5G是無(wú)線通信的下一代技術(shù),也是當(dāng)前最熱的話題。不過(guò),對(duì)于5G的價(jià)值也有一些質(zhì)疑之聲。今日,《通信之道》作者,技術(shù)大牛楊學(xué)志在通信人家園發(fā)文,從技術(shù)角度論證5G是“失敗的技術(shù)”。內(nèi)容比較新穎,請(qǐng)讀者自行評(píng)判,歡迎留言交流!
無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展了四代,目前正處于5G產(chǎn)業(yè)化前夕,是當(dāng)下到一個(gè)最熱的話題,5G如何發(fā)展,前景如何,是各個(gè)方面包括學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界、投資界以及政府都非常關(guān)心的。另外,中國(guó)已經(jīng)啟動(dòng)6G研究的消息也見(jiàn)諸報(bào)端,未來(lái)無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)如何發(fā)展,是不是會(huì)繼續(xù)有6、7、8、9G,也引起了大家的關(guān)切。為了回答這些問(wèn)題,我們首先簡(jiǎn)單地回顧一下無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史。
無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)是由需求和技術(shù)兩個(gè)輪子驅(qū)動(dòng)前進(jìn)的。早在1947年,貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家就提出了蜂窩通信的概念,其中的核心技術(shù)是頻率復(fù)用和切換。基于這一概念,貝爾實(shí)驗(yàn)室于1978年研制出先進(jìn)移動(dòng)電話系統(tǒng)(Advanced Mobile Phone Service,AMPS),這就是第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。AMPS是一個(gè)模擬通信系統(tǒng),采用頻分多址(FDMA)的復(fù)用技術(shù),主要技術(shù)手段是濾波器,容易受噪聲的干擾,語(yǔ)音質(zhì)量較差。
隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用了數(shù)字技術(shù),并采用TDMA和信道編碼技術(shù),使得通信系統(tǒng)向?qū)拵Щl(fā)展,語(yǔ)音質(zhì)量得到了較大的改善。 其中歐洲制定的GSM系統(tǒng)非常成功,至今仍在廣泛使用。
20世紀(jì)90年代互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展,順應(yīng)這一時(shí)代要求,產(chǎn)業(yè)界制訂了3G標(biāo)準(zhǔn)用以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。3G采用了高通公司開(kāi)發(fā)的CDMA技術(shù)。CDMA一度被認(rèn)為是一個(gè)神奇的技術(shù),高通公司宣稱CDMA的頻譜效率可以達(dá)到AMPS的18倍,但是實(shí)踐表明這個(gè)觀點(diǎn)太過(guò)于浮夸了,CDMA存在自干擾問(wèn)題,其頻譜效率只比GSM高10%左右,并且3G的主流標(biāo)準(zhǔn)WCDMA的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜,導(dǎo)致部署成本比較高,所以一直無(wú)法替代GSM系統(tǒng)。
第四代移動(dòng)通信采用了OFDM技術(shù),從根本上克服了CDMA的技術(shù)缺陷,并且簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì),成就了一代成功的移動(dòng)通信系統(tǒng)。OFDM如何克服CDMA的缺陷,具體可以參考我的《通信之道-從微積分到5G》。
如果我們稍微總結(jié)一下,可以發(fā)現(xiàn),1G發(fā)掘出了移動(dòng)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(zhǎng)不大。2G進(jìn)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(dòng)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。
隨著4G的成功商用,按照無(wú)線通信十年一代的發(fā)展規(guī)律,產(chǎn)業(yè)界開(kāi)始了5G的研發(fā)。按照業(yè)界目前的一般口徑,5G在2020年左右開(kāi)始規(guī)模商用。中國(guó)政府已經(jīng)為5G分配了500MHz的頻譜,三大運(yùn)營(yíng)商也已經(jīng)在多個(gè)城市開(kāi)展了商用實(shí)驗(yàn),商用前的準(zhǔn)備工作正在緊鑼密鼓地進(jìn)行。 很多人認(rèn)為5G牌照會(huì)在年內(nèi)(2019)發(fā)放。
對(duì)于5G的討論,也要從技術(shù)和需求兩條線來(lái)討論。
無(wú)線通信技術(shù)體制
無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)基本上可以用“端管云”三個(gè)字進(jìn)行概括。 端就是終端,包括電腦, PAD,手機(jī)等。云就是存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)上的內(nèi)容,如新浪、百度、淘寶的數(shù)據(jù)中心,而管就是連接終端和云之間的這條通道。
端管云
這條管道可以分為兩段。一段是終端到基站(或者路由器),這段是無(wú)線通信,也叫空中接口;另一段是基站到云,是有線通信。 云都是掛在因特網(wǎng)上的,因此因特網(wǎng)是這條管道當(dāng)中必經(jīng)之路。 移動(dòng)通信有核心網(wǎng),基站首先掛在核心網(wǎng)上,再連接到因特網(wǎng)。核心網(wǎng)主要是起運(yùn)營(yíng)支撐作用,比如身份的識(shí)別,計(jì)費(fèi)等等。 而另一個(gè)體系是大家都熟悉的WiFi,沒(méi)有核心網(wǎng),路由器是直接戳到因特網(wǎng)的。 這就構(gòu)成了兩大生態(tài)體系,也就是傳說(shuō)中的CT和IT,它們之間的合作與競(jìng)爭(zhēng)將貫穿無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)的走向。
在無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)當(dāng)中,空中接口這一段的產(chǎn)值,包括終端和基站,占絕大部分。如果做一個(gè)類比,通信網(wǎng)絡(luò)可以類比人體的循環(huán)系統(tǒng)或這神經(jīng)系統(tǒng)。 骨干網(wǎng)的部分可以類比中樞神經(jīng)或者主動(dòng)脈,雖然容量很大,但是只有幾條。骨干網(wǎng)絡(luò)的銷售額不大,但是占據(jù)戰(zhàn)略制高點(diǎn);而空中接口部分相當(dāng)于神經(jīng)末梢或者毛細(xì)血管,數(shù)量龐大,占據(jù)無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)的主要市場(chǎng)份額。
有線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在都光纖化了。光纖的發(fā)明是基于高錕的理論,他因此獲得諾貝爾獎(jiǎng)。 光纖的容量大,成本低,徹底改變了人類通信的面貌。最早的光纖線路的速率只有45Mbps,后來(lái)以令人乍舌的速度發(fā)展,目前一根光纖已經(jīng)可以達(dá)到1Tbps。 而光纖要比同等長(zhǎng)度面條便宜,這是真正的高科技。 早期光纖只用于骨干線路(比如北京和上海之間),隨著成本的降低,目前光纖已經(jīng)入戶了。 由于光纖的存在,有線網(wǎng)絡(luò)的主要工作在于怎么組織和利用光纖的容量,如IPV6,SDN等等,基本上是邏輯性的工作,總體來(lái)說(shuō)是比較簡(jiǎn)單的。
空中接口部分就比有線網(wǎng)困難多了。在有線通信當(dāng)中,信號(hào)在一個(gè)精心制造的介質(zhì)里面?zhèn)鞑ィ瑹o(wú)論是銅線還是光纖,信號(hào)質(zhì)量非常好,隨便搞搞就能達(dá)到很高的速率。 而無(wú)線信號(hào)的傳播環(huán)境就惡劣得多得多。 無(wú)線電波在傳播過(guò)程中衰減很快,還受到建筑物、山體、樹(shù)木的阻擋,很多時(shí)候需要經(jīng)過(guò)反射或者穿透障礙物才能達(dá)到接收機(jī)。 并且,無(wú)線電波不是規(guī)規(guī)矩矩地沿著規(guī)定的路線走,會(huì)走到不希望的地方,造成對(duì)他人的干擾。 但是無(wú)線通信有一個(gè)好處,就是擺脫了線的束縛,可以拿著手機(jī)隨便走,這種便利性是有線通信所無(wú)法比擬的。 所以盡管挑戰(zhàn)很大,無(wú)數(shù)的研究者前仆后繼,攻克無(wú)線通信當(dāng)中的道道難關(guān)。
網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議
剛才說(shuō)的這些事,背后是網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)。比如上圖就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的7層協(xié)議模型,非專業(yè)的讀者不必深究,只需要知道網(wǎng)絡(luò)是分層工作的就好了。 最底下的一層叫物理層,其他的可以和合并起來(lái)叫高層。 物理層是處理物理信號(hào)的,比如電或者是光,就是如何把信息轉(zhuǎn)換成可以用來(lái)傳輸?shù)碾娦盘?hào)或者光信號(hào)。 物理層解決的是通信能力的問(wèn)題,或者是帶寬的問(wèn)題。有了這么多的帶寬之后,怎么組織和利用是高層要做的事。
這個(gè)和郵政系統(tǒng)非常類似。 物理層相當(dāng)于運(yùn)送信件或者包裹的方式,可以是馬車,汽車、輪船、飛機(jī),這提供了運(yùn)送的能力。但是寄信的時(shí)候,我們要在信封上寫通信地址,要跑到郵局交給柜臺(tái),后然分揀打包裝車,到了目的地后要有郵遞員送到收信地址,這些都是高層做的事情。
所以大家能看出來(lái),通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)在物理層。當(dāng)然高層也必不可少,但相對(duì)來(lái)說(shuō)可以變化的空間不大。 如果說(shuō)我們的郵政系統(tǒng)比以前先進(jìn),主要不是體現(xiàn)在郵局的布置上,而是運(yùn)輸方式的改進(jìn),以前是馬車,現(xiàn)在改飛機(jī)了。雖說(shuō)郵局也進(jìn)步了,比如裝了玻璃柜臺(tái),或者信件實(shí)現(xiàn)了機(jī)器分揀, 但不是主要的因素。
光纖是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的最重要的基石,就是物理層技術(shù)。高層技術(shù)當(dāng)中大家最熟悉的是IP協(xié)議。IPV4獲得廣泛應(yīng)用后,雖說(shuō)存在一些問(wèn)題,試圖通過(guò)IPV6去解決。但是IPV6經(jīng)過(guò)二三十年也沒(méi)有取代IPV4,就是因?yàn)楦邔蛹夹g(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單,改進(jìn)的空間不大。
無(wú)線通信技術(shù)演進(jìn)
同樣,空中接口的核心技術(shù)也在物理層,每一代移動(dòng)通信是由這些核心技術(shù)所定義的。這些核心技術(shù),也就是《通信原理》課程里面的知識(shí)。
3G核心技術(shù)
空中接口的核心技術(shù)可以分為5個(gè)大類,分別是調(diào)制、編碼、多址、組網(wǎng)和多天線。 比核心技術(shù)更基礎(chǔ)的是基礎(chǔ)理論,包括電磁理論和信息論。 如上圖所示。
大家都知道,高通公司開(kāi)發(fā)了CDMA技術(shù),并且成為3G三大標(biāo)準(zhǔn)( WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA)的核心技術(shù),從而一躍成為芯片業(yè)巨頭。 上圖所示的是WCDMA的核心技術(shù)。高通的貢獻(xiàn)主要在多址和組網(wǎng)兩個(gè)領(lǐng)域。
雖然普遍認(rèn)為高通開(kāi)發(fā)了CDMA技術(shù),但是CDMA并不是高通發(fā)明的,發(fā)明人是好萊塢艷星海蒂.拉瑪。CDMA技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)叫Rake接收機(jī),也于1950年代由貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明。 實(shí)際上由于當(dāng)時(shí)普遍認(rèn)為CDMA的保密性好,一直應(yīng)用于軍事通信。 而高通解決的是CDMA的民用問(wèn)題,這在當(dāng)時(shí)是普遍不被看好的。
高通解決CDMA民用有三招,分別是功率控制(Power Ctrl)、同頻復(fù)用(UFR)和軟切換。 功率控制解決遠(yuǎn)近效應(yīng),同頻復(fù)用提升頻譜效率,軟切換解決切換連續(xù)性。 這構(gòu)成了高通CDMA的技術(shù)體系。 這里只簡(jiǎn)要介紹一下,技術(shù)人員可以參考我的書《通信之道》。因?yàn)閁FR并不是專利,所以高通其實(shí)在CDMA上就兩個(gè)核心專利,其中軟切換專利獲得美國(guó)專利局的授權(quán)還載入了高通發(fā)展史。
3G在編碼領(lǐng)域的主要進(jìn)展是采用了Turbo碼,這是法國(guó)電信所資助的教授發(fā)明的,是通信發(fā)展史上的里程碑,因?yàn)樗状纬浞直平讼戕r(nóng)在1948年所提出的信道容量。
在多天線領(lǐng)域,Alamouti編碼應(yīng)用到了廣播信道多編碼。因?yàn)閺V播信道在整個(gè)業(yè)務(wù)當(dāng)中的比重并不大,所以這個(gè)編碼的作用相對(duì)重要性低一些。但是這個(gè)編碼是多天線技術(shù)領(lǐng)域的里程碑,有非常大的影響力。
調(diào)制是最基礎(chǔ)的通信技術(shù),沒(méi)有之一。因?yàn)榛A(chǔ),所以穩(wěn)定,一直到現(xiàn)在的5G都沒(méi)有太大的變化。
可以看出,高通在3G的多址和組網(wǎng)兩個(gè)方面擁有核心技術(shù)。當(dāng)然,在把核心技術(shù)工程化的過(guò)程當(dāng)中也建立起由幾千個(gè)專利組成的專利組合。 憑著這些專利和芯片的聯(lián)合運(yùn)作,收取了大量的高通稅。
其實(shí)從現(xiàn)在的眼光看,Turbo碼和Alamouti碼是更重要的核心技術(shù)。但這兩個(gè)核心技術(shù)在法國(guó)電信和ATT這樣的大公司里面,沒(méi)有進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)作的機(jī)制,只是收了一些專利費(fèi),沒(méi)有形成象高通這么大的商業(yè)。
4G核心技術(shù)
到了4G之后,CDMA技術(shù)被OFDM技術(shù)所取代。主要的原因是CDMA存在自干擾的問(wèn)題。高通的功率控制和軟切換試圖去解決這個(gè)問(wèn)題,但采取的方法是在CDMA缺陷的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)救,但是怎么補(bǔ)也補(bǔ)不徹底。
而OFDM從根本上克服了CDMA自干擾的缺陷,使得頻譜效率得到了很大的提高,那這些補(bǔ)救措施也就沒(méi)必要了。 所以在4G時(shí)代,高通的技術(shù)體系被摧毀了。 采用OFDM技術(shù)帶來(lái)了新的問(wèn)題,解決這些問(wèn)題導(dǎo)致了三個(gè)創(chuàng)新的出現(xiàn),這就是我在華為提出的sOFDM和軟頻率復(fù)用(SFR)以及愛(ài)立信提出的SC-FDMA技術(shù)。 我在華為還提出了隨機(jī)波束賦形(random beam forming)技術(shù),解決了非常火熱的循環(huán)延時(shí)分集(Cyclic Delay Diversity)的嚴(yán)重缺陷。 在調(diào)制和編碼領(lǐng)域仍然采用了3G的方案。
可以看出,華為在4G的核心技術(shù)上已經(jīng)取代了高通。 但是很可惜,由于華為公司的跟隨基因,無(wú)法發(fā)揮手上的專利核武的威力,還要向高通交錢,也只是向蘋果收了點(diǎn)小錢。 但是華為因此避免了專利核武打擊,加上華為在產(chǎn)品上的優(yōu)勢(shì),所以華為日子過(guò)得很好,在4G時(shí)代成為第一大設(shè)備制造商。
5G核心技術(shù)
5G標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定完成了,蓋棺定論后已經(jīng)可以看得很清楚了。
首先調(diào)制這塊還是沒(méi)有變,太基礎(chǔ)了,想變也變不動(dòng)。
因?yàn)槁?lián)想投票門的事情,編碼這塊的故事很多人都知道。相比于3G/4G采用的Turbo碼,5G采用了LDPC和Polar碼。 這兩個(gè)碼都是鼎鼎大名,是Turbo碼之后通信技術(shù)發(fā)展的里程碑性的技術(shù)。 但是由于Turbo碼已經(jīng)比較接近香農(nóng)限,雖然這兩個(gè)碼更接近,但是對(duì)系統(tǒng)容量的提升已經(jīng)不大,大概是1~2%左右。
多址這塊,對(duì)于5G三大場(chǎng)景之一的eMBB這塊沒(méi)有變,還是采用了OFDM。其中愛(ài)立信提出的SC-FDMA 從4G的必選項(xiàng)變成了可選項(xiàng),這是因?yàn)樗鄬?duì)于OFDMA并沒(méi)有什么技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
多址這塊NOMA有很大的熱度,一度被公認(rèn)為5G的必選技術(shù)。5G標(biāo)準(zhǔn)的早期,幾乎所有的廠家都支持這個(gè)方向。 但是經(jīng)過(guò)我的論證,NOMA比OFDM的增益嚴(yán)格為零,這是用信息論嚴(yán)格證明的。 所以NOMA既復(fù)雜又沒(méi)增益,屬于技術(shù)退步。
另外華為還推了F-OFDM,與sOFDM正好相反。sOFDM的思想是所有的帶寬所有的環(huán)境都用統(tǒng)一的參數(shù),從而獲得規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。F-OFDM強(qiáng)調(diào)對(duì)不同的環(huán)境采用不同參數(shù)從而更好的適應(yīng)環(huán)境。 這種做法并沒(méi)有什么增益,反而丟失了規(guī)模效應(yīng)這個(gè)大西瓜,也屬于技術(shù)退步。
組網(wǎng)方面沒(méi)有聽(tīng)到什么消息,工作假設(shè)應(yīng)該還是同頻復(fù)用。SFR和CoMP都是組網(wǎng)方案。SFR非常簡(jiǎn)單,不需要標(biāo)準(zhǔn)化。 CoMP雖然一度被認(rèn)為是更先進(jìn)的技術(shù),但經(jīng)歷了轟轟烈烈的標(biāo)準(zhǔn)工作和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)之后,已經(jīng)是失敗了。
多天線這塊最響亮的就是massive MIMO,號(hào)稱可以成百倍地提升系統(tǒng)容量,從媒體上看幾乎可以是5G的代名詞。 MIMO這個(gè)理論1995年提出,已經(jīng)23年了。它所揭示的對(duì)容量的巨大提升致使它一直是學(xué)界和工業(yè)界的熱點(diǎn)。 但是這個(gè)技術(shù)一直到4G都不是很成功。這個(gè)技術(shù)有個(gè)特點(diǎn),一演示就成功,一實(shí)用就趴窩。 記得20年前我還是小白的時(shí)候,在電信展上就看到廠家演示空分復(fù)用,用相同的時(shí)頻資源實(shí)現(xiàn)兩個(gè)用戶的同時(shí)通信,還互不干擾。 在一個(gè)選擇的場(chǎng)景下MIMO技術(shù)是很容易演示成功的,但是在復(fù)雜的實(shí)際環(huán)境中所涉及的問(wèn)題的難度,是兩個(gè)數(shù)量級(jí)的差別。當(dāng)然MIMO是一個(gè)有潛力的領(lǐng)域,但是其實(shí)用化問(wèn)題仍然沒(méi)有解決。
MIMO的問(wèn)題還在于,雖然能夠提高容量,但是要增加設(shè)備,有成本的。 其實(shí)MIMO最樸素的應(yīng)用就是古老的三扇區(qū)天線,一個(gè)全向小區(qū)分割成三個(gè)扇區(qū),容量在理論上增加了三倍,這就是MIMO的原理,雖然說(shuō)是古板了一點(diǎn)。 所以粗暴一點(diǎn),搞個(gè)9扇區(qū),12扇區(qū),也就是mMIMO了,這個(gè)華為已經(jīng)有產(chǎn)品了。 這和是不是5G沒(méi)關(guān)系。
綜合來(lái)看,5G相對(duì)于4G來(lái)說(shuō),幾乎沒(méi)有技術(shù)進(jìn)步,在一些地方還退步了。 比如說(shuō)NOMA,F(xiàn)-OFDM,還有為了保證短時(shí)延而采用的自包含結(jié)構(gòu)。
還有,5G采用了更高的頻譜。在中國(guó)是3.5GHz,還好一點(diǎn)。美國(guó)用了28GHz。頻率越高覆蓋越小,這是無(wú)線通信的基本知識(shí)。所以同樣的網(wǎng)絡(luò)覆蓋, 比起4G的2.6GHz,3.5GHz的投資要高出50%(我也是看來(lái)的,看起來(lái)合理),而28GHz實(shí)現(xiàn)覆蓋就是開(kāi)玩笑了,花5倍的銀子也是正常的。
所以從技術(shù)角度看,5G比4G沒(méi)有進(jìn)步,成本會(huì)更高。
5G需求
5G的需求,大概可以用高速率、低延遲、大連接來(lái)概括。
大家知道,4G設(shè)計(jì)當(dāng)初的速率目標(biāo)是100Mbps,隨著技術(shù)的演進(jìn),4G Cat 11的速率已經(jīng)達(dá)到600Mbps。5G進(jìn)一步把速率目標(biāo)提高到1Gbps以上。為了滿足一些低延遲業(yè)務(wù)的需求,5G要求空中接口的延遲時(shí)間為1ms,而4G的這一指標(biāo)為30ms左右。4G主要是為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的,強(qiáng)調(diào)的是人與網(wǎng)絡(luò)之間的高速連接,而同時(shí)連接到網(wǎng)絡(luò)的終端的數(shù)量并不是一個(gè)需要特別考慮的問(wèn)題。而在蓬勃發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,每一件物體都有可能有聯(lián)網(wǎng)要求,因此連接數(shù)量會(huì)有數(shù)量級(jí)的增加,5G需要具有支持海量連接的能力。
5G最抓眼球的就是它的速率。 看新聞經(jīng)常是比光纖還快,一秒下一個(gè)大片,快到把人臉吹成骷髏,等等。
但是有什么樣的業(yè)務(wù)需要這樣的速率呢?
雖然暫時(shí)想不出,但是有一個(gè)非常流行的觀點(diǎn)是,先修好路,自然會(huì)有車。3G、4G都是這樣,微博、微信、抖音什么的,以前根本就想不到。等4G來(lái)了之后,這些應(yīng)用也就有了。
很顯然,這個(gè)觀點(diǎn)首先在邏輯上就有很大的問(wèn)題。 修好了路沒(méi)有車也很正常啊,你就沒(méi)見(jiàn)過(guò)沒(méi)人走的路嗎? 按照3G、4G的情況去推斷5G,這個(gè)也不靠譜。就像你已經(jīng)活了80歲,不能按此推斷你還能再活80歲。2G和3G都處于帶寬短缺的時(shí)代,所以形成了修好路必有車的錯(cuò)覺(jué)。然而到了4G之后,帶寬已經(jīng)不再短缺了。
還有一個(gè)流行的觀點(diǎn)是,科技發(fā)展往往超出人的想象力,所以保守的預(yù)測(cè)往往是錯(cuò)誤的。 比如比爾蓋茨當(dāng)年說(shuō),計(jì)算機(jī)640k內(nèi)存應(yīng)該是夠了。 而現(xiàn)在已經(jīng)是640G了,6個(gè)數(shù)量級(jí)的增長(zhǎng)。
必須認(rèn)識(shí)到,通信和計(jì)算機(jī)有很大的不同。
計(jì)算機(jī)所涉及的所有零部件,CPU,內(nèi)存,硬盤,都有一個(gè)共同的源泉就是半導(dǎo)體工藝。 半導(dǎo)體集成度在近十年提高了1000倍,大家共同水漲船高。但是通信不一樣。 通信需要一個(gè)受體,以目前最廣泛的eMBB為例,這個(gè)受體就是人。 人是肉長(zhǎng)的而不是沙子做的,它能夠處理的最大信息速率,也就是帶寬,是固定的,超過(guò)了人的帶寬是沒(méi)有意義的。
通俗一點(diǎn)說(shuō),我在PAD上看片,我一般看缺省的高清格式,盡管有超清格式,我一般不會(huì)主動(dòng)選擇。為啥? 因?yàn)槲业睦匣ㄑ劭床怀龆叩膮^(qū)別。當(dāng)然眼睛好的人還是應(yīng)該能分出來(lái)的。 高清視頻也就是1~2Mbps的速率,目前的WiFi,4G都遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超出了我的需求。
當(dāng)然,有人會(huì)反對(duì)。比如目前4K/8K視頻很火熱,有朋友跟我說(shuō),看了4K視頻之后,其他的都沒(méi)法看了。 我天天看高清格式視頻,倒是沒(méi)這種感覺(jué)了。 當(dāng)然對(duì)于60”的大電視,提高分辨率還是有必要的。但是電影院的屏幕,目前還只是2K, 我認(rèn)為4K/8K更多的是心理上的。 用戶挑電視的時(shí)候會(huì)靠在跟前看屏幕上的一小塊區(qū)域,一個(gè)像素一個(gè)像素地檢查,4K/8K當(dāng)然要好。如果在正常觀看距離上,比如2米,4K和2K會(huì)有明顯區(qū)別嗎? 我沒(méi)試驗(yàn)過(guò)啊,有興趣的朋友可以做一下雙盲實(shí)驗(yàn)。
即使是4K視頻,速率也只有30Mbps,4G支持也不費(fèi)力啊,怎么會(huì)有1Gbps的需求呢? 這就要說(shuō)到虛擬現(xiàn)實(shí)VR了。 VR要求有沉浸式的體驗(yàn)。啥叫沉浸式? 在真實(shí)的場(chǎng)景當(dāng)中,如果我們慢慢地轉(zhuǎn)頭,看到的景物也就連續(xù)地變化,這就是沉浸的意思。VR要實(shí)現(xiàn)這種效果,不光要傳給你正在看的東西,沒(méi)看的東西也要傳給你,轉(zhuǎn)頭的時(shí)候要現(xiàn)傳新視角上的數(shù)據(jù)來(lái)不及,會(huì)出現(xiàn)卡頓,就不是沉浸式體驗(yàn)了。這樣一來(lái),數(shù)據(jù)量再增加30倍,差不多就到1G了。5G的1G速率的需求就是這么來(lái)的。
VR作為一種創(chuàng)新的視頻形式,相信能夠獲得一定的應(yīng)用。VR的麻煩在于需要一個(gè)專門的頭盔,哪怕是手機(jī)盒做的簡(jiǎn)易型的,都是不方便攜帶的。這么一來(lái)VR一般發(fā)生在室內(nèi),而且一般是專門用途的場(chǎng)景,比如房地產(chǎn)或者旅游景點(diǎn)的體驗(yàn)店什么的。 這些業(yè)務(wù)一般不會(huì)走移動(dòng)通信,更多的是WiFi或者專線。
總是有很多朋友寄希望于未來(lái)可能出現(xiàn)的未知業(yè)務(wù)。 雖然具體的業(yè)務(wù)會(huì)層出不窮,我們確實(shí)無(wú)法預(yù)測(cè),但是只要最終的受體是人,人感受信息的通道就是眼睛和耳朵,鼻子舌頭皮膚還都用不上,人類進(jìn)化出新的感覺(jué)器官最少也得是100萬(wàn)年以后的事情。人眼的帶寬就確定了通信的最大速率,這是一個(gè)物理瓶頸,不管什么應(yīng)用出現(xiàn)都是無(wú)法突破的。
從現(xiàn)實(shí)的情況看,WiFi的速率總是領(lǐng)先移動(dòng)網(wǎng)的,即使WiFi已經(jīng)提供給我們100M的帶寬了,但是我門最多應(yīng)用的速率還是1~2M,超出10M以上的應(yīng)用非常少,也只有下載軟件的時(shí)候有時(shí)會(huì)達(dá)到。所以其實(shí)4G的速率已經(jīng)超出需求了,5G的高速率完全是沒(méi)必要的。
人的感官能力對(duì)時(shí)延同樣是一個(gè)決定因素。
時(shí)延當(dāng)然越短越好,沒(méi)有人會(huì)不喜歡短時(shí)延,但是信息論的基本原理決定了短時(shí)延會(huì)造成高成本。信道編碼依靠的是大數(shù)定律實(shí)現(xiàn)可靠通信,要達(dá)到信道容量,理論上需要無(wú)窮的時(shí)延。因此這個(gè)固有原理因素就決定了時(shí)延不能非常短。這里就不說(shuō)其他的處理時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延和反饋時(shí)延了。非要實(shí)現(xiàn)低時(shí)延也有方法,就是把效率降低,用很高的信噪比去實(shí)現(xiàn)很低的速率。這個(gè)成本就太高了。 任總一直在說(shuō),大速率、低時(shí)延的通信技術(shù)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。其實(shí)根本就不存在這樣的技術(shù)。
要知道人的感官時(shí)延大概是100毫秒左右,所以4G 幾十毫秒的時(shí)延是比較合適的,1ms的時(shí)延對(duì)人沒(méi)有意義。所以,只要有人參與的應(yīng)用,就不需要低時(shí)延。比如常用的微博微信,甚至是很多人認(rèn)為需要低時(shí)延的手機(jī)游戲,在WiFi上不都玩得挺好嗎。
自動(dòng)駕駛是被廣泛誤解為需要低時(shí)延的應(yīng)用。你可以經(jīng)常看到有文章說(shuō),低時(shí)延使得剎車距離更短,從而更安全。 但是這要基于一個(gè)假設(shè),就是剎車指令是通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)從遠(yuǎn)程控制中心傳送給汽車的。 顯然實(shí)際的解決方案不是這樣。 象剎車這種對(duì)時(shí)延和可靠性要求都非常高的指令,只能由車在本地產(chǎn)生,采用盡量短的回路。依靠網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)模锹肪€規(guī)劃和路況信息這樣的對(duì)可靠性和時(shí)延沒(méi)有特殊要求的信息。Google汽車已經(jīng)跑了幾百萬(wàn)公里了,并不需要一個(gè)低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)。甚至沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候,汽車也應(yīng)該能跑,這是起碼的要求。
基于同樣的原因,象無(wú)人工廠這些工業(yè)應(yīng)用也無(wú)法通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。5G是一個(gè)公共網(wǎng)絡(luò),對(duì)經(jīng)濟(jì)性的要求決定了它無(wú)法達(dá)到工業(yè)級(jí)的可靠性。不是說(shuō)技術(shù)上做不到工業(yè)級(jí)的可靠性,而是能做到也不做,太貴了公眾用不起。所有的工業(yè)應(yīng)用必須用專線。 遠(yuǎn)程手術(shù)也是同樣的道理。
對(duì)于這個(gè)話題,你經(jīng)常會(huì)看到一個(gè)很高大上的技術(shù)叫“網(wǎng)絡(luò)切片”,意思是在5G網(wǎng)絡(luò)上切出一個(gè)高可靠性的通道出來(lái),用來(lái)滿足工業(yè)應(yīng)用。 但是這實(shí)際是不可能做到的。 一個(gè)系統(tǒng)的可靠性取決于最薄弱的一環(huán)。如果5G網(wǎng)絡(luò)采用統(tǒng)一的硬件設(shè)施,如果不想多花錢,就已經(jīng)決定了這是一個(gè)民用級(jí)別的可靠性,是不可能在軟件上做點(diǎn)工作使之達(dá)到工業(yè)級(jí)的可靠性。 就像特朗普車隊(duì),要清道、設(shè)崗,要有探路車、開(kāi)道車、救護(hù)車、通信車、陸軍一號(hào)這些硬東西,要花大把的銀子。單靠在大街上掛幾個(gè)標(biāo)志是無(wú)法保證總統(tǒng)安全的。
雖然低時(shí)延高可靠性(uRLLC)是5G定義的三大場(chǎng)景之一,但是這與5G作為一個(gè)公共網(wǎng)絡(luò)的基本特征相矛盾,是絕無(wú)可能實(shí)現(xiàn)的。
剛才所說(shuō)的自動(dòng)駕駛和無(wú)人工廠,屬于物聯(lián)網(wǎng)的例子。 接下來(lái)我們聊聊普遍意義的物聯(lián)網(wǎng)。
有句非常有名的話,叫做“4G改變生活,5G改變社會(huì)”,說(shuō)的就是物聯(lián)網(wǎng)。5G使我們的社會(huì)從互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到萬(wàn)物互聯(lián)的社會(huì)。
雖然普遍認(rèn)為目前處于物聯(lián)網(wǎng)爆發(fā)的前夕,但是有個(gè)問(wèn)題,物聯(lián)網(wǎng)未必是移動(dòng)通信的菜。
移動(dòng)通信是怎么來(lái)的呢? 起初就是人要打電話,要到處跑,不光在本地跑,還要出差,還要出國(guó)。這個(gè)特點(diǎn)要求移動(dòng)需要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),全球統(tǒng)一。所以要有個(gè)叫3GPP的組織,幾百個(gè)公司的人一起制定這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),扯來(lái)扯去效率是很低的。還要搞個(gè)核心網(wǎng)去支持運(yùn)營(yíng),運(yùn)營(yíng)商還要養(yǎng)著一大票的運(yùn)維人員,這些特點(diǎn)就決定了移動(dòng)通信會(huì)比較貴。
所以說(shuō),除非移動(dòng),不然沒(méi)有必要用移動(dòng)通信。 這樣移動(dòng)通信的客戶群就很明確,一是人,二是車,另外還有野生動(dòng)物。所以eMBB,車聯(lián)網(wǎng),野外科學(xué)考察等等,是移動(dòng)通信的正經(jīng)業(yè)務(wù)。
但是大多數(shù)東西是不動(dòng)的。 在Wifi已經(jīng)普及的情況下,很大的一塊業(yè)務(wù)會(huì)被Wifi分流,比如智能家居。 并且eMBB是2C的,而物聯(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(yùn)營(yíng)商交月租了。以NB-IoT為例,一個(gè)鏈接每年20塊的資費(fèi)對(duì)很多應(yīng)用是很大的一個(gè)負(fù)擔(dān)。 這就有了象Lora這樣的系統(tǒng)的生存空間,成本比5G低得多。
所以,從5G的三大需求看,高速率和低時(shí)延的需求都是不存在的,物聯(lián)網(wǎng)只有小部分落入5G的范圍。
移動(dòng)通信與WiFi
5G與WiFi的關(guān)系是無(wú)法回避的問(wèn)題,這其實(shí)是本文開(kāi)始就提到了CT與IT兩大生態(tài)體系的關(guān)系問(wèn)題。
首先有一個(gè)每個(gè)人都能感覺(jué)到的事實(shí),WiFi承載了80%的流量,我們卻不會(huì)為它付一分錢,而會(huì)為只承載20%流量的4G付月租。這是為什么?
在信息社會(huì),手機(jī)是我們與社會(huì)連接的通道。當(dāng)我們習(xí)慣了這種連接之后,丟失連接后就會(huì)感到恐慌。 很多人一有機(jī)會(huì)就查一下微信,微博,電郵,股票,彩票,生怕遺漏了重大機(jī)會(huì),或者沒(méi)能及時(shí)回復(fù)。 也就是說(shuō),隨時(shí)隨地與社會(huì)連接,是我們的剛需。 要滿足這種剛需,需要一個(gè)廣覆蓋的網(wǎng)絡(luò),這正是移動(dòng)通信的目標(biāo)和功能。
在WiFi火熱的時(shí)候,有些城市試圖建設(shè)WiFi城市,用WiFi來(lái)實(shí)現(xiàn)覆蓋,但是最終都失敗了。 因?yàn)閃iFi是由IT界設(shè)計(jì)的,生來(lái)就缺乏實(shí)現(xiàn)廣覆蓋的能力。這表現(xiàn)在技術(shù)方案上,就不在這里細(xì)說(shuō)了。 后來(lái)IT界把WiFi升級(jí)到WiMax,試圖與CT競(jìng)爭(zhēng),但是IT界的基因還是導(dǎo)致了WiMax的失敗,并且導(dǎo)致北電破產(chǎn)。
由于WiFi無(wú)法實(shí)現(xiàn)廣覆蓋,它被定義為固網(wǎng)的延伸,已經(jīng)成功滲透到了多數(shù)的家庭、酒店和辦公室, 目前WiFi的實(shí)測(cè)速率已經(jīng)達(dá)到300~400Mbps。 WiFi提供的是特定地點(diǎn)的高速率通信。路由器很便宜,二百塊錢一個(gè),用戶自己買一個(gè)回來(lái)自己就能搞定,想把這些路由器集中控制起來(lái)收月租顯然是不可行的。
IT與CT都試圖入侵對(duì)方領(lǐng)地。早幾年的WiMax就是IT入侵CT的一次失敗的嘗試。 這幾年,也經(jīng)常聽(tīng)到各種消息,一會(huì)兒是小扎,一會(huì)兒是馬斯克,都要建全球免費(fèi)WiFi,周鴻祎說(shuō)他掌管中國(guó)移動(dòng),就全免費(fèi)。當(dāng)然都沒(méi)能成功。 移動(dòng)通信所要求的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、廣域覆蓋,網(wǎng)歸網(wǎng)優(yōu),客戶管理,都決定了運(yùn)營(yíng)商是一個(gè)分層的官僚體系,與互聯(lián)網(wǎng)基因格格不入。中國(guó)移動(dòng)每年?duì)I收8000億,夠買6個(gè)360了,說(shuō)免就免了,從哪能撈回來(lái)這么些錢? 用戶愿意交這個(gè)錢,非不收,那叫啥呢?
反過(guò)來(lái),移動(dòng)通信能取代WiFi嗎。WiFi覆蓋小,高速率,成本低,使用非許可頻段,決定了其免費(fèi)的必然性。 移動(dòng)通信要取代WiFi,也必須達(dá)到如此低的成本,并且實(shí)現(xiàn)免費(fèi)。 這是否能做到呢? 如果4G能夠利用已有的規(guī)模優(yōu)勢(shì),做低成本的Femto基站,理論上有可能。 但是市場(chǎng)規(guī)模太小,菊花大廠看不上眼,現(xiàn)有的管理體制也不能適應(yīng)。 而小廠很難有這個(gè)技術(shù)能力。 所以說(shuō)也是比較難的。
所以說(shuō),移動(dòng)通信和WiFi有各自的應(yīng)用場(chǎng)景。 移動(dòng)通信能夠?qū)崿F(xiàn)anytime,anywhere的連接,能夠滿足用戶的剛需,而WiFi便宜,無(wú)月租,滿足用戶高速率的應(yīng)用需求,將長(zhǎng)期共存。
5G之局
移動(dòng)通信經(jīng)過(guò)四代的發(fā)展之后,人們得到一個(gè)似乎的規(guī)律,就是單數(shù)代不太成功,而偶數(shù)代很成功。 經(jīng)過(guò)我們的分析后發(fā)現(xiàn),1G和3G,都是新的需求促成的,但是技術(shù)不太好,而2G和4G在原有的需求基礎(chǔ)上,改進(jìn)了技術(shù),從而很成功。 1G和3G雖然不太成功,但也不能說(shuō)是失敗,畢竟他們是滿足新需求的唯一技術(shù)。 但是到了5G,需求是虛構(gòu)的,技術(shù)上并沒(méi)有進(jìn)步,所以必然是要失敗的。
5G是目前最火熱的話題。 特別是孟晚舟事件之后,美帝組團(tuán)打壓華為,國(guó)人已經(jīng)把5G看成是中美對(duì)決的戰(zhàn)場(chǎng)。
對(duì)于5G的立場(chǎng),任總曾經(jīng)發(fā)表過(guò)一個(gè)講話,說(shuō)5G的需求并沒(méi)有出現(xiàn)。我心里贊嘆任總真是到了從心所欲不逾矩的境界,也不為利益所左右。 后來(lái)徐直軍也發(fā)表了對(duì)5G相對(duì)保守的觀點(diǎn)。但是后來(lái)口風(fēng)變了,任總為自己的講話向產(chǎn)品線道了歉。后來(lái)華為發(fā)文表示要堅(jiān)決打勝5G這一仗。
我們已經(jīng)知道,移動(dòng)通信的根本的價(jià)值在于實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間,任何地點(diǎn)的連接能力,在此基礎(chǔ)上提高網(wǎng)絡(luò)容量。如果沒(méi)有覆蓋這個(gè)前提,只是在局部實(shí)現(xiàn)高速率是沒(méi)有商業(yè)價(jià)值的。 比如說(shuō)大家一直談?wù)摰目梢?jiàn)光通信,因?yàn)楦采w小只能服務(wù)兩三個(gè)人,速率太高超過(guò)了人的帶寬,就沒(méi)有意義了。 這個(gè)問(wèn)題對(duì)毫米波、太赫茲都是如此。
雖然過(guò)高的速率沒(méi)夠意義,但是隨著用戶滲透率的提高,資費(fèi)的下降,數(shù)據(jù)量每年增長(zhǎng)30%的情況還會(huì)持續(xù)很多年。因此移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)還需要擴(kuò)容。
移動(dòng)通信正確對(duì)發(fā)展方向是,保證連續(xù)覆蓋的情況下以低成本提高網(wǎng)絡(luò)容量。當(dāng)然,并不是我一個(gè)人才知道這是正確的方向,實(shí)際上這是通信界的常識(shí),2G和4G的成功就是這種模式。
5G偏離了這種模式,走向了錯(cuò)誤的方向。 這背后的原因有三個(gè),一是通信原理的創(chuàng)新遇到瓶頸,二是半導(dǎo)體工藝獲得了爆炸性的發(fā)展, 三是無(wú)線產(chǎn)業(yè)決策鏈條太長(zhǎng)。
通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展百年,因?yàn)槠鋺?zhàn)略地位和創(chuàng)造財(cái)富的能力,全球最強(qiáng)智力投入其中,但凡簡(jiǎn)單一點(diǎn)的創(chuàng)新早就發(fā)掘完了。用于Turbo碼解碼的BCJR算法是1970年代發(fā)明的,在我歷經(jīng)艱辛終于看懂之后,感嘆道,這只能與魔鬼做交易才能搞得出來(lái)。 到2009年的時(shí)候,隨著Turbo,LDPC,Polar,OFDM,MIMO等領(lǐng)域的進(jìn)展并且逼近理論極限,學(xué)術(shù)界普遍感覺(jué)到物理層已經(jīng)死了,再也無(wú)法創(chuàng)新了。 象David Tse這樣的被公認(rèn)為傳承香農(nóng)衣缽的大咖,也感覺(jué)無(wú)處可走,轉(zhuǎn)行做生物信息去了。
在此同時(shí),半導(dǎo)體技術(shù)得到了爆炸性的發(fā)展。 大家手上的U盤,從10年前128M變成了現(xiàn)在的128G。在通信原理無(wú)法獲得突破的情況下,自然地走上利用強(qiáng)大的算力實(shí)現(xiàn)高速率的方向。 高算力使得采用更寬的頻帶,更多的天線成為可能,在通信原理不變的情況下,通過(guò)算力使得速率暴力提升1000倍是很簡(jiǎn)單的事情。 華為早就整出來(lái)115Gbps的樣機(jī)了。看報(bào)道我國(guó)啟動(dòng)了6G研究,速度比5G高10倍,看得我真是很無(wú)奈。
移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)有著與其他產(chǎn)業(yè)不同的特點(diǎn)。 一般的產(chǎn)業(yè)都是研發(fā)產(chǎn)品上市,獲得反饋并逐步改進(jìn),是一個(gè)快速迭代的過(guò)程。 而移動(dòng)通信要求在什么還沒(méi)有之前,大家共同商定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),然后按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)做產(chǎn)品。 何時(shí)啟動(dòng)一代通信標(biāo)準(zhǔn)是戰(zhàn)略決策,是由政治領(lǐng)導(dǎo)人和商業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人來(lái)做出的。他們當(dāng)然會(huì)咨詢技術(shù)專家,但是專家們也未必懂,其中還有巨大的利益博弈,顯然并不靠譜。行業(yè)認(rèn)同的宏觀規(guī)律是十年一代。時(shí)間一到,各方力量合力推動(dòng),就動(dòng)手干了。 大炮一響,黃金萬(wàn)兩。即使實(shí)際上不能干,也得創(chuàng)造條件干。所以我們看到5G出現(xiàn)了很多奇葩的技術(shù),如全雙工,毫米波,現(xiàn)在可見(jiàn)光,太赫茲也要上場(chǎng)了。NOMA和F-OFDM比較起來(lái)都算是好的。
一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)一旦啟動(dòng),到產(chǎn)品上市之前,所有的玩家都投入了巨大的成本。鑒于通信產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略地位,政府意志也為之背書。大家都綁在這個(gè)戰(zhàn)車上,即使有問(wèn)題,在碰到南墻之前是不會(huì)停下來(lái)的。
所以5G的問(wèn)題,不光是華為的問(wèn)題,或者是中國(guó)的問(wèn)題,美國(guó)、歐洲也都是如此。很多網(wǎng)友看到美帝在5G上整華為,就覺(jué)得美帝反對(duì)的東西肯定很重要。中國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)落后,都以美國(guó)為燈塔。但是經(jīng)過(guò)改開(kāi)40年,中國(guó)國(guó)力日漸強(qiáng)盛。而通信產(chǎn)業(yè)整體上已經(jīng)獲得了領(lǐng)先地位。在這種競(jìng)爭(zhēng)格局下,即使美帝也會(huì)犯錯(cuò)。什么銥星啊,Wimax啊,不都是美帝整的嗎? 所以我們要有獨(dú)立的判斷,而不是被對(duì)方的判斷左右。 隨著商用的日益迫近,5G的問(wèn)題會(huì)逐漸暴露出來(lái)。比如最近ATT的5G造假,韓國(guó)5G被指無(wú)用,澳洲未能按計(jì)劃推出5G服務(wù),等等。希望本文能為各方提個(gè)醒,盡量減少損失吧。
因?yàn)槿慰偟闹v話,我認(rèn)為華為對(duì)5G是有清醒的認(rèn)識(shí)的,任總最新的講話又談到了5G的需求沒(méi)有出現(xiàn)。5G成功當(dāng)然好,又能成為華為的產(chǎn)糧田,況且在輿論上華為5G已經(jīng)領(lǐng)先友商12個(gè)月。但5G失敗對(duì)華為也是有利的。因?yàn)槿A為有著最齊全的產(chǎn)品線,是行業(yè)老大,沒(méi)有技術(shù)創(chuàng)新也就意味著現(xiàn)有格局的固化,華為也就能笑到最后了。當(dāng)然裁員是避免不了的,這對(duì)于通信狗們來(lái)說(shuō)不是個(gè)好消息。 對(duì)于二線的設(shè)備商,卻是災(zāi)難性的,對(duì)5G的投入無(wú)法回收,現(xiàn)有市場(chǎng)份額也會(huì)被華為逐漸蠶食。 對(duì)于高通更是滅頂之災(zāi),3G專利過(guò)期,4G沒(méi)專利,然后5G沒(méi)有了,怎么收專利費(fèi)?早些年嫌設(shè)備和手機(jī)不賺錢甩給別人了,現(xiàn)在有點(diǎn)傻眼。趁手上還有點(diǎn)銀子,想收個(gè)恩智浦,也被貿(mào)易戰(zhàn)給攪黃了。這日子怕是過(guò)不下去了。
未來(lái)之路
前面已經(jīng)講到,移動(dòng)通信的發(fā)展方向是在保證覆蓋的情況下,用低成本的技術(shù)提高系統(tǒng)容量。 這背后的使能器是核心技術(shù)的突破。 這也是我近二十年的通信技術(shù)研究生涯所始終追求的目標(biāo)。
盡管學(xué)界對(duì)通信原理的發(fā)展前景很悲觀,但是情況正在起變化。
我在2014年發(fā)布了多級(jí)軟頻率復(fù)用技術(shù)(multilevel soft frequency reuse,MLSFR),是SFR技術(shù)的增強(qiáng)版。 理論表明,SFR可以提升頻譜效率10%左右,MLSFR可以提高30%。 值得注意的,這是在不增加任何硬件成本的前提下。 這種幅度技術(shù)進(jìn)步,在最近30年的通信史上,只有Turbo碼可以媲美,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)高通在CDMA領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新。MLSFR將成為未來(lái)移動(dòng)通信組網(wǎng)技術(shù)的基石。
影響更加深遠(yuǎn)的,我已經(jīng)在信息論上獲得了重大突破。 大家知道,香農(nóng)在1948年創(chuàng)立了信息論,其中最重要的成果是這個(gè)信道容量公式:C=log(1+S/N),是指引著通信技術(shù)研究和工業(yè)發(fā)展的燈塔。
但是香農(nóng)只給出了最簡(jiǎn)單的AWGN信道的容量。 無(wú)線通信的信道都是衰落信道,而衰落信道的容量香農(nóng)只開(kāi)了個(gè)頭,后來(lái)的學(xué)者發(fā)展出了一套衰落信道容量的理論,這些可以在經(jīng)典的通信原理教科書里面找到。
但是,目前的衰落信道容量理論是錯(cuò)誤的。
這個(gè)問(wèn)題我思考了14年,終于提出了新的衰落信道容量理論并在2018年3月份完成了論文初稿。大家可以體會(huì)一下基礎(chǔ)研究的周期。 審稿的過(guò)程也非常艱苦。開(kāi)始投稿了Nature,但是Nature認(rèn)為滿篇都是公式的稿件不符合它們的風(fēng)格,還是投到應(yīng)屬期刊IEEE Transactions on Information Theory。經(jīng)過(guò)5個(gè)月的評(píng)審被拒,原因是兩個(gè)評(píng)委認(rèn)為論文對(duì)信息論存在誤解。想想當(dāng)年Turbo 碼論文,評(píng)委認(rèn)為存在3dB的誤差。重大突破被誤解恐怕是一個(gè)規(guī)律,創(chuàng)新者需要有這樣的心里準(zhǔn)備。 但是另外一位評(píng)委給予了全面的肯定。 當(dāng)然,所有的評(píng)審意見(jiàn)都很容易回答,稿件修改之后再次投稿后,評(píng)審又進(jìn)行了三個(gè)月,還沒(méi)有出結(jié)果。在中美貿(mào)易戰(zhàn)的背景下,美國(guó)在整華為,也難保政治不會(huì)侵蝕學(xué)術(shù)道德。 不管怎么樣,大家很快就能看到了。
基礎(chǔ)理論的突破預(yù)示著無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)的又一次技術(shù)革命,而中國(guó)就是這次革命的源頭。
成功的道路并不擁擠,我們砥礪前行。
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原文標(biāo)題:震撼!5G將是一個(gè)徹底的失敗通信技術(shù)
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