴設備和物聯網的大一統連接方式，還得考慮垂直兼容等問題。
提前10多年的投入 高通的先發優勢
發展到5G，網絡制式已經不是一兩傢大廠商就能決定的事情，但註定少不瞭高通這個主導2G和3G時代的玩傢，高通也是最可能主導5G標準的廠商。高通的商業模式是商業模式是對行業發展進行早期預判並確立標準。預判未來10到15年後需要的技術，這種前瞻性，需要大量前瞻性的研究、大規模和基礎性的發明，這些是建立在巨大的風險、雄厚的技術、人才和財務能力之上的。
早在3G都還沒部署的時候，高通已經開始瞭4G的基礎研發。而2006年，4G還沒部署的時候，高通已經在5G的研發瞭。系統架構、系統的編碼和調制方式，是高通的專長和其一直在做的事情，通訊領域的技術積累上，地球上無出其右。現在那麼多5G關鍵技術都和高通相關，背後是10幾年的研發投入。高通在通訊領域的研發投入，超過瞭全球任何一傢公司，過去30多年，高通的研發投入已經超過瞭440億美元。
在5G核心可擴展OFDM參數、多用戶大規模MIMO、獨立TDD子幀、低時延時隙結構設計、LDPC信道編碼等部分，高通都有大量的專利研究和成品，驍龍X16 LTE調制解調器除瞭移動設備外，也被網件等網絡設備廠商用在路由產品上，OFDM、毫米波和大規模MIMO技術，都已經通過802.11ad產品的進行商業量產瞭。
高通作為3GPP組織的核心成員之一，其是 3GPP 5G New Radio (NR)標準的積極貢獻者和倡導者，5G相關的大量關鍵技術都離不開高通的努力。而剛剛完成的首個面向移動端的5G數據連接，已經成為5G新空口 3GPP標準化的一部分瞭。
另外，在5G新空口規范匹配的OTA測試和互操作性測試，以及之後的組網，都離不開世界各地運營商和設備供應商。而要說合作夥伴的話，地球上也沒有幾傢廠商能和高通這種頂端的上遊供應商相提並論瞭。
調制解調器和射頻前端的領先優勢，對5G至關重要，這些同樣是高通本來的強項。另外，5G剛開始部署的時候，肯定會需要和4G進行大規模組網，調制解調器需要提供優秀的4G LTE連接能力，按照高通現在領先對手2-3代的節奏，5G到來之後，極有可能還是高通的主場。
網友早就戲言，網絡才是馬洛斯需求金字塔最低端的部件。如今大半個人類文明都建立在瞭網絡的基礎上，5G作為移動網絡的下一個變革，其意義再怎麼強調也不為過。在5G即將成為功能眾多的統一連接構架的情況下，高通的宣傳語或許很快會成為現實：過去30年我們連接瞭人與人，未來30年我們將連接萬物。
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