中国必将主导5G

本文综合了网友雇佣军和知乎相关资料

这两天，最振奋人心的消息莫过于——中国完成5G技术研发试验第一阶段，且各项关键技术顺利通过验证。

值得一提的是，本次验证技术覆盖之广，速度之快，实在是令人惊叹。

本次验证的5G技术包括：大规模天线技术、新型多址、新型多载波、高频段通信等7个无线空口技术，和网络切片、移动边缘计算等4个网络技术，几乎覆盖了我们所能想到的5G关键技术。

中国5G技术试验是在今年年初才正式启动的，这也是全球首个由政府主导的5G试验，短短半年时间，就发布了第一阶段验证结果，且均符合预期，这效率不得不服啊。

如果说5G之路上必定有一场中美对抗赛的话，此刻，我们应该巨燃的骄傲一把：中国5G军团行军之整齐一致、速度之快，恐怕老美也会望尘兴叹吧！

可情况并非如此。

事实上，这段时间美国在5G造势上比中国闹得更厉害，相当热闹。只是，喧腾的背后，我们看到的是步调混乱的走姿。

这事还是得从美国最大的移动运营商Verizon说起。

2016年7月，Verizon迫不及待的提前于3GPP宣布完成了所谓的“5G无线标准”制定，并表示其5G技术将首先应用于固定无线，解决光纤入户最后一公里接入。

尽管他们表示，只是想为3GPP做点贡献，不会导致5G标准的技术碎片化分裂，但是，俗话说得好，枪打出头鸟，这事搞得美国其他运营商毫无防备，连Google也愤怒的沉默了，于是，同行们对这一不按游戏规则出牌的恶劣行径纷纷表示了鄙视和抗议。

老大哥AT&T为了接这张牌，真是伤透了脑筋。先是跟着造势，宣称他们的5G应用将重点部署于智慧家庭、车联网、无人驾驶和智慧城市，最近更是拿出了闭关修炼近10年的黑科技—— 利用电力网络沿电线杆部署毫米波mesh网络（其实也不是啥黑科技）。

老大哥很不爽。

在前两周举行的北美最大的国际无线通讯科技展——CTIA Supper Mobility上，一位负责无线网络规划设计的AT&T高级副总裁表示，我敢肯定，3GPP绝不会全部采纳Verizon的5G标准。

他认为，Verizon的5G标准对全球5G部署绝不是好消息，这会导致大家各自为阵，建设不同的5G网络，最终走向技术碎片化。

尽管爱立信、诺基亚、思科等设备商参与了Verizion的5G标准制定，但是，仅仅几家公司很难影响3GPP进程，真正的5G标准绝不是少数几家公司可以决定的。

就以前段时间在韩国举行的3GPP会议为例，参会成员500名，要说服这500名成员投票可不是一件容易的事。

显然，AT&T对于5G部署的态度更加务实，本来只是想静静的等待预计在2018年中期完成5G第一个3GPP标准后，再在标准的指引下，发力加速5G商用。

万万没想到，Verizon平地一声吼，唱了这么一出。

其实，AT&T看得很明白，合作与共赢才是关键，抗拒与出风头是没有用的。在他们给出的5G合作名单中，我们也看到了中国移动、华为等中国通信巨头的身影。

AT&T很务实。

而Verizon的合作名单里未能出现中国企业，这绝对是一次败笔。想想当年的GSM与CDMA之争吧，中国这一票相当重要，退一万步说，偌大的市场就摆在这里，就算你要找我玩，我还得看看心情呢，若是真的碎片化了，光是漫游这个问题，就够得你喝上一壶的。

而另一家从来不甘寂寞的运营商美国T-Mobile，简直是咬牙切齿。

他们那个偶尔会爆粗口的CTO表示，如果Verizon那个5G也叫5G的话，咱们搞通信的都得卷铺盖回家，种红薯去。

当然，不服归不服，要忽悠住用户，还得靠造势。

前两天，T-Mobile正式发布题为《Our 5G Future》的震撼大片，宣布其5G主打移动消费应用，包括VR/AR、3D打印、基于纳米传感器的可穿戴设备等。他们认为只有这些应用才能真正让消费者为之激动、为之癫狂。

那位偶尔会爆粗口的CTO又出来讲话了，大意这样的：

我方早已注意到，Verizon宣传要在2017年商用5G固定无线接入，不过，我方表示毫不惊讶，根本就没正眼看一眼。我们之所以一直保持沉默，原因很简单，因为我们的5G比Verizon更高端。你们也看到了，我们这些炫酷的VR/AR应用，是Verizon那个固定无线接入根本无法比拟的。

正是因为我们的5G应用太酷了，所以在技术实现上更难，坦白的讲，我们需要花上3-4年时间来等待，这是一个关于2020年的故事。

看明白了吧？美国的运营商在互撕，一片混乱，除了造势还是造势，技术上谈不上先我们一步，清醒者都明白，5G真的要商用，还得等到2020年。

然而，我们的5G进程正在政府的主导下，已经完成了5G第一阶段测试，而且测试范围非常全面，这才是5G，绝不仅仅只是那个固定无线接入。

我泱泱大国在执行力上的优越性在此将得到充分体现。是的，5G如同5G技术本身一样，正是需要这样的协同、一致和合作精神。

当然，我们更应该看到，所有的成绩都是建立在长期积累的实力的基础上的。

多少年来，我们在通信赶超之路上付出太多了，从1G旁观，2G/3G跟随，4G齐头并进，无数通信人前仆后继，熬过冷落，受过白眼，也付出过惨痛代价，今天，是时候该我们扬眉吐气了。

一个属于我们的时代已经到来，这是我们应得的。

所以，在这里，应该说一说最近在日本发生的5G那点事。

日本，4G时代的引领者之一，他们希望在2020年东京奥运会上商用5G。

不久前，日本软银在iPhone7发布之时，大秀5G牌，欲抢下全球首个5G网络的头衔，称其将部署100个128x8Massive MIMO基站。

据说软银的5G技术正是来自中兴与华为，尽管中兴与华为均不约而同的保持了低调。

就在前两天的北京通信展上，笔者也看到了这台Massive MIMO基站。


中兴的工程师告诉我，这次展示的是2.0版本，而软银那个不过是1.0版本而已，这个更先进。日新月异啊！

对了，刚才聊美国市场时，并没有谈及美国的第四大移动运营商Sprint，原因就是，Sprint的后台老板就是日本软银。

所以，请允许我在这里脑洞大开一下，就当锻炼一下想象力。

也许有一天，Sprint抱着中国的5G技术走进了美国市场（毕竟后台老板也是用的中国5G啊），如果川普先生能当选美国总统（毕竟此兄曾公开爆料爱立信支持希拉里女士，且极其不满，以此兄从来不靠谱的风格，没准会拉上华为中兴和他一起完成“美国梦”），最后，中国5G以其物美价廉的优势，成功杀入美国腹地，主导全球，鹤立天下。

玩笑归玩笑，最后，为了客观起见，引用一家台湾媒体的感慨吧：

中国将主导5G标准制定。

理由是：中国企业，包括中国移动、中国电信、华为、中兴等均在5G领域深耕多年，在技术领域已拥有明显优势，在政府主导的步调下，中国企业提出的5G标准占比将越来越大，必将获得更大的竞争力和市场占有率。

附：5G的关键技术

开门见山，这张图详细说明了5G的需求和特点，但具体怎么实现，有很多内容需要一一介绍。


5G的需求和特点

随着我们转向5G网络，通信所花费的能耗应该越来越低。但前文提到，用户的数据速率至少需要提高100倍，这就要求5G中传输每比特信息所花费的能耗需要降低至少100倍。而现在能量消耗的一大部分在于复杂的信令开销，例如网络边缘基站传回基站的回程信号。而5G网络，由于基站部署更加密集，这一开销会更多。因此，5G必须要提高能量的利用率。

而要提高速率的关键技术，我们要先回顾一下通信领域的理论基石，香农公式：
C＝W log2(1+S/N)
其中W为频谱带宽，单位为Hz；S为信号功率；N为噪声功率；C为最大传输速率，单位为bit/s。
所以易得，为了提升传输速率C，需要从带宽W上下手，具体方式如下：

前文已经提到，5G的首要目标是将用户的速率提高1000倍。如图所示，虽然提升速率的方向和方法非常多，但最终都可以归结为这三点：
a）红色箭头：更加密集的小区布置，在单位面积上部署更多小区。
b）蓝色箭头：扩展新的频谱范围，例如使用更多的新频段（毫米波30-300GHz，现在使用的频段一般在5GHz以下）。
c）绿色箭头：提高频谱利用率，例如通过Massive MIMO技术和高阶调制技术，提高b/s/Hz/cell（小区内单位频谱资源下的传输速率上限）
上述三条不同的思路最终殊途同归，都表现成单位面积内bit/s这一指标的提升，即前文介绍的区域容量

那么具体下来，需要达到目的，要关注以下技术：

1. 大规模MIMO

我看现有的答案里对大规模MIMO的认识其实有些不太正确，大规模MIMO技术是2010年由贝尔实验室的教授提出，这里大规模天线的规模一般指上百跟甚至上千根，远远大于4G中的天线数目。虽然大规模MIMO是在4G中MIMO技术的基础上增加基站端发射天线数目，而MIMO技术研究已较为成熟，但是当天线数目剧增时，信道的特性如何变化，FDD模式下如何信道估计等问题也应运而生。近几年很多高校和公司都在研究大规模MIMO的测试平台，其中非常著名的是隆德大学的平台，如下图

2.毫米波通信

现在所用的频段资源是非常稀缺的（2.6GHz以下频段），而毫米波频段（30GHz-60GHz）资源却非常丰富，尚未被充分开发利用，并且随着基站天线规模增加，为了能够在有限的空间内部署更多天线也要求通信的波长不能太长（天线距离大于1/2波长），从而毫米波也是备选技术之一。此外，毫米波通信已被写进标准用于室内的多媒体高速通信。

3.滤波器组多载波调制技术

典型的有FBMC/UF-OFDM/GFDM/BFDM等等，这些技术其实都是OFDM的改进技术，OFDM技术虽好，但是也存在频谱旁瓣高，对同步性要求高的缺点，并且随着物联网、机器与机器间通信的普及，通信会对异步要求越来越高，因此上述新型多载波技术的发展也是很必要滴。

4.致密组网和异构网络

增大小区密度，从而增大系统容量、频谱复用率等。

5.D2D(device to device)、车载网络

提升用户的服务质量和用户体验。

6.软件定义网络SDN等

7. 认知无线电网络

8. 可见光通信

9. 绿色通信

资源节约型，资源利用率最大化。

10.终极的结构也许是以用户为中心，弱化小区的概念，采用云技术、分布式计算等，多种技术并存，实现复杂度低、服务多样性、通信时延小、资源利用率高，同时提升用户服务质量和用户体验。