关于引发热议的5G不能不了解的几个问题 - 全文

　　近日，华为主推的PolarCode（极化码）方案被国际无线标准化机构3GPP，确定为5G eMBB（增强移动宽带）场景的控制信道编码方案在业界引发热议，同时也让用户真切地感受到：5G时代要到来了。

　　在美国，运营商AT&T和Verizon都开始了5G网络实验，预计该网络将于2020年正式上马。对于5G，恐怕大家最熟悉的还是网速的提升，不过该技术可没有那么简单，下面我们就列举了关于5G技术你不得不知的5个问题。

　　1. 5G带来的可不只是网速的飞升

　　在网速方面，5G将比现有的4G快上10-100倍，这就意味着未来我们能享有4Gbps的超高网速（这也是5G得名“没有光纤的光纤网络”的原因）。

　　AT&T网络架构部门副总裁汉克解释道，网速的突飞猛进主要得益于运营商开放更多的无线信道和毫米波技术（信号传输距离缩短，网速加快）的运用。此外，小型基站的运用提高了网络的覆盖率，数据的传输和交换距离也变得的更短。

　　汉克认为5G带来的不只是速度的提升。实际上，对于用户来说更重要的是5G在网络容量上的提升，它可以承载更多的设备。随着物联网建设的深入，未来联网设备会变得越来越多，从办公室的安防系统到车上的广播都会成为5G网络中的一员。预计到2020年，联网设备的数量会有爆炸性的增长，你的衣服、运动配件、大桥，甚至身体都会成为网络中的一环。

　　作为分析公司Recon Analytics的创始人和5G网络专家，恩特纳表示：“随着物联网革命的不断推进，5G网络未来将成为数十亿设备的坚强后盾。”

　　2. 网络架构焕然一新

　　Gartner专家沙玛表示，除了速度快和低延时，5G网络还有很强的向下兼容能力，因此在对其架构的改造上，研究人员可以有更大的自主权。

　　“5G无线网络将加入类似Cloud RAN（云端无线接入）的全新架构，本地化的微数据中心将会崛起，它们可以支持如工业物联网网关、高清视频缓存和转码等基于服务器的网络功能。此外，对全新拓扑协议的支持让5G可以更好的管理较为分散的异构网络。”沙玛说道。

　　“5G网络在基站建设上将会有突飞猛进的发展，”恩特纳说道。“眼下我们还不知道未来会采用何种无线数据传输技术，许多人在这个问题上产生了分歧。”

　　3. 前期实验正在进行中

　　除了此前提到的AT&T和Verizon，许多公司也已经开始了5G网络的测试，其中包括阿尔卡特朗讯、爱立信、富士、诺基亚和三星。

　　除了这些老牌电信设备商，还有许多科技公司也盯上了5G技术带来的商机。谷歌（微博）最近就收购了5G网络技术公司Alpental，以推动毫米波技术的进步。微软也开始利用电视的空白频谱进行测试。此外，Facebook发起了一项开放式计算计划，未来它将成为Internet.org的一部分，并为贫困的发展中国家提供网络支持。

　　4. Wi-Fi技术暂时还没有大的突破

　　虽然未来几年5G技术将得到长足的进步，但我们熟悉的Wi-Fi却没有这份待遇。汉克认为业界在这方面犯了个大错，毕竟两种技术未来还会继续共存，Wi-Fi技术的进步也不能被忽略。不过，恩特纳表示，业界也考虑到了Wi-Fi，但5G的主要任务是承载未来几年内逐步上升的联网设备，而不是在家里与Wi-Fi协同工作。

　　“5G非常重要，因为现有的网络设计已经无法承载未来庞大的设备量了。”恩特纳说道。“现在的情况大大超出了10年前的预期，我们需要找到有效的解决方式。”

　　5. 美国不会成为首个部署5G网络的国家

　　除了美国运营商，日本的NTT Docomo也已经开始了5G网络的测试，此外，韩国则很有可能在2018年平昌冬奥会开幕前正式上马5G网络。因此，在5G网络的建设上，美国并没有走在最前端，真正能最先体验这一技术的是亚洲国家。

　　延伸阅读

　　一个老华为人眼中的5G前路

　　俗话说，“狡兔三窟”，当年破产的北电网络吃过卖掉WCDMA业务的大亏，华为却在5G通信技术方案上“三箭齐发”，押宝的其中之一——Po-lar码方案终于脱颖而出，美国时间11月17日凌晨，首次入选世界5G标准。

　　不同于前几代技术，诸侯割据，全球5G将统一标准，未来形成“一统”天下。实际上，全球统一标准的目标在3G时代就已经提出，但是3G分裂成为WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三个标准，在4G时代由于高通放弃UMB，中国与欧洲在TDD标准上达成妥协，因此全球统一标准将有望得以实现。

　　恰恰通信领域金字塔尖不是设备制造能力，不是商用能力，而是标准，掌握了标准就掌握了全球话语权，高通之所以是第三代移动通信的霸主，因为它开辟了一种通过专利收取许可费的商业模式，而成就这种模式的就是其3G时期研发的CDMA技术。4G时代采用了OFDM技术，摆脱了前者的绝对掌控，建立了一套新体系，这让行业重新洗牌，格局发生改变。这种改变多发生在中国，华为则是典型代表。在此基础上，近日，高通的LDPC与华为的Polar码方案，一前一后成为5G标准编码方案，前者主要是数据信道，后者是控制信道。

　　一时间外界有了“华为拿下5G时代”的说法，华为自身的新闻稿措辞却极为低调谨慎，我个人看来外界确有误读，Polar码方案毋庸置疑让华为在5G时代拥有更多话语权，成为华为渐进演化之后的新角色标签，但这仅是5G标准的初级阶段——编码阶段，离5G标准最终确定还有很长路要走。

　　专利持久战

　　我千禧年入职华为，离职之前，我一直从事无线通信研究工作，从3G到4G，十几年时间，经历了华为和通信行业的跌宕起伏，对此领域有着深刻的感情。

　　华为再次成为行业焦点是，一周前，在3GPPRAN187次会议关于5G控制信道编码的讨论中，华为的Polar码方案战胜来自美国和法国的两个公司方案——美国的LDPC和法国的Turbo2.0方案，成为5G控制信道eMBB场景编码的解决方案。

　　由此引发了外界的误读，“碾压高通”、“全球5G标准，中国定”……这种误读背后有着独特背景，华为1987年成立，到现在近30年了，从白手起家到全球最大的通信设备制造商，某种程度寄托了中国人实业强国的梦想。

　　而华为在1G、2G、3G时代，都是模仿大公司产品，从交换机到2G、3G技术，这些年，任正非一直不断地强化研发创新，吸纳同行的顶尖人才，经过渐进演变，4G时代的华为，在外界看来已然可以和西方对手平起平坐了。

　　近期华为连续在知识产权方面频频动作，先是与垄断性质的高通达成了专利的双向许可，又与苹果公司达成双向许可并实现盈利，接着又对三星发起了专利诉讼，这一系列的事件，在公众心中产生了一种印象，就是华为在4G的知识产权上已经与西方平起平坐了。在这中间我发明的SFR和sOFDM技术起到了关键作用，单就4G核心技术而言，可以说华为已占了绝对优势，但由于华为在创新价值判断、人员素质等有不少差距，所以外表看起来，与西方打成平手。

　　时间回溯到2009年初，北电破产，该公司曾是加拿大著名电讯设备供应商，彼时恰好是华为的扩张期，而北电的破产多少也有华为扩张的影响，北电破产后，一方为谷歌，另一方为爱立信、苹果等多家公司，最终北电专利资产被拍出45亿美元的天价，花落后者。北电Fellow童文、朱培英等无线通信的顶尖研究人才，被华为吸纳，彼时华为给了他们很大的权限及地位，整个北美研究所都由其管理，而且华为的无线研究创新及标准体系都由他们牵头，也就是在那一年，3G大行其道、4G尚在襁褓，童文他们开始5G技术的研发。华为早前不善于技术研发，任总说我们是游击队，头上裹着白毛巾、手里拿着把锄头，就开始闹革命。童文等一大批人才的加入，使华为的此种状态，大有改观。

　　2009年前后至今，华为筹备5G技术布局已七年有余，时间周期颇长，但这又符合行业特点，华为索性把5G技术的研发和创新交给了童文，他现在的title是IEEEFellow、华为5G首席科学家。

　　5G研发随着华为的各种条件的改进而推进，创新拥有华为本身很好的资源，资金也非常充足保证，任总也非常有远见，他对创新的重视程度，随着业务发展逐渐不断强化。起步时做产品，而后涉足预研性工作，然后每个产品线成立了单独的预研部，再后来研究方面成立了2012实验室，紧接着，不断从竞争对手处把人才聚集过来，2013年华为曾宣布将在5G研究和标准两个阶段投入6亿美元，其中并不包含产品开发阶段的投资，不可谓不大手笔。

　　如今华为的运营商业务、企业业务和消费者业务，都发展的不错，大家对华为有进一步的期待，希望它在产业发展上起到领导性作用，Polarcode方案是华为在主导标准制定方面的尝试，同时也取得了一定的发言权。

　　5G前路波折

　　全球5G正在喧嚣中推行，先是在4G落后的日韩，非常积极投入5G，然后中国也变得积极，欧美虽然比较理性，但也怕中日韩抢了先机，可以看到整个世界上5G标准争夺大战愈演愈烈，在编码阶段，中国华为的Polarcode方案竞争对手，主要包括以美国公司为首的LDPC，法国的Turbo2.0方案，其中美国高通推LD-PC方案，被确定为5G的中数据信道的编码方案。

　　一般情况下无线通信技术每十年更新一代，移动通信技术上几代的情况是，1G不太成功，3G有很多国家投资都未收回，而2G、4G都非常成功，我认为十年更新一代并不太合适，如果15年更新一代的话，或许每一代都会比较成功。而且通信产业如今有点“为赋新词强说愁”的意味，由于周期长、政治因素以及产业发展决策链条太长，导致上到国家政府下到企业做事的工程师，没有一个很好的全局观，而且往往是从上而下的决策推动，不是从市场需求上传导出的创新更迭。

　　现实的问题是，早在2009年通信专家就坦言，移动通信基础领域的创新，迟迟难有大的突破。从1G到2、3、4G，之前是有充足的技术储备，但都在更迭过程中几乎用光了，而到了5G却几乎没有技术储备了，似乎无路可走，这让华为的角色转变难题逐渐凸显，长久以来，华为都处于模仿和跟随的技术创新模式，而如今不仅中国没有了“被模仿者”，全世界都没有，而华为成为了世界老大的同时，也被外界寄予了领导产业前行的领军者期望，要给产业指明方向，这也正是任正非今年的一次讲话中提及的“华为进入了无人区”，任总感到迷茫的一个佐证。

　　据了解，所谓“三箭齐发”，华为此前发布的5G方案里，Polar码并非唯一也非其中排列最靠前的技术，华为发布三个技术方案，其中第一位是成倍提升频谱效率的多址技术SCMA（SparseCodeMultipleAccess）、第二位是空口波形技术F-OFDM（FilteredOFDM），第三位才是Polarcode技术。

　　Polar码并不是华为原创技术，Polar码是于2008年由土耳其毕尔肯大学ErdalArikan教授首次提出，这是世界公认的非常好的技术方向。ErdalArikan教授在MIT取得博士学位，在那期间，美国人RobertG.Gallager博士是他的博士生导师，而RobertG.Gallager博士于1963年提出的LDPC码（一类具有稀疏校验矩阵的线性分组码），两个发明者有着师徒之情，这便是高通主推的LDPC与华为的Polar码之间的渊源，除此之外，华为原创的前两项技术，我个人也并不看好。

　　如今，业界的共识是5G在2020年商用，对于这个时间表，我认为是比较激进的，最大的困难是缺乏核心技术储备。编码这块，由于LDPC和Polar码业界已经研究多年，是最靠谱的。但是比起4G时代的Turbo码，进步并不是很明显。多址方面流行的NOMA技术，前不久我已经从信息论的层次上证明没有增益，而另一个火热的mMIMO技术的成熟度也很差。

　　我的观点是，如果没有基础理论和核心技术的突破，难以形成一代通信系统。当然，通信标准并不是单纯的技术问题，其中商业竞争和政治博弈也起到非常大作用。5G在各方力量的推动下可能会按照既定时间表推出，但是如果技术上不成熟最终会在市场上败下阵来。ATM和WiMax的失败就是很好的例子。我个人长期从事基础理论和核心技术的研究，在3G和4G时代已经有丰富的成果，对后续的理论和技术发展已经获得了实质进展。我两年前提出的多级软频率复用技术，可以让系统容量提升30%，是一个非常大的突破，在其他方向上也已经获得进展，会逐渐向业界发布。原创技术转化为实际的生产力的周期很长，风险很大，但是我会闯一下。