別“狂吹”5G了

鐵流

2019年1月，華為創始人兼CEO任正非在接受媒體采訪時說：

“5G實際上被夸大了它的作用，也被更多人夸大了華為公司的成就……實際上現在人類社會對5G還沒有這么迫切的需要……不要把5G想象成海浪一樣，浪潮來了，財富來了，趕快撈，撈不到就錯過了。5G的發展一定是緩慢的。”

此前一段時間內，“5G”是輿論場的“寵兒”，儼然被塑造成了萬能的“救世主”形象，似乎5G引領的未來已經觸手可及;更有很多人對中國的5G發展高度樂觀，“中國是5G領跑者”“中國主導5G時代”等觀點傳播甚廣。

而任正非的話讓人不得不反思：5G是否只是看上去十分美好？

同時我們也看到，美國運營商對5G并不感冒，美國總統特朗普的團隊甚至考慮由政府主導5G網絡建設;而中國方面的運營商似乎也并沒有表現出人們想象中那樣高的興趣。

抽絲剝繭，對于5G，看法不能流于表面。

5G技術發育到底到了什么水平？實際商用效果怎樣？人們對5G究竟有無迫切需求？中國在5G領域的實力和地位，是不是真的可言“主導”？

5G技術沒那么“神奇”

5G的關鍵技術主要包括調制、編碼、多址、組網、多天線等，這其中很多是沿用老技術，而一些新技術不成熟、不可用，或者傳輸增益有限。

先來看編碼，被熱炒的LDPC和Polar，對系統效率的提升其實并不明顯。據業內人士分析，其主要意義在于實現了一個理論極限，對實用效率的提升意義有限。

再看多址接入，多址是移動通信的核心技術領域，第一代到第四代移動通信（即1G到4G）分別采用了FDMA、TDMA、CDMA和OFDM技術。現在5G多址技術的主流看法是NOMA（非正交多址接入）。

據業內人士介紹：NOMA是NTT Docomo于2014年9月首先倡導的。其思想是發射端不同的用戶分配非正交的通信資源。在正交方案當中，如果一塊資源平均分配給N個用戶，那么受正交性的約束，每個用戶只能夠分配到1/N的資源。NOMA擺脫了正交的限制，每個用戶分配到的資源可以大于1/N。在極限情況下，每個用戶都可以分配到所有的資源，實現多個用戶的資源共享。

雖然理想很豐滿，但經數學證明，NOMA路線的頻譜效率增益嚴格為零。

有限

5G 的技術升級沒有傳說中的那么神奇，目前很多新技術增益有限、或尚不成熟難以實用。

再看多天線技術。5G宣傳的是超多天線技術（Mass-MIMO）。MIMO（多天線技術）是最近20多年的熱門議題，確實是提高通信能力的一個方向。但通過多年研究發現，仍然難以實現從實驗室到市場的實用轉化，未能實現商業應用。

人流超高密度區的通信需求，是5G可行的潛在應用方向。

至于原因，其實不難理解。據業內人士分析，多天線技術最初從軍事雷達領域而來，但轉入民用則面臨與天空完全不同的復雜地形等環境，難以控制成本就成了其商業轉化的命門。

就組網而言，CoMP相對于4G時代的SFR/MLSFR也幾乎是零增益，甚至可說是負增益。

再說一下前段時間被熱炒的時分雙工（TDD），有文章稱“今天全世界的5G技術都是TDD技術”。需要說明的是，5G的藍圖中，用的并不是時分雙工，而是全雙工。

4G時代，TDD-LTE采用時分雙工，FDD-LTE采用頻分雙工。全雙工則集成了時分雙工和頻分雙工的優點，實現魚和熊掌可以兼得。

TDD指上下行傳輸采用同一個信道，主要優勢在于收發間不會產生干擾、上下行信道切換靈活等;FDD采用兩個獨立的信道可以同時進行數據傳輸，通信速度高、抗外部干擾性能更好。

只是，全雙工同樣停留在實驗室，無法商用。因此，仍然只能拿老技術——時分或頻分雙工湊合著用，而無法取得實質性突破。

所以，在這些關鍵技術上，現在所謂的5G的技術升級沒有傳說中的那么神奇，很多新技術增益有限、或尚不成熟難以實用。

正是因此，有人將現在的5G稱之為商用概念，而不是技術迭代，將之稱為4.9G。我們當前與真正的“5G”，尚有距離。

運營商不甚熱心

說了這些提升有限、不成熟，但5G的網速是實實在在“肉眼可見”的提高，這是怎么做到的呢？

方法其實頗為“簡單粗暴”，就是采取擴大占用的頻段、加大投資基站的密度、提升芯片數據處理速度等手段。

以頻譜資源來說，5G準備用1個G左右的帶寬。要知道，GSM（中國移動的2G網絡）整個移動才5M帶寬，3G是20M帶寬，4G是60M帶寬。

以此前愛立信的極限測試，網速的確驚人，測出高達20Gbps數據傳輸速率，但用了800M帶寬。

因此，不談細節，光看網速快慢，意義并不大。當前5G條件下的高網速，很大程度上要拜大帶寬頻譜所賜。

問題就來了。低頻點頻譜非常珍貴，直接劃撥800M帶寬實在太奢侈。在國外，這樣的黃金頻率堪稱天價，運營商對此必須三思而后行。

那么，如果現在要部署5G，就必須用高頻。

但高頻的覆蓋能力差。低頻率（2G使用的頻率段）的頻譜資源衍射能力能夠覆蓋數平方公里，而高頻率（比如WiFi使用的頻率段）的頻譜資源衍射性通常不會超過一個20平方米的房間。也就是說，用黃金頻率建1個基站，其覆蓋范圍可以媲美用高頻建N個基站。

實際上，美國的5G頻譜選的就是高頻。

2018年11月15日，美國聯邦通訊委員會（FCC）召開美國首次5G頻譜拍賣會，開啟28GHz毫米波5G頻譜（27.5-28.35GHz頻段，共計850MHz）拍賣。此前愛立信的測試也是在15GHz這個點上前后開辟800M的寬度。這些頻段資源超過了過去無線通信已經使用過的頻段的總和——當然，過去是在中低頻率頻段，而5G只能動用高頻率頻段。

現在5G使用高頻、采用毫米波小基站的發展路線，這將使最終覆蓋結構非常“感人”。按照現在宣傳的傳輸速率的標準，5G要覆蓋目前全球4G覆蓋的區域，基站數量至少是4G的5倍，也就是1500萬至2000萬個5G基站。

這個建設成本可想而知。這也解釋了為什么運營商明知道5G是個“好東西”，卻不像大家想象中那樣熱心。

尚缺“殺手級”應用

通信領域的發展，必須充分考慮用戶對技術應用的需求。

有種說法，聲稱5G主要不是給人用的，而是給“物”用的，也就是說5G將大大超出過去20年無線通信發展史中以大眾公共通信網絡為主業的范疇。

的確，目前全球宣傳5G的主線，即“萬物相連”或稱為“物物連接”。

不過這里卻有一個問題，目前所謂物物連接的很多場景，要么不需要5G，要么不敢信賴公眾性的無線通信。

雖然很多媒體在報道中將物聯網和5G“捆綁”在一起。但其實物聯網并非單純依靠5G的應用。因為現有物聯網主要是追求長壽命，設置一個物聯網節點，肯定不希望1～2天內就去更換一次，且大量應用都是低速、小數據量的通信連接，有些情況下，用2G、3G、4G也是可以實現的。

以目前全世界最大規模的物聯網應用案例——ofo自行車智能鎖為例。其使用的NB-IoT其實就是華為和中國電信北京公司合作出的簡化版、刪減版4G，且只需要用很小的通信容量。

短板

核心器件尚受制于人，一旦核心器件被卡脖子，將遭遇挫折和困難。

而另一個被熱捧的應用方向——無人駕駛，先不提無人駕駛技術本身是否成熟，即便是谷歌搞的無人車，也是“胖終端”的無人駕駛，接收信號并做出反應的過程是放在車上。而把5G和無人駕駛聯系在一起的則是“瘦終端”模式，做出決策是在“遙遠”的服務器，在沒有解決通信安全的前提下，這種做法是存在隱患的。

目前，人流超高密度區的通信需求，是5G可行的潛在應用方向。此前曾出現十一黃金周期間，由于游客過于密集，直接導致杭州西湖附近的4G網絡癱瘓的狀況。為了應對類似情況，中國移動開始力推4G基站密集組網。如果5G組網的性價比能夠優于4G基站密集組網（當然，現在5G在這方面控制成本的難度相當高），這有可能成為當下5G一個不錯的應用方向。

因此，目前5G的“殺手級”應用仍然在水面之下，需要交給時間去發掘。

組網需要4G+5G

WiFi傳輸速度這么高（遠遠高于5G宣稱的速度），但無線電信運營商仍然能夠生存下來，這是為什么呢？

因為用戶對于普遍覆蓋（任何地點任何時間都能接入）的網絡是剛需，比較而言超高網速反而并非必需。

用戶在離開WiFi的情況下，必須也要有通信網絡。也就是說，在任何生活角落，都能保持信息連接，因為在最緊要的時候這個信息連接是能救命的。

而WiFi或者此前存在的WiMax做不到這一點，其只能覆蓋很小的領域，或者試圖覆蓋整個城市但效果卻千瘡百孔。WiMax也因此被LTE擊敗，連帶導致押寶WiMax的加拿大北電和摩托羅拉破產。

然而，按照現在5G毫米波小基站的發展方向，追求的主要是傳輸速率。原因如我們前面所說，5G需要建設數倍于4G的基站，才能以其現在宣傳的標準，成本極其高昂。

因此，如果沒有行之有效的商業模式，運營商不具備建設一張普遍覆蓋的5G網絡的能力，那么這就偏離了用戶的剛需。

綜上，建設覆蓋全國的5G網絡并不現實，也不必要。那么，5G組網就不能實現了嗎？

并非如此。

從技術上來說，4G和2G是非常成功的兩代技術，而5G處境和3G有些類似。正如過去2G+3G的組網模式，未來5G完全可以采用類似的組網模式。

由于5G不太可能形成一張普遍覆蓋的通信網絡，就必須采用4G來完成廣域覆蓋。事實上，3GPP就搞出了“4G基站為主+5G基站為輔”的組網方式，也就是用4G完成廣域覆蓋，5G基站建在大城市人流密集區域。這其實也是國外運營商選擇的主流組網方式。

這樣一來，既可以大幅減少5G基站高昂的建設成本，又能提升人口密集區域的網速。

2019 年1 月22 日，“濟南市5G 通信智能網聯汽車測試道路啟動活動”在山東省第一條智能網聯汽車測試道路進行。

理論創新突破至關重要

從1G到4G傳輸能力的提升，既有系統效率的提升因素，也有“暴力堆砌”的因素——依靠消耗頻譜資源、用性能更強的芯片和高額投資建設基站實現。

“暴力提升”的層面，前文已經說明。

系統效率的層面，1G到2G提升較大，但3G的提升就小了很多很多。當年高通宣傳，CDMA將提升增益18倍，之后發現沒那么高，但大家還認為CDMA比TDMA可以高5～6倍，結果最終發現這個增益只高了10%。

而事實上5G的情況更加極端，對比以往歷次通信技術升級，其系統效率的提升不顯著，主要是靠暴力堆砌提升性能。

即便3G的提升有“吹牛”的成分，CDMA相比TDMA還是有10%的提升。而在4G時代，也有SFR、OFDM、Alamouti等重大改進，其中SFR還是中國工程師原創性技術。

SFR——軟頻率復用（SFR，Soft Frequency Reuse），被外國人用后改了個名字叫ICIC（Inter-cell Interference Coordination），翻譯過來是蜂窩（基站）間互相作用的協調。軟頻率復用在近10年已經成為無線通信一個新增的大領域，現在運營商都有ICIC接口功能。

SFR在實驗室條件下性能提升高達100%，即便是商用條件下實戰，最初的性能提升也有10%，相當于從TDMA到CDMA的效率提升，進一步深化的MLSFR可以提升30%。

相比之下，由于4G充分運用過去幾十年的技術儲備，在很多方面已經接近現有理論的天花板，目前的5G在系統效率提升上空間實在有限。

要想打破如今的局面，需要的是少一些商業的喧囂，靜下心來，搞理論創新突破。

中國是重要參與者

目前，5G在媒體宣傳和商業運作中，存在一定“神化”的風險，往往會有“5G秒天秒地秒空氣”之感;另有一些媒體極力宣稱5G是中國主導標準，或5G是中國的偉大創新。其實，這并不客觀。

在3G時代之后，全球通信廠商對高通一家獨大心有余悸，因而在之后的標準制定中，大家都在玩平衡，實現決不讓任何一家公司、任何一個國家一家獨大。就5G標準制定而言，中國當然是一個重要參與者，但遠遠談不上“主導”。

有人會用中國的專利數量說事，但實際上，通信標準專利含金量高低相差很大。至少，我們在5G時代，也沒能實現高通在3G時代憑借核心專利全球征收“高通稅”的能力，甚至仍然需要承擔“高通稅”。這也從側面說明，專利數量尚沒能給中國帶來5G的主導地位。

中國在通信產業上的優勢，是強大的國家決策執行力，能夠集中力量，擁有三大運營商這樣能夠實現“村村通”的國有企業，以及一批優秀的通信設備整機廠和終端整機廠。

但短板也很明顯，那就是核心器件尚受制于人，一旦核心器件被卡脖子，整個通信產業將遭遇重大的挫折和困難。

因此，當下，動輒“中國主導5G”“中國5G綜合實力最強”，未免有些過于樂觀。我們走在前進的道路上，但道阻且長，腳踏實地不懈努力，才可能讓我們真正實現心中的愿景。