前段時間發(fā)表《5G將是一個徹底的失敗通訊技術(shù)》一文，引起業(yè)界巨大影響和討論，本文是由李進亮教授針對此觀點寫出的文章。

聲明:文章僅反映作者本人觀點,采用此文在于向大家提供更多信息，并不代表贊同其立場。

早在2月26日我就收閱了楊學(xué)志這篇文章，乍一看“5G將是一個徹底的失敗通信技術(shù)”，感到異常驚訝，為了深入消化分析還下載了全文。看完文章，覺得有一定道理，繼而全盤思考歷史、經(jīng)濟、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，初步感到失之偏頗。進一步深入分析之后，從5G與4G比較的6大性能指標與3大關(guān)鍵能力來看，無論那一方面都有10倍以上的提高，能說5G技術(shù)比4G技術(shù)沒有顯著進步嗎?既然技術(shù)進步了，能找不到應(yīng)用嗎?只要有應(yīng)用場景就可以開拓市場，怎么會失敗，而且是一個徹底的失敗?因此便萌發(fā)了撰寫商榷的意愿。

中國電子科技集團公司第七研究所教授級高工李進良

楊文首先回顧了無線通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史，總結(jié)如下：“1G發(fā)掘出了移動通信的巨大需求，但是采用了比較落后的技術(shù)體制，因此長不大。2G進行了數(shù)字化革命，從而獲得巨大成功。3G是為了新出現(xiàn)的移動互聯(lián)網(wǎng)需求而誕生，但是在技術(shù)上走了彎路，全球的3G業(yè)務(wù)都不是太成功;而4G回歸了正確的技術(shù)路線，目前4G業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展。”從而得出了“單數(shù)的1G、3G都不是太成功，而雙數(shù)的2G、4G獲得巨大成功”的結(jié)論，由此推論單數(shù)的5G將徹底的失敗!

對此，我認為過于簡單，有點牽強附會，便先列出以蜂窩技術(shù)為基礎(chǔ)的公眾移動通信近30年間從1G到4G所歷經(jīng)的4代構(gòu)成：

1G：第一代的AMPS、TACS、NMT等8種標準都是基于頻分多址(FDMA)技術(shù)，主要解決了公眾模擬話音通信。

2G：第二代的DAMPS、GSM、JDC等3種標準基于時分多址(TDMA)技術(shù)，主要解決了公眾數(shù)字話音通信與低速數(shù)據(jù)通信。隨后又出現(xiàn)CDMA第4種標準。

3G：第三代的WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA等3種主流標準也就基于碼分多址(CDMA)技術(shù)，主要解決公眾高速數(shù)據(jù)通信。臨末了又擠進了WiMAX第4種標準。

4G：第四代的LTE-FDD和TD-LTE及WiMAX等3種標準;都是基于正交頻分多址(OFDMA)技術(shù)，由于WiMAX無人采用實際只有2種。

下面再對每一代的發(fā)展概況與重要意義分別稍加論述：

公眾移動電話的誕生對于1G不應(yīng)認為“采用了比較落后的技術(shù)體制，因此長不大”。我們要回顧無線通信的發(fā)展歷程，才能理解1G的重要意義。自從19世紀末馬可尼發(fā)現(xiàn)無線電波遠距傳輸信息的作用后，人類才能擺脫有線固定通信電線的束縛，1899年11月美國“圣保羅”號郵船在向東行駛時，收到了從150公里外的懷特島發(fā)來的無線電報，莫爾斯電碼的嘀嘀嗒嗒聲象嬰兒呱呱落地的第一聲啼聲，向世人宣告一個新生事物——“移動通信”誕生了。1900年1月23日在波羅的海霍格蘭島附近的一群遇難漁民，通過無線電呼叫而得救，移動通信第一次在海上證明了它對人類的價值。緊接著1901年英國蒸汽機車裝載了第一部陸地移動電臺。1903年底萊特駕駛自己的飛行器，開創(chuàng)了航空新領(lǐng)域，飛機更需要通信來保證飛行，于是移動通信這個二十世紀的同齡人便相繼在海、陸、空起步了。

移動通信一百多年的發(fā)展歷程，大體經(jīng)歷了三個階段：

l 初期的軍政機要移動通信階段，

l 進而發(fā)展至民用專業(yè)移動通信階段，

l 七十年代末國際上出現(xiàn)的蜂窩汽車電話標志著發(fā)展到了公眾移動通信的新階段。

可以看出經(jīng)歷了70多年漫長的探索，開始遠距離通信要依靠短波的天波發(fā)射，而超短波只能視距傳播，適合近距離通信，限于掌握的頻譜資源有限，移動通信只能為軍政機要飛機車船少數(shù)人服務(wù)。

公眾移動電話的突破

雖然早在1947年，貝爾實驗室的科學(xué)家利用超短波只能視距傳播的制約，逆向思維提出了蜂窩通信的概念，解決了頻率復(fù)用、覆蓋擴展兩個問題，為廣大百姓應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。但是過了30年貝爾實驗室才于1978年研制出先進移動電話系統(tǒng)(Advanced Mobile Phone Service，AMPS)，1G得以面市。到1985年美、日、英、法、北歐相繼生產(chǎn)了基于蜂窩通信概念的8種大同小異的FDMA模擬移動電話1G系統(tǒng)，各個國家的實踐表明將無線電從為小數(shù)人服務(wù)擴展到為廣大公眾服務(wù)是可行的。作為諾基亞和愛立信祖國的芬蘭和瑞典2004年1G的NMT還在使用，前后使用了20年，能說作為移動電話的1G不太成功嗎!

數(shù)字移動通信的萌芽

1984年夏我有幸作為原電子工業(yè)部的代表出席ITU每年一度的會議。會上美國人提出：鑒于無線尋呼統(tǒng)一為國際標準后，發(fā)展極其迅速，又好又便宜，“標準統(tǒng)一”起了主要作用。因此，建議把模擬蜂窩移動通信(即1G)也統(tǒng)一標準。會上爭辯激烈，意見主要有二：第一，統(tǒng)一移動通信標準，為時尚早;第二，要統(tǒng)一也不能就用美國標準。當時記憶特別深刻的是美國人引用了中國一句老話叫“千里之行，始于足下”，意思是移動通信的理想就是要拿部手機通遍天下;現(xiàn)在提出這個問題可能早了點，但萬里長征，總得跨出第一步，如果現(xiàn)在不考慮，猴年馬月才能統(tǒng)一?1984年1G本來只有4種標準，到1985年增加到了8種，爭論不出結(jié)果。干脆放棄模擬制式的統(tǒng)一，重起爐灶，從尚在孕育的數(shù)字制式開始考慮，為此成立了十國委員會研究未來公眾陸地移動通信系統(tǒng)(FPLMTS)。經(jīng)過12年醞釀，ITU-T已通過移動網(wǎng)與固定網(wǎng)互連等7項建議;ITU-R已通過系統(tǒng)概況、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等16項建議。1997年ITU才正式啟動了無線傳輸技術(shù)方案征集工作。

歐洲搶先2G登場

在這期間歐洲搶先行動，組織了數(shù)字移動通信標準方案的征集，當時提出了8種方案，經(jīng)過評比優(yōu)選，確定了全歐統(tǒng)一的全球移動通信系統(tǒng)(GSM)，于是1991年2G登場了。隨即美國趕緊將其模擬AMPS數(shù)字化升級為DAMPS，日本也數(shù)字化升級為JDC，這樣2G就有3種基于TDMA體制標準。由于GSM標準完備，全歐統(tǒng)一，在全球推廣得力，超過200個國家和地區(qū)超過10億人使用，大獲成功。而DAMPS只在美國和美洲應(yīng)用，JDC僅限日本。20世紀末突然殺出了一匹黑馬，美國高通公司獨創(chuàng)了CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)，歷經(jīng)十年坎坷，多虧韓國攻克了CDMA技術(shù)的諸多問題，使用戶達到100萬，其優(yōu)越性這才得到全球業(yè)界公認。

FPLMTS轉(zhuǎn)為3G

1997年ITU啟動了無線傳輸技術(shù)方案征集工作。此時歐洲已發(fā)展2G，于是ITU就將FPLMTS轉(zhuǎn)為3G。截至1998年6月30日，共收到美、歐、日、韓、中等國提交的15個提案，經(jīng)過無線傳輸技術(shù)評估接入網(wǎng)融合成5種、核心網(wǎng)為2種如下：

接入網(wǎng)：

(1) CDMA DS(WCDMA)，F(xiàn)DD;

(2) CDMA MC(cdma2000)，F(xiàn)DD

(3) TD-SCDMA及UTRA CDMA，TDD(實際兩種);

(4) TDMA MC(UWC-136)，F(xiàn)DD;

(5) TDMA SC(UP-DECT)，TDD。

核心網(wǎng)：

(1) GSM MAP用于CDMA DS，以便繼承當時的GSM系統(tǒng);

(2) ANSI 41用于CDMA MC，以便兼容當時的IS-95 CDMA系統(tǒng)。

由于公認兩種TDMA制式?jīng)]有前景，被束之高閣，而2G殺出的黑馬CDMA頻譜效率較高，因此，歐洲的WCDMA、美國的cdma2000和中國的TD-SCDMA成為3種主流制式，3G標準就是這么誕生的。3G并不是“為了新出現(xiàn)的移動互聯(lián)網(wǎng)需求而誕生”。事實是由于當時的國際環(huán)境及歷史局限，標準存在二大問題：第一，本來希望一部手機通遍天下，結(jié)果并沒有統(tǒng)一。第二，原來3G的發(fā)展目標是沿著有線固定通信老思路定位在“移動的ISDN”，也叫一線通的2B+D傳輸速率144kbps，最高僅384kbps。當初并沒有料到1996年后互聯(lián)網(wǎng)會飛速發(fā)展，因此，歐美標準根本就沒有考慮適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)的要求，這樣3G便處于一種高不成低不就的尷尬狀態(tài)。而且WCDMA和cdma2000都存在不適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)非對稱業(yè)務(wù)的致命弱點，以致到2005年日本、歐洲和黃、香港和記還都發(fā)展緩慢、經(jīng)營困難、甚至巨額虧損，歐美的3G商用一再延期。這就迫使WCDMA標準不得不修改升級，于是產(chǎn)生了3.5G的高速下行分組數(shù)據(jù)接入HSPA標準，這才獲得發(fā)展。

中國TD-SCDMA才是為移動互聯(lián)網(wǎng)需求而誕生

TD-SCDMA標準的名稱。就標明這是采用時分雙工TDD，以S開頭的智能天線(smart antenna)、軟件無線電(softradio) 和上行鏈路同步(synchronisation)3項關(guān)鍵專利技術(shù)綜合開發(fā)成的CDMA移動通信系統(tǒng)。

2009年1月7日，我國最終決定同時發(fā)放三張3G牌照，涵蓋了國際電聯(lián)2000年推薦的三種技術(shù)體系，這在全球是獨一無二的。TD-S與WCDMA,及cdma2000從此都踏上了正式運營之路。當時在世界范圍內(nèi)，WCDMA和cdma2000的應(yīng)用較多，有上千款終端，就像兩個在全球移動通信市場歷練了七八年身強力壯的大漢;而TD-S的商用較晚，還是一個剛踏進市場缺乏鍛煉的少年，尚處于弱勢，有人喻之為與狼共舞。

值得欣慰的是，在全國TD-S產(chǎn)業(yè)界與中國移動頂著罵名的艱苦努力下，2013年開始，TD-S像井噴那樣呈爆發(fā)式地增長，前11個月新增的用戶數(shù)9276萬戶，竟為中國電信與中國聯(lián)通二家之和的1.6倍。新款3G手機型號核準數(shù)，已經(jīng)超過了二者，達到了與WCDMA手機做到三同：同步、同價、同質(zhì)的目標。WCDMA從2000年日本DoCoMO 開始建網(wǎng)商用，經(jīng)過14年發(fā)展所達到的水平，TD-S 只用4年就趕上了，這在移動通信領(lǐng)域?qū)嵲谑且粋€奇跡!

通過實踐證實TD-S具有適于移動互聯(lián)網(wǎng)需求的下列技術(shù)優(yōu)勢：

第一，采用TDD技術(shù)，它利用了語音通信的特點，當一方講話時對方都是在聽的，因此只用一個下行的路，上行的路是空閑的;還有互聯(lián)網(wǎng)非對稱業(yè)務(wù)的特點，從網(wǎng)上下載的遠遠多于發(fā)給網(wǎng)上的，因此也是下行路忙，上行路閑;只要一個頻段，按需分配上行或下行的時間。所以TD有它節(jié)約頻譜的天然優(yōu)勢，符合移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方向。

TD-SCDMA只需1.6MHz帶寬;而FDD的cdma2000需要1.25×2 MHz帶寬，WCDMA需要5×2MHz;其話音頻譜利用率比WCDMA高達2.5倍，數(shù)據(jù)頻譜利用率甚至超過3倍;且無須成對頻段，便于運營商獲取。

第二，采用智能天線，可降低發(fā)射功率，減少多址干擾，提高系統(tǒng)容量;采用接力切換，可克服軟切換大量占用資源的缺點;采用TDD，不要雙工器，可簡化射頻電路，系統(tǒng)設(shè)備和手機成本較低。

第三采用軟件無線電，更易實現(xiàn)多制式基站和多模終端，系統(tǒng)易于升級換代，通過TD/GSM雙模終端可適應(yīng)二網(wǎng)一體化的要求。

人們認識到當時的TDD體制有小區(qū)不能大于10公里、運動速度限于120公里/小時的局限性，僅用于數(shù)字無繩移動通信系統(tǒng)，而蜂窩公眾移動通信系統(tǒng)所有兩代都是FDD體制。TD-S采取了一系列技術(shù)措施，在青島海域組建了覆蓋半徑60公里的大區(qū)網(wǎng)，在上海磁懸浮鐵路滿足了400公里/小時高速列車上的通話要求;克服了TDD微區(qū)、慢速的局限性。這樣TD-S不但能夠大范圍覆蓋、高速移動和高速數(shù)據(jù)，適于獨立組網(wǎng)，而且具有頻譜效率高、適合非對稱業(yè)務(wù)、性價比高、適于2G網(wǎng)絡(luò)過渡和技術(shù)升級等突出優(yōu)勢。從而在公眾移動通信領(lǐng)域邁入移動互聯(lián)網(wǎng)探尋了一條新航線，也為電子信息產(chǎn)業(yè)開懇了一塊豐收的處女地。從而TDD體制為后續(xù)4G/5G的TD-LTE奠定了技術(shù)基礎(chǔ)與產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ);

智能天線使用光纖拉遠技術(shù)解決了9根天線陣與27條饋送電纜的工程困擾，為后續(xù)4G/5G采用MIMO(Multi-In Multi-Out 多輸入-多輸出)天線技術(shù)創(chuàng)造了條件。

軟件無線電為后續(xù)5G的SDN(Software Defined Network軟件定義網(wǎng)絡(luò))、NFV(Network Function Virtual網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化)技術(shù)開了先河。

盡管3G的CDMA多址技術(shù)在后續(xù)各代中已被揚棄，但至今還在運營服務(wù)，特別是TD-S為移動互聯(lián)網(wǎng)的先導(dǎo)探尋了一條新航線，功不可沒。綜合考慮能說3G不太成功嗎?

4G的誕生與TD-LTE的特征

3G雖以滿足多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求為主，但是由于其容量和承載能力所限，對高清電視這樣的視頻流媒體業(yè)務(wù)還是顯得力不從心，因此移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展迫切需要網(wǎng)絡(luò)向大容量、高帶寬演進。

同時，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量的激增也為運營商帶來建設(shè)和運營方面的巨大挑戰(zhàn)，由于業(yè)務(wù)收入不能隨著業(yè)務(wù)量線性增長，承載成本和業(yè)務(wù)收入之間的差距隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的指數(shù)增長也將越來越大，因此運營商勢必要尋求更為高速率、低成本的技術(shù)體制。

正交頻分多址(OFDM)技術(shù)適合在多徑傳播和多普勒頻移的無線信道中傳輸高速數(shù)據(jù)，因而被無線局域網(wǎng)(WLAN)、無線城域網(wǎng)(WMAN)采用，后又移植到移動通信領(lǐng)域WirelessMAN。隨著WiMAX的挑戰(zhàn)，促使高速蜂窩移動網(wǎng)加快向3G長期演進技術(shù)(LTE)發(fā)展，4G也就應(yīng)運而生了。

2006年9月，LTE標準正式開始起草，制定了基于WCDMA的LTE-FDD與基于TD-SCDMA的LTE;它們和WiMAX的重要底層技術(shù)都是基于OFDM和MIMO;作為3G技術(shù)的長期演進，代表了移動通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要方向，受到多數(shù)傳統(tǒng)移動通信運營商的高度重視，發(fā)展異常迅速。TD-LTE技術(shù)順應(yīng)移動通信網(wǎng)絡(luò)寬帶化、IP化、智能化的發(fā)展趨勢，具有如下顯著特征：

(1)高速率，下行峰值速率至少100Mbps，上行至少50Mbps;

(2)高頻譜效率，為HSPA的2-4倍;在帶寬需求日益增加而頻譜供應(yīng)日益緊張的情況下，TDD方式的頻譜效率較高;

(3)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化，整體架構(gòu)基于分組交換;可靈活地支持非對稱業(yè)務(wù)，更適應(yīng)移動互聯(lián)網(wǎng)的需求;

(4)系統(tǒng)部署靈活，能支持1.4MHz-20MHz的多種系統(tǒng)帶寬，以及成對和非成對的頻譜分配;

(5)降低無線網(wǎng)絡(luò)時延，具有完善和嚴格的QoS機制，保證實時業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量;

(6)自組織網(wǎng)絡(luò)，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、優(yōu)化、維護成本;

(7)強調(diào)向下兼容，支持已有的3G系統(tǒng)和非3GPP規(guī)范系統(tǒng)的協(xié)同運作;

(8)可利用信道對稱性易于實現(xiàn)MIMO等新技術(shù)來改進系統(tǒng)性能。

可見與3G相比，TD-LTE具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，可很好解決業(yè)務(wù)帶寬需求以及承載成本的問題，因而得以高速發(fā)展與LTE-FDD并駕齊驅(qū)，平分天下。

總結(jié)1G到4G

公眾移動通信領(lǐng)域總體是芝麻開花節(jié)節(jié)高，后代更比前代強。

1G的蜂窩技術(shù)，為公眾移動通信后續(xù)各G網(wǎng)絡(luò)部署創(chuàng)造了一脈相承的基本模式。

2G的數(shù)字化為公眾開辟了數(shù)字話音通信與數(shù)據(jù)通信，得以應(yīng)用計算機技術(shù)與集成電路技術(shù)，為公眾移動通信后續(xù)各G的系統(tǒng)的高速發(fā)展與終端的小型化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

3G的碼分多址(CDMA)技術(shù)，主要解決公眾高速數(shù)據(jù)通信。特別是TD-SCDMA適于移動互聯(lián)網(wǎng)的TDD體制為后續(xù)各G提高了頻譜效率，智能天線為4G/5G采用MIMO天線技術(shù)創(chuàng)造了條件。

4G繼承了前3代的優(yōu)秀基因并采用了OFDMA技術(shù)，更適應(yīng)高速移動互聯(lián)網(wǎng)的需求。

可見公眾移動通信下一代總是傳承了上一代的優(yōu)秀技術(shù)，揚棄了其不適用技術(shù)，才得以芝麻開花節(jié)節(jié)高，后G更比前G強。就像一個人吃4個饅頭就飽了，沒有前面3個饅頭墊底，第4個饅頭能飽嗎?

而且同一代中的不同技術(shù)體制標準，發(fā)展的規(guī)模也有優(yōu)劣差異，如2G的GSM就超過DAMPS、JDC;同一代中的同一技術(shù)體制標準，不同的運營商的成績也相差懸殊，如同為GSM，中國聯(lián)通雖早一年部署，結(jié)果比中國移動規(guī)模小，利潤低。再如3G的TD-S最終在中國與狼共舞中超越了WCDMA及cdma2000;就全球而言2G的JDC與3G的TD-S都僅用于一個國家，JDC就沒有對后續(xù)各代有什么貢獻，而TD-S就大不一樣對后續(xù)的4G/5G做出了顯著貢獻。可見并無單數(shù)的1G、3G都不是太成功，而雙數(shù)的2G、4G獲得巨大成功的規(guī)律可言。

5G總體愿景與更高性能

移動通信深刻改變了人們的生活，但已經(jīng)規(guī)模應(yīng)用的4G，應(yīng)對未來爆炸性的移動數(shù)據(jù)流量增長、海量的設(shè)備連接、不斷涌現(xiàn)的各類新業(yè)務(wù)和應(yīng)用場景捉襟見肘，促使人們對更高性能移動通信的追求，第五代移動通信(5G)系統(tǒng)也就應(yīng)運而生。

5G將滲透到未來社會的各個領(lǐng)域，以用戶為中心構(gòu)建全方位的信息生態(tài)系統(tǒng)。5G將使信息突破時空限制，提供極佳的交互體驗，為用戶帶來身臨其境的信息盛宴;5G將拉近萬物的距離，通過無縫融合的方式，便捷地實現(xiàn)人與萬物的智能互聯(lián)。5G將為用戶提供光纖般的接入速率，“零”時延的使用體驗，千億設(shè)備的連接能力，超高流量密度、超高連接數(shù)密度和超高移動性等多場景的一致服務(wù)，業(yè)務(wù)及用戶感知的智能優(yōu)化，同時將為網(wǎng)絡(luò)帶來超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低，最終實現(xiàn)“信息隨心至，萬物觸手及”的總體愿景。

為此5G需要追求比4G更高的性能：

(1)用戶體驗速率(bps)——真實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下用戶可獲得的最低傳輸速率，支持100～1000Mbps，4G僅10 Mbps;

(2)連接數(shù)密度(/km2)——單位面積上支持的在線設(shè)備總和，每平方公里100萬，4G僅10萬;

(3)端到端時延(ms)——數(shù)據(jù)包從源節(jié)點開始傳輸?shù)奖荒康墓?jié)點正確接收的時間，1毫秒，4G達10毫秒;

(4)流量密度(Mbps/m2)——單位面積區(qū)域內(nèi)的總流量，10 Mbps/m2，4G僅0.1 Mbps/m2;

(5)移動性(km/h)——滿足性能要求下收發(fā)雙方間的最大相對移動速度，每小時500km以上，4G僅350km;

(6)單用戶峰值速率(bps)——單用戶可獲得的最高傳輸速率，20 Gbps，4G僅1Gbps。

其中，用戶體驗速率、連接數(shù)密度和時延為5G最基本的三個性能指標。

同時，5G相比4G還需要大幅提高網(wǎng)絡(luò)部署和運營的頻譜效率、能源效率、成本效率：

(1)頻譜效率(bps/Hz/cell或bps/Hz/km2)——每小區(qū)或單位面積內(nèi)，單位頻譜資源提供的吞吐量，提升5～15倍;

(2)能源效率(bit/J)——每焦耳能量所能傳輸?shù)谋忍財?shù)，提升百倍以上;

(3)成本效率(bit/Y)——每單位成本所能傳輸?shù)谋忍財?shù)，提升百倍以上。

2019年1月23日，我國IMT-2020(5G)推進組宣布，5G技術(shù)研發(fā)試驗第三階段測試結(jié)果，5G基站與核心網(wǎng)設(shè)備均可支持非獨立組網(wǎng)(NSA)和獨立組網(wǎng)模式(SA)，主要功能符合預(yù)期，達到預(yù)商用水平。2019年將啟動5G增強及毫米波技術(shù)研發(fā)試驗等工作。說明5G當前研發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所采用的各種技術(shù)，其綜合效果對上述主要性能是能夠符合預(yù)期的。至于網(wǎng)絡(luò)部署和運營的頻譜效率、能源效率、成本效率還有待預(yù)商用去考驗并改進。

5G與前四代不同的發(fā)展特征

從1G到4G系統(tǒng)，依次以FDMA→TDMA→CDMA→OFDMA等不同多址接入技術(shù)革新為換代標志，頻譜效率與數(shù)據(jù)速率也依次提高，1G/2G是基于有線電信網(wǎng)技術(shù)亦即基于CT技術(shù)，導(dǎo)致了電信網(wǎng)的移動化。從2G數(shù)字化之后，提供了運用計算機技術(shù)與微電子技術(shù)的可行性，又恰逢互聯(lián)網(wǎng)亦即基于IT技術(shù)的大發(fā)展，產(chǎn)生了互聯(lián)網(wǎng)移動化的需求。從3G開始促使CT技術(shù)與IT技術(shù)融合，于是4G向移動互聯(lián)網(wǎng)邁進。這4代都是解決人與人的連接通信問題。

現(xiàn)階段，全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正孕育興起，如人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等等的興起，跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的融合創(chuàng)新不斷深入，對移動通信技術(shù)也提出了更高的要求。已經(jīng)不滿足于人與人通信的移動互聯(lián)網(wǎng)的4G，日益期望擴展物與物、人與物智能互聯(lián)即物聯(lián)網(wǎng)，使移動通信技術(shù)滲透至更加廣闊的行業(yè)和領(lǐng)域。這樣移動互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)就是未來移動通信發(fā)展的兩大主要驅(qū)動力，成了新一代移動通信技術(shù)發(fā)展的方向，將在提升移動互聯(lián)網(wǎng)用戶業(yè)務(wù)體驗的基礎(chǔ)上，進一步滿足未來物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的海量需求，與工業(yè)、醫(yī)療、交通等行業(yè)深度融合，期望最終實現(xiàn)“信息隨心至，萬物觸手及”的總體愿景。在這兩大主要驅(qū)動力的推動下，導(dǎo)致了5G的啟動，可是現(xiàn)階段還沒有出現(xiàn)某種可以作為標志性的技術(shù)變革。就提升移動互聯(lián)網(wǎng)用戶業(yè)務(wù)體驗來說，還只能靠OFDM與MIMO，在這2項技術(shù)基礎(chǔ)上去加強，我們可以說這是加強版的移動互聯(lián)網(wǎng)，也可以說是4G+。

可是還要加上物與物、人與物智能互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)，怎么才能名正言順，于是響當當?shù)?G也就唱響了。由于5G與前4代以不同多址接入技術(shù)革新為換代標志大大不同，5G的概念便由過去的無線技術(shù)為主向網(wǎng)絡(luò)技術(shù)延伸，由“標志性能力指標”與“網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)”來共同定義。5G是什么?就不是像前4代那樣一句話可以定義的，而是移動互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，在傳承前4代優(yōu)良基因的基礎(chǔ)上，綜合采用無線與網(wǎng)絡(luò)多種先進技術(shù)比4G提高10倍以上性能，最終實現(xiàn)的全球統(tǒng)一的新一代移動通信網(wǎng)。

楊文論證5G徹底失敗的依據(jù)

無線通信產(chǎn)業(yè)是由技術(shù)和需求兩個輪子驅(qū)動前進的。楊文為了論證“5G將是一個徹底的失敗通信技術(shù)”就從技術(shù)和需求兩方面進行分析：

從技術(shù)角度看，

1調(diào)制，這塊還是沒有變;

2編碼，5G采用了LDPC和Polar碼，系統(tǒng)容量的提升已經(jīng)不大，大概是1～2%左右;

3多址，對于eMBB這塊沒有變，還是采用了OFDM;

4組網(wǎng)，仍采用4G的SFR。

5多天線，massive MIMO，可以成百倍地提升系統(tǒng)容量，是一個有潛力的領(lǐng)域，但是其實用化問題仍然沒有解決。雖然能夠提高容量，但是要增加設(shè)備，有成本的。

6頻譜，同樣的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，比起4G的2.6GHz，3.5GHz的投資要高出50%;28GHz實現(xiàn)覆蓋花5倍的銀子也是正常的。

綜合這6項技術(shù)，5G比4G沒有進步，成本會更高。

從5G的三大業(yè)務(wù)市場需求看，

5G業(yè)務(wù)大致可以分為3種場景：eMBB(增強移動寬帶)、mMTC(海量機器類通信)、和uRLLC(超可靠低時延通信)

1.eMBB受體是人，它能夠處理的最大信息速率，也就是帶寬，是固定的，超過了人的帶寬是沒有意義的。人眼的帶寬就確定了通信的最大速率，這是一個物理瓶頸，不管什么應(yīng)用出現(xiàn)都是無法突破的。4G的速率已經(jīng)超出需求了，5G的高速率完全是沒必要的。只有VR沉浸式體驗，才有1G速率的需求。

2.mMTC物聯(lián)網(wǎng)多數(shù)是2B的，象油田，電力公司這些大企業(yè)更傾向于自建網(wǎng)絡(luò)，就不用向運營商交月租了。物聯(lián)網(wǎng)只有小部分落入5G的范圍。

3.uRLLC 低時延高可靠性雖是5G定義的三大場景之一，但是這與5G作為一個公共網(wǎng)絡(luò)的基本特征相矛盾，人的感官時延大概是100毫秒左右，所以4G幾十毫秒的時延是比較合適的，1ms的時延對人沒有意義。所以，只要有人參與的應(yīng)用，就不需要低時延。

高速率和低時延的需求都是不存在的，是絕無可能實現(xiàn)的。

總結(jié)5G的技術(shù)與需求，于是得到令人異常驚訝的結(jié)論：

“5G，需求是虛構(gòu)的，技術(shù)上并沒有進步，所以必然是要失敗的。”

5G的技術(shù)進步將豐富創(chuàng)新應(yīng)用

為了與與楊學(xué)志商榷，我也從從技術(shù)和需求兩方面進行分析：

從技術(shù)方面分析

誠如楊文所述調(diào)制、多址5G沒有變，姑且不論。下面討論：

1.編碼，5G采用了LDPC和Polar碼，系統(tǒng)容量的提升是1～2%，雖則不大，百尺竿頭，再進一步，只要力求用最佳的算法最低的成本來實現(xiàn)，也是值得爭取的科技進步。就像奧運會100米短跑被譽為“挑戰(zhàn)人類速度極限”的比賽。1894年，創(chuàng)造了11”2世界紀錄;經(jīng)過74年，于1968年創(chuàng)造了9”95的世界紀錄;2015年，又經(jīng)過48年博爾特創(chuàng)造了9”58的紀錄，只不過提升3%多一點，可見挑戰(zhàn)極限的難能可貴!

2.多天線，則大有可為。

MIMO技術(shù)雖已經(jīng)在4G系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。面對5G在傳輸速率和系統(tǒng)容量等方面的性能挑戰(zhàn)，大規(guī)模天線massive MIMO即天線數(shù)目的進一步增加仍將是MIMO技術(shù)繼續(xù)演進的重要方向。雖則實踐暴露有“一演示就成功，一實用就趴窩。”的問題;說明演示多半是在一個理想環(huán)境，而實用則是在各種各樣的復(fù)雜環(huán)境，正需要研究探索在復(fù)雜環(huán)境下新的波束賦形途徑。大規(guī)模陣列天線的構(gòu)架、髙效/髙可靠/小型化/低成本/模塊化收發(fā)組件、髙精度監(jiān)測與校準方案等關(guān)鍵技術(shù)的進步將直接影響到大規(guī)模天線技術(shù)在實際應(yīng)用環(huán)境中的性能與效率，并將促成大規(guī)模天線技術(shù)最終進入實用化階段。為了獲得穩(wěn)定的多用戶傳輸增益，需要依賴下行發(fā)送與上行接收算法的完善來有效地抑制用戶間乃至小區(qū)間的同道干擾。基于大規(guī)模天線的預(yù)編碼/波束賦形算法與陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)備成本、功率效率和系統(tǒng)性能都有直接的聯(lián)系，隨著MIMO技術(shù)進步可以較為有效地降低大規(guī)模天線系統(tǒng)計算復(fù)雜度;隨著微電子技術(shù)進步可以有效地提高大規(guī)模天線系統(tǒng)計算能力;隨著頻譜的升高可以有效地減低大規(guī)模天線系統(tǒng)的尺寸，增加天線數(shù)目;因此，在大大提高容量的同時，不一定顯著增加成本是可能的，完全可以爭取最佳的性能價格比。

3組網(wǎng)，除了與4G一樣采用SFR之外。深感4G用戶體驗速率太慢，要求5G流量密度(Mbps/m2)——單位面積區(qū)域內(nèi)的總流量，提高到10 Mbps/m2;以滿足局部熱點區(qū)域(如辦公室、密集住宅、密集街區(qū)、校園、大型集會、體育場、地鐵、公寓等)實現(xiàn)百倍量級的系統(tǒng)容量提升，那就需要采用超密集組網(wǎng)，對合理利用有線資源與無線資源、接入和回傳聯(lián)合設(shè)計、干擾管理和抑制、小區(qū)虛擬化、軟扇區(qū)技術(shù)等都要有進步，能夠以較低的部署和運營成本來滿足網(wǎng)絡(luò)的端到端業(yè)務(wù)質(zhì)量要求。

從上述5G與前四代不同的發(fā)展特征看出，5G由過去的空中接口無線技術(shù)為主向網(wǎng)絡(luò)技術(shù)延伸，因此其組網(wǎng)更需要進一步深入研究新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、基礎(chǔ)設(shè)施平臺及網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)。當前的電信基礎(chǔ)設(shè)施平臺是基于專用硬件實現(xiàn)。5G網(wǎng)絡(luò)將通過引入互聯(lián)網(wǎng)和虛擬化技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)基于通用硬件的新型基礎(chǔ)設(shè)施平臺，從而解決現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施平臺成本高、資源配置能力不強和業(yè)務(wù)上線周期長等問題。

網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)和軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)是實施5G新型設(shè)施平臺網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)。

NFV通過軟件與硬件的分離，組件化的網(wǎng)絡(luò)功能模塊，實現(xiàn)控制面功能可重構(gòu);使網(wǎng)元功能與物理實體解耦，采用通用硬件取代專用硬件，可以方便快捷地把網(wǎng)元功能部署在網(wǎng)絡(luò)中任一位置，同時對通用硬件資源實現(xiàn)按需分配和動態(tài)伸縮，為5G網(wǎng)絡(luò)提供更具彈性的基礎(chǔ)設(shè)施以達到最優(yōu)的資源利用率。

SDN通過控制與轉(zhuǎn)發(fā)的分離，有利于通過網(wǎng)絡(luò)控制平面，從全局視角來感知和調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源，來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的可編程。因此，更易于實現(xiàn)不同垂直行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)需求，大大節(jié)約網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的投資。

4頻譜，我國5G的頻譜劃分3 300—3 600MHz，帶寬300MHz ;4 800—5 000 MHz，帶寬200MHz ;不僅要看到5G同樣的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，比起4G的2.6GHz，具有3.5GHz的投資要高出50%;的劣勢，還要看到隨著頻譜的升高可以有效地減低大規(guī)模天線系統(tǒng)的尺寸，增加天線數(shù)目獲得容量增益的優(yōu)勢。而且為5G頻譜規(guī)劃如能對2G清頻3G共享，則可獲得黃金頻譜紅利、技術(shù)創(chuàng)新紅利、成本節(jié)約紅利。(詳見李進良《為5G頻譜規(guī)劃應(yīng)對2G清頻3G共享》一文)。特別是5G繼承了中國3G TD-S的時分雙工優(yōu)良基因，比4G的LTE FDD的頻譜效率提高約一倍。

從需求方面分析

1.eMBB聚焦對帶寬有極高需求的業(yè)務(wù)，例如高清視頻，VR(虛擬現(xiàn)實)/ AR(增強現(xiàn)實)等，滿足人們對于數(shù)字化生活的需求。從個人對于當前4G的體驗，往往在忙時微信視頻聊天圖片卡頓，話音斷續(xù)，不得不退而求其次，改用語音通話，而當家里改用100Mbps的到戶光纖就流暢多了，足以說明很有提升用戶體驗速率的需求。對于VR來說，現(xiàn)實世界是立體的，人有左右2個眼睛，在左右眼睛的視網(wǎng)膜上是2張大同小異的圖片，觀看動態(tài)的景物也就需要2路視頻數(shù)據(jù)流，如果要滿足超高清沉浸式體驗，需要多路視頻大數(shù)據(jù)流，當前4G的用戶體驗速率僅10 Mbps看高清視頻常常卡頓，遑論觀賞3D/VR;因此，普遍認為5G的殺手級業(yè)務(wù)是3D/VR，盡管當前VR還沒有走出寒冬的低谷。但人類對這種視覺盛宴的需求是強烈的。

2.mMTC 覆蓋對于連接密度要求較高的場景，能滿足人們對于數(shù)字化社會的需求。mMTC場景中存在多種多樣的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，如處于惡劣環(huán)境之中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，以及技術(shù)能力低且電池壽命長(如超過10年)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等。面向物聯(lián)網(wǎng)繁雜的應(yīng)用種類和成百上千億的連接，5G 網(wǎng)絡(luò)需要考慮其多樣性。盡管油田，電力公司這些大企業(yè)更傾向于自建網(wǎng)絡(luò)，但智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療、智慧家居等等領(lǐng)域只要加強市場開拓，物聯(lián)網(wǎng)決不是小部分落入5G的范圍。未來不僅僅是每個人都連接進網(wǎng)絡(luò)，試想每個家庭的各種電器都連接進網(wǎng)絡(luò)，這將是多大數(shù)量的需求!近幾年運營商物聯(lián)網(wǎng)用戶每年都翻番地增長，就足以預(yù)示其將有巨額需求前景。

3.uRLLC聚焦對時延極其敏感的業(yè)務(wù)，例如無人駕駛、遠程控制、機器人制造業(yè)等，滿足人們對于數(shù)字化工業(yè)的需求。低時延和高可靠性是無人機器類業(yè)務(wù)的基本要求，如車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)不僅是車與車，而且是車與路構(gòu)成的高級別的安全網(wǎng)絡(luò)。5G超低時延的實現(xiàn)需要在端到端傳輸?shù)母鱾€環(huán)節(jié)進行一系列機制優(yōu)化，不只是在空中接口。才能確保未來眾多的無人駕駛、無人物流、無人清掃、無人的士等等安全行駛。

這3大業(yè)務(wù)市場需求，開始都不一定旺盛，隨著5G系統(tǒng)的成熟，網(wǎng)絡(luò)覆蓋的完善，就提供了滿足各種各樣人與物、物與物連接的能力，就可以開拓各種各樣的5G創(chuàng)新應(yīng)用，詳見李進良《5G將通過創(chuàng)新應(yīng)用改變社會》一文。

還應(yīng)看到5G相比4G還要求網(wǎng)絡(luò)部署和運營的頻譜效率提升5～15倍;能源效率與成本效率都提升百倍以上;即使初期尚難達到這一水平，隨著技術(shù)的日益進步，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)經(jīng)驗的積累，最終是可以做到符合移動通信正確發(fā)展方向，保證連續(xù)覆蓋的情況下以低成本提高網(wǎng)絡(luò)容量。綜合我對技術(shù)和需求兩方面的分析，5G絕不是一個徹底的失敗通信技術(shù)，將得到完全相反的結(jié)論。

5G將是改變社會的新一代

要預(yù)測一代移動通信的發(fā)展應(yīng)從總體上按信息經(jīng)濟定律即麥特卡爾夫定律和摩爾定律來分析。從1G到5G的整個發(fā)展歷程來看：1G計8種標準，傳輸移動電話;2G計4種，傳輸數(shù)字電話與文字短信;3G計4種，傳輸電話與圖片多媒體信息;4G還有2種，傳輸平面多媒體動態(tài)信息;經(jīng)歷50年的漫長時期，才形成一種全球統(tǒng)一的5G標準，可以傳輸立體多媒體動態(tài)信息，達到一機在手，通遍全球的理想，實現(xiàn)“信息隨心至，萬物觸手及”的總體愿景。這就是5G標準的最大優(yōu)勢。現(xiàn)在再按信息經(jīng)濟定律進行分析：

1.麥特卡爾夫定律(Metcalfe’s Law)

認定網(wǎng)絡(luò)價值同網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)的平方成正比。這是信息通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟發(fā)展的規(guī)律，肯定了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的經(jīng)濟潛在價值。

電信網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)具有正反饋的特征，即消費某種網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的價值會隨著消費該產(chǎn)品的消費者數(shù)量的增加而急劇增加。例如，手機用戶更愿意選擇原來用戶多的移動網(wǎng);因為網(wǎng)中用戶越多，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施越大，質(zhì)量越好，潛在用戶就會越多，由使用者分擔的成本越來越低，服務(wù)也將越來越滿意，該網(wǎng)絡(luò)對用戶的價值也就越高。

網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)具有先入為主的特征，一旦某種因素使一種技術(shù)標準被采納，形成了“跑馬圈地”，在圈地范圍內(nèi)將會阻止該技術(shù)被即使是功能優(yōu)于它的技術(shù)所替代，從而市場被鎖定。從1G到4G都是多種技術(shù)體制標準，2G時代，即使后來冒出的黑馬CDMA頻譜效率優(yōu)于GSM，因市場已被GSM鎖定，還是無法突圍。只有到了3G時代，CDMA才能一統(tǒng)江湖。但還是3種門派，各占山頭，建網(wǎng)必然重復(fù)浪費。4G還有2種平分天下。5G的一種技術(shù)體制標準，除了一機在手通遍全球的使用優(yōu)勢之外，按麥特卡爾夫定律還具有成本優(yōu)勢，5G的用戶數(shù)至少是每種4G的2倍，5G網(wǎng)絡(luò)價值則是4G的4倍，即使5G建設(shè)投資比4G高2倍，攤到每個用戶頭上需要承擔的也不到4G的一半。何況建設(shè)一種統(tǒng)一技術(shù)體制，其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模效應(yīng)對成本節(jié)約是極其顯著的。5G對于4G來說，建設(shè)成本不僅取決于技術(shù)的優(yōu)劣及基站數(shù)量多寡，還包含核心網(wǎng)、接入網(wǎng)等設(shè)備成本以及中間相連的光纜部署成本、基站新增的土建鐵塔成本等等，可以采取利用原有網(wǎng)絡(luò)、站址、資源種種節(jié)約舉措。5G的建設(shè)成本不但不是4G的幾倍，肯定總資本支出小于4G。這就是全球統(tǒng)一標準的最大網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢。

2.摩爾定律(Moore’s Law)

認為每18個月芯片的計算速度和集成度會提高一倍。設(shè)保持計算能力不變，芯片的價格和體積會縮減一倍。這是信息通信設(shè)備發(fā)展的基礎(chǔ)，對運營商的挑戰(zhàn)和機遇主要涉及兩個方面：

● 通信設(shè)備使用壽命不斷縮短，加速了固定資產(chǎn)的升級換代。

● 加速開辟了新的業(yè)務(wù)市場，特別是為實現(xiàn)移動業(yè)務(wù)創(chuàng)造了條件。

移動超過并替代固定——來源于人的個性需求。

移動通信是當今人類個體生存的基本需求之一，由于20世紀微電子技術(shù)的突飛猛進，摩爾定律在通信領(lǐng)域發(fā)生重大作用，至今已經(jīng)35個摩爾周期，微電子器件的密度和速度大大提高，成本大大降低，人類夢想的個人通信才得以實現(xiàn)。2013年12月4日工信部正式向三大運營商發(fā)布4G牌照，到2020年發(fā)放5G牌照，歷經(jīng)3-4個摩爾周期，盡管摩爾定律臨近極限，但還可以期望微電子器件的密度和速度提高10倍，成本降到10分之一，因此，以超大規(guī)模集成電路的SOC為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施與終端，在確保性能提高的基礎(chǔ)上，即使實施某些技術(shù)會增加成本，但總體趨勢還是下降的。由以上分析，5G是可以保證連續(xù)覆蓋的情況下以低成本提高網(wǎng)絡(luò)容量。因此，5G將不會是一個徹底的失敗通信技術(shù)，相反，將是成功的輝煌的一代。

今年的兩會，有很多參會的全國人大代表、全國政協(xié)委員在其提案中或者在接受媒體采訪時，都對于5G的發(fā)展非常關(guān)注，并從自己的角度去思考5G發(fā)展所能帶來的潛在重大機遇。由此可以看出，目前，各行各業(yè)對于5G的早日商用都有著很大的期許，國內(nèi)媒體紛紛發(fā)布5G報道，容易給人一種似乎5G的終端很快可以人手一部，5G時代美妙的未來已來的錯覺。楊學(xué)志在如此火熱的氛圍中提出這一令人驚訝觀點，其用心是“希望本文能為各方提個醒，盡量減少損失”，敲起警鐘，不要過度炒作，狂熱冒進，避免不顧條件擴大部署，以致撞上南墻!這是一個科技工作者值得贊譽的良心。

但是在當前美國政府把中美對5G的控制權(quán)上升到軍備競賽的高度，全國上下要堅決打勝5G這一仗的關(guān)鍵時刻，既然“5G，需求是虛構(gòu)的，技術(shù)上并沒有進步，所以必然是要失敗的。”這一斬釘截鐵的驚人結(jié)論就可能導(dǎo)致部分人員被一盆冷水，把火澆滅，喪失斗志。我們要看到技術(shù)之路并沒有堵死，市場需求是可以靠創(chuàng)新應(yīng)用來開拓，5G總體上是符合信息經(jīng)濟定律的，就要聞雞起舞。我們也不要被美國的所謂衛(wèi)星6G忽悠，見異思遷，只要心無旁騖，有清醒的認識，正確的措施，集舉國之力，穩(wěn)扎穩(wěn)打，循序漸進，踏踏實實走我們既定的5G之路，2019年首先在國內(nèi)做好預(yù)商用，切實解決建網(wǎng)初期必然出現(xiàn)的各種工程、通信質(zhì)量問題，千方百計降低能耗與部署成本，并啟動5G增強及毫米波技術(shù)研發(fā)試驗等工作，實實在在提高5G的6大性能和網(wǎng)絡(luò)部署運營的3大效率，促使網(wǎng)絡(luò)與終端成熟后再擴大規(guī)模建設(shè)，加強5G 的創(chuàng)新應(yīng)用，5G的前景是有希望的，最終必將成為改變社會的新一代。