5G不只是比4G多1G

第三代互联网要想普及，还需要对全球的移动通信网络进行进一步的升级。

今天5G是一个热门的话题。为什么我们需要5G？实际上，今天对很多人来讲，4G的流量太贵才是无限制上网的主要障碍，而非网速。某些地方信号不好上不了网，那不是技术的问题，而是基站建设和网络基础架构建设的问题。

今天只有在一种特殊的情况下，4G移动通信网络不够用，那就是在一个很小的区域内，如果有太多人要上网。这时候，就需要总的传输率更快，而且并发处理通信请求能力更强的移动通信网络了。我们把新的网络称为5G。

从4G到5G，通信带宽增加是最明显的特征，这一点是怎么做到的呢？那就是提高无线通信的频率范围。无线通信的频率是无法向下扩展的，一是因为那些频率已经被占用了，二是因为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。目前华为提出的过渡型5G标准频率是6GHz（吉赫），比目前4G标准所采用的2GHz上下的频率要高得多，而高通提出的5G最终标准采用的频率高达28GHz。

按照目前对5G网络的设想，基站之间的距离将从过去2～3千米锐减到200～300米，这样就带来了三个明显的好处。首先，采用了更高的频率通信所带来的受建筑物干扰的问题，因为通信距离的缩短可以被解决。其次，更少的人分享带宽。我们假定在大中城市里半径一千米范围里的人口是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1千米减少到100米，功率可以降低两个数量级。这样，虽然城市里基站的数量增加了百倍，但是电磁波辐射反而大大地下降了。当然，有了5G，我们前面讲到的各种有关IoT的需求就都能够满足了。这便是从通信的角度来看待IoT。第三代互联网和5G其实是两类不同行业的人，从两个不同的视角解读IoT，以及由它推进的技术革命。那么这两种视角是否有足够大的交集，甚至能否相融呢？答案是肯定的。事实上，从1G到4G，虽然从用户的角度讲只是移动通信速度的增加，但是从技术上讲，这种变化有两条主线，一个是标准的进步，另一个则是网络的不断融合。

我们还是先从1G说起。世界上最早的民用移动通信电话是由摩托罗拉公司发明的。在1967年的国际消费类电子产品展览会（CES）上，最吸引眼球的是由它推出的第一代商用移动电话的原型。当时一部这样的电话售价2000美元，重达9千克！在摩托罗拉之前，AT&T是世界电信产业的霸主，它也不觉得移动通信有什么必要性。如果大家不愿意坐在椅子上打电话，使用无绳电话就好，因此它对于移动电话的判断是，使用者不会超过100万。当然后来的结果大家都知道，AT&T作为通信技术的引导者错过了那一次机遇，而摩托罗拉从此成为移动通信的领导者，并且主导了第一代的移动通信标准的制定。

移动通信从一开始，其实就是无线和有线的结合。进入20世纪80年代，诺基亚等公司就开始研制新一代的移动通信设备并且提出新的移动通信标准。1991年，它们开始投入使用。为了区分这两代不同的移动通信标准，以前的被称为1G，即第一代的意思，新的则被称为2G。

从表面上看，2G手机比1G的大哥大手机要小很多，更省电，而且收发短信方便。从技术上讲，1G是模拟电路的，2G是数字电路的，而数字电路本身受益于摩尔定律，能够以非常快的速度迭代。在2G手机中，一个专用芯片可以取代过去大哥大上百个芯片。再往后，使用更有效的CDMA（码分多址）标准的3G移动通信出现了，信息的传输率提高了一个数量级。这是一个飞跃，它使移动互联网得以实现，从此手机的语音通话功能降到了次要位置，而数据通信（包括浏览网络）成为主要功能。但是，从1G到3G都存在一个大问题，那就是移动通信的网络和原有的通信网络虽然能够彼此相通，却彼此独立，移动通信的网络并不依赖于已经搭建好的通信网络自成一体。

3G之前相对独立的移动网络不仅存在巨大的通信效率问题，而且它无法受益于网络技术的快速迭代。基站之间的带宽不足，再加上手机端到端的通信要经过好几级的转发，手机之间通信其实是非常复杂的。

从3G到4G，虽然基本上沿用了原有的基站，但是网络结构却有了巨大的改进。不仅基站之间光纤的带宽增加了，端到端通信时的信息转发次数减少了，而且它利用了互联网和电信网络的最新技术，比如采用了分布式基站的架构，通过云计算实现了很多虚拟化，以增加灵活性和网络各个基带的流量平衡。总之，网络技术的融合使4G的速度比3G快很多。

但是4G依然没有将所有的网络融合到一起。今天我们其实还在使用两个移动互联网，在外面我们使用4G，回到家里使用Wi-Fi。对于前者大家要按照流量付费，而对于后者基本是包月。这种不一致源于我们前面讲到的电信公司和互联网公司的差异。在4G时代，只要是在家用网络稍微多一点的地方，都需要有入户的光纤和Wi-Fi路由器，而不能所有上网都使用4G。但是到了5G时代，我们可以将间隔距离只有百米的基站看作大功率的Wi-Fi，这样对大部分家庭来讲，家里的网络和社会上的5G网络就可以合二为一，除了需要传输极大数据量的个人和企业还需要专门连入光纤，大部分人使用5G网络就可以解决所有的网络问题。从此，互联网产业和通信产业就会融合为一个更为完整的产业。

从1G到5G的发展可以看出，网络的发展是朝着不断融合的方向前进的，任何试图搭建一个独立的、单纯基于无线技术的努力都是逆流而为。今天，依然有一些人试图再开发类似于铱星的通信系统，希望用它来覆盖全球的通信。这类的新闻让很多不懂技术的人感到兴奋，甚至投资，但这完全是逆流而动。因此，虽然我们有时可以讲情怀，但是搞工程还是要讲科学基础的。对这种逆潮流而为的所谓创新的态度，是衡量每一个人科技素养的试金石。

最后，让我们一同来思考一个问题。有了5G之后，是否还需要光纤通信？答案是，不仅需要，而且还要大幅度提高。因为當我们的移动设备和IoT设备信息传输量剧增后，基站和基站之间的通信带宽就必须相应增加。虽然从理论上讲5G的信息传输率可以是4G的几十倍，但是这件事只有当主干网的带宽跟上之后才会成为可能。今天一些企业出于宣传的目的讲测试出的5G速度是4G的上百倍，那是因为其他人没有进行同样的数据下载，否则，要么主干网拥堵导致所有人都无法通信，要么大家依然使用4G的传输速度。目前，5G的布局刚刚开始，真想达到大家理想中的便利性，还有很多工作要做。（节选自中信出版集团《智能时代——5G、IoT构建超级智能新机遇》）

内容简介

人工智能迅猛发展，对社会和商业的影响日益深刻。过去被我们认为非常难以解决的问题，由于大数据和机器智能的使用，现在都已迎刃而解，比如自动驾驶、语音识别甚至癌症的个性化治疗。同时，机器智能还会颠覆现有商业模式，很多传统的行业都将采用智能技术实现迭代升级。在《智能时代》（第一版）畅销百万册后，吴军博士对内容进行了超过60%篇幅的增改，尤其是对IoT、5G通信的发展，以及区块链与机器智能的紧密结合进行了深度阐述，力图全景呈现机器智能的原理和发展历程，及其对未来产业和社会的影响。

作者简介

吴军博士，“文津图书奖”得主，硅谷风险投资人，知名自然语言处理和搜索专家。著有《全球科技通史》《见识》《态度》《格局》《浪潮之巅》《数学之美》《文明之光》等多部畅销书，并多次获得包括“文津图书奖”“中国好书”“中华优秀出版物奖”在内的国家级图书大奖。