5G能给我们带来什么

海川

未来，在5G网络的支撑下，智慧城市、智能制造、环境监测、远程手术、无人驾驶汽车等时髦概念将逐步成为现实，万物互联不是梦

有人曾经用通俗的方法解释从2G 到4G的变化：如果2G意味着只能看txt文本，3G则是gif 图，4G则进入到视频时代，那么5G呢？5G，顾名思义是第五代通信技术，目前4G的速度与5G相比完全可以拿龟兔赛跑来形容。单纯用网速的提升去描述5G似乎过于简单化。

英国萨里大学5G创新研究中心的拉希姆教授在BBC的采访中说：“如果你觉得5G意味着应用程序不再拖延，视频不卡，网络超负荷的不复存在，你可能是正确的，但是你只说出了故事的一半。5G 网络将是对无线电频谱资源的一次巨大的重修和协调统一。未来，在5G网络的支撑下，智能城市、远程手术、无人驾驶汽车和物联网等时髦概念将逐步成为现实。”

虽然在国际上目前对5G尚没有统一的定义，但业界普遍认为，5G的能力将不仅仅体现在上网速度上，低功耗、低时延、低成本、较高实际体验速率等均将成为鉴定5G的关键指标。除了人与人之间的无缝连接，5G还能实现“人与物”及“物与物”之间的高速连接，实现在终端、无线、网络、业务等领域的进一步融合及创新。

相对于4G通信，5G通信能够提供覆盖更广泛的信号，而且上网的速度更快、流量密度更大，同时还将渗透到物联网中，实现智慧城市、智能制造、环境监测、工业自动化、医疗仪器、无人驾驶、家用电器和手持通讯终端的深度融合，换言之，就是万物互联。

事件 中国企业获全球5G标准“话语权”

2016年11月18日，在美国内华达州举行的国际移动通信标准化组织（3GPP）无线物理层（RAN1）第87次会议上，Polar Code被3GPP确定为5GeMBB（增强移动宽带）场景的控制信道标准方案。

本次会议上，中国企业（以华为为代表）所主导的Polar Code正面迎战两大强劲对手：美国企业（以高通为代表）主导的LDPC码（低密度奇偶校验码）、法国企业主导的Turbo码。此前，Turbo码被用在4G标准方案中，而LDPC码已被确定为5GeMBB数据信道的编码方案。最终，经多轮争夺，Polar Code被大会确立为5GeMBB控制信道的编码方案。

“这对于华为等中国企业是绝对利好，在2G、3G、4G时代，中国企业只能跟随别人的标准。5G时代，中国企业终于站上了参与国际通信标准制定的舞台，这显示了中国在通信领域的实力积累和不断增强的话语权。”有业内人士情不自禁地说。

而中国IMT-2020（5G）推进组的一家参与方也表示，这是中国企业在5G产品、技术成果产业化、专利知识产权防御上取得的一次胜利。作为推进组核心成员之一，华为方面表示，这是5G标准的一个里程碑，将坚定电信运营商、设备商、芯片和终端厂商等各方共同合作的信念和决心。有通信业内人士表示，Polar Code的引入将使5G网络的用户体验获得明显提升，进一步提升中国5G标准的竞争力。

信道编解码是无线通信领域的核心技术之一，其性能的改进将直接提升网络覆盖及用户传输速率。而Polar Code与Turbo码相比，在速率、延时、吞吐量、稳定性等通信技术指标和场景上表现最佳，仅需更低的信噪比即可达到相同的误码性能。以华为为主的中国企业对Polar码的潜力已形成共识，并投入了大量研发力量对其在5G的应用方案进行深入研究、评估和优化，在传输性能上取得了突破。

11月20日，IMT-2020（5G）推进组于北京召开了5G研发试验第二阶段技术规范发布会。本次发布会上，IMT-2020（5G）推进组副组长、中国移动技术部总经理王晓云代表推进组发布了5G技术研发试验第二阶段规范。工信部信息通信发展司司长闻库表示，本次发布的规范是5G样机开发、系统技术方案验证及5G产业链培育的基础，对有效开展5G技术研发试验具有重要意义。同时，闻库对做好5G研发与技术试驗等工作提出了“四个注重”，注重标准与研发协同、注重产业链构建、注重频谱研究、注重国际合作。

此前，由IMT-2020（5G）推进组牵头组织，我国于2016年1月启动了5G研发第一阶段测试，9月22日发布了测试结果。该阶段主要完成了5G无线和网络关键技术的性能和功能测试，包括大规模天线、新型多址、新型多载波、高频段通信等七个无线关键技术，以及网络切片、移动边缘计算等四个网络关键技术。测试结果显示，上述关键技术可支持Gbps用户体验速率、毫秒级端到端时延、海量连接（每平方公里百万连接）等多样化5G场景需求。

至于第二阶段的验证测试重点，上述IMT-2020（5G）推进组某参与方透露，第二阶段的核心是高速、低时延、低功耗的典型5G场景的无线空口和网络技术方案的研发及实验，将于2017年底完成。据悉，我国5G技术研发试验第二阶段测试将基于统一的试验平台、统一频率、统一设备和测试规范开展，并积极引导芯片、仪表厂商参与，开展产业链的对接测试。

背景 一个编码为何会引起业界轰动？

编码和调制是无线通信技术中最核心最深奥的部分，被称为顶级的通信技术。信道编解码在基础通信框架中位于物理层位置，其性能的改进将直接提升网络覆盖及用户传输速率。

早在上月葡萄牙里斯本召开的会议上，LDPC方案被确定为5G中长码编码方案。自此，5G标准又一个关键环节取得突破性进展。曾经垄断3G和4G时代编码的Turbo2.0编码由于支持者少，未来很可能会退出。

有测试结果显示，通过Polar码的使用和译码算法的动态选择，同时实现了短包（大连接物联网场景）和长包（高速移动场景，如自动驾驶等低时延要求）场景中稳定的性能增益，使现有的蜂窝网络的频谱效率提升10%，还与毫米波结合达到27Gbps的速率。

实测结果证明Polar码可以同时满足超高速率、低时延、大连接的移动互联网和物联网三大类应用场景需求。

一时间，有关“华为碾压高通，拿下5G时代！”、“中国标准战胜了美国标准、中国拿下5G时代霸主之位”的说法滚滚而来，显然有些夸大其词。

需要注意的是，这只是中国企业争取5G话语权道路上的一小步。“如果把5G标准比作早餐的菜单，现在只确定了是喝咖啡还是喝茶（技术大方向），至于具体是喝哪种茶或咖啡（具体的系统设计方案），则是下一个阶段的事情了。”电子创新网创始人张国斌如此说。

业内资深技术人士表示，3GPP将Polar码确定为5G eMBB场景控制信道的编码方案，只是5G标准的一部分，虽说份量不小，但并不能称之为中国制定5G技术标准，接下来还有很多环节。例如帧结构、波形和多址等，只能说华为主导Polar码成为5G标准的重要角色。

5G标准制定“长路漫漫”，现在Polar Code入选5G标准只是其中一步，还远未到“中国主导5G”的时候。

技术是第一生产力，通信技术相对复杂，但谁掌握了标准技术即拥有了话语权和制高点，自然受益匪浅。30年前，高通公司把军用的CDMA技术用于民用通信，推出了IS-95标准，成为与欧洲的GSM竞争的第二代移动通信系统，也就是我们常说的2G时代。

2G时代，GSM取得了胜利，但高通公司主导的Viterbi译码算法让产业界相信了CDMA代表了无线通信技术的发展方向，因此3G时代，WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA都采用了CDMA技术。如今，高通的绝大部分利润就来自于基于该技术标准的专利授权。

在3G时代，中国虽然自主研发了TD-SCDMA，但是技术上依然无法与其相提并论。即便到了4G时代，中国TD-LTE有了一定的突破，但是其核心长码编码Turbo码和短码咬尾卷积码，都不是中国原创的技术。这就导致美国高通动不动就控告中国公司侵权，索取额外专利费。

此次华为主导推动的Polar Code码被3GPP采纳为5GeMBB控制信道标准方案，是中国在5G移动通信技术研究和标准化上的重要突破。如此来看，也就明白一个Polar码为何会在业界引起轰然大波了。

焦点 5G的应用价值有多大

先来看看5G有何不同，首先，同3G和4G相比，5G速度超快。专家认为，5G数据传输速度最终可以达到惊人的800Gbps，比目前测试的最新技术快100倍。三星公司曾在2013年宣布正在测试1Gbps运行的网络，记者当时激动地报道称，1Gbps意味着不到半分钟便可下载一部高清电影。而800Gpbs速度相当于1秒钟可以下载30部高清电影。

其次，5G网络的容量将是巨大的。数据显示，目前全球约有70亿个网络连接，到2020年全球网络连接将达到1000亿个。5G网络的一个重要特征就是能承载1000亿个网络连接，这将为物联网的进一步铺开和万物互联时代的到来奠定重要基础。目前网络连接仍以人与人之间的连接为主，但可穿戴设备、智能家居、智能汽车等智能设备的大规模商用，将带来大量人与物、物与物的连接，从而形成更广阔和开放的物联网世界。

第三，5G网络的另一特点是稳定性高，不会断掉。专家预测，5G网络的可靠性相当于光纤连接，能够保证突然中断的情况不再出现。这对安全至关重要，无论是远程手术，还是智能交通都要求网络不能在关键时刻掉链子。

另外，5G网络的时延只有百万分之一秒，这是人类所不能察觉的速度，比4G网络快了约50倍。

未来5G的生活会是什么样？清晨醒来，卧室的灯和空调自动开启，当你来到卫生间，洗脸水已自动调至合适的温度，数码牙刷记录并上传你的牙齿以及口腔的实时数据；戴上眼镜，妻子带着孩子正在上学的路上，通过眼镜片上的虚拟现实显示，孩子向你挥手说早安；你吃过早餐，遥控你的汽车自动开到门口接你，汽车带着你自动行驶在马路上，你在车上开启了视频会议……

以上便是未来5G生活的场景。

在5G物联网内，人们就有了“千里眼”和“顺风耳”，通过掌握物品的状态、情况和数据，从而更好地管理和操控它们。比如，你出差忘带了一个文件，可以立刻通过网络控制家庭监控设备找到文件，操控智能机。物联网不仅可以让你通过远程控制的方式调节室内温度，甚至在列车还未到站的时候就可以告诉等车的乘客们现在还有多少空座。

新型的5G“多址技术”可以将移动网络接入数量提高近百倍。目前我们的4G仅可以连接手机等少量设备，而5G网络除了手机以外，还可以连接近百件设备，大到一辆车，小到一根针。

汽车变成大“手机”接入网络，互不干扰自动行驶，优化道路交通，解放驾车的碎片化时间。在车内开视频会议、玩游戏皆可实现。同样，智能化生活方式已慢慢进入寻常百姓家。智能雨伞、水杯、餐具甚至智能女性卫生棉条已陆续面世。

专家预测，万物互联了，“手机”的概念将会逐渐淡化。未来以手机为代表的智能终端将呈现融合化、微型化和多元化发展趋势，移动智能终端的功能将与眼镜、手表、鞋服等可穿戴设备融合。

5G所提倡的三大场景：增强型移動宽带，按照计划能够在人口密集区为用户提供1Gbps用户体验速率和10Gbps峰值速率，在流量热点区域，可实现每平方公里数十Tbps的流量密度。简单点来说就是覆盖率更广，速度更快，信号更好。

海量物联网通信，不仅能够将医疗仪器、家用电器和手持通讯终端等全部连接在一起，还能面向智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景，并提供具备超千亿网络连接的支持能力。简单来说以后生活中的大部分物品实现全部智能化。

低时延、高可靠通信，主要面向智能无人驾驶、工业自动化等需要低时延高可靠连接的业务，能够为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。

启示 重要武器：5G不是比4G多1G

有很多人同德国德勒斯登工业大学（TU Dresden）通信网络教授Frank Fitzek的观点一致：“5G听起来就像是4G的进一步升级，但其实不然，它是为了物联网设备的控制与操纵而打造的。”

到2020年，预计全球将有高达500亿台—5000亿台的物联网设备互相连接，这些设备大部分都不会是智能手机。

“在还未诞生时，5G就被赋予连接万物的使命。”爱立信中国区总裁赵钧陶说，“5G网络将能在1平方公里的范围内为超过100万台物联网设备提供超过100Mbps的平均数据传输速度。所以，5G是信息通信技术发展阶段中的重要转折点，其巨大变革力从此前的产业内向全社会渗透。”

赵钧陶认为，从相关国际组织到主要国家的政府和企业之所以都在5G上花费巨大的精力，根本原因在于，5G是连接所有行业和生态圈的底层基础设施，是卡位未来的重要武器。

智能手机的计算能力、处理能力和互联网应用已经令人叹为观止，当移动通信行进到5G时代，它的主要战场从局限在消费领域扩展至和各个行业更加紧密地联结，游戏规则也将不同。

“技术演进到今天这个阶段，已经完成了语音的提升、大数据的处理、海量的应用，以及向个人消费者的渗透。但要谈及移动互联网与其他产业融合，对技术的要求不仅更高、更严苛，也更复杂，这也是5G的任务所在。5G需要在行业内建立一套小生态系统和与其他产业深度结合的大生态系统。也就是说，跨产业协作极度重要。”赵钧陶说。

事实上，目前业界已经开始全面考虑5G的多种场景与各种行业的应用需求，但是产业融合同样不轻松，赵钧陶说：“跨行业合作需要行业间进行有效交流，理解彼此的诉求，找准自身定位，探讨共赢的合作方式。”

由于拥有低时延、大带宽和高链接密度等优势，5G被业界认为是实现自动驾驶和车联网通信的关键技术。目前业界都将5G的商用锁定在2020年之前，各汽车企业推出自动驾驶汽车的时间几乎与此相同，并纷纷将自动驾驶汽车开上路面。

在第三届世界互联网大会期间，诺基亚同浙江移动及当地政府合作，在乌镇子夜路延长线公路上进行车辆安全驾驶实地演示，它的“5G车联网解决方案Car-2-X”第一次在中国实现了超低时延的车辆安全辅助驾驶。百度的18辆无人车在桐乡市子夜路智能汽车和智慧交通示范区内也进行了首次公开道路运营和体验，首次在国内全开放城市道路，实现全程无人工干预的L4级自动驾驶技术。

不仅是自动驾驶汽车，远程医疗也将因5G成为家常便饭。医生可以在千里之外为手术提供解决方案或给病人问诊，甚至借助机器手臂进行手术。

从2G到4G，运营商提供的业务依然是语音、短信、数据等业务，属于人与人的连接。而到了5G，物与物连接的崛起，网络已成为整个社会运转的基础，甚至物联网已成为新的攻击入口。

“过去，网络受到攻击我们顶多觉得某个网站上不去了。现在网络一旦受到攻击，就可能意味着我们什么都不能干了。因为我们的生活、工作已经离不开网络。”奇虎360公司董事长周鸿祎指出。

到2025年，相互连接的设备数量预计将超过1000亿台，而那些曾经在科幻电影中出现的灾难性情节已经发生在现实生活中。近年来，智能硬件的蓬勃兴起，但与之而来的安全问题却没有得到应有的重视。因而，在2016年的10月下旬，美国遭遇了史上最大的一次网络攻击，导致东海岸断网。

周鸿祎说：“这次断网来自几十万的摄像头发起的攻击，这实际上是第一起大规模的物联网攻击。大规模利用物理设备和针对物理设备的攻击将是物联网时代的特征，同时这也是我们的挑战。”

据周鸿祎介绍，360的全球网络攻击预警系统8月就已经感知到了这次利用摄像头的攻击，并于9月在行业内部就這种摄像头的攻击发出警告。随着世界范围内智能硬件设备数量的增多，未来如果要防范复杂的智能硬件平台上的攻击，可能并不容易。

根据360全球网络攻击实时监测预警系统跟踪监测，黑客入侵、控制了全世界十多万台智能硬件设备，组成了僵尸网络，对美国互联网域名解析服务商DYN进行DDoS攻击，导致了这场灾难。周鸿祎认为：“十多万台设备被控制发起的攻击已经让半个美国网络瘫痪，数十亿设备如果被控制则足以让全球互联网瘫痪。”

“在这种情况下，没有国家能够成为网络攻击的旁观者、幸存者，大家都将成为受害者。这就需要全球各个国家建立起协调和沟通机制，共同打击网络犯罪和网络恐怖分子。”周鸿祎提议道。