张佳鑫：【家长课堂】5G时代畅想（2）

近些年，通信发展速度越来越快，手机的处理速度也越来越快。以前，人们视频通信画面总是不太清晰，而现在手机基本上可以当电脑使用了，手机的中央处理器（CPU）性能提升了10000倍，而内存价格则下降了45000倍。由此可见，存储价格越来越低，CPU性能越来越高，内存处理能力越来越强，这在通信中叫“摩尔定律”。摩尔定律的特点就是：集成电路上可容纳的晶体管数目每18个月增加一倍，性能也提升一倍，成本下降一半。

说到通信，就离不开终端。最早的大哥大顶部有一根约10厘米长的天线，这是第一代移动通信。大哥大看着非常酷，但如果用它拨打跨省电话，还需要缴纳漫游费，非常不方便。此后功能机出现，它有一个小小的方屏，下面是一个键盘，随着通信事业的发展，全球通、神州行、动感地带开始进入人们的生活，我们不仅可以发语音，还可以发短信甚至发彩信；我们不仅有了手机终端，还可以用手机浏览网页看文字。此后，随着智能机的出现，手机屏幕越来越大，人们不仅能够通过手机打电话、发彩信、发短信，还可以“网上冲浪”，因为有了3G网络，人们可以在手机上玩一些简单网络游戏，甚至能够打视频通话，只是此时的视频电话还不够高清，网络速率也非常慢。在21世纪10年代，高级智能机越来越多，手机已经没有了嵌入式按键，有的手机已经拥有了全面屏。我们迎来了4G时代，手机APP越来越多，打车、挂号、听书、购物越来越方便，视频聊天画面也越来越清晰，这就是无线通信在终端的大踏步发展。

1G到5G：无线移动通信的发展历程

在通信中，我们把无线通信的发展划定为1G、2G、3G、4G、5G时代。这里的“G”并不是指流量，而是英文Generation的缩写，指的是时代。1G是模拟语音时代，也就是说，在信号传输时，传输的就是波形本身，并没有对它进行量化。2G是数字语音时代，在信号传输时，传输的并不是波形，而是010101的数字，数字就是信息。实际上，无论是语音、文字、图片，还是视频，都可以用数字的方式进行传输。比如，图像采集压缩编码技术、视频采集压缩编码技术等，就可以把视频抽象成010101进行传输，这种技术就叫数字通信技术。那么，视频画面为什么会有清晰度的差别呢？实际上，视频本身并不具有清晰度的差别，只是在传输过程中，可以传得很高清或者存得很高清，这样就有了不同版本不同清晰度的差异。3G是宽带数据通信时代，其特点是带宽越来越宽了。此时，人们不仅可以打电话、发短信，还可以看彩信、浏览网页等。4G是移动互联网时代，不仅能够在电脑上浏览网页，在手机上也可以浏览网页了。这时人们不仅能够发语音、发短信、发彩信，还可以视频聊天。5G是物联网、人工智能时代。5G时代的“路”不仅是从4G时代的四车道变成了八车道，并且它还是一个立交桥。5G时代，人们已经不只是关注人与人之间的通信了，还关注人工智能领域。

通信的发展是指数型上升的。简单总结一下：1G时代，能够发模拟语音；2G时代，能够发短信；3G时代，不仅能发彩信，还能浏览网页；4G时代，可以进行视频通话；5G时代，能够实现万物互联。这就是从1G到5G的基本发展脉络。

从1G至今，移动通信约每十年出现一次重大技术变革。无线网的演进，本质是建设更宽更优的“路”：更宽是指增加载波带宽，更优是指增强承载效率。1G时代传输的是模拟语音，其多种标准包括AMPS、TACS等；2G时代能够支持数字语音和低速通信，两种标准分别为GSM、CDMA；3G时代实现了数字话音和中高速通信，四种类型的国际标准分别是WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMAX；4G时代实现了移动宽带和全IP通信，两种通信标准分别是LTE FDD、TD-LTE；5G时代是万物互联，标准是IMT-2020。

手机屏幕顶端会显示使用的是第几代网络，如果显示4G，使用的就是4G网络；如果显示5G，使用的就是5G网络；如果显示GSM，使用的就是2G网络，这时发视频、看网页就很难了，只能打电话；如果显示GPRS，使用的就是2.5G网络，它的速率比GSM稍高一些；如果显示E，使用的就是2.75G网络，信号比GPRS稍微高一点，但是还没有达到3G的水平，能看网页，但是速率很慢。也就是说，手机屏幕上标注的字母代表的是我们享受到的网络水平和能力。但实际上，通信的发展不是一蹴而就的。

1G时代是有线向无线的飞跃。1G存在多种标准，包括美国的AMPS标准、英国的TACS标准等，当时在这方面我国完全依赖进口。1987年，我国第一代移动通信正式开通，不同省份引入不同制式的设备，当时的大哥大价格贵、音质差，而且特别容易被窃听或者盗号。

2G时代是模拟向数字的飞跃。2G以两大标准为主，欧洲主导GSM标准，美国主导CDMA标准。当时，在这方面我国仍然依赖引进，也就是把技术引进来，消化吸收后再进行国产化。当时出现了四个本土的通信制造商，分别是巨龙、大唐、中兴和华为。这一阶段，我国能够生产手机，但却做不了芯片。

3G时代是语音向数据的飞跃。这时，国际上不仅有欧洲主导的WCDMA标准、美国主导的CDMA2000标准，我国主导的TD-SCDM也成为国际三大主流标准之一，我国开始走上了自主创新之路。在美国将WiMAX加入3G标准后，国际上就有了四大通用标准。这一阶段，我国生产的手机有了自己的芯片，开始走向品牌化。

我国在推出TD-SCDMA标准时，其实是非常艰难的。当时欧洲主导的WCDMA标准最为普及，美国主导的CDMA2000排在第二位，我国推出的TD-SCDMA只有中国移动在运营（因为我国还要兼顾WCDMA和CDMA2000，因此中国电信、中国联通需要运营这两个标准）。2009年中国移动获得TD-SCDMA商用牌照。

TD-SCDMA为什么没有取得市场上的主动？其一，标准方面完成晚。与欧洲的WCDMA、美国的CDMA2000相比，TD-SCDMA并非同步推出。其二，运营方面介入晚。运营商介入较晚，标准及产品设计没有充分考虑运营需求，产品工程化考虑不足。其三，产业链方面推动晚。国际产业参与度低，端到端产品推出时间晚；终端、芯片、仪表等环节商用初期严重滞后。其四，国际化方面启动晚。启动错过最佳时机，与其他技术相比，没有明显竞争力。

虽然TD-SCDMA未能取得市场主动，但在标准化、产业化和商用化等方面为国家、为产业、为企业积累了大量系统性经验和人才，没有这个阶段，就不会有4G、5G的成功，甚至未来6G方面的突破。从国家方面看，我国移动通信第一个系统性自主创新技术，为国家培养了标准化方面的重要技术力量和队伍，积累了完整的经验，也为4G、5G的技术创新和标准化工作奠定了关键基础。从产业方面看，我们打造了涵盖系统、芯片、终端、仪表和关键元器件等的完整产业链，从“无芯”到“有芯”，带动了相关产业发展壮大。从人才方面看，在开展技术攻关的同时，实现了人才队伍的储备。

4G时代是窄带向宽带的飞跃。4G时代有两大主流标准，分别是LTE FDD和TD-LTE，其中LTE FDD由欧亚主导，TD-LTE由中国主导。此时，TD-LTE形成了完整的产业链，产品水平与欧亚标准基本同步，并且在知识产权方面提升了标准话语权。

4G的标准博弈也是大国实力的体现。当时，中国主导的TD-SCDMA演进技术在3G时代处于弱势，TDD存在两种设计，不利于形成规模，在此情况下，我国坚持走自己的技术标准之路。当时国内有两种声音，一种是继续发展3G，另一种是融入主流发展4G。最后我们坚定地选择了TDD之路，来确保国家利益最大化。尽管LTE FDD发展成熟，但TD-SCDMA技术属于我国自主知识产权，国内对TDD技术及产业颇有积累，值得在这条路上继续探索；同时，我们需要跳出追随者陷阱，提高在通信领域的综合实力，增强国际话语权；并且，移动互联网使得TDD频谱战略价值显著提升，迎来了大发展时代。此外，WiMAX与LTE的竞争正处于白热化阶段，此时中国市场就显得举足轻重，因此各产业利益集团都在期待我们的市场。我国最终选择了LTE道路，并将两种TDD设计进行融合，形成我国主导、具有广泛国际支持的TD-LTE标准，这也使得我们的标准回归主流。随着我国产业的全力推动，TD-LTE赢得国际众多主流公司支持。

在国家层面，4G作为设立一致的TD-LTE发展目标，实现了中国主导的技术全球“三分天下有其一”，实现了中国产业跻身国际领先行列，获得更大的发展空间；在构建移动宽带国家信息化基础设施方面，提升了社会生产生活效率。在标准层面，我们不希望TD-LTE成为只有中国自己使用的标准，而希望成为全球实际商用部署的主流标准；不希望TD-LTE只由个别运营商运营，而希望和LTE FDD一样成为全球多数运营商的选择；不希望TD-LTE只有少数设备厂商支持，而希望形成多厂商的有效竞争格局。因此，在推动4G标准时，我们的推进策略是推动TD-LTE与LTE FDD同步发展、融合发展、全球化发展，同时考虑到了市场及时性、高质量高性能、低成本，最后赢得了国际运营商的选择和部署。

5G时代是人人通信向万物互联的飞跃。5G时代，移动互联网业务等应用将引起千倍的流量增长，万物互联将连接百亿级的物联网设备。在开展5G标准竞争时，各国启动得都很早。当时，美国Verizon计划5G网络2017年商用，韩国计划2018年试运行5G。2013年，我国成立IMT-2020（5G）推进组，计划2020年商用，事实上商用时间比预计的要早。5G的主要驱动力包括移动互联网、物联网和人工智能，一是需求的持续增长，二是连接对象的不断拓展，由人与人的通信到物与物的通信，实现了万物互联。