5G是一个当前热门的话题，前段时间订阅了得到专栏《前沿科技·吴军讲5G》，今天就来聊聊到目前为止我知道的5G。
5G，全称是第五代移动通信技术，是最新一代蜂窝移动通信技术，也是即4G系统之后的延伸。
根据国际标准化组织3GPP（第三代合作伙伴计划，负责制定移动通信标准）对于5G的描述，不仅需要宽带大、速度快，还需要做到高可靠、低时延连接，以及支撑海量并发设备。我们从中看到了5G的三个特点，高速、低时延和海量设备，我们可以根据这三点来判断媒体播报中那些5G技术的真伪。
我们先来聊聊通信技术的发展史，帮助更好的理解5G。
1G 采用了模拟电路，2G采用了专用集成电路——数字电路，从1G到2G，单位能量传输和处理信息的能力提高了两个数量级。3G的主要功能是数据通信，从2G到3G，实现了从语音通信到数据通信的飞跃。不过3G出来很短的时间，因为2G、3G时代移动通信网络的原理一样，通信所使用的物理路径很长，并未突破。
移动通信网络原理
请看图中所示，经过了发送信息的手机->基站->基带单元->无线网络控制器->核心网->无线网络控制器->基带单元->基站->接收信息的手机
而且上网用的移动通信的网络和原有打电话用的通信网络虽然能够彼此融合，但是却彼此独立。那从3G到4G发生了什么？
从3G到4G，实现了移动通信网络和传统电信网络的融合，将云计算等互联网技术用于了移动通信，使得不同区域之间的流量能够动态平衡，大大地提高了带宽的使用率。到了4G，电信的网络已经统一了，但是它和互联网还没有完全统一，不过已经能满足我们大部分上网需求了。
还存在2个问题：1、总的网速不够快，2、很多设备同时和基站通信，基站就成了瓶颈。当总的传输率超过了信道的总的带宽，根据香浓第二定律，出错率是100%，大家都传递不了信息了。相信大家都有这种体验，参加一个几万人的会场，4G网络就不灵了。
如何解决这两个问题？继续增加带宽，这样不就解决了吗？不过增加2-3倍带宽不是难事，但增加1-2个数量级就不行了，为什么呢？
因为一方面要求基站的功率增加很多，这在城市里完全不可行，因为基站周围会因为电磁波辐射太强而变得很不安全。另一方面，要想增加带宽，就要增加通信的频率范围，无线通信带宽的频率是无法向下扩展的，一来那些频率已经被占用了，二来能够扩展的范围有限，因此它只能向上扩展，也就是让无线电波的频率增加。我们知道无线电波的频率越高，它绕过障碍物的能力就越差，比如说它高到可见光的频率时，你随便用张纸，用块布就能挡住它。因此在城市里高楼会严重影响通信。
既然继续增加带宽这条路走不通，那我们换个方向思考？增加网络基站的密度，如果我们说4G是一公里的范围建一个基站，负责这方圆一公里范围内的手机和基站的通信，那么5G则是在百米的范围内建基站（今天的方案是基站距离平均在200～300米左右），负责半径为一百多米范围内的通信。
这样设备和基站的距离会缩短，这带来了三个好处：首先是建筑物干扰的问题得到解决。
其次是更少的人分享带宽。我们假定方圆一公里范围里的人口是1万人，那么方圆百米范围内就会下降到100人。这样每个人能够分到的带宽就可以增加两个数量级。
最后，由于基站的通信范围可以从1公里减少到100米，基站功率可以降低两个数量级，这样，在基站周围电磁波辐射也会大大降低，我们生活的环境反而变得安全了。
从4G到5G，可以实现移动互联网和有线的互联网的彻底融合，5G会让很多技术落地，比如无人汽车、全息通讯等，这样万物互联成为可能。当所有的东西都要上网，或者说都要通信后，就必然需要5G。5G和IoT相辅相成，谈5G必谈loT，5G发展的速度，受限于IoT的发展进程，它们原本应该是一个不可分割的整体，但是搞通信的人会强调新的通信标准这一面，强调连接和通信技术，强调它的快，他们相当于看到了未来世界的波粒二象性中波动的一面，就成了5G；而搞计算机的人强调上网设备的范围，强调它的广泛性，它的无所不在，它所连接的节点数量多，这相当于看到了粒子的一面，就成了IoT。IoT，它不只是物和物的联网，而是所有东西的联网，包括我们人自己，是第三代互联网。
那前面的二代是如何的？
第一代互联网从本质上讲是计算机和计算机的联网。
第二代互联网是移动互联网，本质是人和人的联网，由于人是移动的，需要通过看不见的，却无所不在的无线电波连接，就取代了网络线的连接。
吴军老师对万物互联和之前两代互联网的区别讲了3个点：
1.万物互联之后，联网设备的总数会极大地提高。更重要的是，我们人也会成为万物互联的一个节点。最后这一点非常重要，它可以非常有效地预防疾病。
2.这么多设备来了，就带来了带宽不够的问题。
3.万物互联形成的市场规模，要比前两代互联网大得多。
无论是第一代互联网，还是第二代互联网，全世界都形成了一个高度耦合的产业，在这个产业里有详细的分工。
第一代互联网企业
第一代互联网， WinTel是核心，很多企业其实都是围着WinTel转，请看图。
第二代互联网，也就是移动互联网时代，真正起决定作用的主要有两家，一个是Google，因为它的安卓操作系统是大家非用不可的，另一个是（美国人在英国办的）ARM公司，因为今天所有手机的处理器都是由它提供设计方案，这个产业的格局跟第一代互联网时代非常相似，请看图：
第二代互联网企业
对比这两张图，你会发现一个现象，那就是它们的结构差不多，但是占据相应位置的公司则不同。因为在一个商业环境中优化得非常适应环境的公司基因，很难在另一个生态环境重新适应和发展。这就如同习惯了暖湿气候的恐龙，很难适应没有了植被覆盖的冰河时期一样。
在上面两张图中，并没有包括苹果。苹果从来是自成一体，试图单独打造一个完整的生态链，但事实证明，这种吃独食的想法在今天的商业时代里行不通，这也是它在第一代互联网时代，输给微软的原因，而今天它相比安卓，市场规模在不断缩小。
吃独食，不懂得与整个产业合作的问题在于，一旦某一些产品市场的反应不好（比如苹果的iPhone 8、iPhone XS等），整个行业没有人能够帮到它，大家都希望它干脆死掉。从这可以看出合作的重要性，在未来的IoT和5G时代，依然如此。
从第二代互联网发展到第三代万物互联，情况也是类似，控制产业的是把控操作系统和核心芯片的企业，接下来是设备制造商和软件开发商。下图是5G巨大市场的商业架构。
5G的商业架构
在这个架构中，每个人都能找到自己的位置，处于核心技术那条主线（绿色模块）上的从业者，和IoT和5G设备相关的从业者，将来的位置比较好确定，但是更多的人可能是从应用入手。
美国最大的移动通信运营商Verizon把5G的应用概括为了八大模块，它们分别是：节能，（人的）跟踪，移动大数据，IoT，实时服务。
实时的服务，需要的是，让周围的汽车能相互通信，彼此知道对方的意图。
商业系统升级。无售货员商店的自动售货，带有RFID标签的商品经过扫描器，都可以用到5G技术。
高速网络应用。5G的高速度还给VR带来了希望
高可靠性网络应用。移动设备直接和基站进行加密通信，可靠性要好很多。
每一代互联网，上述位置中主要的企业都会更换，这是由单位能量传输、存储和处理更多信息的要求决定的，也是由公司的基因决定的。在未来也是如此，为了适应IoT的发展，需要新的芯片技术和操作系统。每一次这样大的变局，就给很多人带来了机会。
最后说说关于5G的标准，目前大家讨论的是15版（3GPP-R15）。在目前R15标准中，将5G的建设分为了两步走，第一阶段是为了适应早期的商业部署，经过78次开会，去年底已确定。当前很多技术细节还没有细化，3GPP还正在讨论第16版标准R16的内容，R16可以看作5G最终版本标准，等到它完成并冻结之后，5G最终的标准才完全确定，预计时间是2020年4月。
在5G的方案中，有两个阵营，分别以华为和高通为代表。
华为提出的5G方案是在6000兆赫，也就是Wi-Fi之上。它的好处是技术简单，能较好地利用4G资源，绕过障碍物的能力强，但是带宽窄，速度受限。华为这个阵营里唱主角的还有英特尔和诺基亚。目前华为在中国试验的5G NSA，就是基于6000兆赫频率，和4G相结合的过渡型5G。
高通提出的方案则比较跃进，直接上到28千兆赫的频率，这样的好处是和目前所有的无线通信都不可能打架，而且带宽可以扩得非常宽。但是技术复杂，特别是要考虑无线电波的反射效应，而且传输距离短。但是传输距离短又有距离短的好处，那就是基站可以建设得很小，很密集，辐射反而小，美国的一些城市决定采用这种方案。
目前全世界真正决定建设5G的电信强国，只有中国、美国和韩国。2019年9月10日，中国华为公司在布达佩斯举行的国际电信联盟2019年世界电信展上发布《5G应用立场白皮书》。
按照邬贺铨院士的估计，如果5G用户占整个移动通信的比例要达到85%，即目前3G、4G用户的比例，需要的时间肯定比4G的时间长，而4G的发展中国花了大约六、七年的时间，5G需要的时间肯定比这个长。
按照邬贺铨院士的设想，中国会在今后以现有的4G接入网以及核心网覆盖作为锚点，新增5G无线组网接入标准，每年投资1000亿建设5G，这样一边钱能够收回，一边能够再投入进行网络建设。中国完成5G的建设，至少需要10年的时间，投入1万亿以上的资金。
5G最终的标准其实还没有完全确定。建设5G网络要一个很长的时间，而今天媒体上所说的5G，其实还是一些过渡性的产品。
我们还没有真正进入5G时代，马上就要迈进这个门槛儿了。
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