本文來自網(wǎng)絡(luò)
5G改變的不僅是網(wǎng)速，更是整個世界。但是對于大多數(shù)人來說，5G似乎還只是一個模糊的概念。5G爆發(fā)前夕，將滲透哪些領(lǐng)域？5G到底會如何改變社會？除了速度，5G還有哪些技術(shù)創(chuàng)新？相信你能從如下文章中找到答案。
本文為2019年11月3日在長江創(chuàng)創(chuàng)圖靈計劃首期班開學模塊的課程中，中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院未來網(wǎng)絡(luò)研究部主任、高級工程師王友祥先生的精彩授課總結(jié)。
大家好！我從2015年開始研究網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，2017年-2018年又開始進行業(yè)務(wù)研究，這兩年走訪了很多企業(yè)，與它們探討合作。今天，為大家分享我的體會。
01互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)鏈
1.互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程
① 脫離紙媒，走向屏幕
信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為大家?guī)砹吮憷裕虼舜蟊娨曇爸鸩矫撾x了紙媒，轉(zhuǎn)向屏幕。
但互聯(lián)網(wǎng)體驗越來越好的同時，也帶來很多新問題，比如今日頭條的AI推送，用戶每天看到的新聞都是自己喜歡的，但卻同時受到信息傳遞封閉的影響。
今天，中國互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)發(fā)展得很好，一方面是自身在互聯(lián)網(wǎng)時代迎來了騰飛；另一方面是中國把路修得非常好，信息便利讓業(yè)務(wù)運轉(zhuǎn)順利，造福了整個行業(yè)。
② 從橫向整合到垂直整合
垂直整合，以華為為例，有終端、芯片、設(shè)備、云，也有To C市場和To B市場，將來還會有內(nèi)容市場。
而我們原來看到的，更多是橫向整合。比如設(shè)備是華為的，手機是VIVO的，內(nèi)容是百度、搜狐的，制造又是另外一家企業(yè)的。
近兩年，垂直整合的趨勢明顯增強。比如美國思科，想要收購愛立信，變成垂直整合；美國的AT&T（美國電話電報公司），原來只提供移動網(wǎng)和固網(wǎng)，現(xiàn)在卻收購了很多媒體，變成內(nèi)容公司。
大家希望通過垂直整合，構(gòu)建一套完整的生態(tài)鏈，連阿里和百度也投資了很多企業(yè)，逐步構(gòu)建自己完整的生態(tài)鏈。
2.信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
整體來看，社會信息化依賴于整個信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，目前較大的信息產(chǎn)業(yè)有以下幾個：
第一，云計算。已經(jīng)滲入到企業(yè)的方方面面，從公有云到私有云，從中心云到邊緣云，以后還會逐漸滲透到個人應用的方方面面。
第二，物聯(lián)網(wǎng)。這些年走得非常艱辛。
第三，大數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)和人工智能是相輔相成的，因為人工智能很多的算法構(gòu)建模型需要不停用數(shù)據(jù)訓練、迭代，這取決于數(shù)學的發(fā)展，沒有這么多數(shù)據(jù)迭代訓練，人工智能也不會很好地發(fā)展。
如今，人工智能和大數(shù)據(jù)的連接更強了，有更多的數(shù)據(jù)使它們進入了新的階段；另外，2017年軟銀孫正義提出人工智能的拐點已來，大數(shù)據(jù)和人工智能的發(fā)展也越來越好。
3.產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展
互聯(lián)網(wǎng)剛開始是用于軍事的，后來用到了教育領(lǐng)域，再后來用于消費領(lǐng)域。隨著喬布斯將iPhone引進中國之后，手機多了各種應用，我們的互聯(lián)網(wǎng)生活變得更加豐富。
現(xiàn)在移動用戶的手機遠遠超過16億部，人均超過1部。To C端的發(fā)展已經(jīng)到了瓶頸階段，產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正在尋求突破。
首先，要構(gòu)建一個基礎(chǔ)設(shè)施把管道拉通，讓行業(yè)進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，然后才能通過產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)獲利。
這幾年國家也在努力把5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，希望工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將物聯(lián)網(wǎng)和IT結(jié)合，融合內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)。
產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正在向前發(fā)展，從原來B2C、C2C到現(xiàn)在整個企業(yè)平臺用戶B2B2C、互聯(lián)網(wǎng)+的狀態(tài)，大家都在順應這個趨勢。
例如，騰訊現(xiàn)在有產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)BG（注：通常在用于企業(yè)內(nèi)部，一般譯為“業(yè)務(wù)組”、“業(yè)務(wù)單元”或“事業(yè)群”），它在重新構(gòu)建事業(yè)群；阿里云事業(yè)群已經(jīng)做得非常好了，它的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正在往物聯(lián)網(wǎng)、云和其它內(nèi)容發(fā)展。
02互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的三大板塊
1.網(wǎng)絡(luò)
首先要構(gòu)建一個優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)，可能是互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等。
如果不把物聯(lián)網(wǎng)放在移動互聯(lián)網(wǎng)的范疇內(nèi)，可能會有單獨的物聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)。
因為物聯(lián)網(wǎng)有很多是移動通訊之外的，例如免費的Lora（低功耗局域網(wǎng)無線標準），可以自己搭建；還有未來的5G，以及馬上用到的區(qū)塊鏈、低空衛(wèi)星等。
網(wǎng)絡(luò)化是要把物理世界和現(xiàn)實世界連接起來，把連接做得更好。
2.計算
人工智能到來之后，計算、算力變得越來越重要，而且確實是在連接之后遇到了瓶頸，需要在計算這方面實現(xiàn)飛躍。
3G和4G用的技術(shù)是20年前的，4G已經(jīng)把全球信息產(chǎn)業(yè)數(shù)學、物理積累的技術(shù)用光了。
5G用了新的技術(shù)，比如數(shù)據(jù)性的編碼LDPC（注：一種具有稀疏校驗矩陣的分組糾錯碼），是由MIT（麻省理工學院）的教授發(fā)明的，至今已經(jīng)有40多年了；華為的Polar碼（注：極化碼，是一種前向錯誤更正編碼方式，用于訊號傳輸）也發(fā)明將近20年了，來自一個土耳其教授的數(shù)學論文。
1996年，3G用了多天線的創(chuàng)新技術(shù)，美國教授把矩陣理論和信息產(chǎn)業(yè)結(jié)合起來，發(fā)展到4G的時候，這一份標準已經(jīng)用了15年左右。
多天線技術(shù)帶來信息革命之后，到5G階段，物理層已經(jīng)沒有大的創(chuàng)新技術(shù)點了。于是我們就把原來的4個、8個天線變成12個、16個、20個，把原來軍用的雷達技術(shù)拿過來用。
5G沒有真正意義上的創(chuàng)新技術(shù)，所以現(xiàn)在要重視計算，重視基礎(chǔ)物理研究、材料研究、芯片研究，要做原創(chuàng)的研究。
因為5G走得太快了（比3G、4G要快很多），可能未來6G會更快（我們已經(jīng)啟動研究了），所以技術(shù)需要不停地迭代。
上面是信息技術(shù)，下面是物理和數(shù)學技術(shù)，沒有這兩個原創(chuàng)的底層技術(shù)支撐，信息技術(shù)很難發(fā)展，各種技術(shù)疊加帶來的是龐雜的系統(tǒng)，并不是原創(chuàng)的革命。
3.交互
① 移動通信對社會的影響
2G時代：手機代替了固話（大哥大來了），電話可以隨身攜帶了；
3G時代：有了短信、辦公、上網(wǎng)；到了后期，智能手機、OS和APP開啟了移動互聯(lián)網(wǎng)時代；
4G時代：高速互聯(lián)網(wǎng)。4G是非常成功的一代，唯一缺憾就是IP語音做得不太完善，語音系統(tǒng)太復雜，涉及的網(wǎng)元太多了。我們需要做好系統(tǒng)組網(wǎng)，做好接口優(yōu)化，這件事情做了好幾年，至今還存在很多問題。
比如打電話經(jīng)常會掉線或是對方聽不清，就是因為VOIP（注：基于IP的語音傳輸）一直沒做好。希望到5G時代，能把語音進一步簡化，做得更好。
5G時代：在4G增強的基礎(chǔ)上實現(xiàn)萬物互聯(lián)、萬物智聯(lián)。同時，一些新技術(shù)也在同期發(fā)展，包括人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算，原來的云計算已經(jīng)走到中心、到邊緣、現(xiàn)在到云原生、到微服務(wù)化，已經(jīng)逐漸貫穿到我們的生活。
2G、3G、4G對產(chǎn)業(yè)升級也有一些影響和顛覆，手機變成了我們寸不離手的工具，于是社交、媒體、交通也被改變，催生了很多大公司。
5G改變社會，4G改變生活。我們希望5G能夠顛覆中國的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。
在4G階段，騰訊、阿里已經(jīng)是頭部企業(yè)了。
Facebook的很多應用其實并沒有騰訊做得好；阿里的商業(yè)模式也在被別人效仿；而華為的老師愛立信已經(jīng)逐漸被華為超越，華為也在往前進入深水區(qū)。
我們希望信息高速公路建好之后，可以催生更多的產(chǎn)業(yè)，有更多類似于BAT的大公司出現(xiàn)。
② 所有制的變遷
2G時代所有制是以國企為主，3G和4G時代從國企變成了民企，5G時代還沒有到來，現(xiàn)在是群雄逐鹿的時代，我們希望能夠有更多的企業(yè)做起來。
③ 競爭格局
競爭格局是5G的另外一個問題。中美博弈，但其實美國連5G設(shè)備制造企業(yè)都沒有，所以5G產(chǎn)業(yè)鏈是中美競爭的凸顯點。
我們已經(jīng)從跟跑到并跑，未來要領(lǐng)跑。原來說是5G的競賽，現(xiàn)在已經(jīng)到了網(wǎng)絡(luò)強國、科技強國之間的競爭了。
我們能看到的從移動通訊到5G會面臨的一些問題，這恰恰也是未來的機會所在。
03 5G的三大應用場景
1.增強移動寬帶
國際電信聯(lián)盟（ITU）最初定義的4G速率是150兆，而5G是10G-20G，但是目前使用6GHz以下頻段的話只能實現(xiàn)10G的小區(qū)峰值速率。
現(xiàn)在測到最快是電信和聯(lián)通兩家共用了200兆的頻寬，測到單個用戶的速率是2.8G，也就是不到1秒就能下載完一部電影。
而在未來，5G能夠使得手機的像素更好，從標清、高清到2K視頻、4K視頻，實現(xiàn)飛躍式地發(fā)展，連接更多的設(shè)備。
比如現(xiàn)在平臺城市部署所用的攝像頭，很多具有人工智能分析的功能，對帶寬要求非常高，未來可以通過5G實現(xiàn)更大帶寬的連接。
2.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)有NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)（注：萬物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個重要分支），還有eMTC（物聯(lián)網(wǎng)的應用場景）技術(shù)；NB的帶寬小，能夠支持更多的連接，終端的功耗更小，有語音支持能力，而eMTC需要的帶寬會大一些。
此外，還有藍牙、ZigBee（一種支持崩潰恢復的原子廣播協(xié)議）這些物聯(lián)相關(guān)的協(xié)議。
2015年，5G最初討論性能指標的時候，起步是1平方公里100萬個連接，現(xiàn)在的NB網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)一平方公里大概10萬個連接。
3.降低時延
時延問題是5G時代帶給我們的一個創(chuàng)新性、飛躍式的東西。
時延有兩個層面：
① 業(yè)務(wù)時延
手機傳輸信息到基站從10毫秒減少到5G的1毫秒，但這不是業(yè)務(wù)的時延。
比如我們看視頻，手機把這個信號發(fā)給基站，基站打包發(fā)給地面機房，機房是傳輸設(shè)備，再從傳輸設(shè)備到核心網(wǎng)。
例如河北的核心網(wǎng)在石家莊，唐山用戶的信號傳到石家莊，如果是騰訊視頻就查找騰訊視頻的路由列表，查找最近的CDN（構(gòu)建在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的一種分布式的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)），找到這個視頻，再返回鏈接，這是端到端的業(yè)務(wù)時延。
時延對看視頻影響不太大，可能從1秒變成0.6秒。應用比較大的業(yè)務(wù)有自動駕駛、工業(yè)控制等。
所以業(yè)務(wù)時延主要是面向To B行業(yè)的，To C行業(yè)可能感受不到。但這也是5G能夠帶來的最大優(yōu)勢。
4G最好的網(wǎng)速能到1G，最快能實現(xiàn)人均24-28M的下載速度。5G要求是20G，但20G峰值速率需要用到毫米波，目前只能做到10G。
我們希望未來5G用戶的平均體驗是100兆，就是用手機3秒下載完一部手機電影。
② 空口時延
空口時延是面向智能駕駛和垂直行業(yè)精準控制用的，連接密度是為了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。
希望能量效率能夠提升100倍，這樣，基站功耗就能比原來高很多。而這就需要芯片從16納米到7納米，未來5納米之后3納米非常難了，可能要用石墨烯或者其它技術(shù)。
但是一定要往下走，不然能量功耗會非常高。
04 5G技術(shù)知多少
1.毫米波
5G要實現(xiàn)20G的峰值速率，就要用毫米波。毫米波帶寬很大，普通用戶短期內(nèi)還很難用上。毫米波也存在很多問題，頻率高使得覆蓋半徑小，且高頻對器件要求也很高。
還要有大規(guī)模天線的使用，現(xiàn)在手機天線是圍著一圈，大概有4根，好一點的可能有8根。但未來毫米波可能有64根天線，就需要手機天線做成面板狀，可能還會有玻璃天線等。
未來的接收難度在于天線不好做，毫米波來了，發(fā)射端相對容易些，但是終端接收天線的設(shè)計是一個問題。
芯片的工藝需要繼續(xù)往前做。現(xiàn)在16納米比較多，我們希望能夠做到7納米，輕量化對我們也有好處。
2.網(wǎng)絡(luò)
從網(wǎng)絡(luò)整體來看，希望通過網(wǎng)絡(luò)給不同的業(yè)務(wù)加載不同的資源，比如原來打電話、上網(wǎng)都是用同一套流程，或者物聯(lián)網(wǎng)用同一套流程，這是不公平的。
未來車聯(lián)網(wǎng)要高保障、低時延，可以給它不同的資源，不同的QoS（服務(wù)質(zhì)量）要求。
網(wǎng)絡(luò)是什么？基站、終端、還有地下傳輸網(wǎng)。基站接收完信號要通過光纖傳送到核心網(wǎng)，傳輸網(wǎng)絡(luò)是一環(huán)一環(huán)的，從接入環(huán)到匯聚環(huán)到骨干網(wǎng)，傳輸網(wǎng)系統(tǒng)里有很多交換機、路由器等設(shè)備。
整體來看，5G網(wǎng)絡(luò)能夠帶來產(chǎn)業(yè)的變革，原來光纖光模塊和交換機是1G的，現(xiàn)在要升到50G、100G，整個網(wǎng)絡(luò)在全面升級，升級帶來了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
有賣交換機的，再往下有芯片、制造、光器件一系列的產(chǎn)業(yè)升級，賣服務(wù)器的，做云的升級。
3.專利
5G系統(tǒng)涉及很多設(shè)備，設(shè)備和設(shè)備之間要互聯(lián)，回到最底層，一定要有一套行之有效的標準。一流的企業(yè)做標準，掌握了標準、專利才能掌握核心競爭力。
2018年已經(jīng)完成了第一版標準，正在做的第二個版本能夠解決連接和時延的問題，大概在2020年3月份完成，6月對外發(fā)布，標準定完之后6個月會有設(shè)備，9-12個月有芯片和終端。
技術(shù)專利就是核心競爭力，4G的時候中國專利達到22%已經(jīng)很高了。到5G的第一個版本已經(jīng)達到34%，遙遙領(lǐng)先于其他國家。
為什么說韓國信息產(chǎn)業(yè)好，三星和LG兩家公司的基礎(chǔ)專利就占了4G的22%，5G占到25%，它能不斷地迭代發(fā)展。
05 5G發(fā)展的四個階段
整個全球5G的進展，分成四波。
第一波：政府主導推動。
技術(shù)推動來做需求探索，以引領(lǐng)為目標，政府大力推動，如韓國、美國和中國。
第二波：垂直行業(yè)業(yè)務(wù)驅(qū)動。
能夠真正把網(wǎng)絡(luò)建設(shè)跟業(yè)務(wù)收益結(jié)合，相對理性。
第三波：有便宜的設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的經(jīng)驗。
前面已經(jīng)嘗試過設(shè)備好不好用等一系列問題，可以用低成本把網(wǎng)絡(luò)建設(shè)得很好，整個產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)成熟完善。
第四波：關(guān)鍵節(jié)點“2020”。
2020年是一個關(guān)鍵時間點，標準協(xié)議第二版本已經(jīng)完成，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)會基于此協(xié)議版本的設(shè)備進行，能夠滿足三大業(yè)務(wù)場景的需求。
最后一波是到2030年的“6G”，2025年之后開始要進行6G的標準研究，可能3年左右完成協(xié)議的制定。
06 5G對行業(yè)發(fā)展的影響
從電信運營商角度來看，基本上就是“三架馬車”的升級：
1.對于個體用戶
5G能夠把用戶生活體驗的東西變得更好，例如AR、VR和交互類會變得非常好，同時還有自動駕駛。
2.對于家庭
① 家庭娛樂
中國的家庭娛樂基本不賺錢，同時中國現(xiàn)在的年輕人已經(jīng)越來越不愛看電視了。對個體用戶來看，可以分為室內(nèi)和室外兩大生活場景，主要是看怎么構(gòu)建內(nèi)容。
a.泛娛樂類就是視頻類、云端融合類的，以視頻和游戲為主，能帶動整個產(chǎn)業(yè)鏈去發(fā)展的2K、4K、8K，AR、VR或者沉浸式游戲結(jié)合起來的。
b.生活類的即通過智慧生活和溝通類的。
② 智能家居
大家一直在研究智能家電連接控制點，到底是路由器還是語音盒子，還是手機終端，這些年一直在博弈、發(fā)展。但最起碼現(xiàn)在家里設(shè)備聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)變得很容易了。
③ 智能安防
未來這個產(chǎn)業(yè)會發(fā)展起來，包括和物流的結(jié)合，家居產(chǎn)業(yè)結(jié)合。
3.垂直行業(yè)
原來我們跟垂直行業(yè)的合作就是提供一條專線，現(xiàn)在可以通過5G三大特性進行賦能，比如切片、邊緣計算。
① 娛樂業(yè)
還是面臨年輕人不愛在家看電視的問題，希望未來能夠改變。
② 數(shù)字健康和數(shù)字家庭
數(shù)字健康未來肯定是一個非常大的產(chǎn)業(yè)，這個產(chǎn)業(yè)在國外發(fā)展得非常好，如歐洲、美國。未來中國人對生活品質(zhì)有更高的追求，數(shù)字健康會有很多機會和發(fā)展。
③ 惠及國計民生醫(yī)療類
比如通過可穿戴設(shè)備和家庭感應，把信息傳給終端醫(yī)生檢測，或者通過智能的反饋告訴你身體的指標等這些情況。還會有養(yǎng)老類的，比如利用定位安防和急救，還有遠程陪伴。
④ 智慧教育
中國教育分布特別不均勻，大城市教育好，偏遠地區(qū)很多人沒有受到那么好的教育，因為沒有好的教育條件和老師，但通過遠程教育可以在一定程度上彌補和改變現(xiàn)在教育不平衡的情況。
⑤ 智能交通
智能交通是一個非常重要的產(chǎn)業(yè)，涉及到的因素有很多，5G網(wǎng)絡(luò)的低時延特性可以使得自動駕駛快速發(fā)展。
⑥ 智慧電網(wǎng)
國家批復了230M的電力專網(wǎng)頻率，但是全國建設(shè)了幾千個站之后發(fā)現(xiàn)存在很多問題，它只有7M的帶寬，不能承載所有國家電網(wǎng)業(yè)務(wù)的需求，所以現(xiàn)在需要跟5G融合。
⑦ 智慧政府
現(xiàn)在做得比較多的是平安城市，平安城市里攝像頭、交通系統(tǒng)這兩張網(wǎng)是獨立的。
現(xiàn)在攝像頭的連接有兩種方式，第一種買帶寬，無線帶寬不夠用；第二種使用光纖連接，但不是所有地方都鋪設(shè)光纖，而且鋪設(shè)光纖的成本也非常高。
所以，現(xiàn)在攝像頭就變成兩種形式——
第一種，有光纖的。攝像頭里加人工智能，可以做人臉識別，未來可能還要加語音分析，把所有的信息都收集上去，需要很大的帶寬。
第二種，只用無線，帶寬有限。攝像頭進行部分的數(shù)據(jù)處理，之后壓縮傳到云中心做進一步的分析處理；另外，很多碼頭以此在做智慧港口等。
這是我今天的分享，謝謝大家。
