5G不只是比4G多1G

第三代互聯網要想普及，還需要對全球的移動通信網絡進行進一步的升級。

今天5G是一個熱門的話題。為什么我們需要5G？實際上，今天對很多人來講，4G的流量太貴才是無限制上網的主要障礙，而非網速。某些地方信號不好上不了網，那不是技術的問題，而是基站建設和網絡基礎架構建設的問題。

今天只有在一種特殊的情況下，4G移動通信網絡不夠用，那就是在一個很小的區域內，如果有太多人要上網。這時候，就需要總的傳輸率更快，而且并發處理通信請求能力更強的移動通信網絡了。我們把新的網絡稱為5G。

從4G到5G，通信帶寬增加是最明顯的特征，這一點是怎么做到的呢？那就是提高無線通信的頻率范圍。無線通信的頻率是無法向下擴展的，一是因為那些頻率已經被占用了，二是因為能夠擴展的范圍有限，因此它只能向上擴展，也就是讓無線電波的頻率增加。目前華為提出的過渡型5G標準頻率是6GHz（吉赫），比目前4G標準所采用的2GHz上下的頻率要高得多，而高通提出的5G最終標準采用的頻率高達28GHz。

按照目前對5G網絡的設想，基站之間的距離將從過去2～3千米銳減到200～300米，這樣就帶來了三個明顯的好處。首先，采用了更高的頻率通信所帶來的受建筑物干擾的問題，因為通信距離的縮短可以被解決。其次，更少的人分享帶寬。我們假定在大中城市里半徑一千米范圍里的人口是1萬人，那么方圓百米范圍內就會下降到100人。這樣每個人能夠分到的帶寬就可以增加兩個數量級。最后，由于基站的通信范圍可以從1千米減少到100米，功率可以降低兩個數量級。這樣，雖然城市里基站的數量增加了百倍，但是電磁波輻射反而大大地下降了。當然，有了5G，我們前面講到的各種有關IoT的需求就都能夠滿足了。這便是從通信的角度來看待IoT。第三代互聯網和5G其實是兩類不同行業的人，從兩個不同的視角解讀IoT，以及由它推進的技術革命。那么這兩種視角是否有足夠大的交集，甚至能否相融呢？答案是肯定的。事實上，從1G到4G，雖然從用戶的角度講只是移動通信速度的增加，但是從技術上講，這種變化有兩條主線，一個是標準的進步，另一個則是網絡的不斷融合。

我們還是先從1G說起。世界上最早的民用移動通信電話是由摩托羅拉公司發明的。在1967年的國際消費類電子產品展覽會（CES）上，最吸引眼球的是由它推出的第一代商用移動電話的原型。當時一部這樣的電話售價2000美元，重達9千克！在摩托羅拉之前，AT&T是世界電信產業的霸主，它也不覺得移動通信有什么必要性。如果大家不愿意坐在椅子上打電話，使用無繩電話就好，因此它對于移動電話的判斷是，使用者不會超過100萬。當然后來的結果大家都知道，AT&T作為通信技術的引導者錯過了那一次機遇，而摩托羅拉從此成為移動通信的領導者，并且主導了第一代的移動通信標準的制定。

移動通信從一開始，其實就是無線和有線的結合。進入20世紀80年代，諾基亞等公司就開始研制新一代的移動通信設備并且提出新的移動通信標準。1991年，它們開始投入使用。為了區分這兩代不同的移動通信標準，以前的被稱為1G，即第一代的意思，新的則被稱為2G。

從表面上看，2G手機比1G的大哥大手機要小很多，更省電，而且收發短信方便。從技術上講，1G是模擬電路的，2G是數字電路的，而數字電路本身受益于摩爾定律，能夠以非常快的速度迭代。在2G手機中，一個專用芯片可以取代過去大哥大上百個芯片。再往后，使用更有效的CDMA（碼分多址）標準的3G移動通信出現了，信息的傳輸率提高了一個數量級。這是一個飛躍，它使移動互聯網得以實現，從此手機的語音通話功能降到了次要位置，而數據通信（包括瀏覽網絡）成為主要功能。但是，從1G到3G都存在一個大問題，那就是移動通信的網絡和原有的通信網絡雖然能夠彼此相通，卻彼此獨立，移動通信的網絡并不依賴于已經搭建好的通信網絡自成一體。

3G之前相對獨立的移動網絡不僅存在巨大的通信效率問題，而且它無法受益于網絡技術的快速迭代。基站之間的帶寬不足，再加上手機端到端的通信要經過好幾級的轉發，手機之間通信其實是非常復雜的。

從3G到4G，雖然基本上沿用了原有的基站，但是網絡結構卻有了巨大的改進。不僅基站之間光纖的帶寬增加了，端到端通信時的信息轉發次數減少了，而且它利用了互聯網和電信網絡的最新技術，比如采用了分布式基站的架構，通過云計算實現了很多虛擬化，以增加靈活性和網絡各個基帶的流量平衡。總之，網絡技術的融合使4G的速度比3G快很多。

但是4G依然沒有將所有的網絡融合到一起。今天我們其實還在使用兩個移動互聯網，在外面我們使用4G，回到家里使用Wi-Fi。對于前者大家要按照流量付費，而對于后者基本是包月。這種不一致源于我們前面講到的電信公司和互聯網公司的差異。在4G時代，只要是在家用網絡稍微多一點的地方，都需要有入戶的光纖和Wi-Fi路由器，而不能所有上網都使用4G。但是到了5G時代，我們可以將間隔距離只有百米的基站看作大功率的Wi-Fi，這樣對大部分家庭來講，家里的網絡和社會上的5G網絡就可以合二為一，除了需要傳輸極大數據量的個人和企業還需要專門連入光纖，大部分人使用5G網絡就可以解決所有的網絡問題。從此，互聯網產業和通信產業就會融合為一個更為完整的產業。

從1G到5G的發展可以看出，網絡的發展是朝著不斷融合的方向前進的，任何試圖搭建一個獨立的、單純基于無線技術的努力都是逆流而為。今天，依然有一些人試圖再開發類似于銥星的通信系統，希望用它來覆蓋全球的通信。這類的新聞讓很多不懂技術的人感到興奮，甚至投資，但這完全是逆流而動。因此，雖然我們有時可以講情懷，但是搞工程還是要講科學基礎的。對這種逆潮流而為的所謂創新的態度，是衡量每一個人科技素養的試金石。

最后，讓我們一同來思考一個問題。有了5G之后，是否還需要光纖通信？答案是，不僅需要，而且還要大幅度提高。因為當我們的移動設備和IoT設備信息傳輸量劇增后，基站和基站之間的通信帶寬就必須相應增加。雖然從理論上講5G的信息傳輸率可以是4G的幾十倍，但是這件事只有當主干網的帶寬跟上之后才會成為可能。今天一些企業出于宣傳的目的講測試出的5G速度是4G的上百倍，那是因為其他人沒有進行同樣的數據下載，否則，要么主干網擁堵導致所有人都無法通信，要么大家依然使用4G的傳輸速度。目前，5G的布局剛剛開始，真想達到大家理想中的便利性，還有很多工作要做。（節選自中信出版集團《智能時代——5G、IoT構建超級智能新機遇》）

內容簡介

人工智能迅猛發展，對社會和商業的影響日益深刻。過去被我們認為非常難以解決的問題，由于大數據和機器智能的使用，現在都已迎刃而解，比如自動駕駛、語音識別甚至癌癥的個性化治療。同時，機器智能還會顛覆現有商業模式，很多傳統的行業都將采用智能技術實現迭代升級。在《智能時代》（第一版）暢銷百萬冊后，吳軍博士對內容進行了超過60%篇幅的增改，尤其是對IoT、5G通信的發展，以及區塊鏈與機器智能的緊密結合進行了深度闡述，力圖全景呈現機器智能的原理和發展歷程，及其對未來產業和社會的影響。

作者簡介

吳軍博士，“文津圖書獎”得主，硅谷風險投資人，知名自然語言處理和搜索專家。著有《全球科技通史》《見識》《態度》《格局》《浪潮之巔》《數學之美》《文明之光》等多部暢銷書，并多次獲得包括“文津圖書獎”“中國好書”“中華優秀出版物獎”在內的國家級圖書大獎。