“5G 将是一个彻底的失败通信手艺” | 畅言

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“适者生存”的竞争情况下,手艺也毫不破例。

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现在,低延时、高靠得住、低功耗的 5G 正稳步向互联网以及物联网范畴渗入。但作为新一代移动通信尺度,在爆发前夜,业界人士对其见解纷歧。有的人报以热忱的等候,认为 5G 有望在必然时间内推翻和重塑当前的通信行业,也有的人劝诫不要盼望得太高,因为 5G 仅是一种手段,实际用户需要的是根蒂举措和实际应用,而今朝想要 5G 在诸多层面实现商用还有很大的难题 。

近日,《通信之道》的作者杨学志发文,从手艺及需求的角度深入理会 5G 手艺,其认为比拟 4G 而言,5G 的焦点手艺如调制、多址等多个模块并没有太大的提高,甚至还退步了;且凭据行业对于的 5G 需求来看,高速度和低时延的需求都是不存在的,个中物联网只有小部门落入 5G 的局限,综合各种近况,其得出“5G 将失败”的结论。对此,你怎么看?

本文旨在就问题商议,畅所欲言。

作者 | 杨学志

本文已获作者授权

以下为正文:

无线通信财富已经成长了四代,今朝正处于5G财富化前夜,是当下到一个最热的话题,5G若何成长,前景若何,是各个方面包罗学术界、财富界、投资界以及当局都非常关心的。此外,中国已经启动6G研究的新闻也见诸报端,将来无线通信财富若何成长,是不是会持续有6、7、8、9G,也引起了人人的关切。为了回覆这些问题,我们首先简洁地回首一下无线通信财富成长的汗青。

无线通信财富是由需乞降手艺两个轮子驱动进步的。早在1947年,贝尔实验室的科学家就提出了蜂窝通信的概念,个中的焦点手艺是频率复用和切换。基于这一概念,贝尔实验室于1978年研制出进步移动德律系统(Advanced Mobile Phone Service,AMPS),这就是第一代移动通信系统。AMPS是一个模拟通信系统,采用频分多址(FDMA)的复用手艺,首要手艺手段是滤波器,轻易受噪声的干扰,语音质量较差。

跟着集成电路手艺的成长,第二代移动通信系统采用了数字手艺,并采用TDMA和信道编码手艺,使得通信系统向宽带化成长,语音质量获得了较大的改善。 个中欧洲制订的GSM系统非常成功,至今仍在普遍使用。

20世纪90年月互联网蓬勃成长,顺应这一时代要求,财富界制订了3G尺度用以实现移动互联网。3G采用了高通公司斥地的CDMA手艺。CDMA一度被认为是一个神奇的手艺,高通公司传播CDMA的频谱效率能够达到AMPS的18倍,然则实践表明这个概念太甚于夸张了,CDMA存在自干扰问题,其频谱效率只比GSM高10%摆布,而且3G的主流尺度WCDMA的系统设计过于复杂,导致布置成本对照高,所以一向无法替代GSM系统。

第四代移动通信采用了OFDM手艺,从基本上战胜了CDMA的手艺缺陷,而且简化了系统设计,成就了一代成功的移动通信系统。OFDM若何战胜CDMA的缺陷,具体能够参考我的《通信之道-从微积分到5G》。

若是我们稍微总结一下,能够发现,1G挖掘出了移动通信的伟大需求,然则采用了对照掉队的手艺体系,是以长不大。2G进行了数字化革命,从而获得伟大成功。3G是为了新显现的移动互联网需求而降生,然则在手艺上走了弯路,全球的3G买卖都不是太成功;而4G回来了准确的手艺路线,今朝4G买卖蓬勃成长。

跟着4G的成功商用,按照无线通信十年一代的成长纪律,财富界起头了5G的研发。按照业界今朝的一样口径,5G在2020年摆布起头规模商用。中国当局已经为5G分派了500MHz的频谱,三大运营商也已经在多个城市开展了商用实验,商用前的预备工作正在紧锣密鼓地进行。 好多人认为5G派司会在年内(2019)发放。

对于5G的商议,也要从手艺和需求两条线来商议。


无线通信手艺体系


无线通信财富根基上能够用“端管云”三个字进行归纳。 端就是终端,包罗电脑, PAD,手机等。云就是存储在收集上的内容,如新浪、百度、淘宝的数据中心,而管就是保持终端和云之间的这条通道。

端管云

这条管道能够分为两段。一段是终端到基站(或许路由器),这段是无线通信,也叫空中接口;另一段是基站到云,是有线通信。 云都是挂在因特网上的,是以因特网是这条管道傍边必经之路。 移动通信有焦点网,基站首先挂在焦点网上,再保持到因特网。焦点网首要是起运营撑持感化,好比身份的识别,计费等等。 而另一个别系是人人都熟悉的WiFi,没有焦点网,路由器是直接戳到因特网的。 这就组成了两大生态系统,也就是传说中的CT和IT,它们之间的合作与竞争将贯穿无线通信财富的走向。

在无线通信财富傍边,空中接口这一段的产值,包罗终端和基站,占绝大部门。若是做一个类比,通信收集能够类比人体的轮回系统或这神经系统。 主干网的部门能够类比中枢神经或许自动脉,固然容量很大,然则只有几条。主干收集的发卖额不大,然则占有计谋制高点;而空中接口部门相当于神经末梢或许毛细血管,数量宏大,占有无线通信财富的首要市场份额。

有线收集如今都光纤化了。光纤的发现是基于高锟的理论,他是以获得诺贝尔奖。 光纤的容量大,成本低,彻底改变了人类通信的面貌。最早的光纤线路的速度只有45Mbps,后来以令人乍舌的速度成长,今朝一根光纤已经能够达到1Tbps。 而光纤要比一致长度面条廉价,这是真正的高科技。 早期光纤只用于主干线路(好比北京和上海之间),跟着成本的降低,今朝光纤已经入户了。 因为光纤的存在,有线收集的首要工作在于怎么组织和行使光纤的容量,如IPV6,SDN等等,根基上是逻辑性的工作,总体来说是对照简洁的。

空中接口部门就比有线网难题多了。在有线通信傍边,旌旗在一个精心制造的介质里面流传,无论是铜线照样光纤,旌旗质量非常好,随便搞搞就能达到很高的速度。 而无线旌旗的流传情况就恶劣得多得多。 无线电波在流传过程中衰减很快,还受到建筑物、山体、树木的反对,好多时候需要经由反射或许穿透障碍物才能达到领受机。 而且,无线电波不是规礼貌矩地沿着划定的路线走,会走到不进展的处所,造成对他人的干扰。 然则无线通信有一个优点,就是解脱了线的束缚,能够拿着手机随便走,这种便当性是有线通信所无法对比的。 所以尽管挑战很大,无数的研究者前仆后继,霸占无线通信傍边的道道难关。

收集分层和谈

适才说的这些事,背后是收集的分层构造。好比上图就是一个收集的7层和谈模型,非专业的读者不必深究,只需要知道收集是分层工作的就好了。 最底下的一层叫物理层,其他的能够和归并起来叫高层。 物理层是处理物理旌旗的,好比电或许是光,就是若何把信息转换成能够用来传输的电旌旗或许光旌旗。 物理层解决的是通信能力的问题,或许是带宽的问题。有了这么多的带宽之后,怎么组织和行使是高层要做的事。

这个和邮政系统非常雷同。 物理层相当于输送信件或许包裹的体式,能够是马车,汽车、汽船、飞机,这供应了输送的能力。然则寄信的时候,我们要在信封上写通信地址,要跑到邮局交给柜台,后然分拣打包装车,到了目的地后要有邮递员送到收信地址,这些都是高层做的事情。

所以人人能看出来,通信收集的焦点手艺在物理层。当然高层也必弗成少,但相对来说能够转变的空间不大。 若是说我们的邮政系统比以前进步,首要不是施展在邮局的安置上,而是运输体式的改善,以前是马车,如今改飞机了。虽说邮局也提高了,好比装了玻璃柜台,或许信件实现了机械分拣, 但不是首要的身分。

光纤是现代通信收集的最主要的基石,就是物理层手艺。高层手艺傍边人人最熟悉的是IP和谈。IPV4获得普遍应用后,虽说存在一些问题,试图经由IPV6去解决。然则IPV6经由二三十年也没有庖代IPV4,就是因为高层手艺相对简洁,改善的空间不大。


无线通信手艺演进


同样,空中接口的焦点手艺也在物理层,每一代移动通信是由这些焦点手艺所界说的。这些焦点手艺,也就是《通信道理》课程里面的常识。

3G焦点手艺

空中接口的焦点手艺能够分为5个大类,离别是调制、编码、多址、组网和多天线。 比焦点手艺更根蒂的是根蒂理论,包罗电磁理论和信息论。 如上图所示。

人人都知道,高通公司斥地了CDMA手艺,而且成为3G三大尺度( WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA)的焦点手艺,从而一跃成为芯片业巨头。 上图所示的是WCDMA的焦点手艺。高通的进献首要在多址和组网两个范畴。

固然遍及认为高通斥地了CDMA手艺,然则CDMA并不是高通发现的,发现人是好莱坞艳星海蒂.拉玛。CDMA手艺的尺度领受机叫Rake领受机,也于1950年月由贝尔实验室发现。 实际上因为其时遍及认为CDMA的保密性好,一向应用于军事通信。 而高通解决的是CDMA的民用问题,这在其时是遍及不被看好的。

高通解决CDMA民用有三招,离别是功率掌握(Power Ctrl)、同频复用(UFR)和软切换。 功率掌握解决远近效应,同频复用提拔频谱效率,软切换解决切换一连性。 这组成了高通CDMA的手艺系统。 这里只简要介绍一下,手艺人员能够参考我的书《通信之道》。因为UFR并不是专利,所以高通其实在CDMA上就两个焦点专利,个中软切换专利获得美国专利局的授权还载入了高通成长史。

3G在编码范畴的首要进展是采用了Turbo码,这是法国电信所帮助的传授发现的,是通信成长史上的里程碑,因为它首次充裕切近了香农在1948年所提出的信道容量。

在多天线范畴,Alamouti编码应用到了广播信道多编码。因为广播信道在整个买卖傍边的比重并不大,所以这个编码的感化相对主要性低一些。然则这个编码是多天线手艺范畴的里程碑,有非常大的影响力。

调制是最根蒂的通信手艺,没有之一。因为根蒂,所以不乱,一向到如今的5G都没有太大的转变。

能够看出,高通在3G的多址和组网两个方面拥有焦点手艺。当然,在把焦点手艺工程化的过程傍边也竖立起由几千个专利构成的专利组合。 凭着这些专利和芯片的结合运作,收取了大量的高通税。

其实从如今的目光看,Turbo码和Alamouti码是更主要的焦点手艺。但这两个焦点手艺在法国电信和ATT如许的大公司里面,没有进行贸易化运作的机制,只是收了一些专利费,没有形成象高通这么大的贸易。

4G焦点手艺

到了4G之后,CDMA手艺被OFDM手艺所庖代。首要的原因是CDMA存在自干扰的问题。高通的功率掌握和软切换试图去解决这个问题,但接纳的方式是在CDMA缺陷的根蒂长进行解救,然则怎么补也补不彻底。

而OFDM从基本上战胜了CDMA自干扰的缺陷,使得频谱效率获得了很大的提高,那这些解救办法也就没需要了。 所以在4G时代,高通的手艺系统被破坏了。 采用OFDM手艺带来了新的问题,解决这些问题导致了三个立异的显现,这就是我在华为提出的sOFDM和软频率复用(SFR)以及爱立信提出的SC-FDMA手艺。 我在华为还提出了随机波束赋形(random beam forming)手艺,解决了非常火热的轮回延时分集(Cyclic Delay Diversity)的严重缺陷。 在调制和编码范畴仍然采用了3G的方案。

能够看出,华为在4G的焦点手艺上已经庖代了高通。 然则很可惜,因为华为公司的追随基因,无法施展手上的专利核武的威力,还要向高通交钱,也只是向苹果收了点小钱。 然则华为是以避免了专利核武袭击,加上华为在产物上的优势,所以华为日子过得很好,在4G时代成为第一大设备制造商。

5G焦点手艺

5G尺度已经制订完成了,盖棺定论后已经能够看得很清楚了。

首先调制这块照样没有变,太根蒂了,想变也变不动。

因为联想投票门的事情,编码这块的故事好多人都知道。比拟于3G/4G采用的Turbo码,5G采用了LDPC和Polar码。 这两个码都是鼎鼎台甫,是Turbo码之后通信手艺成长的里程碑性的手艺。 然则因为Turbo码已经对照接近香农限,固然这两个码更接近,然则对系统容量的提拔已经不大,也许是1~2%摆布。

多址这块,对于5G三大场景之一的eMBB这块没有变,照样采用了OFDM。个中爱立信提出的SC-FDMA 从4G的必选项酿成了可选项,这是因为它相对于OFDMA并没有什么手艺优势。

多址这块NOMA有很大的热度,一度被公认为5G的必选手艺。5G尺度的早期,几乎所有的厂家都支撑这个偏向。 然则经由我的论证,NOMA比OFDM的增益严厉为零,这是用信息论严厉证实的。 所以NOMA既复杂又没增益,属于手艺退步。

此外华为还推了F-OFDM,与sOFDM正好相反。sOFDM的思惟是所有的带宽所有的情况都用统一的参数,从而获得规模经济效应。F-OFDM强调对分歧的情况采用分歧参数从而更好的适应情况。 这种做法并没有什么增益,反而丢失了规模效应这个大西瓜,也属于手艺退步。

组网方面没有听到什么新闻,工作假设应该照样同频复用。SFR和CoMP都是组网方案。SFR非常简洁,不需要尺度化。 CoMP固然一度被认为是更进步的手艺,但履历了轰轰烈烈的尺度工作和产物斥地之后,已经是失败了。

多天线这块最清脆的就是massive MIMO,号称能够成百倍地提拔系统容量,从媒体上看几乎能够是5G的代名词。 MIMO这个理论1995年提出,已经23年了。它所揭示的对容量的伟大提拔致使它一向是学界和工业界的热点。 然则这个手艺一向到4G都不是很成功。这个手艺有个特点,一演示就成功,一实用就趴窝。 记得20年前我照样小白的时候,在电信展上就看到厂家演示空分复用,用沟通的时频资源实现两个用户的同时通信,还互不干扰。 在一个选择的场景下MIMO手艺是很轻易演示成功的,然则在复杂的实际情况中所涉及的问题的难度,是两个数量级的不同。当然MIMO是一个有潜力的范畴,然则其实用化问题仍然没有解决。

MIMO的问题还在于,固然可以提高容量,然则要增加设备,有成本的。 其实MIMO最朴实的应用就是陈旧的三扇区天线,一个全向小区朋分成三个扇区,容量在理论上增加了三倍,这就是MIMO的道理,固然说是古板了一点。 所以粗鲁一点,搞个9扇区,12扇区,也就是mMIMO了,这个华为已经有产物了。 这和是不是5G没紧要。

综合来看,5G相对于4G来说,几乎没有手艺提高,在一些处所还退步了。 好比说NOMA,F-OFDM,还有为了包管短时延而采用的自包含构造。

还有,5G采用了更高的频谱。在中国是3.5GHz,还好一点。美国用了28GHz。频率越高笼盖越小,这是无线通信的根基常识。所以同样的收集笼盖, 比起4G的2.6GHz,3.5GHz的投资要凌驾50%(我也是看来的,看起来合理),而28GHz实现笼盖就是恶作剧了,花5倍的银子也是正常的。

所以从手艺角度看,5G比4G没有提高,成本会更高。


5G需求


5G的需求,也许能够用高速度、低延迟、大保持来归纳。

人人知道,4G设计当初的速度方针是100Mbps,跟着手艺的演进,4G Cat 11的速度已经达到600Mbps。5G进一步把速度方针提高到1Gbps以上。为了知足一些低延迟买卖的需求,5G要求空中接口的延迟时间为1ms,而4G的这一指标为30ms摆布。4G首要是为移动互联网设计的,强调的是人与收集之间的高速保持,而同时保持到收集的终端的数量并不是一个需要稀奇考虑的问题。而在蓬勃成长的物联网时代,每一件物体都有或者有联网要求,是以保持数量会稀有量级的增加,5G需要具有支撑海量保持的能力。

5G最抓眼球的就是它的速度。 看新闻经常是比光纤还快,一秒下一个大片,快到把人脸吹成骷髅,等等。

然则有什么样的买卖需要如许的速度呢?

固然临时想不出,然则有一个非常风行的概念是,先修好路,天然会有车。3G、4G都是如许,微博、微信、抖音什么的,以前基本就想不到。等4G来了之后,这些应用也就有了。

很显然,这个概念首先在逻辑上就有很大的问题。 修好了路没有车也很正常啊,你就没见过没人走的路吗? 按照3G、4G的情形去揣摩5G,这个也不靠谱。就像你已经活了80岁,不克按此揣摩你还能再活80岁。2G和3G都处于带宽欠缺的时代,所以形成了修好路必有车的错觉。然而到了4G之后,带宽已经不再欠缺了。

还有一个风行的概念是,科技成长往往超出人的想象力,所以保守的展望往往是错误的。 好比比尔盖茨昔时说,较量机640k内存应该是够了。 而如今已经是640G了,6个数量级的增进。

必需熟悉到,通信和较量机有很大的分歧。

较量机所涉及的所有零部件,CPU,内存,硬盘,都有一个配合的源泉就是半导体工艺。 半导体集成度在近十年提高了1000倍,人人配合水涨船高。然则通信纷歧样。 通信需要一个受体,以今朝最普遍的eMBB为例,这个受体就是人。 人是肉长的而不是沙子做的,它可以处理的最大信息速度,也就是带宽,是固定的,跨越了人的带宽是没有意义的。

通俗一点说,我在PAD上看片,我一样看缺省的高清花样,尽管有超清花样,我一样不会自动选择。为啥? 因为我的老花眼看不出二者的区别。当然眼睛好的人照样应该能分出来的。 高清视频也就是1~2Mbps的速度,今朝的WiFi,4G都远远地超出了我的需求。

当然,有人会否决。好比今朝4K/8K视频很火热,有同伙跟我说,看了4K视频之后,其他的都没法看了。 我天天看高清花样视频,却是没这种感受了。 当然对于60”的大电视,提高差别率照样有需要的。然则片子院的屏幕,今朝还只是2K, 我认为4K/8K更多的是心理上的。 用户挑电视的时候会靠在跟前看屏幕上的一小块区域,一个像素一个像素地搜检,4K/8K当然要好。若是在正常旁观距离上,好比2米,4K和2K会有显着区别吗? 我没试验过啊,有乐趣的同伙能够做一下双盲实验。

即使是4K视频,速度也只有30Mbps,4G支撑也不辛苦啊,怎么会有1Gbps的需求呢? 这就要说到虚拟实际VR了。 VR要求有沉浸式的体验。啥叫沉浸式? 在真实的场景傍边,若是我们慢慢地回头,看到的景物也就一连地转变,这就是沉浸的意思。VR要实现这种结果,不单要传给你正在看的器材,没看的器材也要传给你,回头的时候要现传新视角上的数据来不及,会显现卡顿,就不是沉浸式体验了。如许一来,数据量再增加30倍,差不多就到1G了。5G的1G速度的需求就是这么来的。

VR作为一种立异的视频形式,相信可以获得必然的应用。VR的麻烦在于需要一个专门的头盔,哪怕是手机盒做的简略型的,都是不轻易携带的。这么一来VR一样发生在室内,并且一样是专门用途的场景,好比房地产或许旅行景点的体验店什么的。 这些买卖一样不会走移动通信,更多的是WiFi或许专线。

老是有好多同伙寄进展于将来或者显现的未知买卖。 固然具体的买卖会不足为奇,我们的确无法展望,然则只要最终的受体是人,人感触信息的通道就是眼睛和耳朵,鼻子舌头皮肤还都用不上,人类进化出新的感受器官起码也得是100万年今后的事情。人眼的带宽就确定了通信的最大速度,这是一个物理瓶颈,不管什么应用显现都是无法冲破的。

从实际的情形看,WiFi的速度老是领先移动网的,即使WiFi已经供应给我们100M的带宽了,然则我门最多应用的速度照样1~2M,超出10M以上的应用非常少,也只有下载软件的时候有时会达到。所以其实4G的速度已经超出需求了,5G的高速度完满是没需要的。

人的感官能力对时延同样是一个决意身分。

时延当然越短越好,没有人会不喜欢短时延,然则信息论的根基道理决意了短时延会造成高成本。信道编码依靠的是大数定律实现靠得住通信,要达到信道容量,理论上需要无限的时延。是以这个固有道理身分就决意了时延不克非常短。这里就不说其他的处理时延、列队时延和反馈时延了。非要实现低时延也有方式,就是把效率降低,用很高的信噪比去实现很低的速度。这个成本就太高了。 任总一向在说,大速度、低时延的通信手艺还没有实现。其实基本就不存在如许的手艺。

要知道人的感官时延也许是100毫秒摆布,所以4G 几十毫秒的时延是对照合适的,1ms的时延对人没有意义。所以,只要有人介入的应用,就不需要低时延。好比常用的微博微信,甚至是好多人认为需要低时延的手机游戏,在WiFi上不都玩得挺好吗。

主动驾驶是被普遍曲解为需要低时延的应用。你能够经常看到有文章说,低时延使得刹车距离更短,从而更平安。 然则这要基于一个假设,就是刹车指令是经由5G收集从长途掌握中心传送给汽车的。 显然实际的解决方案不是如许。 象刹车这种对时延和靠得住性要求都非常高的指令,只能由车在内陆发生,采用尽量短的回路。依靠收集传输的,是路线规划和路况信息如许的对靠得住性和时延没有特别要求的信息。Google汽车已经跑了几百万公里了,并不需要一个低时延的收集。甚至没有收集的时候,汽车也应该能跑,这是起码的要求。

基于同样的原因,象无人工场这些工业应用也无法经由5G收集实现。5G是一个民众收集,对经济性的要求决意了它无法达到工业级的靠得住性。不是说手艺上做不到工业级的靠得住性,而是能做到也不做,太贵了公家用不起。所有的工业应用必需用专线。 长途手术也是同样的事理。

对于这个话题,你经常会看到一个很嵬峨上的手艺叫“收集切片”,意思是在5G收集上切出一个高靠得住性的通道出来,用来知足工业应用。 然则这实际是弗成能做到的。 一个系统的靠得住性取决于最微弱的一环。若是5G收集采用统一的硬件举措,若是不想多花钱,就已经决意了这是一个民用级其余靠得住性,是弗成能在软件上做点工作使之达到工业级的靠得住性。 就像特朗普车队,要清道、设岗,要有探路车、开道车、救护车、通信车、陆军一号这些硬器材,要花大把的银子。单靠在大街上挂几个标记是无法包管总统平安的。

固然低时延高靠得住性(uRLLC)是5G界说的三大场景之一,然则这与5G作为一个民众收集的根基特征相矛盾,是绝无或者实现的。

适才所说的主动驾驶和无人工场,属于物联网的例子。 接下来我们聊聊遍及意义的物联网。

有句非常有名的话,叫做“4G改变生活,5G改变社会”,说的就是物联网。5G使我们的社会从互联网成长到万物互联的社会。

固然遍及认为今朝处于物联网爆发的前夜,然则有个问题,物联网未必是移动通信的菜。

移动通信是怎么来的呢? 起先就是人要打德律,要四处跑,不单在内陆跑,还要出差,还要出国。这个特点要求移动需要统一尺度,全球统一。所以要有个叫3GPP的组织,几百个公司的人一路制订这个尺度,扯来扯去效率是很低的。还要搞个焦点网去支撑运营,运营商还要养着一大票的运维人员,这些特点就决意了移动通信会对照贵。

所以说,除非移动,否则没有需要用移动通信。 如许移动通信的客户群就很明确,一是人,二是车,此外还有野生动物。所以eMBB,车联网,野外科学考查等等,是移动通信的正经买卖。

然则大多数器材是不动的。 在Wifi已经普及的情形下,很大的一块买卖会被Wifi分流,好比智能家居。 而且eMBB是2C的,而物联网多数是2B的,象油田,电力公司这些大企业更倾向于自建收集,就不消向运营商交月租了。以NB-IoT为例,一个链接每年20块的资费对好多应用是很大的一个肩负。 这就有了象Lora如许的系统的生存空间,成本比5G低得多。

所以,从5G的三大需求看,高速度和低时延的需求都是不存在的,物联网只有小部门落入5G的局限。


移动通信与WiFi


5G与WiFi的关系是无法回避的问题,这其实是本文起头就提到了CT与IT两大生态系统的关系问题。

首先有一个每小我都能感受到的事实,WiFi承载了80%的流量,我们却不会为它付一分钱,而会为只承载20%流量的4G付月租。这是为什么?

在信息社会,手机是我们与社会保持的通道。当我们习惯了这种保持之后,丢失保持后就会感应惊恐。 好多人一有机会就查一下微信,微博,电邮,股票,彩票,生怕漏掉了重大机会,或许没能实时复原。 也就是说,随时随地与社会保持,是我们的刚需。 要知足这种刚需,需要一个广笼盖的收集,这恰是移动通信的方针和功能。

在WiFi火热的时候,有些城市试图扶植WiFi城市,用WiFi来实现笼盖,然则最终都失败了。 因为WiFi是由IT界设计的,生来就缺乏实现广笼盖的能力。这示意在手艺方案上,就不在这里细说了。 后来IT界把WiFi升级到WiMax,试图与CT竞争,然则IT界的基因照样导致了WiMax的失败,而且导致北电破产。

因为WiFi无法实现广笼盖,它被界说为固网的延伸,已经成功渗透到了多数的家庭、酒店和办公室, 今朝WiFi的实测速度已经达到300~400Mbps。 WiFi供应的是特定所在的高速度通信。路由器很廉价,二百块钱一个,用户本身买一个回来本身就能搞定,想把这些路由器集中掌握起来收月租显然是弗成行的。

IT与CT都试图入侵对方领地。早几年的WiMax就是IT入侵CT的一次失败的测验。 这几年,也经常听到各类新闻,一会儿是小扎,一会儿是马斯克,都要建全球免费WiFi,周鸿祎说他掌管中国移动,就全免费。当然都没能成功。 移动通信所要求的统一尺度、广域笼盖,网归网优,客户治理,都决意了运营商是一个分层的权要系统,与互联网基因格格不入。中国移动每年营收8000亿,够买6个360了,说免就免了,从哪能捞回来这么些钱? 用户甘愿交这个钱,非不收,那叫啥呢?

反过来,移动通信能庖代WiFi吗。WiFi笼盖小,高速度,成本低,使用非许可频段,决意了其免费的必然性。 移动通信要庖代WiFi,也必需达到如斯低的成本,而且实现免费。 这是否能做到呢? 若是4G可以行使已有的规模优势,做低成本的Femto基站,理论上有或者。 然则市场规模太小,菊花大厂看不上眼,现有的治理体系也不克适应。 而小厂很难有这个手艺能力。 所以说也是对照难的。

所以说,移动通信和WiFi有各自的应用场景。 移动通信可以实现anytime,anywhere的保持,可以知足用户的刚需,而WiFi廉价,无月租,知足用户高速度的应用需求,将历久共存。


5G之局


移动通信经由四代的成长之后,人们获得一个似乎的纪律,就是单数代不太成功,而偶数代很成功。 经由我们的剖析后发现,1G和3G,都是新的需求促成的,然则手艺不太好,而2G和4G在原有的需求根蒂上,改善了手艺,从而很成功。 1G和3G固然不太成功,但也不克说是失败,究竟他们是知足新需求的独一手艺。 然则到了5G,需求是捏造的,手艺上并没有提高,所以必然是要失败的。

5G是今朝最火热的话题。 稀奇是孟晚舟事件之后,美帝组团打压华为,国人已经把5G算作是中美对决的疆场。

对于5G的立场,任总曾经揭橥过一个讲话,说5G的需求并没有显现。我心里赞叹任总真是到了从心所欲不逾矩的境界,也不为好处所摆布。 后来徐直军也揭橥了对5G相对保守的概念。然则后来口风变了,任总为本身的讲话向产物线道了歉。后来华为发文透露要果断打胜5G这一仗。

我们已经知道,移动通信的基本的价格在于实现任何时间,任何所在的保持能力,在此根蒂上提高收集容量。若是没有笼盖这个前提,只是在局部实现高速度是没有贸易价格的。 好比说人人一向谈论的可见光通信,因为笼盖小只能办事两三小我,速度太高明过了人的带宽,就没有意义了。 这个问题对毫米波、太赫兹都是如斯。

固然过高的速度没够意义,然则跟着用户渗透率的提高,资费的下降,数据量每年增进30%的情形还会持续好多年。是以移动收集还需要扩容。

移动通信准确对成长偏向是,包管一连笼盖的情形下以低成本提高收集容量。当然,并不是我一小我才知道这是准确的偏向,实际上这是通信界的常识,2G和4G的成功就是这种模式。

5G偏离了这种模式,走向了错误的偏向。 这背后的原因有三个,一是通信道理的立异碰到瓶颈,二是半导体工艺获得了爆炸性的成长, 三是无线财富决议链条太长。

通信手艺已经成长百年,因为其计谋地位和缔造财富的能力,全球最强智力投入个中,但凡简洁一点的立异早就挖掘完了。用于Turbo码解码的BCJR算法是1970年月发现的,在我历经艰辛终于看懂之后,感慨道,这只能与魔鬼做生意才能搞得出来。 到2009年的时候,跟着Turbo,LDPC,Polar,OFDM,MIMO等范畴的进展而且切近理论极限,学术界遍及感受到物理层已经死了,再也无法立异了。 象David Tse如许的被公认为传承香农衣钵的大咖,也感受无处可走,转行做生物信息去了。

在此同时,半导体手艺获得了爆炸性的成长。 人人手上的U盘,从10年前128M酿成了如今的128G。在通信道理无法获得冲破的情形下,天然地走上行使壮大的算力实现高速度的偏向。 高算力使得采用更宽的频带,更多的天线成为或者,在通信道理不变的情形下,经由算力使得速度暴力提拔1000倍是很简洁的事情。 华为早就整出来115Gbps的样机了。看报道我国启动了6G研究,速度比5G高10倍,看得我真是很无奈。

移动通信财富有着与其他财富分歧的特点。 一样的财富都是研发产物上市,获得反馈并慢慢改善,是一个快速迭代的过程。 而移动通信要求在什么还没有之前,人人配合商定一个尺度,然后按照这个尺度做产物。 何时启动一代通信尺度是计谋决议,是由政治向导人和贸易向导人来做出的。他们当然会咨询手艺专家,然则专家们也未必懂,个中还有伟大的好处博弈,显然并不靠谱。行业认同的宏观纪律是十年一代。时间一到,各方力量合力鞭策,就着手干了。 大炮一响,黄金万两。即使实际上不克干,也得缔造前提干。所以我们看到5G显现了好多奇葩的手艺,如全双工,毫米波,如今可见光,太赫兹也要上场了。NOMA和F-OFDM对照起来都算是好的。

一代移动通信尺度一旦启动,到产物上市之前,所有的玩家都投入了伟大的成本。鉴于通信财富的计谋地位,当局意志也为之背书。人人都绑在这个战车上,即使有问题,在碰着南墙之前是不会停下来的。

所以5G的问题,不单是华为的问题,或许是中国的问题,美国、欧洲也都是如斯。好多网友看到美帝在5G上整华为,就感觉美帝否决的器材一定很主要。中国历久以来掉队,都以美国为灯塔。然则经由改开40年,中国国力日渐强大。而通信财富整体上已经获得了领先地位。在这种竞争款式下,即使美帝也会犯错。什么铱星啊,Wimax啊,不都是美帝整的吗? 所以我们要有自力的判断,而不是被对方的判断摆布。 跟着商用的日益逼近,5G的问题会逐渐露出出来。好比比来ATT的5G造假,韩国5G被指无用,澳洲未能按规划推出5G办事,等等。进展本文能为各方提个醒,尽量削减损失吧。

因为任总的讲话,我认为华为对5G是有清醒的熟悉的,任总最新的讲话又谈到了5G的需求没有显现。5G成功当然好,又能成为华为的产粮田,何况在舆论上华为5G已经领先友商12个月。但5G失败对华为也是有利的。因为华为有着最齐全的产物线,是行业老迈,没有手艺立异也就意味着现有款式的固化,华为也就能笑到最后了。当然裁员是避免不了的,这对于通信狗们来说不是个好新闻。 对于二线的设备商,倒是灾难性的,对5G的投入无法收受,现有市场份额也会被华为逐渐蚕食。 对于高通更是溺死之灾,3G专利过时,4G没专利,然后5G没有了,怎么收专利费?早些年嫌设备和手机不赚钱甩给别人了,如今有点傻眼。趁手上还有点银子,想收个恩智浦,也被商业战给搅黄了。这日子怕是过不下去了。


将来之路


前面已经讲到,移动通信的成长偏向是在包管笼盖的情形下,用低成本的手艺提高系统容量。 这背后的使能器是焦点手艺的冲破。 这也是我近二十年的通信手艺研究生涯所始终追求的方针。

尽管学界对通信道理的成长前景很消极,然则情形正在起转变。

我在2014年发布了多级软频率复用手艺(multilevel soft frequency reuse,MLSFR),是SFR手艺的增加版。 理论表明,SFR能够提拔频谱效率10%摆布,MLSFR能够提高30%。 值得注重的,这是在不增加任何硬件成本的前提下。 这种幅度手艺提高,在比来30年的通信史上,只有Turbo码能够媲美,远远跨越高通在CDMA范畴的手艺立异。MLSFR将成为将来移动通信组网手艺的基石。

影响加倍深远的,我已经在信息论上获得了重大冲破。 人人知道,香农在1948年创立了信息论,个中最主要的功效是这个信道容量公式:C=log(1+S/N),是指引着通信手艺研究和工业成长的灯塔。

然则香农只给出了最简洁的AWGN信道的容量。 无线通信的信道都是衰落信道,而衰落信道的容量香农只开了个头,后来的学者成长出了一套衰落信道容量的理论,这些能够在经典的通信道理教科书里面找到。

然则,今朝的衰落信道容量理论是错误的。

这个问题我思虑了14年,终于提出了新的衰落信道容量理论并在2018年3月份完成了论文稿本。人人能够体味一下根蒂研究的周期。 审稿的过程也非常艰辛。起头投稿了Nature,然则Nature认为满篇都是公式的稿件不相符它们的气势,照样投到应属期刊IEEE Transactions on Information Theory。经由5个月的评审被拒,原因是两个评委认为论文对信息论存在曲解。想想昔时Turbo 码论文,评委认为存在3dB的误差。重大冲破被曲解生怕是一个纪律,立异者需要有如许的心里预备。 然则此外一位评委赐与了周全的一定。 当然,所有的评审定见都很轻易回覆,稿件点窜之后再次投稿后,评审又进行了三个月,还没有出究竟。在中美商业战的配景下,美国在整华为,也难保政治不会侵蚀学术道德。 不管怎么样,人人很快就能看到了。

根蒂理论的冲破预示着无线通信财富的又一次手艺革命,而中国就是此次革命的泉源。

成功的道路并不拥挤,我们砥砺前行。

致敬改造开放40周年。

原文链接:http://www.txrjy.com/thread-1061715-1-1.html

声明:作者自力概念,不代表 CSDN 立场。

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