前段時間發表《5G將是一個徹底的失敗通訊技術》一文，引起業界巨大影響和討論，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日我就收閱了楊學志這篇文章，乍一看“5G將是一個徹底的失敗通信技術”，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、經濟、技術和產業，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技術比4G技術沒有顯著進步嗎?既然技術進步了，能找不到應用嗎?只要有應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業發展的歷史，總結如下：“1G發掘出了移動通信的巨大需求，但是采用了比較落后的技術體制，因此長不大。2G進行了數字化革命，從而獲得巨大成功。3G是為了新出現的移動互聯網需求而誕生，但是在技術上走了彎路，全球的3G業務都不是太成功;而4G回歸了正確的技術路線，目前4G業務蓬勃發展。”從而得出了“單數的1G、3G都不是太成功，而雙數的2G、4G獲得巨大成功”的結論，由此推論單數的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為基礎的公眾移動通信近30年間從1G到4G所歷經的4代構成：

1G：第一代的AMPS、TACS、NMT等8種標準都是基于頻分多址(FDMA)技術，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，主要解決了公眾數字話音通信與低速數據通信。隨后又出現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，主要解決公眾高速數據通信。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，由于WiMAX無人采用實際只有2種。

下面再對每一代的發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不應認為“采用了比較落后的技術體制，因此長不大”。我們要回顧無線通信的發展歷程，才能理解1G的重要意義。自從19世紀末馬可尼發現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，開創了航空新領域，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展歷程，大體經歷了三個階段：

l 初期的軍政機要移動通信階段，

l 進而發展至民用專業移動通信階段，

l 七十年代末國際上出現的蜂窩汽車電話標志著發展到了公眾移動通信的新階段。

可以看出經歷了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人服務。

公眾移動電話的突破

雖然早在1947年，貝爾實驗室的科學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，解決了頻率復用、覆蓋擴展兩個問題，為廣大百姓應用奠定了技術基礎。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(Advanced Mobile Phone Service，AMPS)，1G得以面市。到1985年美、日、英、法、北歐相繼生產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，各個國家的實踐表明將無線電從為小數人服務擴展到為廣大公眾服務是可行的。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!

數字移動通信的萌芽

1984年夏我有幸作為原電子工業部的代表出席ITU每年一度的會議。會上美國人提出：鑒于無線尋呼統一為國際標準后，發展極其迅速，又好又便宜，“標準統一”起了主要作用。因此，建議把模擬蜂窩移動通信(即1G)也統一標準。會上爭辯激烈，意見主要有二：第一，統一移動通信標準，為時尚早;第二，要統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，如果現在不考慮，猴年馬月才能統一?1984年1G本來只有4種標準，到1985年增加到了8種，爭論不出結果。干脆放棄模擬制式的統一，重起爐灶，從尚在孕育的數字制式開始考慮，為此成立了十國委員會研究未來公眾陸地移動通信系統(FPLMTS)。經過12年醞釀，ITU-T已通過移動網與固定網互連等7項建議;ITU-R已通過系統概況、網絡結構等16項建議。1997年ITU才正式啟動了無線傳輸技術方案征集工作。

歐洲搶先2G登場

在這期間歐洲搶先行動，組織了數字移動通信標準方案的征集，當時提出了8種方案，經過評比優選，確定了全歐統一的全球移動通信系統(GSM)，于是1991年2G登場了。隨即美國趕緊將其模擬AMPS數字化升級為DAMPS，日本也數字化升級為JDC，這樣2G就有3種基于TDMA體制標準。由于GSM標準完備，全歐統一，在全球推廣得力，超過200個國家和地區超過10億人使用，大獲成功。而DAMPS只在美國和美洲應用，JDC僅限日本。20世紀末突然殺出了一匹黑馬，美國高通公司獨創了CDMA數字蜂窩移動通信系統，歷經十年坎坷，多虧韓國攻克了CDMA技術的諸多問題，使用戶達到100萬，其優越性這才得到全球業界公認。

FPLMTS轉為3G

1997年ITU啟動了無線傳輸技術方案征集工作。此時歐洲已發展2G，于是ITU就將FPLMTS轉為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，經過無線傳輸技術評估接入網融合成5種、核心網為2種如下：

接入網：

(1) CDMA DS(WCDMA)，FDD;

(2) CDMA MC(cdma2000)，FDD

(3) TD-SCDMA及UTRA CDMA，TDD(實際兩種);

(4) TDMA MC(UWC-136)，FDD;

(5) TDMA SC(UP-DECT)，TDD。

核心網：

(1) GSM MAP用于CDMA DS，以便繼承當時的GSM系統;

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

由于公認兩種TDMA制式沒有前景，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“為了新出現的移動互聯網需求而誕生”。事實是由于當時的國際環境及歷史局限，標準存在二大問題：第一，本來希望一部手機通遍天下，結果并沒有統一。第二，原來3G的發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年后互聯網會飛速發展，因此，歐美標準根本就沒有考慮適應互聯網的要求，這樣3G便處于一種高不成低不就的尷尬狀態。而且WCDMA和cdma2000都存在不適應互聯網非對稱業務的致命弱點，以致到2005年日本、歐洲和黃、香港和記還都發展緩慢、經營困難、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，于是產生了3.5G的高速下行分組數據接入HSPA標準，這才獲得發展。

中國TD-SCDMA才是為移動互聯網需求而誕生

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項關鍵專利技術綜合開發成的CDMA移動通信系統。

2009年1月7日，我國最終決定同時發放三張3G牌照，涵蓋了國際電聯2000年推薦的三種技術體系，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，WCDMA和cdma2000的應用較多，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產業界與中國移動頂著罵名的艱苦努力下，2013年開始，TD-S像井噴那樣呈爆發式地增長，前11個月新增的用戶數9276萬戶，竟為中國電信與中國聯通二家之和的1.6倍。新款3G手機型號核準數，已經超過了二者，達到了與WCDMA手機做到三同：同步、同價、同質的目標。WCDMA從2000年日本DoCoMO 開始建網商用，經過14年發展所達到的水平，TD-S 只用4年就趕上了，這在移動通信領域實在是一個奇跡!

通過實踐證實TD-S具有適于移動互聯網需求的下列技術優勢：

第一，采用TDD技術，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;還有互聯網非對稱業務的特點，從網上下載的遠遠多于發給網上的，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有它節約頻譜的天然優勢，符合移動互聯網發展方向。

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，數據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，可降低發射功率，減少多址干擾，提高系統容量;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，系統設備和手機成本較低。

第三采用軟件無線電，更易實現多制式基站和多模終端，系統易于升級換代，通過TD/GSM雙模終端可適應二網一體化的要求。

人們認識到當時的TDD體制有小區不能大于10公里、運動速度限于120公里/小時的局限性，僅用于數字無繩移動通信系統，而蜂窩公眾移動通信系統所有兩代都是FDD體制。TD-S采取了一系列技術措施，在青島海域組建了覆蓋半徑60公里的大區網，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、慢速的局限性。這樣TD-S不但能夠大范圍覆蓋、高速移動和高速數據，適于獨立組網，而且具有頻譜效率高、適合非對稱業務、性價比高、適于2G網絡過渡和技術升級等突出優勢。從而在公眾移動通信領域邁入移動互聯網探尋了一條新航線，也為電子信息產業開懇了一塊豐收的處女地。從而TDD體制為后續4G/5G的TD-LTE奠定了技術基礎與產業基礎;

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

軟件無線電為后續5G的SDN(Software Defined Network軟件定義網絡)、NFV(Network Function Virtual網絡功能虛擬化)技術開了先河。

盡管3G的CDMA多址技術在后續各代中已被揚棄，但至今還在運營服務，特別是TD-S為移動互聯網的先導探尋了一條新航線，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雖以滿足多媒體數據業務需求為主，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務還是顯得力不從心，因此移動互聯網業務的發展迫切需要網絡向大容量、高帶寬演進。

同時，數據業務流量的激增也為運營商帶來建設和運營方面的巨大挑戰，由于業務收入不能隨著業務量線性增長，承載成本和業務收入之間的差距隨著數據業務量的指數增長也將越來越大，因此運營商勢必要尋求更為高速率、低成本的技術體制。

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

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的重要底層技術都是基于OFDM和MIMO;作為3G技術的長期演進，代表了移動通信產業發展的一個重要方向，受到多數傳統移動通信運營商的高度重視，發展異常迅速。TD-LTE技術順應移動通信網絡寬帶化、IP化、智能化的發展趨勢，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日益緊張的情況下，TDD方式的頻譜效率較高;

(3)網絡結構扁平化，整體架構基于分組交換;可靈活地支持非對稱業務，更適應移動互聯網的需求;

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

(5)降低無線網絡時延，具有完善和嚴格的QoS機制，保證實時業務的服務質量;

(6)自組織網絡，降低網絡建設、優化、維護成本;

(7)強調向下兼容，支持已有的3G系統和非3GPP規范系統的協同運作;

(8)可利用信道對稱性易于實現MIMO等新技術來改進系統性能。

可見與3G相比，TD-LTE具有明顯的技術優勢，可很好解決業務帶寬需求以及承載成本的問題，因而得以高速發展與LTE-FDD并駕齊驅，平分天下。

總結1G到4G

公眾移動通信領域總體是芝麻開花節節高，后代更比前代強。

1G的蜂窩技術，為公眾移動通信后續各G網絡部署創造了一脈相承的基本模式。

2G的數字化為公眾開辟了數字話音通信與數據通信，得以應用計算機技術與集成電路技術，為公眾移動通信后續各G的系統的高速發展與終端的小型化奠定了技術基礎。

3G的碼分多址(CDMA)技術，主要解決公眾高速數據通信。特別是TD-SCDMA適于移動互聯網的TDD體制為后續各G提高了頻譜效率，智能天線為4G/5G采用MIMO天線技術創造了條件。

4G繼承了前3代的優秀基因并采用了OFDMA技術，更適應高速移動互聯網的需求。

可見公眾移動通信下一代總是傳承了上一代的優秀技術，揚棄了其不適用技術，才得以芝麻開花節節高，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體制標準，發展的規模也有優劣差異，如2G的GSM就超過DAMPS、JDC;同一代中的同一技術體制標準，不同的運營商的成績也相差懸殊，如同為GSM，中國聯通雖早一年部署，結果比中國移動規模小，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就沒有對后續各代有什么貢獻，而TD-S就大不一樣對后續的4G/5G做出了顯著貢獻。可見并無單數的1G、3G都不是太成功，而雙數的2G、4G獲得巨大成功的規律可言。

5G總體愿景與更高性能

移動通信深刻改變了人們的生活，但已經規模應用的4G，應對未來爆炸性的移動數據流量增長、海量的設備連接、不斷涌現的各類新業務和應用場景捉襟見肘，促使人們對更高性能移動通信的追求，第五代移動通信(5G)系統也就應運而生。

5G將滲透到未來社會的各個領域，以用戶為中心構建全方位的信息生態系統。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，便捷地實現人與萬物的智能互聯。5G將為用戶提供光纖般的接入速率，“零”時延的使用體驗，千億設備的連接能力，超高流量密度、超高連接數密度和超高移動性等多場景的一致服務，業務及用戶感知的智能優化，同時將為網絡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“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)——真實網絡環境下用戶可獲得的最低傳輸速率，支持100～1000Mbps，4G僅10 Mbps;

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

(3)端到端時延(ms)——數據包從源節點開始傳輸到被目的節點正確接收的時間，1毫秒，4G達10毫秒;

(4)流量密度(Mbps/m2)——單位面積區域內的總流量，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還需要大幅提高網絡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)——每小區或單位面積內，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的比特數，提升百倍以上;

(3)成本效率(bit/Y)——每單位成本所能傳輸的比特數，提升百倍以上。

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

5G與前四代不同的發展特征

從1G到4G系統，依次以FDMA→TDMA→CDMA→OFDMA等不同多址接入技術革新為換代標志，頻譜效率與數據速率也依次提高，1G/2G是基于有線電信網技術亦即基于CT技術，導致了電信網的移動化。從2G數字化之后，提供了運用計算機技術與微電子技術的可行性，又恰逢互聯網亦即基于IT技術的大發展，產生了互聯網移動化的需求。從3G開始促使CT技術與IT技術融合，于是4G向移動互聯網邁進。這4代都是解決人與人的連接通信問題。

現階段，全球新一輪科技革命和產業變革正孕育興起，如人工智能、大數據、云計算等等的興起，跨行業、跨領域的融合創新不斷深入，對移動通信技術也提出了更高的要求。已經不滿足于人與人通信的移動互聯網的4G，日益期望擴展物與物、人與物智能互聯即物聯網，使移動通信技術滲透至更加廣闊的行業和領域。這樣移動互聯網與物聯網就是未來移動通信發展的兩大主要驅動力，成了新一代移動通信技術發展的方向，將在提升移動互聯網用戶業務體驗的基礎上，進一步滿足未來物聯網應用的海量需求，與工業、醫療、交通等行業深度融合，期望最終實現“信息隨心至，萬物觸手及”的總體愿景。在這兩大主要驅動力的推動下，導致了5G的啟動，可是現階段還沒有出現某種可以作為標志性的技術變革。就提升移動互聯網用戶業務體驗來說，還只能靠OFDM與MIMO，在這2項技術基礎上去加強，我們可以說這是加強版的移動互聯網，也可以說是4G+。

可是還要加上物與物、人與物智能互聯的物聯網，怎么才能名正言順，于是響當當的5G也就唱響了。由于5G與前4代以不同多址接入技術革新為換代標志大大不同，5G的概念便由過去的無線技術為主向網絡技術延伸，由“標志性能力指標”與“網絡關鍵技術”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，而是移動互聯網與物聯網結合，在傳承前4代優良基因的基礎上，綜合采用無線與網絡多種先進技術比4G提高10倍以上性能，最終實現的全球統一的新一代移動通信網。

楊文論證5G徹底失敗的依據

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

從技術角度看，

1調制，這塊還是沒有變;

2編碼，5G采用了LDPC和Polar碼，系統容量的提升已經不大，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，仍采用4G的SFR。

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

6頻譜，同樣的網絡覆蓋，比起4G的2.6GHz，3.5GHz的投資要高出50%;28GHz實現覆蓋花5倍的銀子也是正常的。

綜合這6項技術，5G比4G沒有進步，成本會更高。

從5G的三大業務市場需求看，

5G業務大致可以分為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，不管什么應用出現都是無法突破的。4G的速率已經超出需求了，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物聯網多數是2B的，象油田，電力公司這些大企業更傾向于自建網絡，就不用向運營商交月租了。物聯網只有小部分落入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作為一個公共網絡的基本特征相矛盾，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，是絕無可能實現的。

總結5G的技術與需求，于是得到令人異常驚訝的結論：

“5G，需求是虛構的，技術上并沒有進步，所以必然是要失敗的。”

5G的技術進步將豐富創新應用

為了與與楊學志商榷，我也從從技術和需求兩方面進行分析：

從技術方面分析

誠如楊文所述調制、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，也是值得爭取的科技進步。就像奧運會100米短跑被譽為“挑戰人類速度極限”的比賽。1894年，創造了11”2世界紀錄;經過74年，于1968年創造了9”95的世界紀錄;2015年，又經過48年博爾特創造了9”58的紀錄，只不過提升3%多一點，可見挑戰極限的難能可貴!

2.多天線，則大有可為。

MIMO技術雖已經在4G系統中得到廣泛應用。面對5G在傳輸速率和系統容量等方面的性能挑戰，大規模天線massive MIMO即天線數目的進一步增加仍將是MIMO技術繼續演進的重要方向。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境，而實用則是在各種各樣的復雜環境，正需要研究探索在復雜環境下新的波束賦形途徑。大規模陣列天線的構架、髙效/髙可靠/小型化/低成本/模塊化收發組件、髙精度監測與校準方案等關鍵技術的進步將直接影響到大規模天線技術在實際應用環境中的性能與效率，并將促成大規模天線技術最終進入實用化階段。為了獲得穩定的多用戶傳輸增益，需要依賴下行發送與上行接收算法的完善來有效地抑制用戶間乃至小區間的同道干擾。基于大規模天線的預編碼/波束賦形算法與陣列結構設計、設備成本、功率效率和系統性能都有直接的聯系，隨著MIMO技術進步可以較為有效地降低大規模天線系統計算復雜度;隨著微電子技術進步可以有效地提高大規模天線系統計算能力;隨著頻譜的升高可以有效地減低大規模天線系統的尺寸，增加天線數目;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，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)——單位面積區域內的總流量，提高到10 Mbps/m2;以滿足局部熱點區域(如辦公室、密集住宅、密集街區、校園、大型集會、體育場、地鐵、公寓等)實現百倍量級的系統容量提升，那就需要采用超密集組網，對合理利用有線資源與無線資源、接入和回傳聯合設計、干擾管理和抑制、小區虛擬化、軟扇區技術等都要有進步，能夠以較低的部署和運營成本來滿足網絡的端到端業務質量要求。

從上述5G與前四代不同的發展特征看出，5G由過去的空中接口無線技術為主向網絡技術延伸，因此其組網更需要進一步深入研究新型網絡架構、基礎設施平臺及網絡關鍵技術。當前的電信基礎設施平臺是基于專用硬件實現。5G網絡將通過引入互聯網和虛擬化技術，設計實現基于通用硬件的新型基礎設施平臺，從而解決現有基礎設施平臺成本高、資源配置能力不強和業務上線周期長等問題。

網絡功能虛擬化(NFV)和軟件定義網絡(SDN)是實施5G新型設施平臺網絡關鍵技術。

NFV通過軟件與硬件的分離，組件化的網絡功能模塊，實現控制面功能可重構;使網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元功能部署在網絡中任一位置，同時對通用硬件資源實現按需分配和動態伸縮，為5G網絡提供更具彈性的基礎設施以達到最優的資源利用率。

SDN通過控制與轉發的分離，有利于通過網絡控制平面，從全局視角來感知和調度網絡資源，來實現網絡連接的可編程。因此，更易于實現不同垂直行業的網絡需求，大大節約網絡基礎設施的投資。

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同樣的網絡覆蓋，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模天線系統的尺寸，增加天線數目獲得容量增益的優勢。而且為5G頻譜規劃如能對2G清頻3G共享，則可獲得黃金頻譜紅利、技術創新紅利、成本節約紅利。(詳見李進良《為5G頻譜規劃應對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務，例如高清視頻，VR(虛擬現實)/ AR(增強現實)等，滿足人們對于數字化生活的需求。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，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，現實世界是立體的，人有左右2個眼睛，在左右眼睛的視網膜上是2張大同小異的圖片，觀看動態的景物也就需要2路視頻數據流，如果要滿足超高清沉浸式體驗，需要多路視頻大數據流，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的殺手級業務是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，能滿足人們對于數字化社會的需求。mMTC場景中存在多種多樣的物聯網設備，如處于惡劣環境之中的物聯網設備，以及技術能力低且電池壽命長(如超過10年)的物聯網設備等。面向物聯網繁雜的應用種類和成百上千億的連接，5G 網絡需要考慮其多樣性。盡管油田，電力公司這些大企業更傾向于自建網絡，但智慧城市、智慧農業、智慧醫療、智慧家居等等領域只要加強市場開拓，物聯網決不是小部分落入5G的范圍。未來不僅僅是每個人都連接進網絡，試想每個家庭的各種電器都連接進網絡，這將是多大數量的需求!近幾年運營商物聯網用戶每年都翻番地增長，就足以預示其將有巨額需求前景。

3.uRLLC聚焦對時延極其敏感的業務，例如無人駕駛、遠程控制、機器人制造業等，滿足人們對于數字化工業的需求。低時延和高可靠性是無人機器類業務的基本要求，如車聯網業務不僅是車與車，而且是車與路構成的高級別的安全網絡。5G超低時延的實現需要在端到端傳輸的各個環節進行一系列機制優化，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大業務市場需求，開始都不一定旺盛，隨著5G系統的成熟，網絡覆蓋的完善，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創新應用，詳見李進良《5G將通過創新應用改變社會》一文。

還應看到5G相比4G還要求網絡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，隨著技術的日益進步，網絡建設經驗的積累，最終是可以做到符合移動通信正確發展方向，保證連續覆蓋的情況下以低成本提高網絡容量。綜合我對技術和需求兩方面的分析，5G絕不是一個徹底的失敗通信技術，將得到完全相反的結論。

5G將是改變社會的新一代

要預測一代移動通信的發展應從總體上按信息經濟定律即麥特卡爾夫定律和摩爾定律來分析。從1G到5G的整個發展歷程來看：1G計8種標準，傳輸移動電話;2G計4種，傳輸數字電話與文字短信;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信息;經歷50年的漫長時期，才形成一種全球統一的5G標準，可以傳輸立體多媒體動態信息，達到一機在手，通遍全球的理想，實現“信息隨心至，萬物觸手及”的總體愿景。這就是5G標準的最大優勢。現在再按信息經濟定律進行分析：

1.麥特卡爾夫定律(Metcalfe’s Law)

認定網絡價值同網絡用戶數的平方成正比。這是信息通信網絡經濟發展的規律，肯定了網絡規模的經濟潛在價值。

電信網絡效應具有正反饋的特征，即消費某種網絡產品的價值會隨著消費該產品的消費者數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;因為網中用戶越多，網絡基礎設施越大，質量越好，潛在用戶就會越多，由使用者分擔的成本越來越低，服務也將越來越滿意，該網絡對用戶的價值也就越高。

網絡效應具有先入為主的特征，一旦某種因素使一種技術標準被采納，形成了“跑馬圈地”，在圈地范圍內將會阻止該技術被即使是功能優于它的技術所替代，從而市場被鎖定。從1G到4G都是多種技術體制標準，2G時代，即使后來冒出的黑馬CDMA頻譜效率優于GSM，因市場已被GSM鎖定，還是無法突圍。只有到了3G時代，CDMA才能一統江湖。但還是3種門派，各占山頭，建網必然重復浪費。4G還有2種平分天下。5G的一種技術體制標準，除了一機在手通遍全球的使用優勢之外，按麥特卡爾夫定律還具有成本優勢，5G的用戶數至少是每種4G的2倍，5G網絡價值則是4G的4倍，即使5G建設投資比4G高2倍，攤到每個用戶頭上需要承擔的也不到4G的一半。何況建設一種統一技術體制，其網絡規模效應對成本節約是極其顯著的。5G對于4G來說，建設成本不僅取決于技術的優劣及基站數量多寡，還包含核心網、接入網等設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絡、站址、資源種種節約舉措。5G的建設成本不但不是4G的幾倍，肯定總資本支出小于4G。這就是全球統一標準的最大網絡優勢。

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。這是信息通信設備發展的基礎，對運營商的挑戰和機遇主要涉及兩個方面：

● 通信設備使用壽命不斷縮短，加速了固定資產的升級換代。

● 加速開辟了新的業務市場，特別是為實現移動業務創造了條件。

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世紀微電子技術的突飛猛進，摩爾定律在通信領域發生重大作用，至今已經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。2013年12月4日工信部正式向三大運營商發布4G牌照，到2020年發放5G牌照，歷經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，以超大規模集成電路的SOC為基礎的網絡設施與終端，在確保性能提高的基礎上，即使實施某些技術會增加成本，但總體趨勢還是下降的。由以上分析，5G是可以保證連續覆蓋的情況下以低成本提高網絡容量。因此，5G將不會是一個徹底的失敗通信技術，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、全國政協委員在其提案中或者在接受媒體采訪時，都對于5G的發展非常關注，并從自己的角度去思考5G發展所能帶來的潛在重大機遇。由此可以看出，目前，各行各業對于5G的早日商用都有著很大的期許，國內媒體紛紛發布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這一仗的關鍵時刻，既然“5G，需求是虛構的，技術上并沒有進步，所以必然是要失敗的。”這一斬釘截鐵的驚人結論就可能導致部分人員被一盆冷水，把火澆滅，喪失斗志。我們要看到技術之路并沒有堵死，市場需求是可以靠創新應用來開拓，5G總體上是符合信息經濟定律的，就要聞雞起舞。我們也不要被美國的所謂衛星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，穩扎穩打，循序漸進，踏踏實實走我們既定的5G之路，2019年首先在國內做好預商用，切實解決建網初期必然出現的各種工程、通信質量問題，千方百計降低能耗與部署成本，并啟動5G增強及毫米波技術研發試驗等工作，實實在在提高5G的6大性能和網絡部署運營的3大效率，促使網絡與終端成熟后再擴大規模建設，加強5G 的創新應用，5G的前景是有希望的，最終必將成為改變社會的新一代。