5G需求

5G的需求，大概可以用高速率、低延迟、大连接来概括。

大家知道，4G设计当初的速率目标是100Mbps，随着技术的演进，4G Cat 11的速率已经达到600Mbps。5G进一步把速率目标提高到1Gbps以上。为了满足一些低延迟业务的需求，5G要求空中接口的延迟时间为1ms，而4G的这一指标为30ms左右。4G主要是为移动互联网设计的，强调的是人与网络之间的高速连接，而同时连接到网络的终端的数量并不是一个需要特别考虑的问题。而在蓬勃发展的物联网时代，每一件物体都有可能有联网要求，因此连接数量会有数量级的增加，5G需要具有支持海量连接的能力。

5G最抓眼球的就是它的速率。 看新闻经常是比光纤还快，一秒下一个大片，快到把人脸吹成骷髅，等等。

但是有什么样的业务需要这样的速率呢？

虽然暂时想不出，但是有一个非常流行的观点是，先修好路，自然会有车。3G、4G都是这样，微博、微信、抖音什么的，以前根本就想不到。等4G来了之后，这些应用也就有了。

很显然，这个观点首先在逻辑上就有很大的问题。 修好了路没有车也很正常啊，你就没见过没人走的路吗？ 按照3G、4G的情况去推断5G，这个也不靠谱。就像你已经活了80岁，不能按此推断你还能再活80岁。2G和3G都处于带宽短缺的时代，所以形成了修好路必有车的错觉。然而到了4G之后，带宽已经不再短缺了。

还有一个流行的观点是，科技发展往往超出人的想象力，所以保守的预测往往是错误的。 比如比尔盖茨当年说，计算机640k内存应该是够了。 而现在已经是640G了，6个数量级的增长。

必须认识到，通信和计算机有很大的不同。

计算机所涉及的所有零部件，CPU，内存，硬盘，都有一个共同的源泉就是半导体工艺。 半导体集成度在近十年提高了1000倍，大家共同水涨船高。但是通信不一样。 通信需要一个受体，以目前最广泛的eMBB为例，这个受体就是人。 人是肉长的而不是沙子做的，它能够处理的最大信息速率，也就是带宽，是固定的，超过了人的带宽是没有意义的。

通俗一点说，我在PAD上看片，我一般看缺省的高清格式，尽管有超清格式，我一般不会主动选择。为啥？ 因为我的老花眼看不出二者的区别。当然眼睛好的人还是应该能分出来的。 高清视频也就是1～2Mbps的速率，目前的WiFi，4G都远远地超出了我的需求。

当然，有人会反对。比如目前4K/8K视频很火热，有朋友跟我说，看了4K视频之后，其他的都没法看了。 我天天看高清格式视频，倒是没这种感觉了。 当然对于60”的大电视，提高分辨率还是有必要的。但是电影院的屏幕，目前还只是2K， 我认为4K/8K更多的是心理上的。 用户挑电视的时候会靠在跟前看屏幕上的一小块区域，一个像素一个像素地检查，4K/8K当然要好。如果在正常观看距离上，比如2米，4K和2K会有明显区别吗？ 我没试验过啊，有兴趣的朋友可以做一下双盲实验。

即使是4K视频，速率也只有30Mbps，4G支持也不费力啊，怎么会有1Gbps的需求呢？ 这就要说到虚拟现实VR了。 VR要求有沉浸式的体验。啥叫沉浸式？ 在真实的场景当中，如果我们慢慢地转头，看到的景物也就连续地变化，这就是沉浸的意思。VR要实现这种效果，不光要传给你正在看的东西，没看的东西也要传给你，转头的时候要现传新视角上的数据来不及，会出现卡顿，就不是沉浸式体验了。这样一来，数据量再增加30倍，差不多就到1G了。5G的1G速率的需求就是这么来的。

VR作为一种创新的视频形式，相信能够获得一定的应用。VR的麻烦在于需要一个专门的头盔，哪怕是手机盒做的简易型的，都是不方便携带的。这么一来VR一般发生在室内，而且一般是专门用途的场景，比如房地产或者旅游景点的体验店什么的。 这些业务一般不会走移动通信，更多的是WiFi或者专线。

总是有很多朋友寄希望于未来可能出现的未知业务。 虽然具体的业务会层出不穷，我们确实无法预测，但是只要最终的受体是人，人感受信息的通道就是眼睛和耳朵，鼻子舌头皮肤还都用不上，人类进化出新的感觉器官最少也得是100万年以后的事情。人眼的带宽就确定了通信的最大速率，这是一个物理瓶颈，不管什么应用出现都是无法突破的。

从现实的情况看，WiFi的速率总是领先移动网的，即使WiFi已经提供给我们100M的带宽了，但是我门最多应用的速率还是1～2M，超出10M以上的应用非常少，也只有下载软件的时候有时会达到。所以其实4G的速率已经超出需求了，5G的高速率完全是没必要的。

人的感官能力对时延同样是一个决定因素。

时延当然越短越好，没有人会不喜欢短时延，但是信息论的基本原理决定了短时延会造成高成本。信道编码依靠的是大数定律实现可靠通信，要达到信道容量，理论上需要无穷的时延。因此这个固有原理因素就决定了时延不能非常短。这里就不说其他的处理时延、排队时延和反馈时延了。非要实现低时延也有方法，就是把效率降低，用很高的信噪比去实现很低的速率。这个成本就太高了。 任总一直在说，大速率、低时延的通信技术还没有实现。其实根本就不存在这样的技术。

要知道人的感官时延大概是100毫秒左右，所以4G 几十毫秒的时延是比较合适的，1ms的时延对人没有意义。所以，只要有人参与的应用，就不需要低时延。比如常用的微博微信，甚至是很多人认为需要低时延的手机游戏，在WiFi上不都玩得挺好吗。

自动驾驶是被广泛误解为需要低时延的应用。你可以经常看到有文章说，低时延使得刹车距离更短，从而更安全。 但是这要基于一个假设，就是刹车指令是通过5G网络从远程控制中心传送给汽车的。 显然实际的解决方案不是这样。 象刹车这种对时延和可靠性要求都非常高的指令，只能由车在本地产生，采用尽量短的回路。依靠网络传输的，是路线规划和路况信息这样的对可靠性和时延没有特殊要求的信息。Google汽车已经跑了几百万公里了，并不需要一个低时延的网络。甚至没有网络的时候，汽车也应该能跑，这是起码的要求。

基于同样的原因，象无人工厂这些工业应用也无法通过5G网络实现。5G是一个公共网络，对经济性的要求决定了它无法达到工业级的可靠性。不是说技术上做不到工业级的可靠性，而是能做到也不做，太贵了公众用不起。所有的工业应用必须用专线。 远程手术也是同样的道理。

对于这个话题，你经常会看到一个很高大上的技术叫“网络切片”，意思是在5G网络上切出一个高可靠性的通道出来，用来满足工业应用。 但是这实际是不可能做到的。 一个系统的可靠性取决于最薄弱的一环。如果5G网络采用统一的硬件设施，如果不想多花钱，就已经决定了这是一个民用级别的可靠性，是不可能在软件上做点工作使之达到工业级的可靠性。 就像特朗普车队，要清道、设岗，要有探路车、开道车、救护车、通信车、陆军一号这些硬东西，要花大把的银子。单靠在大街上挂几个标志是无法保证总统安全的。

虽然低时延高可靠性（uRLLC）是5G定义的三大场景之一，但是这与5G作为一个公共网络的基本特征相矛盾，是绝无可能实现的。

刚才所说的自动驾驶和无人工厂，属于物联网的例子。 接下来我们聊聊普遍意义的物联网。

有句非常有名的话，叫做“4G改变生活，5G改变社会”，说的就是物联网。5G使我们的社会从互联网发展到万物互联的社会。

虽然普遍认为目前处于物联网爆发的前夕，但是有个问题，物联网未必是移动通信的菜。

移动通信是怎么来的呢？ 起初就是人要打电话，要到处跑，不光在本地跑，还要出差，还要出国。这个特点要求移动需要统一标准，全球统一。所以要有个叫3GPP的组织，几百个公司的人一起制定这个标准，扯来扯去效率是很低的。还要搞个核心网去支持运营，运营商还要养着一大票的运维人员，这些特点就决定了移动通信会比较贵。

所以说，除非移动，不然没有必要用移动通信。 这样移动通信的客户群就很明确，一是人，二是车，另外还有野生动物。所以eMBB，车联网，野外科学考察等等，是移动通信的正经业务。

但是大多数东西是不动的。 在Wifi已经普及的情况下，很大的一块业务会被Wifi分流，比如智能家居。 并且eMBB是2C的，而物联网多数是2B的，象油田，电力公司这些大企业更倾向于自建网络，就不用向运营商交月租了。以NB-IoT为例，一个链接每年20块的资费对很多应用是很大的一个负担。 这就有了象Lora这样的系统的生存空间，成本比5G低得多。

所以，从5G的三大需求看，高速率和低时延的需求都是不存在的，物联网只有小部分落入5G的范围。