5G是什么，为何要5G？ | 黄华书房

【注：本文写于2014年9月，发布在华为内部的博客，现在删掉一些敏感信息后，脱密移到自己的公众号中归档。因为时间过去近4年，行业发生了比较大的变化，有些进展我通过注释说明了一下。】

 

从欧洲出差回来。有一阵子没有写文章了，前段时间都在忙NFV，以及软件开源相关工作，静不下心来总结。这次到欧洲是参加5G huddle以及WWRF（世界无线研究论坛）会议的，在WWRF会议上我做一个5G的报告。不得不承认从软件开源跳到5G，跨度是非常大的，宛如两个世界。那边是牛仔裤和T恤，这边是西装领带。出差回来例行要写点东西，就讲讲对5G的看法，不过因为5G这个话题已经被谈烂了，所以考虑篇幅，不会面面俱到，留点笔墨，写点自己的看法，不讲具体的技术了。

 

从2010年在WWRF跟几个Board Member讨论5G工作开始，已经过去4年了。4年里，5G逐渐高烧，各个组织、国家都在加速涌入5G。但在这次会场上依然存在很多质疑的声音，包括不少调侃，比如不叫5G，改叫5G Era；不是2020，应该改成2020s。虽然声音很多，总结起来，主要是2个问题。

 

1. 什么是5G？

2. 为何要5G？

 

说实在话，我对会议是有些失望的，4年过去了，大家依然讨论着同样的话题，还没有形成共识。有人提起了80年代的第五代计算机，1982年日本为了在计算机技术上赶上和超过美国，曾制定了一项雄心勃勃的第五代计算机计划，但最终日本政府于1992宣布失败。想通过这个案例来说明5G的风险，有人说5不是很吉利，开个玩笑。总的来说，5G是质疑最多的，当然4G时代也面临很多质疑，新技术的产生有质疑是正常的。不过，这次会议上也能够看到亚、欧都在实实在在的开展一些研究工作。

（注：2014年业界对5G还存在较多的疑问，但到2018年已经很明确了，5G的标准的第一个版本今年也基本要冻结了，也就是说具备了产业化的能力）

 

一、业界质疑

1、质疑一：过早提5G无法保护4G的投资

 

2011年的时候NSN研究的负责人来找过我，反对华为的5G提法，他认为4G还没有大规模商用，现在提5G太早，而且无法保护设备商和运营商在4G的投入，同时认为看不到5G的需求。爱立信当时也持有同样的观点，认为LTE is enough，5G不是必须的。部分运营商也存在同样的观点，没有很强的驱动力推动5G。从商业上来看，4G的过快到来，使得3G的商业效益大大下降，这也是普遍质疑的原因。有一个国内教授开玩笑说：你们就跟中国政府一样，把房子拆了建，建了拆，十年搞一轮。

 

2、质疑二：学术界在信息论上没有大突破，找不到空口断代技术

 

业界对5G质疑的另外一个原因是，学术界在信息论上没有产生大的突破，暂时找不到空口的断代性技术。前几年我跟学术界几个大牛聊过，包括David Tse,  Tafazonlli,  Fettweis等。他们虽然为了各自需求，走在5G前锋，但私下里面也承认还看不太清楚，不过最近没有细聊过了，不清楚是否有变化。你会观察到，4G的关键技术：OFDMA、MIMO、CA,、Relay、CoMP等技术或者技术的核心思想都是诞生于70年代。欧盟FP6 Winner项目以及2004年的4G标准制定的时候，对于备选的物理层技术做了大量评估，包括目前被反复提及的FBMC、LDPC等，也就是说4G制定已经将过去30年信息理论上积累进行了消耗，近几年内学术界还没有诞生有突破意义的物理层空口技术。FBMC，IA, DPC等还无法担纲，终究在单链路环境下，性能已经逼近香农极限。全双工、大规模天线阵技术都存在一定商业应用的壁垒。普遍被提及的高频应用，是否一定是金矿还需要时间检验，但肯定不会太快商用化。如果只是应用在小站上，因为频率复用的原因，其实可选择的频谱还是很多的。

 

同时，最关键的是：LTE技术本身还在演进，还在在不断收编有价值的技术更新，比如Massive MIMO, D2D等。所以这次5G  Huddle上高通的专家被逼问急了，说可能LTE R15/16就是5G。

（解密：华为在童文、朱佩英、万蕾几个博士的领导下，2013年前后在业界提出了Polar Code、SCMA、F-OFDM、网络切片、SoftAI、上下行解耦等关键技术，带来5G技术突破性的进展）

 

3、 质疑三：5G找不到业务诉求

 

1G到2G，是从模拟到数字，同时因为一代缺乏统一标准，互联互通存在问题，安全也存在问题。2G到3G，窄带到宽带，解决移动互联网的应用。3G到4G，空口革命，频谱效率提升3倍以上。实际上业界对3G到4G已经有一些质疑，认为主要是技术驱动的一代，是两个阵营竞争的产物。但从最终效果来看，4G技术比3G技术有较大的提升，趋于完美。4G再向5G演进，目前普遍的观点是解决未来1000倍容量的挑战，以及应对来自物联网应用的海量连接的诉求，以及更小的时延。但目前的LTE和WIFI的演进也是围绕着这些需求展开，比如LTE向NB-IOT（多接入），LAA（免授权频谱应用）的演进。所以4G向5G演进的业务诉求目前依然不清晰。

 

有哪些业务4G不能做？借用GSMA的专家的话，不管是IoT，不管是移动互联，车联网，还是企业应用，5G到来前这些应用可能都会存在了。

（注：5G的应用这些年讨论很多了，我也不刷新进展了，有兴趣的朋友可以关注华为X-Lab的信息）

 

4、质疑四：5G找不到合适的专属频谱

 

原本业界普遍认为6G以下的频谱已经基本耗尽，很难为5G找到新的合适频谱，即便有好的频谱，是优先用于4G还是用于5G，也存在较大的争论。比如潜在的频段 3.5G，预计在WRC-15明确，但不一定会明确是5G的专属频谱。是不是5G只做高频技术就可以了？也就是说Sub-6G用于4G，避免再次切换、重建，而5G专属频谱只用高频。如果5G专属频谱只用高频，那就走到三星的道路上去了。

                           

（注：从实际进展来看，政府给5G分配的频谱还是非常丰富的，包括Sub-6G的频段，5G是对4G的一个全面升级，而不是补充，有兴趣的朋友可以查询最新的频谱分配）

 

二、为什么要5G

 

1、行业需要5G

从1G到4G的历史来看，基本上一代无线通信技术成熟后，就会启动下一代无线通信技术的研究，周期大约10年。这是一个良性生态环境的必然。换代典型的特征是：新的空口、新的频谱分配、新的业务类型。4G的历史上，作为4G核心的LTE关键技术比前几代技术成熟的要早，主要原因是欧洲阵营对抗北美WiMAX阵营，加速了LTE技术的研究。有时候竞争会加速技术的发展，目前的5G竞争对手是谁呢？

自从4G进入标准后，工业化相关的研究组织全部进入了低谷，包括WWRF、eMobility、M-VCE等国际研究组织。以eMobility为例，在2010年左右组织萎缩非常厉害，一直考虑跟WWRF合并。两个组织的合并是当年WWRF董事会讨论的主要内容。2011年eMobility修改了组织范畴，聚焦到Future Internet，更名为Net!Works，想通过组织转型来激发活力，但局面没有大的改善，2014年Net!Works进一步将工作移到5G PPP里面去做，承接了欧盟的5G研究主要力量，组织变得火热起来。

照片里面的这个人叫着Werner Mohr，来自NSN, 他是第一任WWRF主席，也曾是eMobility、Net!Works的主席，现在是5GPPP的主席，属于欧洲创新圈里面最活跃、最有影响力的人物之一。非常有趣的是，2011年也是他来找我们反对华为提5G的，印象中他属于比较保守的，但现在是5GPPP的主席。所以欧洲人说是华为在推动5G，我们说是日本的Docomo和韩国的三星推动了5G，总之主要驱动力不是来自欧洲，也不是来自美国。

 

如果没有5G作为下一代移动通信技术研究的驱动，相关的研究组织、创新联盟的运作，国家、政府对工业界和学术界的支持都会出现问题，就无法构建该领域的一个良性生态环境。这些年因为5G的名义，各国政府投资了大量的资金，使得技术创新活动能够有效的开展起来。培养了人才，保留了队伍。

 

但5G即便来了，将来是否依然能够一个个G下去，个人是存在疑问的。30多年来，无线通信应用从无到快速发展，到被广泛使用，穿透率达到90%，这是任何一个新兴产业发展的必然过程，是否能够持续快速发展下去很难说。很可能在5G之后转入一个相对缓慢发展的时期，就如家电、飞机、汽车制造、航空、医疗等产业一样。当然这个是后话，暂时想也没有意义。

（注：5G还没有正式商用，但学术界关于6G以及未来更远的通信技术讨论已经开始了，有机会我再写一篇）

 

2、国家需求5G

对5G最热心的首先是政府，然后才是运营商和制造商。为什么政府这么重视5G呢？首先是GDP和就业机会，其次是产业生态的竞争。2G/3G是由欧洲和北美引导的，所以在欧洲和北美构建了全系列的产业生态，包括系统设备、终端、芯片以及相关的配套服务等。到了4G，因为华为/中兴的崛起，亚洲已经能够跟欧美分庭抗礼了，很多产业生态迁移到了亚洲，包括设备制造、芯片制造、手机等。在竞争中行业里面很多巨头成为了历史。

而5G投资可能会带来全球几千亿人民币的投资，会带动上下游几万亿的相关投资，不仅仅是创造了大量的GDP和就业机会，也对一个国家经济和科技竞争力产生非常深远的影响，这也为什么在这一波，中、日、韩在5G产业上积极抢跑的原因，因为大家都希望通过5G商业带动本国的相关产业快速成熟。中国政府与其将钱投入到无比低效的房地产上，还不如通过5G投资来拉动科技行业的全面发展。

（注：近期的新闻来看，特朗普也将5G上升到国家战略层面了。）

 

3、华为需要5G

华为需要5G。移动通信行业逐渐进入3大2小的理想产业格局。NSN、ZTE的财务状况持续不好，爱立信的盈利能力也在下降。华为的主要的竞争对手并不希望5G来得太早了，4G已经赶不上节奏了，5G太早出现，会被拖死，投资不起了。竞争对手希望在4G阶段能够缓一口气，守住现有的地盘，然后再向前走。所以从竞争角度来看，华为需要5G，持续构建竞争力领先。欧洲很多运营商表达过，目前真正做创新的只有华为了。如果没有技术革新，竞争对手的快速赶上，解决方案的竞争优势会很快失去。差异性越来越难找到，芯片同质化也越来越严重。所以从技术角度来看，趁着华为的财务状况较好，推动产业持续变革，不断的奔跑，才能够继续拉大跟竞争对手的差距。同时，帮助全球进入一个更便捷的万物互联的社会，加速各行各业共同发展。

 

4、华为应该牵引5G

 

全球有多少人熬夜看苹果的新产品发布会，又有多少人等待Intel告诉未来芯片如何发展，有多少人等着Google告诉未来的Internet网络是怎么样的？.. 我们在努力找，努力谈业界趋势，其实业界的趋势一直就是几个大佬说了算的。小弟说的趋势，其实不叫趋势，应该属于现象。这其实是可以理解的。当然不得不承认，大佬们也经常被颠覆，那是另外一个话题了。移动通信到了今天，也到了大佬说了算的年代了，比如，如果华为、爱立信不去做Cloud RAN，不去做大规模阵列天线，这些技术就很难真正产业化。以前业界等着听爱立信发表观点，在国际会议上，一旦爱立信代表发言，会场总是最满的，大家听得格外认真，爱立信出来一匹驴，你也得按千里马去对待。这几年逐步发现，爱立信这架马车已经拉不动了，越说越空洞了，反复说Network society，让大家不知道何从下手，小弟们很失望。火车头不给力，行业就有问题了。华为这架马车是不是可以接过来了呢？是不是让业界等着华为说未来？ 华为其实已经是业界趋势的重要部分了。这句话听起来有点象范冰冰说的：“什么叫着嫁入豪门，哥自己就是豪门。”我个人认为，是到了华为牵引5G 的时代了。

(注：从这几年国际会议的情况来看，华为基本代替了爱立信的地位，成为最重要的发言人了，每次轮到华为演讲的时候，我发现台下的关注是最多的。)

 

5、还是以欧洲为中心吗？

这一轮的5G研究，俨然依然以欧洲为核心，5GPPP一发布，全球研究资源趋之若鹜。但欧洲通信研究力量实际是在萎缩的，在工业圈子里面，欧洲已经没有多少芯片、终端厂商了。设备商的日子也不很好过。一个更有代表意义的信号是：通信技术已经从英国、德国的国家战略里面去掉了。但从欧洲的历史来看，依然希望能够将全球的无线通信研究放置在欧洲的大伞下面，控制5G的研究进展，以及IPR的利益。

但是北美的IT主力没有加入进来。同时以中、日、韩为代表的研究力量快速崛起，已经具备了挑战欧洲的能力。我们需要两条腿走路，这次在5G Huddle会议上，感受到中规中矩的欧洲CT力量，还没有很好的思考如何面对来自IT的挑战，就如一个欧盟官员跟我聊NFV时候提到，欧洲还是太CT了，这是一个极大的风险。中国自己的5G创新平台非常关键。

（注：中国的IMT-2020项目在5G的标准制定中发挥了非常重要的作用，甚至可以说是领导作用）

 

三、我心目中的5G

有这么多质疑，是不是5G就不会来了呢？ 其实这个问题我自己也一直思考。尤其是这次会议上思考了5天，感觉逐渐清晰起来了，也发生了一些更正面的转变。我对5G未来充满信心。

 

业界关于5G的定义已经很多了，一万个人眼中就有一万个哈姆雷特。我也不去复述别人观点了。我自己心目中的5G是什么呢？记得以前看过一个科幻片，一群科学家在一个星球上遇到一伙神，那些神非常强大，力大无穷，未卜先知，根本无法战胜。科学家们从科学的角度分析，即便是神，也必然有力量的源泉。后来他们在星球的核心发现了巨大的能量中心和计算中心，这些神因为能够随时随地的获得这些能量的支持，才具有那么强大的能力。于是科学家们切断了这些神跟能量中心的联系，然后战胜他们。在这次WWRF大会上，我讲了这样一个梦想：5G网络使得千行万业连入网络，同时使得我们的用户变成超人，他们能够随时随地获取到任意信息，有预知的能力，有很强的信息处理能力。如果有希望达成我这个梦想，其实的核心就是：泛在接入，移动互联，云计算和大数据。

 

在这次WWRF大会上，我还讲了一个案例:运营商搞网络能力开放很多年了，记得我刚参加华为的2000年时候，就在提开放，运营商也提供了不少API，比如GSMA做的OneAPI，但一直不成功。我就这个现象咨询过几个OTT厂家，给的回应是，CT的反应太慢了，一个版本18个月，黄花菜都凉了，所以我们都是尽量做到不依赖管道，做管道无关的应用。所以我一直认为如何将业务发布从目前的12-18个月降低到2周，驱动围绕移动网络构建生态圈是目前CT所面临的最大挑战之一。IT和CT设计的理念是不同的，而不只是简单的功能提供。

 

我心目中的5G是 CT和IT的真正融合，是从传统的塞班系统，真正演变成跟移动互联网络真正融合的管道Android系统或者iOS系统，发生理念性的变化。5G的网络会发生巨大变化，将会将计算、存储、转发、能力开放融入管道中去。

无线通信系统从1G到4G，都是空口演进推动的革命，在网络架构上并没有发生实质的变化，网络只是实现了配套的接入控制、鉴权计费、移动性管理等功能。第5代移动通信系统很可能是由移动互联应用，以及云计算，大数据等带来的一次革命，是架构牵引的改变，是一次真正的ICT融合。借用业界的说法：5G可能跟前几G不同。

（注：5G的架构标准确实如我预测一样，发生了ICT融合的深度变革，云计算、服务化、大数据等技术被引入5G网络，但因为时间节奏的原因，这个变革并不是特别彻底，可能还需要一些版本继续迭代。）

 

四、结尾

 

话题太长，因为篇幅的关系，没有具体去谈5G技术，尤其空口技术。对于5G，华为童博、朱博、万蕾、李斌、刘晟、王艺等专家应该有更深的理解。我是屁股决定脑袋，现在管的是5G网络侧研究，所以我个人观点上倾向是网络驱动5G，文章内容是有些片面的。这次在WWRF会议上，获悉有几个老伙伴就快退休了，就挨个找他们合个影，这些人活跃在1G到4G的历史上，也有30多年了。 5G，其实也是一个旧时代的结束，一个新时代的开始。

 

The 5G ,the end of an era, or the start of a new one!

 

写于2014/9/30