195-说透5G

开篇词｜除了使用5G手机，你为什么还得了解5G行业？

你好，我是杨四昌。欢迎你来和我一起学习 5G。

说起 5G，你或者你身边的小伙伴，应该已经有使用 5G 手机、5G 上网套餐的人了。但是，具体 5G 是怎么回事呢？平时听到、看到的，诸如“5G 手机为啥这么贵，我一直用 4G 手机行不行”“4G 挺好用的啊，现在谈 5G 是不是为时过早”“5G 的应用场景都有哪些，和我有啥关系”等问题，我们又该怎么去理解呢？

别急，我这个从业 20 多年的通信老兵，会在这门课中一一为你解答。

在我从业的 20 多年里，我服务过包括信通院、爱立信、华为、中兴在内的大型通信企事业单位。可以说，我见证了通信技术的一路飞奔，从 2G、3G、4G 发展到了今天的 5G，我也有幸追随着这个浪潮从事了很多不同性质的岗位。

这些年，我参与过大型通信网络的规划设计，以及大型通信项目的交付，也负责过 3G/4G/4.5G/SDN/NFV 的端到端综合解决方案规划、整合和推广；甚至，我也从事过产业分析和商业模式研究，以及国内外重点市场拓展和大型项目的营销策划。这些工作涉及移动通信产业的各个重要环节。

从 2016 年开始，我专注于 5G 相关的工作，包括 5G 的技术标准和解决方案的研究、5G 产业链上下游研究分析等等。

正是因为我的这些经历，我的脑海里已经形成了一张 5G 的全景图，我也希望能通过这门课把它传递给你，帮你拨开纷繁复杂的技术体系和舆论迷雾。

5G，与你我息息相关

说起学习 5G，咱们还是得先解决第一个问题：作为一个普通人，我会用 5G 手机享受 5G 的网速，不就好了吗，有必要学习 5G 吗？

对于这个问题，我可以从产业格局、国家政策和行业发展这 3 个维度，和你分享一下我的答案。

从产业格局上看，5G 已经成为全球产业竞争的制高点和焦点。当前，全球两个最大的经济体，也就是中国和美国，围绕着 5G 展开了跌宕起伏的竞争，我国顶尖 5G 相关企业被打压。同时，5G 引发了芯片行业的“军备竞赛”，7 纳米和 5 纳米 5G 芯片相继推出；5G 在车联网和工业互联网等行业，也是过得风生水起等等。

从国家政策的角度看，国家给了 5G 产业很多支持。近几年，多份国家重磅政策文件都明确提出支持 5G 发展，例如“十四五规划和 2035 年远景目标”、2021 年 4 月底工信部公开发布的《5G 应用“扬帆”行动计划（2021-2023 年）（征求意见稿）》等等。

从行业发展的维度看，5G 与行业的深度融合发展潜力无限。5G 是万物智能接的时代，其带来的发展空间和潜力将远大于 4G。也因此，5G 时代一批企业会受益并发展壮大，很有可能会引领时代。

你看，5G 已经成为社会发展的必然趋势。而在未来，5G 随时可能颠覆你所在的行业，无论是你是否身处技术领域。

我举两个最典型的例子吧。

比如，你是一名前端工程师，未来 5G 时代，App 上需要承载更多更酷炫的效果，或许 3D、全息、AR/VR 直接变革了目前的前端开发模式，你需要了解更多的前沿技术，紧跟趋势总是没错。

再比如，你是一名创业者，4G 之后的移动互联网时代，成就了类似拼多多、字节跳动、美团这样的公司，那这次 5G 迎来的工业互联网时代，将会成就怎么样的企业？你需要思考、研究。咱们做事情，总得顺应些什么趋势才能做成吧。

一句话总结就是，5G，与你我的未来息息相关。对于一个趋势，最好的尊重就是在“评头论足”之前，你先去了解它。

但是，5G 涉及领域那么多、辐射面那么广，又涉及多产品、多技术融合，还包括各种应用、标准、基础设施、服务、利益相关方等等相关知识。我们该从何学起呢？

学习 5G，你得有好用的方法论和系统的框架

刚开始接触 5G 的时候，我也很迷茫：

为什么有不少声音唱衰 5G，5G 究竟能不能成功？

5G 涉及芯片、无线、传输、核心网、边缘计算等诸多技术，我应该从哪里入手呢？

据说美国要单搞一套 5G 标准，5G 技术真的会分裂成两套标准吗？

我国 5G 相关企业被打压，5G 还有能发展起来吗？

5G 有杀手级应用吗？何时能找到杀手应用？

在后来的摸爬滚打中，我发现，其实掌握 5G 最快捷的方法，就是从 5G 产业的角度去全面认识 5G。只有当你在脑海里有了一幅全面的 5G 图，你才能很好地把握住 5G 的发展脉络，才能对 5G 的发展前景有更准确的判断，才能结合自身的优势在 5G 发展中找准定位。

在这门课里，我会把基于自己多年的学习研究和工作实践，总结提炼出的 5G 学习方法论，以及配套的系统框架，分享给你。在这个方法论指导下，只要你沿着系统框架和脉络逐步细化、逐步深入学习，系统掌握 5G 知识肯定不在话下。

这个方法论是怎样的呢？

首先，我们要建立一个 5G 产业的全局观，通过这个 5G 的系统框架图，弄清楚 5G 的宏观层面包括哪些模块内容。

接下来，我们对每一个系统框架图包含的各个子模块内容进行拆解，弄清楚它们都包括什么，有什么用。

最后，我们从几个不同的子系统开始学习：包括 5G 标准子系统、5G 解决方案子系统、5G 使能技术和应用子系统、决策支撑子系统，以及运营服务子系统。

基于这个方法论，我们就可以把庞杂的 5G 知识梳理清楚了，也就是下面的 5G 系统框架：

5G系统框架图

这个框架包括 5 个系统、14 个模块。

5G 标准子系统：也就是 5G 的技术标准进展情况，包括 5G 技术标准化这 1 个模块。

5G 解决方案子系统：这个子系统构成了一个端到端的 5G 网络，包括终端和芯片模块、无线接入网模块、承载网模块、核心网和运营支撑模块、基站基础设施模块、核心网基础设施模块，以及边缘计算模块等 7 个模块。

5G 使能技术和应用子系统：包括 5G 和人工智能、物联网、云计算、大数据深入结合产生的智能底层技术，以及这些技术如何与行业结合产生多种 5G 应用，这个子系统包括应用使能技术和 5G 应用这 2 个模块。

决策支撑子系统：这部分主要是国家的 5G 政策、5G 与不同产业组织之间的协同，这个子系统包括决策机构和产业支撑机构 2 个模块。

运营商服务子系统：这个子系统涉及 5G 的运营投资、网络建设和网络运维等方面的内容，这些内容支撑着 5G 运营服务。这个子系统，包括运营机构、网络服务机构这 2 个模块。

就这样，通过这 1 个系统框架图、5 个子系统、14 个主要功能模块的系统架构，你就可以把零散的 5G 的知识变得更加系统化和模块化了。当然了，你不需要记住这张图的所有细节，只要你在脑子中形成一个大概的印象，需要时按图索骥就可以了。

这门课是如何设计的？

具体到这门课里面，我希望我能站在产业全局的宏观层面，告诉你如何看待并分析当前 5G 的一些问题，也能让你明白微观层面上的标准、技术的细节到底是怎样一回事，最后再落地和你一起讨论技术标准与具体的产品、解决方案的结合。

所以，我把这门课分成了“从历史视角看 5G”“从技术视角看 5G”“从场景和应用视角看 5G”和“Beyond 5G”共 4 个模块。

从历史视角看 5G：通过移动通信技术的内在发展规律，判断 5G 的发展阶段和前景。

我会带你先回溯 1G~4G 的发展历史，提炼出移动通信技术遵循的内在发展规律，总结出前提要素、产业要素、前景要素和商业模式 4 个判断准则，来帮助你看清 5G。当然，你也可以用这个规律，来判断任何一项技术的前景和发展阶段。

从技术视角看 5G：通过标准和解决方案两条主线，了解 5G 标准的进展，掌握 5G 解决方案涉及的主要产品、技术。

基于标准和解决方案这两个主线，我会给你讲解 5G 的技术标准运作机制和标准进展情况，以及 5G 的整体方案涉及到的芯片终端、基站、承载网、云化核心网这些主要产品。

当然，你也会深入了解到这些产品所涉及的无线技术、承载网技术、核心网技术、终端芯片技术等等。同时，我也会穿插介绍运营商现有的 5G 频谱资源等内容。

从场景和应用视角看 5G：进一步理解应用使能技术平台和 5G 应用之间的相互关系。

了解了 5G 相关的底层技术后，我们这部分要讲应用层，你会学到 5G 和物联网、人工智能、大数据、云计算和边缘智能的深度融合，以及这种融合催生的智能底层使能技术平台是怎么一回事。我还会给你讲解几个 5G 的典型应用场景，来进一步说明这个智能底层使能技术平台对各行业的赋能情况。

Beyond 5G：理解 5G 到底是如何改变社会的。

当你对 5G 的技术和应用都有了大致的了解之后，这部分我将和你聊聊 5G 和后 5G 时代的技术如何加速推动数字社会的全面到来，以及 5G 与后 5G 技术如何与 6G 技术协同发展。

最后，我想说，5G 正处于不断的发展变化之中，技术标准还在完善、产品和方案不断推陈出新、应用场景也正如雨后春笋般涌现，我自己也还在不断地学习提升。基于过去的经验和知识积累，我设计了这门课程，希望能带你从既定的方向中探寻未来的潮头趋势。

聪明的人总与时代联系到一起，欢迎你来到这里和我一起学习，一起深度思考，一起把握 5G 赋予我们的时代机遇。我是杨四昌，我们正式课程见。

01｜从1G到3G：从野蛮生长到数据崭露头角

你好，我是杨四昌。

从 2019 年初第一款 5G 手机发布，到 6 月工信部发放 5G 商用牌照，再到同年 11 月，中国的三大移动运营商宣布提供 5G 服务，5G 越来越被大众关注。但是，关于 5G 的发展阶段和前景却是众说纷纭：有人说 5G 是一个成功的技术；有人说发展 5G 没啥必要，4G 就足够了；还有人说现阶段发展 5G 还为时尚早……

其实，在我看来，这些困惑的本质都是要回答一个问题：一项技术 / 一个产品，在什么条件下可以获得商用上的成功？

为了回答这个问题，我会在接下来的两节课中，带你用移动通信技术发展的视角来看看，1G 到 5G 技术的更新迭代，都遇到了什么问题，下一代通信技术又是怎么解决这些问题的，以及这中间遵循的内在规律是什么。了解 1G~4G 发展遵循的规律后，我相信你会对 5G 未来的发展和前景有一个比较清楚的判断。

首先，我先给你看两个数据：

移动通信技术是从 20 世纪 80 年代开始发展的；

移动通信的发展基本遵循每 10 年升级一代技术的节奏。

如果看完这个数据你还没有什么感知的话，咱们再通过一张图，看看移动终端是怎么跟随这个节奏变化的。

移动通信技术发展时间表和对应的终端形态

1G：全新产业野蛮生长

看到 1G 对应的终端，你的脑海里是不是出现了 80 年代港片里面非常经典的一幅画面：大佬从小弟手中很是高调地接过了一个“大哥大”，声音相当洪亮地指挥着其他小弟。

这里我为啥用了“高调”这个词？

因为在当时，人们的通信方式还主要是固定电话，但随着经济发展和经贸活动的发展，人们已经迫切地需要移动通信，来随时随地获取和传递信息了，所以这些少数拥有一台“大哥大”的人就很有优越感了。

那为了匹配“大哥大”这种移动设备间的通信，当时的无线系统又是怎么建设的呢？

通常的做法是，把一个城市分成许多小块的区域，在每个区域的中心位置建设一个基站，每个基站只覆盖一小块区域。这样一来，手机和基站的距离变得很近，手机只需要很小的发射功率和一根小型天线就可以相互通信了。这样的小块区域在移动通信里有个专用名词，叫做蜂窝小区，我们也简称它为小区。

那 1G 移动通信是什么时候开始商用的呢？

这是手机出现之后的事了。1973 年，在纽约曼哈顿的摩托罗拉实验室，以马丁 · 库帕（Martin Cooper）为首的研究团队发明了“世界上第一部手机”，这是一部工程样机，它证明了 1G 手机在技术上是行得通的。接下来就是规模化生产的问题了，只有实现了规模化生产 1G 手机才能正式商用。

随后，摩托罗拉集中解决了规模生产遇到的各种问题，并于几年之后正式发布 1G 商用手机。所以，直到 1981 年，1G 网络才在美国芝加哥最先得到大规模商用，采用的是 AMPS 技术标准。手机和网络的商用，标志着 1G 正式进入商业化的时代。

1G 移动通信开始商用之后，市场发展又如何呢？

这种全新的 1G 移动通信技术在美国市场大受欢迎，发展潜力很大，你看一下这个数据：商用第一年，用户数达到 20 万；在短短几年内，用户数很快突破了 200 万。伴随着用户的快速增长，美国开发的 AMPS 技术，也成为了 1G 时代最有影响力的技术标准。

1G 在美国市场大获成功，这个时候欧美各国也在开发和商用自己的 1G 移动通信系统，其中比较著名的有：英国的 TACS、北欧东欧和俄罗斯使用的 NMTS、日本的 JTAGS、德国的 C-NetZ、法国 Radiocom2000，以及意大利的 RTMI。伴随着多个 1G 移动通信系统的商用，1G 的用户数快速增长，1G 展现出了巨大的发展潜力。

到这里，我们可以小结下，1G 为啥是一个成功的技术：

首先，1G 满足了当时人们随时随地通讯的需求，这是 1G 得以发展起来的前提；

其次，1G 技术成功商用说明了 1G 具备产业化能力；

最后，1G 用户数的快速增长使得 1G 的产业规模不断扩大。

不过，随着时间的推移，1G 技术也逐步暴露出一些问题。这里我给你举一个例子。

1987 年，我国引入了英国的 TACS 系统，这个系统是由摩托罗拉和爱立信共同建设的。虽然都是采用 TACS，但摩托罗拉设备和爱立信设备之间不能相互漫游。为了相互区分，使用摩托罗拉设备建设的 1G 被称为 A 网，而使用爱立信设备建设的 1G 被称为 B 网。

可以想象一下，你拿着几万块钱买的大哥大，从使用 A 网的城市出差到了使用 B 网的城市，手机直接就没法用了。

当时，1G 面临的就是这样的问题：各个国家都在忙着开发自己的 1G 移动通信系统，可是这些系统之间无法漫游，人们没办法用一部手机去往各地，实现随时随地通话，这也就成了 1G 时代最大的弊端和硬伤。

此外，对于终端来说，像大哥大这样大块头的手机，携带起来并不方便。因此，追求小型化也成为各手机厂商努力的方向。

为了解决 1G 移动通信系统的这些问题，2G 移动通信系统登上舞台。

2G：全球通信的时代

针对 1G 时代无法漫游的问题，很多国家都纷纷开发了新一代移动通信系统，也就是 2G。其中，欧洲的做法非常具有代表性。当时，欧洲各国选择彼此合作，一起开发统一的 2G 移动通信技术，这套系统就是 GSM 系统。

1982 年，在 CEPT（欧洲邮电管理委员会）的全力支持下，GSM 技术被定为欧洲唯一的 2G 移动通信标准。标准一经确立，欧洲的企业、研究机构开始全力研发 GSM 技术，并在短短几年间，形成了一套标准化技术。通过采用统一的技术标准，GSM 成功解决了 1G 不能漫游的问题。

与此同时，GSM 技术商用化进程也在快速推进中。

1991 年第一个 GSM 网络在芬兰开通，随后 GSM 在欧洲快速普及。随着 GSM 的普及，GSM 终端价格和 GSM 建设成本也在快速下降。欧洲属于发达地区，有近 5 亿人口，欧洲 GDP 之和高于美国，GSM 能在欧洲普及，说明 GSM 已经具备了相当的规模效应。

欧盟也在积极地向全世界推广 GSM，短短几年的时间，GSM 就在全世界各地迅速发展起来了，充分展示了它巨大的发展潜力，进而奠定了 GSM 在 2G 时代的主导地位。

漫游问题解决了，那 1G 终端比较笨重的问题，在 2G 时代又是怎么解决的呢？

其实，1G 终端比较笨重的主要原因是在于 1G 采用模拟技术，手机集成度不高，信号也很容易受到干扰。

与此形成对比的是，2G 系统采用数字通信技术，数字技术会把语音信息变成 0 和 1 的二进制数字编码，再通过数字编码传输语音信息，然后在接收端把接收到的数字编码进行解码，还原成语音信息。

在具体实现上，数字技术用晶体管确切的导电状态和不导电状态来表示 0 和 1，再通过大量晶体管的组合来完成功能复杂的电路。

20 世纪 80 年代，基于数字技术的大规模集成电路技术已经发展起来，我们可以在一块芯片上集成数量庞大的晶体管来实现复杂的电路功能。当时已经出现了很多类型的数字芯片，比如用于系统控制和计算的 CPU、用来处理 2G 信号的 DSP/FPGA、用于存储程序的 ROM 芯片等等。

就这样，2G 手机通过使用这些数字芯片，实现了在极小的物理尺寸内，集成大量的晶体管来实现通话的功能。这也就解决了 1G 终端笨重、携带不方便的问题，2G 手机可以轻轻松松放进衣服口袋里。同时，也正是因为使用了这些数字芯片，2G 不仅比 1G 更省电，通话质量也变得更好了。

你看，2G 系统通过采用统一的技术标准和数字技术，解决了 1G 系统不能漫游和终端笨重的问题，并由此迅速形成了强大的产业化和商业化能力。短短几年内，2G 的用户数突破 1 亿，成为了一个规模庞大的产业。所以我们可以说，2G 是一个很成功的技术。

然而，到了 20 世纪 90 年代末，随着互联网的兴起，人们不再满足于使用只能打电话的手机，随时随地能够上网的需求就出来了。

但是，在制定 2G 标准的时候，互联网还没有普及，谁也没料到互联网发展会这么迅猛，所以这个标准对上网这类数据业务的考虑不足。

虽然 2G 理论上的最高速率能到达 171.2Kpbs，但在实际的网络中，需要同时支持语音和上网两类业务。因此，在运营商的现网中，2G 上网速率通常只能达到 100Kbps 左右，而且这个 100Kbps 还是多个用户共享的，每用户通过 2G 上网的平均上网速率只能到达 20~40Kbps 左右。这是什么概念呢？40Kbps 的速率，连收发电子邮件、浏览网页你都会觉得特别慢，更甭提要看图片、刷视频了。

针对 2G 没办法满足人们上网需求这一点，很多国家就联合起来，一起开发了新一代的移动通信系统，也就是 3G。

3G 时代：数据业务崭露头角

通过全新的网络架构和技术体系，3G 的确大大提升了上网速度：在 3G 商用的第一个阶段，也就是 2001~2005 年，可以到达 2Mbps；到 3G 商用的第二阶段，也就是 2006 年以后，甚至可以达到 14.4Mbps。

但是，3G 并没有像 1G、2G 那样在商用之后迅速发展起来。我先给你分析下，为啥在第一个阶段 3G 发展就不太顺利：

这个阶段的 3G 技术还不成熟，最高速率仅能达到 2Mbps。并且，这个 2Mbps 还是多个用户在一起共享的，每个用户的平均速率也就是几百 Kbps；

这个时期的手机还是以满足通信功能为主，并没有按照互联网业务的需求来重新设计手机；

这个阶段的移动互联网业务还没有发展起来，非常单一，3G 手机上网对用户的吸引力不足。

所以，第一阶段的 3G 网络只是被用于无线上网，也就是你可以买一张 3G 上网卡插在笔记本电脑上，或者是通过 3G 路由器来实现随时随地上网。但在当时，笔记本电脑还是挺贵的，只有一些商务人士因为工作需要才会使用，使用 3G 无线上网的用户还比较少。

讲到这，相信你不难看出，这个时候的 3G 网络发展潜力十分有限。

好在这种情况并没有一直持续下去，随着 3G 技术的成熟，3G 速率得到了大幅提升，最高速率从 2Mbps 提升到 14.4Mbps，每个用户的平均速率也高达几个 Mbps，这就来到了 3G 商用的第二个阶段，此时 3G 速率的提升，增加了 3G 业务的吸引力。

智能手机 + 应用 App 这种全新的商用模式也开始出现了。

这有一个标志性的事件，2007 年，苹果公司推出了第一代 iPhone 手机，还在 2008 年发布了 3G 版的 iPhone。与以往以打电话为主要功能的按键式 3G 手机不同，智能手机的交互操作十分简洁，并且拥有强大的互联网功能和丰富的应用程序，为人们带来了全新的体验。

而这样的手机终端，需要 3G 网络才能发挥出全部的威力。于是，在 3G 速率大幅提升的背景下，智能手机开始迅速普及，3G 用户数开始爆炸式增长，移动互联网时代正式来临。

你看，3G 是在解决 2G 移动通信没法满足上网需求这个前提下发展起来的：

在发展初期，由于技术不成熟终端功能有限，商业模式不成熟业务潜力有限，这项新技术的发展十分缓慢；

但是，随着 3G 技术日渐成熟，网络速率得到大幅提升，更重要的是智能手机普及和海量 App 应用的推出，标志着移动互联网时代的来临；

而移动互联网这种全新的商业模式，也推动着 3G 业务快速发展起来，3G 开始展现出巨大发展潜力。

随着智能手机的普及，看视频、打在线手机游戏这类业务开始兴起，人们对手机数据流量的需求迅速增长。这时候，3G 网络的上网速度慢，上网时延长的问题就暴露出来了，最直观的感受就是看视频时卡顿，也没法玩大型的在线游戏。

渐渐地，3G 已经没办法满足日益增长的移动数据需求了，4G 网络的部署逐步提上了日程。下节课，我们重点来看 4G 是如何成就移动互联网，并渗透到我们生活的方方面面的。

总结

好了，到这里我们这一讲的内容就结束了。

这节课，我们回顾了 1G、2G、3G 的发展历程，目的是为了回答“一项技术 / 一个产品，在什么条件下可以获得商用上的成功？ ”这个问题，进而帮助你更好地理解 5G 产生的背景，以及现在它正处于的发展阶段。

通过 1G~3G 的诞生背景、发展中遇到的问题，以及解决问题的思路，我们可以总结出移动通信产业发展有这 3 个关键要素：

前提要素：解决当期的主要问题或者满足当期主要需求；

产业要素：技术是否可商用化；

前景要素：是否具备规模经济效应（衡量指标：用户数 x 每用户产生的价值）。

为了便于你理解，我这里用一张表来总结归纳一下这 3 个关键要素，以及它们和 1G、2G、3G 发展历程的关联。

课后思考题

最后，我还给你留了个课后思考题，我想请你结合这一讲学习的内容，来分析一下摩托罗拉的“铱星系统”为啥失败了，苹果手机又是因为什么成功的呢？

我是杨四昌，感谢你和我一起学习 1G 到 3G 的技术发展，欢迎你把这一讲内容分享给同样对移动通信技术发展历史感兴趣的朋友，我们下一讲见。

02 | 从4G到5G：发展5G真的有必要吗？

你好，我是杨四昌。

在上一讲，我们在分析 1G~3G 发展历程时，从前提要素（满足需求或者解决问题）、产业要素（技术满足商业化条件）和前景要素（是否具备规模经济效应）这 3 个维度找到了移动通信技术的内在发展规律。

4G 和 5G 也是移动通信技术，那它们的发展还遵循这样的内在规律吗？有人说“4G 改变生活，5G 改变社会”，又是怎么理解呢？

今天这一讲，我们就一起去看看 4G 的发展和 5G 的前景，一起来弄清楚这个说法吧。

4G：移动宽带改变生活

上节课讲到，2008 年智能手机的普及促进了移动互联网的发展。而随着移动互联网业务的发展，3G 网络逐步暴露出各种问题。我这有典型的两个例子：

用 3G 网络看在线视频，时延、卡顿、黑屏是家常便饭；

用 3G 网络下载一个 App 或者打开一个电商网站的购物页面，也是慢得出奇。

这些问题的出现，恰恰说明了 3G 速度慢、时延大，用户在使用很多业务时都感觉不畅顺、不痛快、不爽。很明显，3G 已经不能满足移动互联网的发展了，这种情况下，4G 就逐步发展起来。

4G 怎么解决 3G 速度慢和时延大的问题呢？

通过正交频分复用 (OFDM)、多输入多输出 (MIMO)、载波聚合 (CA)、全 IP 分组核心网等技术，4G 能提供峰值速率高达 1Gbps、单用户速率能达到几十 Mbps、时延一般在 50 毫秒的网络体验。

如果你对这个数字不敏感的话，可以对比看下 3G 的数据：3G 的峰值速率为 14.4Mbps、单用户速率能达到几 Mbps、时延一般在 100 毫秒左右。

因此，4G 技术能更好地支持各种移动互联网业务的发展，解决了 3G 技术存在的问题。

我可以带你看几个关键节点和数据，感知下 4G 发展的节奏：

早在 2004 年，移动通信行业就开始启动 4G 的标准技术研究工作了；

接下来几年，4G 技术标准制定完成，技术产业化进展顺利，在 2010 年开始在欧洲和美国商用；

4G 开始商用后几年内，4G 在全世界陆续商用，用户数达到了 5 亿。

看到这些数字，是不是想起了我在上一讲说过的一句话：移动通信的发展基本遵循每 10 年升级一代技术的节奏。

移动通信技术发展时间表和对应的终端形态

没错，但是从 4G 时代开始，移动通信产业不仅仅是一个移动通信技术以一个周期进行迭代升级那么简单了。这是因为从 4G 时代开始，衡量移动通信技术市场规模经济大小的指标，发生了变化。

在 1G~3G 时代，移动通信技术的使用和影响力，主要是在移动通信产业内部，因此其市场规模可以通过“用户数×每用户产生的话费”来衡量。

而 4G 技术除了提供 1G~3G 的各种通话业务外，其影响力已经辐射到我们生活的方方面面。主要原因是，4G 能提供的移动宽带能力和互联网的业务创新能力相结合，催生了各种各样的移动互联网业务，而这些业务成功改变了我们的生活：

微信改变了人与人之间交流和沟通的方式；

支付宝改变了人们的支付方式；

淘宝、京东和拼多多等电商改变了人们的购物习惯；

美团和饿了么改变了人们的就餐习惯；

滴滴等打车 App 改变了人们的出行习惯；

手机微博和今日头条改变了人们获取信息的方式；

爱奇艺和腾讯视频改变了人们的影视娱乐习惯；

各种共享经济在一定程度上让使用权和所有权分离。

当然，这样的例子还有很多。“4G 改变生活”这句话，一点也不假吧？

因此，在衡量 4G 技术的发展潜力时，除了需要考虑 4G 用户数产生的话费总额，我们还得考虑 4G 和互联网结合产生的经济效应以及对人们生活的影响力。综合考虑这几点，4G 产生的规模经济效应该是远大于 1G~3G 的。

通过上面这些例子你也可以看出来，4G 的整个价值链条非常复杂，不同的参与方挣钱的方式肯定不一样。也就是说，不同参与方商业模式不同，而商业模式的成功或者失败，也直接影响到各参与方的生产。

因此，从 4G 开始，判断一个移动通信技术成功与否时，需要增加一个关键因素，这就是商业模式。

这么说可能有点抽象，我们举一个 4G 网络投资建设的主体运营商的例子吧。运营商在 4G 时代的主要商业模式，就是通过提供各种不同的数据流量套餐来挣钱。运营商的这个商业模式虽然简单，但是挣得却是自己能力范围内的钱：运营商作为数据管道，通过提供数据流量带来的收入和利润，都在持续增长。

你看，综合上面这些因素，我们已经可以判定 4G 是一项成功的技术了：

前提要素：4G 是为了解决 3G 不能满足移动互联网业务需求的问题而出现的，所以有坚实的前提条件；

产业要素：4G 时代，移动通信产业合力制定技术标准，并在 2010 年完成产业化，开始商用；

前景要素：4G 移动宽带和互联网结合，其影响力渗透到我们日常生活的方方面面，发展潜力远远超过了 1G~3G。可以说，4G 的发展潜力，包括 4G 移动通信业务本身再加上移动互联网的潜力；

商业模式要素：由于 4G 参与方多，价值链条变得更复杂。4G 时代运营商的商业模式清晰，作为主要参与方的互联网企业也有清晰的商业模式，因此 4G 商业模式是清晰且成功的。

但，随着 4G 业务的发展，新的需求和问题也来了：大量的新型业务如 AR/VR、云游戏、高清直播、高清 / 超高清视频等，导致流量需求剧增，需要更大的带宽；车联网和车路协同、工业互联网，对时延和可靠性严格要求；物联网业务蓬勃发展，带来了海量物联网设备的接入需求。

而 4G 技术不能给大带宽、低时延高可靠、海量物联网设备接入这 3 类需求的提供足够的支持，此时 5G 技术就逐步提上日程了。

那么，5G 又是如何解决这 3 类需求的呢？

5G：万物智联的社会

5G 通过 100MHz 甚至高达 400MHz 的频谱带宽，结合新型编码、大规模天线阵列和载波聚合等技术的使用，极大地提升了系统的性能指标，你可以看看下面的具体数据感受一下：

5G 最高峰值速率达到了 20Gbps、单个用户速率能达到 1Gbps，可以满足各类 AR/VR，云游戏、高清直播、高清 / 超高清视频的大带宽需求；

5G 的时延为 1 毫秒 /10 毫秒，可以满足各类低时延高可靠业务的要求；

5G 能支持每平方公里 100 万物联网设备的接入，折合每平方米一个物联网设备，可以满足目前物联网的接入需求。

满足了这些需求，5G 的产生就具备了前提条件。

接下来，我们看看 5G 的技术成熟度和商业化情况。

目前，5G 的技术标准化和产品商业化在同步进行中，具体情况如下：

支持高带宽的技术已经商用，如高清直播、高清视频等等，各国也在陆续部署中；

支持低时延、高可靠的技术标准化工作已经基本完成，目前处于商用的初期，还是以试点或者小规模部署为主，离大规模商用还需要一些时间；

目前所说的 5G 物联网技术都是指 NB-IoT 或者 eMTC，采用 5G 来支持海量物联网设备接入的技术标准，目前还在制定中，预计在 2022 年基本完成，目前看来，距离商用还有一段时间。

总体来看，说到 5G 的发展潜力和市场前景，没有人会怀疑，但是真要达到改变社会方方面面的程度还需要一定的时间和努力。如果套用一句俗语的话，那就是：前途是光明的，道路不是一帆风顺的。

从目前已经商用的情况来看，5G 目前的商用模式还是以 To C（面向消费者个人）为主，比如运营商目前主推的 5G 视频类业务等，运营商的 5G 套餐也是流量包月为主，与 4G 的商业模式类似。而 5G 目前 To B（面向企业用户）业务的商业模式还在摸索中。

但业界对 5G 的前景和可能带来的规模效应还是非常乐观的：

对于国内情况，信通院对 5G 的规模经济效应已经有了专门的研究，发布了《5G 经济社会影响白皮书》，预测 2030 年，5G 带动的直接产出和间接产出将分别达到 6.3 万亿元和 10.6 万亿元；

对于全球情况，IHS 在《5G 技术如何影响全球经济》中指出：2035 年 5G 将在全球产生 12 万亿美元的经济活动产值。

因此从客观上看，5G 目前处于发展初期。5G 的大带宽类型技术已经商用，5G 低时延高可靠类型的技术预计在未来 1~2 年逐步迈入商用阶段，但 5G 支持物联网设备接入的技术还在研发中，不过我们从业界的预测中依然可以乐观地相信，5G 的未来，大有可为。

而这也意味着，现在就是学习 5G 的技术、寻求 5G 技术红利的最好时机。

总结

好了，这一讲就到这里，我们来回顾下这一讲的重点吧。

我们一起回顾了 4G 的发展历程，也介绍了 5G 的发展情况，然后我们对 5G 的发展阶段做出了判断。4G 和 5G 的发展，与移动通信产业发展的 4 个关键要素密切相关：

前提要素：解决当前的主要问题或者满足当前主要需求；

产业要素：技术是否可商用化；

商业模式：清晰的商用模式，也就是靠什么挣钱；

前景要素：是否具备规模经济效应（衡量指标：用户数 x 每用户产生的价值）。

为了便于理解，这里用一张表来总结归纳一下这四个关键要素和 4G、5G 发展历程的关联。

课后思考题

学完这一讲的内容，我想请你按照这一讲的思路，找到一个 5G 典型的低时延高可靠的行业应用和海量物联设备接入的应用，分析一下它们的应用前景和商业模式。

我是杨四昌，感谢你和我一起学习。如果你身边的朋友，也在讨论 5G 到底有没有必要、前景如何，欢迎你把这一讲内容分享给他，我们下节课见。

03｜用一通电话带你遍历移动通信基础

你好，我是杨四昌。

通过前一节课的介绍，我们已经对 5G 涉及的范围和内容有了整体的认识。现在我们进入到“从技术视角看 5G”这个模块的学习，在这里我会用 8 节课的时间与你一起顺着 5G 技术标准和 5G 解决方案这两条主线，从不同角度来了解和学习 5G。

由于 5G 涉及的领域比较多，涉及的知识又极为宽泛，为了帮助你更好地学习，我必须要先介绍一些移动通信行业必备的基础知识。这就好比你盖房子总得打好地基一样，地基稳房子才能稳。你知道 5G 的全称叫什么吗？第五代移动通信技术。你说你学第五代移动通信技术，却对移动通信基础知识一无所知，这于情于理都说不过去吧？

不要担心，虽然这一讲看上去概念很多，但我会用一通电话帮你把它们都串起来，我们先来进行下这通电话的剧情设定。

男主人公小王，是一名科技企业工程师，住在北京上地；女主人公小兰，在传媒行业工作，住在北京国贸大望路。他俩认识一段时间了，小王这天好不容易要到小兰的电话，下班回家后要鼓起勇气给小兰打个电话。

在后面的讲解中，我会把小王和小兰打电话的这个过程逐步展开，你能通过这通电话了解到整个移动通信的基础知识，为你在后来的 5G 学习中打好基础。

首先我们先来看移动通信到底是什么。

移动通信是什么

移动通信是一种通信方式。通信又包括有线和无线通信，顾名思义，它们的区别就在于需不需要线缆来传输信息。我们日常使用的手机，就是属于无线通信领域下的一种移动通信技术应用。

我这里画了一张通信方式的划分图，看完这张图你就清楚移动通信和通信之间的关系了。

通信方式的划分图

可以看到，无论是无线通信还是有线通信，在我们的生活中都有诸多应用，都是我们生活中不可缺少的部分。当然，在这门课中，我还是会将重点放在移动通信上，特别是我会用手机串起一整个移动通信流程说给你听。

继续我们刚才说的小王给小兰打电话例子。

首先，我们回到小王拿起手机开始拨打小兰号码的这个动作，小王的手机需要把拨号信息发出去，但他们俩的手机并没有通过一根线缆连在一起，所以打电话的这个过程显然是通过空气来传播的。

这是怎么做到的呢？靠的是电磁波。电磁波可以在空气中传播，当然声音也可以，但进入了移动通信时代后，远距离的通话我们已经不靠“吼”了，我们用手机，让手机通过电磁波的方式把我们的信息传送给对方。

说到电磁波，你可能感觉有点陌生，但你一定知道光波，光波就是电磁波的一种。电磁波是以光速（300,000 公里 / 秒）来进行传播的，它遵循下面这个公式：

你先看看这个公式，你会发现光速是恒定的，电磁波的频率越高，电磁波的波长就越短，你先记住这一点。

为什么要跟你介绍这一点呢？这涉及到我们 5G 的频谱分布和频段规划的问题，这部分我会在第 7 讲详细和你介绍。在这里，你只要需要了解这东西是什么、有什么用，就够了。

电磁波是一种自然界中存在的资源，为了有效地开发和利用电磁波，人类根据电磁波的频率和波长对电磁波进行了分类。下面这个是根据电磁波频率从低到高的顺序，以及波长从大到小的排列顺序，制作而成的电磁波分布图。

电磁波分布图

可以看到，电磁波的频率分布范围很宽广。在实际使用中我们也会把电磁波分成连续的小段来使用，这每一个连续的小段就是频段。频段的带宽，就是用频段内电磁波的最高频率与最低频率相减得到的数字，单位是赫兹（Hz）。

举个例子，工信部分配给中国电信的 5G 频率是 3400MHz ~ 3500MHz , 我们可以说中国电信获得的频段的带宽就是两数相减得到的 100MHz。

当前呢，移动通信现阶段使用的频率范围是在 100GHz 以下，随着 6G 技术的开发，未来移动通信使用的频率范围可能会高达太赫兹（THz），移动通信可以使用的潜在频率范围如下表：

好了，到这里你已经了解了移动通信是通过电磁波来传播信息，也掌握了频率和波长的相互关系、频段和频段的带宽，以及移动通信可以使用的频率范围。有了这些了解后，我们接着往下学。

移动通信系统的构成和功能

我们继续小王和小兰的通话。

上面讲到小王的手机把拨号信息发出去后，这些信息通过电磁波的方式在空气中传送。

这些电磁波首先会和附近高高的铁塔上叫天线的家伙取得联系，天线接收到小王的拨号信息后，会立马把小王的拨号信息汇报给和它相连的设备，这个设备叫基站。由于这个基站比较娇贵，我们一般把基站放在一个靠近天线的小房子里，这个房子就基站机房。

在移动通信系统里，这样的铁塔、天线和基站的数量很庞大，为了方便管理，在功能上把它们组成一个网，有一个专有名字叫无线接入网。手机和基站天线之间发射和接收电磁波信号这个通道叫做空口。

无线接入网构成图

再继续看小王手机的拨号信息：基站通过光纤把小王的拨号信号继续往小兰那边传，这样的光纤都是埋在城市地下管道里，每个基站都有几根光纤来传送信息，一个城市基站的数量又很多，所以这样的光纤数目巨大。

另外，光纤经过一定的距离后信号会变弱，通常间隔一定的距离我们就会部署一些专门的设备，这些设备叫光传输设备，光传输设备用于汇聚大量的基站光纤和再次放大信号，这样的设备在功能上把它们组成一个网，叫承载网。

在这里你可能有个疑惑，我们是在讲移动通信系统，为啥又讲到光传输设备呢？

我来解释一下，这是因为无线接入网的大量基站设备分散安装于各个角落，而核心网一般位于运营商的核心机房，这两者之间的距离很远，从几公里到几百公里都有可能。

核心网设备的数据流和基站的数据流都是电信号，但是电信号在传输过程中衰减比较严重，没法传输这么远的距离。所以就有了这样的解决方法，我们先把核心网和基站的电信号转换成光信号，而光信号在传输过程中衰减小，能传输比较远的距离，因此我们在无线接入网和核心网之间就部署了一系列的光传输设备。

承载网构成图

这时，小王的拨号信息通过承载网就传输到运营商的中心机房了，机房里会有一类设备立马对小王的身份进行核实和验证，主要是看看小王有没有欠费。确认小王身份后，它们会再核实小兰的信息，看看小兰有没有欠费、关机还是开机状态，以及小兰目前大概在什么位置。

紧接着在这类设备的指导下，小王的拨号信息找到小兰的手机，并在小兰的手机上振铃，这类在运营商中心机房中的设备在功能上组成一个网，就是核心网。

核心网的构成图

在小兰接通电话后，核心网接为小王和小兰之间建立了一条通信通道，同时核心网启动计时器，记录小王和小兰的通话的起始时间。小王和小兰打完电话后，核心网负责拆除这条通信通道，并停止计时器，然后把起止时间信息和通话时长信息整理后记录下来。

小王打完电话后，可以访问运营商的网站或者 App 查询这次通话的费用。运营商的运营支撑系统会从核心网中得到小王的本次通话信息，并结合小王签约的业务套餐，把本次通话的费用计算出来，还会把本次通话的费用和时间信息通过网址 /App 展示或者短信发给小王，让小王清清楚楚明明白白消费。

支撑小王和小兰通话的所有设备都要求 365X24 小时正常运转，为了保证这些设备能正常运转，运营支撑系统还负责对所有的无线接入网、承载网、核心网的设备进行维护和管理，这样可以保证小王和小兰每次通电话都顺畅无比。

我们再通过一个完整的通话过程示意图来感受一下小王和小兰的本次通话。

电话通话过程示意图

你可以从图中看到，本次通话涉及的网元有：终端 1 、基站天线 1、基站 1 、承载网、核心网、基站 2、基站天线 2 、终端 2。

通过前面小王给小兰打电话的案例，我们已经知道了移动通信系统哪些功能模块构成，以及这些各个模块之间是如何协同工作的，在这里我把移动通信系统的构成图画了出来，便于你理解。

典型的移动通信系统组成

总结

好了，这节课到这里就结束了，让我们再回顾一下本课讲到的知识。

在这节课中，我们结合了一个典型的手机通话的实际案例，学习了移动通信的基础知识、移动通信的系统构成，以及了解到移动通信的各个部分是怎么一起协同工作的。

我们再来总结一下移动通信系统的子系统，它们包括终端、无线接入网、承载网、核心网、业务系统和运营支撑系统，这里也来归纳它们各自的特征：

终端：以手机为主，也包括数据卡以及各种行业终端设备；

无线接入网：由基站天线、基站以及连接它们的电缆构成；

承载网：包括各种光传输设备；

核心网：包括建立和拆除通信通道的设备，以及用户数据库（负责登记每个在网用户的信息）；

业务系统：包括运营商自己经营的业务系统（短信、彩信等），以及负责运营商和第三方业务互联互通的业务网关；

运营支撑系统：包括计费和网管功能。

这节课我们掌握了移动通信基础知识，将会为我们后续 5G 的学习打下良好的基础。下节课，我们会来学习 5G 技术标准化方面的内容。

课后思考题

学完了这节课，我想请你结合所学内容，分析下两个手机用户进行微信聊天的业务流程是怎样的，并把涉及的主要网元和业务流描述一下。

欢迎你和我一起学习，如果你有朋友也对移动通信基础知识感兴趣，也欢迎你把这节课分享给他。我是杨四昌，我们下节课见。

04｜5G产业全景图：如何能高效、系统地掌握5G？

你好，我是杨四昌。

关于 5G，我们已经在前面的学习中多多少少了解了一些：我们知道了 5G 手机、5G 基站，还知道 5G 的标准有 R15、R16 等多个版本；我们也知道 5G 能与人工智能、云计算等技术结合，还有 5G+ 车联网、5G+ 工业互联网等各种应用。

可以看出来，5G 涉及的领域非常多，不同领域之间的跨度很大，知识点范围也很宽泛，同时 5G 还在不断发展中，新标准、新产品、新方案和新应用不断涌现。你可能会问：怎样才能高效、系统地掌握 5G 呢？

5G 学习方法论

想必你还记得我在开篇词中简单介绍过一个学习方法，也分享了这样的一张图：

你可能在当时只是有了个印象，并不是很理解，我在这里再详细解释一下，后面我也会通过对这张图的拆解带你全面了解 5G。为了能高效快速、系统全面地掌握 5G，我们需要从 5G 产业的角度作为切入点循序渐进地学习：

第一步，通过价值相互依存关系分析，找出 5G 各类利益相关方的关系，在这里把每一类利益相关方归纳为一个子系统，给出 5G 子系统价值关系图。

第二步，把 5G 产业涉及的内容按不同的功能进行归纳，得到不同的功能模块，并把这些功能模块分别归纳整合到第一步中得出的子系统中，这样我们就可以得到 5G 系统框架图。

第三步，对每个模块进行分析，把各个模块划分成不同的功能实体，最终我们可以得出一幅完整的 5G 产业全景图，了解到 5G 产业的全貌。

首先，我们开始认识 5G 的第一步：通过价值相互依存关系分析来确定 5G 各子系统的价值关系图。

5G 子系统价值关系图

这该怎么理解呢？这里我用高速公路举例，和你说明 5G 各个利益体之间的价值关系。

我们先来梳理一下修高速公路大致要走什么流程：

参考相关的交通标准来确定高速公路如何修，比如需要容纳多少车流量、服务区怎么设置等等；

根据标准把高速公路建好；

建好后让各种车都可以在这条高速公路上顺畅地行驶。

这样就结束了吗？

不是的，建好这样一条高速公路，我们还需要其他相关部门的协作与支持。

比如，修建高速公路前，需要了解国家交通部门的政策和规划，还要和国土部门沟通好，和城市的发展协同；修建时，也需要交投集团出钱投资和负责运营，需要相关服务公司负责设计和建成后的维护服务。

你能看到，这几个步骤和流程之间是存在着价值依存关系的，其实我们 5G 各子系统也是这样。

5G 产业涉及到 5 个利益体，也就是 5 个子系统，分别是标准子系统、解决方案子系统、使能技术和应用子系统、决策支撑子系统，以及运营服务子系统。

5G子系统价值关系图

那这 5 个子系统之间的相互关系是怎么样的呢？我们可以参考刚刚提到的修公路的例子来理解。

正如修公路前要提前确定好修建标准才能动工一样，5G 的标准也是整个 5G 产业发展的基础。因此，在 5G 产业框架中，我们把 5G 的标准子系统放在 5G 产业框架的最底部，来体现它的基础和支撑作用。

明确了标准之后，我们才能发展解决方案子系统涉及到的各种技术，整个解决方案子系统都要依托于标准子系统。于是，在 5G 产业框架中，5G 解决方案子系统要位于 5G 标准系统之上。

然后，5G 的使能技术应用子系统需要在解决方案子系统搭建的端到端大管道里跑，它们就如同在高速公路上奔驰的各类汽车，整个使能技术和应用子系统都是依托于 5G 网络而存在的，没有 5G 网络也就没有 5G 的使能技术应用了。

所以呢，在 5G 产业框架中，我们把 5G 使能技术和应用子系统放在 5G 网络解决方案子系统的上面。我再啰嗦一句，5G 使能技术和应用子系统也是 5G 的利润来源，是把 5G 影响力辐射到各个行业的重要载体。

最后，就像高速公路需要各种支撑和协作一样，5G 产业的发展也离不开决策和运营服务的支持，决策支撑子系统和运营服务子系统是 5G 产业发展的重要支撑，因此，在 5G 产业框架中，我们把它单独地放在整张图的右侧，表示它们的支撑作用。

确定 5G 系统框架

接下来我们对价值关系图进一步分析，给出 5G 系统框架。

在给出具体的框架之前，我们在这里先把 5G 产业的范围明确一下。5G 产业一共包括下图中 14 个模块的内容：

5G产业涉及的内容

接下来我们依据不同的功能，把这 14 个功能模块归纳整合到不同的子系统之中，这就跟玩乐高或拼拼图一样，要把每一个模块都放到属于它们自己的位置上。

我们先来看第一块拼图，这个跟“标准子系统”这个名字如出一辙的 5G 技术标准化模块，它就归属于 5G 标准子系统。前面我们提到，5G 标准是 5G 产业的重要基础，5G 之所以是 5G 而不是其它，就是因为有一系列的技术标准在背后支撑着。换句话说，没有 5G 技术标准，也就没有 5G 技术和 5G 产业。

第二块，5G 应用和应用使能技术，这两个模块一起组成了 5G 使能技术和应用子系统。在这个子系统中，5G 和人工智能、物联网、大数据、云计算、边缘技术等几个技术相结合，成为使能技术平台，然后再与各个行业的应用场景结合，形成各种各样的 5G 应用。

第三块，决策机构和产业支撑机构，我们可以把这两个模块归入 5G 决策支撑子系统中。这个子系统起到一个决策支撑的作用，主要包括了国家关于 5G 的政策制定、5G 和其他行业组织之间的协作，以及 5G 智库方面的内容。

第四块拼图，运营机构、网络服务机构模块，它们也有对应的子系统，就是 5G 运营服务子系统。这部分主要包括运营投资和网络建设、网络运维等方面的内容，起到运营服务支撑的作用。

好了，到现在你肯定会发现这张拼图还有一大处空白，这部分是 5G 解决方案子系统的内容。

5G 解决方案子系统非常重要，它构成了一个端到端的 5G 网络，5G 所有的数据流量都承载在 5G 网络上，通过 5G 网络这个大管道输送，没有 5G 网络也就没有 5G 产业。因此，我们可以认为 5G 解决方案子系统是 5G 主动脉。

其中，终端和芯片、无线接入网、承载网、核心网和运营支撑，以及边缘计算构成 5G 的网络大通道，是解决方案子系统的主要模块；而站址基础设施和网络基础设施是整个 5G 解决方案的配套设施。

我们归纳一下上面讲述的内容，得到了这个 5G 的系统框架，一共包括 5 个子系统和 14 个功能模块，这也就是开头我们给出的那张图。

5G系统框架图

由于解决方案子系统涉及的内容比较多，为了方便你后面在“从技术视角看 5G”板块的学习，我还要和你解释下解决方案子系统的这几个主要模块和关注点。

5G 终端和芯片：5G 的应用都是基于各种各样的 5G 终端产生的，没有 5G 终端也就没有 5G 的各种应用；而 5G 芯片又是 5G 终端的核心，没有 5G 芯片就没法制造出 5G 终端。

无线接入网：无线接入网主要由各种 5G 基站组成，由于基站是整合各种 5G 无线技术而研发出来的设备，是 5G 特色技术的主要代表，而且 5G 基站也是 5G 网络投资的主体，在 5G 网络总投资约占 60% 的份额，因此我们 5G 基站的部署部分需要考虑怎样才能节省投资。

承载网：5G 承载网包括基站所需的前传、中传和回传，以及无线接入网线路侧承载和核心网承载。它需要满足 5G 所需的带宽，以及时延上的需求。

边缘计算：边缘计算需要尽量靠近数据源或者最终用户，这样业务数据流在边缘计算上能直接分流和路由到应用服务器，可以降低终端到应用服务器的总时延，以及降低回传到核心网的 5G 流量。

核心网和运营支撑：5G 的核心网是基于云上的核心网，运营支撑系统也部署在云上，一般安装在运营商的数据中心。

了解了这些之后，接下来，我们把 5G 系统框架中的 14 个功能模块，细化为不同的功能实体，就可以看到 5G 产业的全貌了。

5G 产业全景图

细分后的 5G 产业全景图是这个样子的，你可以花一两分钟仔细看下。

5G产业全景图

由于每个功能模块的内容都不同，因此我们细化到功能实体的原则也各不相同，我们的总体原则就是把功能模块按性能、构成、应用场景等，细分成不同类别的功能实体。我在这里举两个例子来带你了解一下。

首先我们来看解决方案子系统里的无线网接入网模块的细分原则。5G 的无线接入网主要是由基站构成，而基站有不同的类型，目前对于基站的划分主要是根据发射功率 (总发射功率或者每通道发射功率)、每个基站覆盖的面积、基站的部署场景，以及是否支持通用硬件和虚拟化这 4 个方面来进行的。

所以我们可以把 5G 无线接入网分成不同类型的基站，分别是宏基站、微基站、小基站、室内分布系统，以及开放架构基站，这样我们的功能实体就细分出来了。

接着来看使能技术和应用子系统里的 5G 应用模块。我们知道 5G 应用有成百上千种，但是每一种具体的 5G 应用都是在一定的应用场景中发生的，而这个具体的应用场景和具体的行业是密切相关的，每个行业的应用场景都有这个行业的烙印，所以在这里我们就可以把 5G 应用按行业来进行分类，我们就细分出了娱乐生活、智能医疗、工业互联网、车联网等等功能实体。

其余的模块，你也可以按照我给出的总体细分原则自己尝试着细分一下。

到这里，我们已经可以从结构上来认识 5G 了，我在这节课中给出了１张 5G 产业全景图、５个子系统和 14 个模块，这里的每个模块都细化到了功能实体或者产品形态的程度，这样能方便你系统和全面地了解目前 5G 整个产业的情况。

你也不必每一个都记下来，因为这里面的大部分内容我都会在后续的课程中逐步为你展开介绍。它已经足够系统和全面，你完全可以通过这张图先对 5G 建立一个整体认识和思维架构，这样日后无论是在学习还是生活中遇到相关的疑问都可以按图索骥，寻找到对应的模块和解决思路。

总结

好了，这节课到这里就结束了，我们再来回顾一下所学内容。

这节课，我们从 5G 产业角度出发，逐步深入、逐步细化，依次了解了 5 个子系统之间的价值关系、子系统内部的 14 个功能模块构成，以及 1 张全面的 5G 全景图，并对每个涉及的子系统、功能模块和功能实体都进行了大致介绍，这里我再给你归纳复习一下。

5G 标准子系统：是 5G 产业的重要基础，只有标准化这一个模块；

5G 解决方案子系统：5G 主动脉，包括终端和芯片、无线接入网、承载网、核心网和运营支撑、边缘计算这 5 个主要模块，以及站址基础设施和网络基础设施这两个配套设施；

5G 使能技术和应用子系统：5G 的利润来源和 5G 影响力的重要载体，包括 5G 应用和应用使能技术；

5G 决策支撑子系统和 5G 运营服务子系统：这是两个支撑，分别起到决策支撑和运营服务的作用。

通过这样系统化模块化的方式，我们可以对 5G 产业有一个全面的认识，在以后的学习中也能更高效、更聚焦。下节课，我们将会学习 5G 技术标准制定相关的内容。

课后思考题

最后，我给你留了两个思考题，我想请你结合本节课所学的内容，试一下把 5G 手机进行高清视频业务所涉及的模块，或者 5G 手机进行银行面部识别所涉及的模块列出来。

欢迎你和我一起学习，如果你身边的朋友也对 5G 学习相关的内容感兴趣，也欢迎你把这节课分享给他。我是杨四昌，我们下节课见。

05 | 决定5G产业生态的技术标准，是怎么制定出来的？

你好，我是杨四昌。

通过上节课的学习，你已经知道了 5G 的整个产业全景图是怎样的，也对 5G 有了初步的了解。

那当前 5G 的产业生态能如此欣欣向荣，靠的又是什么呢？答案很简单：标准。万事万物要成体系都得有标准，5G 的技术标准就是 5G 产业生态的重要基础。

一说到 5G 标准，你可能觉得很太专业、太遥远，是科研工作者才需要关心的事情，但其实 5G 标准离我们并不远，它与我们的日常生活息息相关。业界有个说法：“一流企业靠标准，二流企业靠品牌，三流企业靠产品”。这里所说的标准就是行业的游戏规则，只要你在这个行业里，就必须遵守这样的游戏规则。

制定标准的企业，就对这个“游戏”有了绝对的掌控权。

我们就拿掌握了 5G 专利技术的高通和华为来说，每一部 5G 手机，我们都大概需要给高通缴纳大概 2.275%～3.25% 的专利费，给华为不超过 2.5 美元（折人民币大约 16 元）的专利费。除了他们之外，诺基亚、爱立信等公司也要收 5G 专利费。现在，你知道为什么 5G 手机比 4G 手机贵了吧？

除了 5G 手机，5G 技术被越来越多地应用到汽车行业中。5G 的专利费，已经成了汽车行业和 5G 移动通信行业之间争论的焦点。你看，5G 专利费都开始收到汽车行业去了，可见 5G 技术标准的辐射力确实很厉害。

既然 5G 标准这么重要，那 5G 标准是怎么制定出来的呢？别急，我慢慢跟你讲。

从以往的 3G 和 4G 标准制定的情况来看，在制定一代新的移动通信技术标准时，业界首先要开展广泛的讨论，就这个新的移动通信技术标准要实现的目标和关键性能指标达成共识，也就是说，我们制定 5G 技术标准的前提，就是要先明确 5G 的愿景目标和性能指标。

5G 的愿景目标和性能指标

那 5G 的愿景目标和性能指标，是由谁来确定的呢？是国际电信联盟（简称 ITU）。

国际电信联盟，是联合国专门负责信息通信技术（ICT）事务的机构，致力于实现世界上所有人之间的互联互通。可以说，我们今天打的每一通电话、发送的每一封电子邮件、浏览的每一条微博，都受益于它的工作。

国际电信联盟（ITU）从 1985 年开始，启动移动通信系统课题的研究，并于 2000 年首次主导了 3G 移动通信技术的发展，在这以后，包括 4G、5G，以及未来 6G 在内移动通信技术的发展，都是由国际电信联盟来主导的。

接下来，我们先分别看看 5G 的愿景目标和性能指标是什么，然后再看看有了这些前提条件怎么去制定技术标准。

国际电信联盟在 2012 年启动了 5G 研究，并在 2015 年完成了 5G 愿景建议书。

这里的“发展愿景”，其实就是我们常说的用户和市场需求、业务趋势和应用趋势。根据这个愿景，它还制定出了移动通信技术的总体框架，细分出了应用场景、关键特性、研究方向和标准化时间表。

在愿景建议书中，国际电信联盟定义了 5G 的 3 大目标场景，以及衡量这 3 大目标场景的 8 个关键性能指标，也就是 8 个 KPI 指标。

这 3 大目标场景是什么呢？我们先看下这张图：

5G三大应用场景（来源：ITU-R）

我们先看第一个场景，增强型移动宽带（Enhanced mobile broadband，eMBB）。

增强型移动宽带可以提供大范围的连续覆盖，同时还能提供更多的流量，满足大容量、高速率的传输需求。

给你举个例子感受一下。试想你现在在听周杰伦的演唱会，现场有几万人，你想用手里的 4G 手机，给没到场的亲朋好友发视频、开直播，这显然是不太可能的，估计你连手机信号都找不到。但是在 5G 的支持下，现场的每一个人都能轻松发视频、开直播，网速不会因为海量的人群受到影响。

这就是热点高容量和连续广域覆盖的场景，像 AR/VR、高清视频、超高清电视、3D 等应用，都需要超高速率的支持。于是，国际电信联盟就把需要这类应用的需求归纳为一个目标场景，命名为增强型移动宽带（eMBB）。

除了一些应用对超高速率有额外的需求外，还有一些应用场景对网络的可靠性和时延的要求非常苛刻。比如，我们日常生活中的抢红包就是这样。在手速一样的情况下，你用 4G 手机肯定抢不过使用 5G 手机的朋友。其中，很重要的一个原因就是 5G 的时延比 4G 低得多，直观感受就是快人一步。

这就涉及到了，第 2 个目标场景：超可靠和低时延通信（Ultra-reliable and low latency communications，URLLC）。

当然了，我们大力发展 5G 并不是专门为了你能抢到红包。其实，除了抢红包，在 URLLC 下还包括了很多重要且关键的应用，比如自动驾驶、智能制造、自动控制和工业机器人等。这些应用需要在各自的场景下，实时应对各种突发情况，并能迅速、准确地作出判断和响应，这就要求网络具备超可靠、低时延的特性。

比如，行驶在道路上的自动驾驶汽车，面对突然闯入的行人，必须及时识别并作出紧急刹车等决策，才能避免酿成悲剧。在这样“毫秒必争”的时刻，网络的延迟显然不能再以“秒”来计算了。

好了，我们来看 5G 的第 3 个目标场景，也就是大规模机器类通信（Massive machine type communications，mMTC）。

这个名词可能有点不好理解，我们换个词，它也叫海量物联网设备的接入，适用于低功耗大连接的场景，例如我们常说的智慧工厂就适用于这种场景。

5G 时代，工厂里各种设备和生产物料将通过 5G 物联网接入工厂管理系统，企业不再需要人工或电脑定时检查物料的使用情况和设备日常维护信息，物联网会把这些信息实时送到你手里，有效提升管理效率、降低成本。届时，我们将进入智慧工厂时代。

未来物联网还将在城市公共设施、物流、农牧业、环保、家居、个人健康监测，以及个人穿戴设备等许多领域得到大规模地应用，童年曾经畅想的“科幻世界”正一步步来到你面前。

好了，你现在知道了，增强型移动带宽、超可靠和低时延通信、大规模机器类通信就是 5G 的 3 大目标场景。那对应到每个场景的性能指标又是怎样的呢，也就是说我们要怎么样把这 3 大场景的主要特性描述清楚呢？

其实每个场景对应的性能指标都是不同的。比如，你用 5G 手机上网，可能对最高网速有要求，对平均网速有要求，对移动性有要求，对时延也有一定要求。你看，用这 4 个性能指标，我们就可以衡量 5G 上网到底好不好了。

国际电信联盟在考虑了这 3 大目标场景后，提炼出了 8 个关键性能指标，力求把 5G 的 3 大场景的各种应用描述清楚。

这 8 个关键性能指标，你可以看一下这张图：

5G关键性能指标（来源：ITU-R文档）

这张图看起来还挺复杂的，那该怎么理解呢？

你看到中间的放射状色块了吗？其中，浅一点的绿色区域被标记为 IMT-Advanced，它代表的是 4G 的关键性指标；而深一点的绿色区域上写着 IMT-2020，代表的就是 5G 的指标。

我把 4G 和 5G 的指标对比数据放在了一张表。相对于 4G，5G 的关键性能指标的提升是很直观的。

4G和5G性能指标对比

好了，明确了 5G 的三大目标场景和八大关键指标后，接下来的问题就是怎么制定这个 5G 技术标准。

相信你已经从一些相关报道了解到，很多组织以及不同国家的企业都在参与 5G 标准的制定，比如华为、爱立信、各国运营商、3GPP 等等。那么，他们到底在做些什么？又是如何分工协作的呢？这里就不得不提 5G 技术标准的运作机制了。

5G 技术标准运作机制

3G 时代，全球有四个标准（包括：中国的 TD-SCDMA、欧洲的 WCDMA、美国的 CDMA2000 以及美国的 Mobile WiMAX），到了 4G 时代全球已经集成为两个标准，分别是中国主导的 TD-LTE 和在欧美部署比较多的 FDD LTE 。

从 4G 开启的移动互联网时代开始，移动通信行业的利润被苹果和谷歌这类互联网企业持续侵蚀，包括运营商在内的移动通信行业利润不断下滑。面临日益艰难的竞争环境，大家都不想也确实没那么多投资，来搞不同的技术标准了。因此到了 5G 时代，移动通信行业达成共识，要在全球范围内统一标准，实现全球范围内的互通互联和产业融合。

而要制定一个国际通用的技术标准，就离不开几个国际组织和区域组织以及各国的产业和研究机构的统一协调工作。由于区域组织和产研机构很多，这里只列出重要的几个。可以说，整个 5G 技术标准的运作机制就是靠这些重要的组织和产研机构来实现的：

这些国际组织和区域组织及产业研究机构承担着不同的职责，他们会相互配合，一起推动 5G 技术标准的制定。

ITU 和它下属的无线电通信部门（ITU-R），负责制定 5G 的总体框架，也就是 5G 的愿景目标和性能指标，并向各个区域组织和各国产研机构征集符合国际电信联盟 5G 愿景和 5G 总体框架要求的 5G 标准候选方案。

收集完 5G 候选方案后，ITU 和 ITU-R 这两个组织还会对方案进行评估和批准。当 5G 方案获得批准，ITU 会委托 3GPP 负责 5G 技术标准的制定，并负责在全球范围内统一分配 5G 所需的频谱的工作。你应该可以感受到，ITU 和 ITU-R 这两个国际组织在整个过程中占据着主导地位。

而在此过程中，由全球运营商组成的联盟 NGMN，会代表运营商向 3GPP 提供自身的网络技术需求。

而那些区域组织和产研机构则会集结所在国的产学研力量，进行 5G 的前瞻性研究，把研究成果代表所在国的方案提交给 ITU 进行评估。与此同时，他们也会和 3GPP 合作，参与 5G 技术标准的制定。

为了让你更加直观地理解这些国际组织和区域组织的运作机制，现在，我把上述过程用一张图呈现给你：

5G标准制定流程运作图

最后，你还可以通过这张表对各个标准组织在 5G 技术标准制定中的作用有一个总体认知。

讲到这里，我们已经清楚 5G 技术标准是由哪些组织来制定的，以及这些组织之间的运作机制和各自分工是怎样的。在此基础上，我们就详细来看看当 5G 方案通过后，3GPP 是如何把这些方案变为具体的 5G 技术标准的。

3GPP 与技术标准的完善

我们先不急着进入到具体的制定流程里，我们先来了解一下 3GPP 这个组织。为什么呢？因为当你搞清楚这个组织是怎么一回事之后，就能基本明白制定 5G 技术标准的背后逻辑了。

3GPP，又叫第三代移动通信合作伙伴计划，成立于 1998 年 12 月，最初由欧洲电信标准化组织牵头，联合了几个标准化组织成立的，来共同制定欧洲的 3G 技术标准（WCDMA）。随着时间推移，3GPP 逐步成为了移动通信技术标准的制定机构。

目前，3GPP 有 7 个成员伙伴，负责共同决定 3GPP 的总体策略，这 7 个标准组织分别来自：中国 CCSA、日本 TTC、ARIB、韩国 TTA、印度 TSDSI、欧洲 ETSI 和美国 ATIS。

除此之外，3GPP 还有 22 个市场代表伙伴，这些市场代表伙伴来自各个产业组织机构，在标准需求、市场和产业领域展开合作，同时 3GPP 还有大量的个体会员，一般是企业或者研究机构，可以参与标准的制定工作。具体名单你可以参考3GPP 网站。

看到这里你就应该明白了，3GPP 是从需求和利益相关方这两个维度代表了广泛的产业需求。

在具体的制定流程上，3GPP 严格的遵循下面的流程：

研究内容收集阶段：广泛收集各方的需求，通过内部讨论确定每个版本的研究范围，这个阶段结束后就进入标准研究阶段，在研究内容收集阶段，3GPP 内部各个成员组织会提交需求，NGMN 也会代表运营商提出需求，同时各个行业组织也会从本行业的角度出发提出需求。因此内容收集的来源是有广泛代表性的。

标准研究阶段：组织讨论各种技术提案，在多方博弈中确定技术方案，这个阶段结束后，这个版本的内容就不能再变更了。

标准发布阶段：整理各种文稿，形成最终的版本发布材料。

3GPP 就是这样严格地按照发布一个版本，再进入下一个版本研究这样的节奏在推动标准的完善。

到这里，你可能想问了：5G 技术标准当前的进展是怎样呢？

我们就以 3GPP 的 5G 标准的进展，来展开说明一下吧。3GPP 的 5G 技术标准化工作主要在三个版本的迭代，分别是 R15、R16 和 R17。你可能又要问了，5G 技术标准化工作为什么不一次完成，而要分成不同的版本来迭代完成？

其实原因很简单，主要有以下两个方面：

5G 是一个很复杂的技术，涉及的技术很多，如果要一次完成需要好几年时间，商用时间会比较晚，我们会错失产业化时间窗口，同时商用时产生的新需求，也能推动我们标准不断完善。

5G 技术包括 3 个场景，增强型移动宽带是 To C 的应用，只需要考虑移动通信产业内部，相对容易一些；而超可靠低时延和大规模物联网设备接入更多的是 To B 的应用，需要综合考虑各行业的实际情况，在标准制定上比较复杂。所以在制定 5G 标准的时候，3GPP 先制定了 To C 场景的标准，再来制定 To B 场景的标准。

基于上面两点原因，3GPP 对 5G 技术标准制定了 3 个版本，每个版本都给出研究的范围和版本完成时间，专业术语叫版本冻结时间。

第一个版本 R15 主要实现了对增强型移动宽带（eMBB）这一个应用场景的支持，R15 对超高可靠低时延（URLLC）只有初步的研究，没有深入，R15 在 2019 年 3 月的时候就被冻结了。

接着，在 R15 的基础上，3GPP 开始制定 5G 技术标准第二个版本，也就是 R16。R16 进一步完善了增强型移动宽带的功能，除此之外，它还支持了超高可靠低时延（URLLC）应用和支持工业互联网（Industrial IoT）、5G 车联网技术 5G V2X ，这也就意味着基于 R16 的 5G 在支持 To B 类的业务上迈出一大步。

不过，由于疫情的影响，R16 的冻结时间，从预先确定的 2020 年 3 月推迟到了 2020 年 7 月。

到了第三个版本 R17，3GPP 又在 R16 的基础上，完善了超高可靠低时延（URLLC）和工业互联网（Industrial IoT）的功能，引入增强型的 mMTC 终端类型，主要目的是支持这么几个功能：

工业无线传感器（2Mbps 以内速率，5~10ms 时延，电池寿命几年）；

中高速视频监控（上传速率为 2~25Mbps，可靠性高于 NB-IoT/eMTC，但低于 URLLC）；

高速可穿戴设备（上行 50Mbps 下行 150Mbps）；

切片性能增强（在无线侧引入不同服务等级的切片）；

终端高级节电功能（通过极小数据包传输特性）。

当前，3GPP 还在研究 R17 版本的 5G 技术标准，并计划在 2021 年 9 月冻结这一版本，不过根据目前的进展情况来看，这个时间极有可能会延后到 2022 年。

到这里，你已经知道 3GPP 是如何将世界上各大主要通信标准组织和产业化组织提供的方案，汇总制定成正式的 5G 技术标准了，你也了解了当前 5G 标准各版本是如何完善和推进的了。当前，3GPP 制订好的 5G 技术标准正在推动 5G 产业的飞速发展，关于 5G 产业的内容我会在后面详细和你讲述。

总结

最后了，我们来总结一下吧。

这节课我带你全面了解了 5G 技术的要达到的目标（三大应用场景）和它们相对的性能指标（8 大关键性能指标），还带你了解了在 ITU 主导下各个区域组成参与的 5G 标准运作机制，以及 5G 技术标准的负责方 3GPP 在 5G 标准上的版本进展情况。我在这里用一张图总结一下。

5G标准运作总结

目前 5G 的标准正在按部就班地制定中，按 3GPP 的之前的工作规划，到 R17 版本，5G 的标准应该就比较完善了。但从目前的情况来看，R17 也没法完全覆盖 URLLC 和 mMTC 的所有场景需求。

因为在以前，可以说直到 4G 为止，移动通信技术都是以 To C 的场景和需求为主，所以如何根据 To C 的需求来制定标准，3GPP 轻车熟路。但进入到 5G 后，我们要同时把应用场景极其复杂的两大 To B 场景纳入到 5G 技术架构下，这就比较难了。3GPP 要做的 5G 相关的工作到 R17 也还没有结束，未来还将继续在 R18 甚至 R19 版本中完善。

接下来的一讲，我们就要开始正式学习 5G 的技术，了解 5G 技术的方方面面了。

思考题

好了，今天的课就到这就告一段落了。我给你留了个思考题，我想请你结合这节课所学内容，分别找一个 URLLC 和 mMTC 的应用场景，并分析一下它们分别需要 8 大关键性能指标中的那几个来支持，也可以谈谈你的看法，我在留言区等你。

感谢你的学习，如果你喜欢这节课，也欢迎分享给更多的朋友。我是杨四昌，我们下节课见。

06 | 5G关键性能指标是如何通过无线技术来实现的？

你好，我是杨四昌。

通过上节课的学习，我们已经知道了 5G 有三大应用场景，而这三大应用场景的特性是通过 8 个关键性能指标来衡量的。

那问题就来了，5G 的这些关键性能指标到底是怎么实现的呢？其实，它们都依赖于一系列的 5G 无线技术。今天我们就来一起看看无线技术是怎么助力 5G 关键性能指标的实现的。

作为普通用户，我们日常接触最多的 5G 应用场景是 To C（面向个人用户）类场景，也就是增强型移动宽带（eMBB）。在这节课里，我们就以增强型移动宽带为例来分析，同时我也会和04 讲一样，把建设 5G 类比为新建一条公路，帮助你理解这节课的内容。

不知道你还记不记得，我们在05 讲中讲到，增强型移动宽带场景可以提供大范围的连续覆盖，同时还能提供更多的流量，满足大容量、高速率的传输需求。因此，对于这类场景来说，增加系统容量是主要的技术目标。

这就相当于我们在建设公路时需要明确的总目标：让公路尽可能多地容纳和保障车辆的通行。而这个目标进一步拆解，就是两关键点：

提高单位时间内通过公路的车辆数，也就是车流量；

提高高峰时段的最大车流量。

那具体怎么实现呢？

其实很简单！首先，我们要想办法增加这条公路的可用路面，你想想可用的路面多了，车流量自然就大了。对于 5G 建设也是一样，5G 频谱就如同公路的路面，我们首先要想办法增加 5G 的频谱资源，频谱资源多了，5G 能容纳的流量也就更多了。

可是，可用路面毕竟是有限的，我们要考虑采用其他手段来提升单位时间内的车流量。5G 也是如此，我们还要想办法通过各种无线技术来提升频谱效率。

上述这两个方法都用完了，如果我们还想继续增加车流量怎么办呢？那就只能采用提升车流量密度的方式了。对于 5G 来说，我们要做的就是增加 5G 的流量密度。

讲到这里，我们归纳一下，对于增强型移动宽带来说，要想提高系统容量，我们需要解决下列三个问题：

如何增加频谱资源；

如何提高频谱效率；

如何增加流量密度，也就是流量通行的效率。

了解了这些之后，我相信你已经知道 5G 关键无线技术背后的建设逻辑了，接下来我们就进入正篇，看增强型移动宽带中 5G 关键性能指标是怎么实现的。

首先我们来看看 5G 怎么解决频谱的问题。

如何增加 5G 频谱？

前面已经讲过，频谱就如同我们修公路时的路面，我们可以如何增加可用路面呢？很简单，要么征收新土地拓宽路面，要么把之前不用的旧路面翻新，为我所用。

具体到 5G 频谱的增加，我们可以通过寻找新频谱（包括中低频、毫米波）和增加现有频谱利用（频谱重耕和动态频谱共享）的方式来解决这个问题。

我们先来看怎么寻找 5G 新频谱。

寻找 5G 新频谱

要寻找 5G 新频谱，我们要把目光看向中低频段和毫米波。

为什么呢？我们知道，频谱是稀缺资源。为了能最大限度地利用频谱资源，国际电信联盟下属的无线电通信部门会负责协调各个频谱的分配问题。经过国际间协商，目前明确给 5G 分配的频谱资源包括 FR1 和 FR2 两个频段，这两个频段的频率范围如下表所示：

中低频段

之前的 04 讲我们讲过频谱，对中低频段的范围也很清楚了，这里再重温一下。

中低频是指 7GHz 以下的频谱。目前我们对中低频段的开发使用已经比较充分了，中低频段有各种大量无线技术在占用不同的无线频谱资源，这其中有各种广播电台、物联网、2G/3G/4G、气象监测、蓝牙、WiFi、ZigBee、卫星、射电天文、微波、电力 / 公安 / 紧急救援 / 城市应急调度等各行业的专用系统、北斗和 GPS 定位系统等等。

可以说，目前全球范围内 7GHz 以下频段的大部分频谱资源都已经被使用了，可用的空闲频段比较少，分布较散，也比较零碎。所以，3GPP 在制定 5G 标准时就采用了灵活的分配方式，详细情况是这样的：

FR1（中低频段）可使用频谱带宽

对于 FR1（7GHz）以下的频段，5G 的分配方案是最小带宽为 5MHz 连续频谱，最大带宽为 100MHz 连续频谱。

就中低频段而言，华为和爱立信等公司的研究表明，为了能最大限度地发挥 5G 技术的优势，推荐的分配方案是 100MHz 的连续频谱，如果没法满足连续 100MHz，退而求其次也至少得是 50MHz 连续频谱。所以你也能看出来，5G 在中低频段可用的频谱资源真的很少。

为了能达到 5G 的大带宽、高速率等关键性能指标，我们需要找到更多的频谱资源。这就好比我们修公路，既然老地方的土地不够用了，我们自然要去其他地方找新的土地资源了。

这个时候就要考虑毫米波了。

毫米波

毫米波位于高频段，可用的频谱资源比较丰富，而且我们对毫米波的研究比较多，在技术上有足够的支撑。

那 5G 分配到了哪些毫米波频段呢？

目前 5G 已经分配的频段是 24GHz~58GHz，3GPP 在制定标准时，采用的是大块连续的频谱分配方式，具体的频谱带宽是这样：

FR2（毫米波）可使用频谱带宽

也就是说，在毫米波频段，5G 分配到的是最小带宽为 50MHz 连续频谱和最大带宽为 400MHz 连续频谱。

相较于中低频段，毫米波又有什么优缺点呢？

毫米波的优点和缺点都很明显。优点是它的可用频谱资源比较丰富，所以我们在毫米波频段部署 5G 系统能达到更高的速率，时延也比较低，也能把设备做得更小。

但毫米波也有一些缺点，它在传播过程中的路径损耗非常严重，容易被物体遮挡，不仅会被人体遮挡，在室外传播时遇到雨天或者空气质量差的情况也会被遮挡，比如在通信过程中稍微转一下身或移动下手机就可能导致信号变差或者速度明显变慢。

目前针对毫米波的这特点，一个可行的解决办法就是在室外热点地区采用中低频段和毫米波混合组网的形式，这样在室外，我们可以通过中低频段来规避毫米波信号被遮挡的问题，同时在室内场景的毫米波产品也还在研发中。

总的来说，由于频谱资源有限，5G 新频谱的开拓主要在中低频段和毫米波上，可是这些新的可用频谱对于 5G 要承载的应用来说，还是远远不够的。所以，我们还要想办法得到更多的频谱资源，其中一种方式就是对现有的频谱进行重耕。

现有频谱重耕

频谱重耕（Refarming），是指一些在用的系统（如 2G/3G）由于用户减少，频谱使用率较低，用通过频谱重耕的方式腾出一部分频谱资源来部署 5G。

我们以 3G 的频谱重耕为例，你可以从图中看到，现有的 3G 频谱利用率并不高，有许多零碎的空闲频谱。通过频谱重耕的方式，我们可以把 3G 在用的频谱整合在一起继续为 3G 服务，从而把空闲的频谱整合成一段连续的频谱用于部署 5G。

3G频谱重耕

目前我国频谱重耕的情况大致是这样的：我国广电网络和中国移动合建 5G 所使用的 700MHz 频段就是模拟电视退网之后空闲出来的频谱；现在工信部也已经批复同意，中国电信和中国联通可以通过频谱重耕的方式，在他们的 3G 系统目前使用的 1800MHz 和 2100MHz 频段腾出部分频谱，来部署 5G。

可是，很多时候并没有那么多完全不用的频谱给我们重耕，这时候还有另一个类似的方法：动态频谱共享。

动态频谱共享

动态频谱共享指的是，5G 网络和现有的系统（比如说 4G）共用分配给现有系统（4G）的一段频谱。

怎么去理解呢？它就跟我们平时见到的潮汐车道很像，在有些地方，早晚交通高峰时段私家车不能占用这个公交专用车道，而在非高峰时段，私家车可以在这个公交专用道上行驶。

动态频谱共享也是这样，在 4G 网络有空闲的情况下，我们通过软件动态的方式把 4G 剩余的部分频谱资源分配给 5G 使用；在 4G 网络繁忙的时候，再把分配给 5G 的频谱资源释放出来供 4G 使用。通过这样动态的方式，同一段频谱资源能够分别分配给 4G 系统和 5G 系统使用，这样也能增加总体的数据流量。

目前动态频谱共享成为了各大 5G 基站厂商重点宣传的一个特色功能，它跟频谱重耕的区别就在于，频谱重耕像老路的完全翻修，但动态频谱共享，只能说是部分翻修。

到这里我们已经完成了增强型移动宽带（eMBB）中实现关键性能指标的第一步：增加频谱资源。现在我们进入第二步：提升频谱效率。

如何提升频谱效率？

频谱效率是指单位频谱资源能够承载或传输的数据量。

在频谱资源确定的情况下，提升每单位频谱资源能承载或传输的数据量，也就是提升这段频谱能够承载或者传输的数据总量。因此频谱效率越高，能承载或传输的总数据量就越大，也就意味着系统容量越大。

那我们能用哪些技术来提升频谱的效率呢？有下面这么几个方法。

无线空口编码：如同修路时的路面材料，通过提升数据传输的可靠性来提高编码效率，提升单位频谱承载的数据量；

大规模天线阵：如同立体化的分层路面，通过大规模天线阵来增加传输通道数量，传输通道数越多，意味着传输的数据量越大，相应的频谱效率也越高；

波束赋形：如同设置不同车速的车道，用波束赋形来精准地区分每个用户，增加系统可以服务的总用户数，从而提升系统的总容量，提升频谱效率；

载波聚合：把零碎的频谱资源利用起来，通过提升频谱资源利用率来提升频谱效率。

无线空口编码：提升编码效率

之前我们在04 讲中有提到，空口指的就是手机和基站天线之间发射和接收电磁波信号这个通道。

5G 全新的无线空口技术是 5G 系统区别于 1G 到 4G 的关键和核心特征之一。它指的是在 5G 手机 / 终端和 5G 基站之间双向通信所采用的一系列技术，而编码是其中最重要的一个技术，它就好比我们修路时的路面材料，好的材料能够提升路面平整度，让车辆更快、更安全地通过。

下面我会和你重点介绍 5G 编码方案是如何通过提升数据传输可靠性，来提升频谱效率的。

编码，简单理解就是按照一定的规律来传播信息，保证信息传播过程中的完整性和安全性，就像影视剧里的电台都需要一个密码本来收发电报一样。

5G 采用的编码方案有 Polar 码和 LDPC 码两种，采用 Polar 和 LDPC 码是综合考虑能实现的系统容量、编码效率、实现复杂度和难易程度后决定的，如果你对详细的编码实现方案感兴趣的话可以在课后去了解一下。

Polar 码是华为公司为首主推的编码方案，LDPC 是高通公司为首主推的编码方案，目前都已经被 3GPP 接纳作为 5G 标准编码方案。

LDPC 在较大的数据块传输上有一定优势，峰值速率更高，解码速度更快，功耗更低，适合比较高的数据速率需求；Polar 码在小数据块的情况下性能更优越，计算复杂度低，时延低。5G 采用 LDPC 和 Polar，能够降低误码率，从而提升了系统性能。

由于编码方案是 5G 的基石，我国企业主推的 Polar 码能成为 5G 的标准编码方案之一，也意味着我国在 5G 标准上话语权的提升。

除了确定空口编码，我们还可以继续通过增加传输通道数来提升频谱效率，这需要通过大规模天线阵来完成。

大规模天线阵：增加传输通道数量

大规模天线阵（massive MIMO），顾名思义就是使用多根天线，由于 5G 采用的频段比较高，所以 5G 天线的尺寸比较小，天线之间的距离也比较窄，因此 5G 系统可以使用多天线来提升系统性能。

那具体来说 5G 如何通过多天线来提升频谱效率的呢？

我们可以用城市里的立体交通来举个例子，大城市为了保证对车流的容纳量会在道路上方建高架桥，在道路下方打隧道，形成立体分层的道路，这样可以在不增加道路占地的情况下，充分利用空间搭建多条道路。

这样做可以达到两个目的：对于每一辆车而言，可以选择的道路多了，单辆车通过的速度也就提升了；对于整个道路系统而言，道路增加了，可通行的车流量自然也就提升了。

5G 大规模天线阵的原理也是类似，也就是通过增加天线数量，来充分利用空间资源搭建多条传输通道。对于手机而言，同时有多条通道可以使用，手机的数据数率自然就提升了，频谱资源又是一定的，也就意味着手机的频谱效率也提升了；对于 5G 基站来说，由于增加了传输通道，5G 基站同时能服务的手机数量增加了，传输的总数据流量也增加了，在频谱资源不变的情况下，也就意味着频谱的效率提升了。

目前，5G 系统的大规模天线阵列，在 7GHz 以下频段的天线数可以达 64X64MIMO，也就是说 64 根天线负责发射，64 根天线负责接收，或者 32X32MIMO。MIMO 就是多输入多输出的意思，输入就是指接收，输出指发射。

现在我们讲完了采用大规模天线增强传输通道数来提高系统效率的方法，接下来，我们还有一个更细化的方式可以来继续提升频谱效率，就是波束赋形。

波束赋形：控制波形精准服务每个用户

波束赋形（Beam Forming）这个词看起来很难，其实很好理解。

我给你举个例子，在一个漆黑的夜晚，你要看清楚 5 米外的某个位置，有两种方式：一种是点亮一个灯泡，但由于灯泡光线向四周发散，实际对准目标的光线不多（大部分都浪费掉了），为了能看清目标，需要很大瓦数（比如 100 瓦）；第二种方法是用一个手电筒，由于手电筒光线聚焦，不需要很大的瓦数就能看清目标，可能 20 瓦就够了。

波束赋形就相当于跟着物体走的手电筒光，就是把向四周发散的电磁波聚集起来，通过调整天线的相位，电磁波的波束能一直指向它所提供服务的手机，随着手机的移动而移动，这样可以精准的控制每一个手机的波形所需的能量（功率）。

波束赋形的各个波束之间不会干扰，因此基站能同时为更多的终端服务，每一个终端传输的数据流量也相应增加，可以提升基站的性能和总容量。

波束赋形示意图

所以我们说，波束赋形的方式就是更精准地为每个用户服务，通过提升每个用户的数据速率，增加服务的用户数量，来达到提升频谱效率的目的。接下来，还有最后一个提升频谱效率的方式：采用聚合频谱资源的方式来继续提升频谱效率。

载波聚合：聚合零散或分离的频谱资源

这个又怎么理解呢？还是拿路上的例子来说，平时我们开车也一样，你会发现辅路一般都比较狭窄，车在辅路上行驶速度慢，辅路可通行的车流量也比较小；但是，一旦辅路汇入主道路之后，道路变宽，车速变快，可通行的车流量自然也就变大了。

载波聚合就是这样的原理，我们把位于不同频段上零碎的频谱资源集中在一起供 5G 使用，由于集中后的总的频谱资源增加，5G 系统的数据流量也随之增加了。

目前载波聚合的应用主要有两个方面：

把两个 100MHz 在的 7GHz 以下的频谱合成一个 200MHz 的大频谱，或者把两个 400MHz 的毫米波频谱合成一个 800MHz 的超大频谱，这样可以提升 5G 系统的总数据流量和峰值速率；

还有一个是中国电信和中国联通的做法，把 3.5GHz 和 1.8GHz 合成一个频谱，通过这种方式提升 5G 的覆盖范围。

这一部分，我们介绍了提升频谱效率的 4 种技术手段，接下来我们来介绍通过提升流量密度来达到提升系统容量的方式。

如何提升流量密度？

现在，我们终于到了增强型移动宽带（eMBB）中实现关键性能指标的最后一步：提升流量密度。怎么提升呢？方法有两个：超密集组网和设备间直接通信。

超密集组网：提升热点地区的流量密度

移动通信的一个显著特点就是，热点地区的数据流量很大，这个特点在 5G 时代只会更突出。

据估计，在 5G 时代，热点地区的数据流量会增加 100 倍~1000 倍。为了满足热点地区的数据需求，除了采用我们前面所说的的各种技术外，我们还可以通过在宏基站覆盖区域内，部署微基站和小基站的方式来增加基站密度。

这样可以达到提升热点地区流量密度的目的，最终可以令热点地区的系统容量获得几十倍甚至几百倍的提升，这种大量采用微基站和小基站来增加基站密度的方式就是超密集组网（UDN）。

超密集组网示意图

但是，超密集组网一般 5G 网络发展的中后期才会部署，目前 5G 网络发展还在初期，5G 的业务量还没发展起来，需求没有那么大，所以超密集组网暂时还没有部署。

除了这个方法之外，我们还可以通过设备间直接通信的方式来提升流量密度，从而达到提升系统容量的目的。

设备间直接通信：降低网络负担，减少通信延时

在目前的移动通信网络中，即使两个手机用户面对面，相距很近，他们拨打对方手机或者通过手机发视频，这个电话信号或者视频信号都要先从基站到核心网，再从核心网到基站这样绕一大圈返回来，这样的操作既增加了网络的负担，也增加了通信时延。

而在 5G 时代，这种情况可能因为设备之间的直接通信技术（D2D）而改变。D2D 技术可以让同一基站下的两个手机直接建立通信连接，这时候它们之间的数据将不再通过基站转发，而是直接从手机到手机。通过这种方式，既降低网络资源的占用，也减少了手机之间的通信时延。

降低了网络网络资源的占用，也就意味着网络有空闲为其它终端服务了，而直接通信的两个设备由于时延降低，他们之间可传递的数据流量也就相应增加了。从系统上看，总的流量密度增加了，服务的总终端数增加了，随之总的数据流量也增加了。

设备间直接通信（D2D）示意图

总结

好了，这节课到这里就结束了，我们一起回顾一下这节课的要点。这一讲我们以移动增强宽带场景为例，给出了提升系统容量的三个重要方面，分别是增加频谱资源、提升频谱效率和提升流量密度。

并且，我还借用了修公路的例子，带你了解了实现这三个方面的具体无线技术，我总结了一张图，你可以再看看。

修建公路和5G无线技术类比

通过这三个方面的分析，你也知道了无线技术在 5G 技术中占据非常重要的位置，它直接助力着 5G 的增强型移动宽带这个场景的关键性能指标的实现。

其实，对于 5G 其它两个场景——超可靠低时延和大规模机器类通信来说，它们的关键性能指标也是通过无线技术来实现的，具体的技术细节和增强型移动宽带有共同之处，但也有一些差异，如果你感兴趣可以去了解一下。

除了这些之外，我们还了解了设计一个系统的主要思路：

明确要达到的总体目标或指标（如：5G 性能指标）；

找出达到目标的关键因素（频谱、频谱效率、流量密度）；

设计一个实现总体目标的框架（如何组合每个关键因素）；

设计出每个关键因素所需的各种技术，从而达到设计的性能目标。

这样一个设计思路已经在技术复杂度很高的 5G 系统中获得应用，这也充分验证了这个设计思路的合理性，你也可以借鉴下这样的系统设计思路，应用在日常的学习工作之中。

下一讲我会和你介绍 5G 基站一定要重建吗，怎样才能节省投资这个话题。

思考题

最后，我照例给你留了思考题：

1、请你说一说中国移动、中国电信、中国联通使用的 5G 频段是多少？

2、你能不能和我分享一个 5G 中设备间直接通信（D2D）的应用案例？

欢迎在留言区留言，和我一起讨论。也感谢你和我一起学习，如果你身边也有朋友对 5G 无线技术感兴趣，欢迎你把这节课分享给他。我是杨四昌，我们下节课见。

07｜5G基站一定要重建吗？怎样才能节省投资？

你好，我是杨四昌。

我们这节课来讲基站。说到基站你肯定也知道一些，又似是非是，不能确定。

之前我每次出去讲课，讲到 5G 基站的时候，我都会按惯例先问一个问题：你知道 5G 基站长什么样吗？我每次都能收到很多回答：

外面铁塔上的那个大面板；

外面铁塔下面的那个大铁柜子；

机场里就有，是一个个书本大小的小盒子；

地铁里面有 5G 信号，据说是从地铁天花板上突出的一个个白色小蘑菇头里出来，5G 基站就是那一个个小蘑菇头吧；

新建的路灯杆上有 5G 的基站，我办公室附近就有。

其实，这些说法都没错，但不全面，为什么这么说呢？

这些说法说的都是 5G 基站的一部分，更确切的说，这些是 5G 基站各种安装场景下的不同形态。说到这，你是不是觉得，5G 基站咋像瑞士军刀一样，什么样的地方都可以安装，形状还千变万化？

不同形态的基站

别急，这节课我们就看看 5G 基站到底是咋回事。不过，在我开讲之前，你肯定有这样的困惑：为什么我要关注基站？所以，我先带你解决这个问题。

我们为什么要关注基站？

说到基站，我们在03 讲讲过，简单来说它是用来发射和传递信号的，移动通信手机或者终端发射的信号首先要被基站接收，才能继续这个通话或者通讯业务，如果没有基站，也就没有移动通信业务和移动通信行业了。

5G 基站是运营商投资的大头，占到运营商 5G 总投资约 60% 左右。据工信部的公开信息，截至 2020 年底，中国三大运营商在 5G 上的投资已经超过 2600 亿。

5G 基站是各种尖端芯片、电子元件、新型材料、复杂工程结构设计，以及大型软件协议栈的集合体，是极其专业的设备，价格自然不低。据业界估计，一个基站设备本身的价格，加上新建基站需要的配套设备和工程服务，总成本可能高达 20~30 万。

而且根据工信部公开数据，截至 2021 年 3 月底，我国共建成 81.9 万个 5G 基站，占全世界 5G 总基站数的 70%。据业界估计，未来几年还要新建几百万个 5G 基站，初步估计一下这个投资有几千个亿。

对我们这些围观者来说，可能就是发一句感叹“哇，好多钱啊”，但对局中人运营商来说，可以说是焦头烂额，毕竟是真金白银，资金“压力山大”！因此，如何降低建设 5G 基站的总投资额（CAPEX）成为了运营商的头等大事。

既然大家都在想方设法降低建设 5G 基站的总投资额，你可能会想：3G、4G 时代不是已经建了很多基站吗？直接改一改不就好了？

这样的想法其实有不少人提出过，但实际情况是，5G 基站必须得重新建设才行，改装的基站无法建设出真正的 5G。

为什么 5G 基站一定要重新建设？

其实，4G 基站和 5G 基站的结构是完全不一样的，接下来我们会从基站的构成角度慢慢拆解。

首先我们来看下面这张常见的 4G 和 5G 无线接入网的构成图，了解无线接入网的构成是继续是学习 5G 基站的必备基础知识。

4G和5G无线接入网构成对比图

从图中我们可以看到，4G 的无线接入网包括 BBU、RRU、前传光纤、馈线和基站天线。到了 5G，BBU 和天线、馈线已经集成在一起，变成了 AAU，这是 4G 基站到 5G 基站的主要变化。所以说，5G 的无线接入网也变简单了，只有 BBU、前传光纤和 AAU。

BBU+AAU 是我们常说的基站，技术难度大，接口协议私有，必须从同一家供应商处采购。BBU 安装在机房里，AAU 安装在铁塔或灯杆上。

前传光纤是连接 BBU 和 AAU 的部分，是一个成熟产品，技术难度低，需要 25Gbps 的前传接口。

到这里你可能会有个疑惑，为什么 5G 要把 4G 的 RRU、馈线和天线集成 AAU 呢？有什么用呢？

为了回答这个问题，我需要先给你介绍一下天线通道数这个重要概念。其实在06 讲我们在讲大规模天线阵这个关键无线技术时就介绍过，每一对发射和接收天线就是一个通道。

在 4G 无线接入网中，RRU 通过馈线连接天线，它们之间是外部接口。一根馈线连接天线的一个接口，这样的一个连接叫一个通道，4G 基站通常的通道数为 4 个。

而在 5G 无线接入网中，RRU 和天线、馈线集成在一起变成了 AAU。这是因为 5G 频段通常在 2.6G 和 3.5G 频段，波长分别为 0.11 米和 0.08 米，而根据电磁波知识，不同天线通道之间的距离为半个波长，也就是 0.05 米左右的距离。

集合成 AAU 后，我们不仅可以减少体积，也可以轻松做到多通道，再结合电路设计和新型材料，目前 5G 基站的通道数可以做到 32 通道，以及 64 通道，这也就是 5G 能做到多天线阵的原因。

到这里，我们已经清楚了：由于 4G 基站和 5G 基站的结构完全不一样，因此 4G 基站不能升级到 5G 基站，5G 基站必须重新建。

既然我们必须重新建设 5G 基站，有没有什么方法降低总投资额呢？毕竟这是贯穿基站建设的一个非常重要的问题。

答案自然是有的，要想解决这个问题，我们得讲究战略和战术。

战术层面来说，就是根据不同的部署场景，使用不同的基站来保证覆盖和容量的最优解的同时，让 5G 基站投资尽可能的节省。

而战略层面来说，就是不同运营商一起合作，共建共享 5G 基站，这样通过少建一张覆盖全国 5G 无线接入网络，自然可以大幅减低 5G 基站的投资。

但是，共建共享 5G 无线接入网需要考虑不同运营商的利益如何平衡、5G 无线接入网运营维护界面如何切分等问题，因此共建共享 5G 无线接入网只是种选择，全球运营商有选择共建共享的，也有独建的。

从上面的分析可以看出，战术层面是所有运营商的共同选择，而共建共享只是一部分运营商的宣传，而共建共享具体到部署 5G 基站时，也需要战术层面的支持。

本着先讲共性，再讲特殊的原则，下面先介绍战术层面，再介绍战略层面。

降低总投资：在战术上选择合适的基站

实际上，5G 基站可以依据发射功率（总发射功率或者每通道发功率）、覆盖面积和部署场景这三个关键指标分成这几种：

你看，这些不同类型的基站彼此之间的差异很大，价格也完全不同。这就有一个很关键的点需要我们注意：避免 5G 基站大材小用、或是小材大用，造成不必要的浪费。

所以，在战术层面上，我们要针对不同的场景，部署合适的 5G 基站，以此来达到降低基站总投资的目的。

那具体怎么做呢？

首先，我们要搞清楚使用 5G 基站的场景有哪些特点，然后“对症下药”。按照人口密度、业务量大小和建筑物这三个维度，我们可以把 5G 基站的应用场景分为这 4 类：

可以说，这 4 个典型场景就可以基本涵盖 5G 基站全部的应用区域了，而我们的 5G 基站部署方案，也主要围绕这 4 个场景的特点来设计。

从运营商的投资来说，城区室外和城区室内这两个场景是运营商 5G 基站部署的重点区域，占了运营商大部分的 5G 基站投资。因此，我会给你详细讲解这两个场景的方案，其余两个场景我们简单了解一下就可以了。

下面，我们先来看城区室外场景。

城区室外场景

城区室外是 5G 基站部署的重点场景。在城区室外，由于人们活动的范围很广，并且相对分散，我们首先要考虑的是怎么让 5G 基站连续覆盖到室外的区域，确保我们在任何位置都能使用 5G。

这时候，覆盖面大的宏基站是我们的最佳选择。一般，我们把宏基站安装在铁塔上，来形成连续的覆盖，确保我们的使用。

可是，室外高楼林立，地形也比较复杂，总有一些宏基站覆盖不到位的地方。根据我们的经验，这样的地方通常面积都不大，用一个微基站来覆盖正好合适。而且，微基站的设备比宏基站便宜，安装需要的配套设施的成本和工程成本也低于宏基站（一般我们把微基站安装在街边的灯杆上就可以了）。因此，在城区室外，我们采用宏基站为主，微基站补充的方式来保证覆盖效果。

不过，这种方案还不能完全解决城区室外对 5G 的使用需求，因为在城区室外，还存在着业务量需求极大的一些地方，比如大城市的步行街、中心广场和中心公园等等，这些地方虽然已经覆盖好了宏基站和微基站，但是由于人流量太大，对业务的需求极高，仅仅宏基站和微基站没法满足业务量需求，因此我们需要采用超密集组网的方案。

关于超密集组网（UDN）我们也在06 讲中学过，就是在热点区域叠加小基站来满足业务需求。一方面这能解决业务量极高的问题；另一方面，由于小基站成本较低，也能降低基站的投资。

总体来讲，在城区室外的场景下，我们会用“宏基站 + 微基站”的方式来保证 5G 信号的连续覆盖，同时用超密集组网的方式来支持热点区域的极高业务量。

城区室内场景

其实，室外的“宏基站 + 微基站 + 超密集组网”的形式已经能让 5G 信号覆盖我们很大一部分的生活区域。但是城市高楼林立，人口众多，难免会有室外基站的信号覆盖不到的地方，所以我们也要重点考虑城区室内基站的部署问题。总的来说，我们只有在室内接收的 5G 信号比较差的情况下，才会考虑部署专门的室内覆盖方案。

相比室外，室内的情况要更加复杂，在不同场合下，人流量和业务量有相对明显的差异。室内系统的安装大概遵循这样的流程：

运营商明确部署室内系统的具体位置；

运营商派技术人员拿着专用设备，选早、中、晚不同时段，逐一测试每个位置，至少以七天为一个周期，测试完记录数据和人流量分布情况后，综合考虑给出室内系统的工程方案；

室内工程方案确定后就会开始招投标，选择做室内覆盖工程的企业来负责具体工程的实施。

但是，运营商也不是所有室内场景都会自己主动去推动，一般他们会根据经验，最优先建设一些重要的地方，比如机场、地铁等交通枢纽、还有大型酒店、大型购物中心、大型高层写字楼，以及医院等这样一些人流密集或业务量比较大的室内场景。

其他的一些人流没那么密集、业务量没那么大的中小型场景，例如中小型购物中心、商务中心、还有一些居民区等等，一般都要业主先提出需求，或者是征得小区业主同意，运营商再结合具体情况，给出合适的规划方案。

到这里我们已经分析完了基站安装最重点的两个区域——城区室外和城区室内，还有两个典型的安装场景，我们最后来简单看一下。

首先是农村或城市郊外，我们一般采用广覆盖基站，做到网络性能和成本的平衡。我们把基站安装在高高的铁塔上，这样每个基站的覆盖范围就比较大，从而覆盖总面积也能尽可能大一些，需要的基站总数也就少一些了，因此基站的总投资就降低了。

然后是高铁或者高速公路，这个也是采用广覆盖的方式覆盖沿线。这是因为高铁或者高速公路场景有个特点：只有高铁或者高速公路沿线才有业务需求，业务需求是呈现出一个带状的。

但是这个线路又很长，因此我们需要在沿线一直建基站保证全程覆盖。在这个场景下，基站要安装在沿线附近的铁塔上，让每个基站的覆盖线路尽量长一些，这样在保证覆盖效果的情况下能尽量减少基站数量，保证基站的投资尽可能小。你也不用担心高铁跑得太快没信号，现在 5G 已经可以支持高达 500 公里 / 小时的移动速度，完全能满足目前高铁和高速公路的移动性需求。

好了，上面我们是从战术层面给出的降低基站总投资的方法。接下来我要介绍的是从战略层面降低基站总投资的方法——共建共享。战略层面可以说是节省投资最有效的方式，我们就一起来看看吧。

降低总投资：在战略上共建共享

这是什么意思呢？原来，我们每个运营商都要建一张覆盖全国的网络，通过共建共享，我们让两个或者几个运营商合在一起建一张覆盖全国的网络，这样就可以少建很多的 5G 基站了。

你知道吗？其实国内运营商现在就是这样做的，国内已经形成了中国电信 + 中国联通合建一张 5G 网、中国移动 + 中国广电共建共享的格局。

你可以通过这张表来了解一下目前国内的 5G 频谱分配情况和现在这个共建格局：

从图中我们可以得知，现在移动和广电是共建共享的是 700MHz 的频段，广电共享移动独建的 2.6GHz 的频段，电信和联通共建共享 3.4~3.6GHz 的频段。

这样的共建共享为运营商节约了大量的 5G 基站投资。据电信和联通的年报，自共建共享 5G 网络以来，相比各自独建 5G 网络，截至 2020 年底，节约的建设资金就高达 600 个亿。

移动和广电也共建共享 700MHz 的频段，据业界估计，大约需 40～50 万个基站就可以达到 4G 一样的覆盖效果了，如果用 2.6GHz 来覆盖，所需基站数量是 700MHz 的 4～5 倍左右，结合前面提到的建设一个基站的价格，相比之下你马上就明白了，用 700MHz 能节约移动多么巨大的 5G 基站投资。

现在我们可以得出一个结论：共建共享是最高层次的节约 5G 基站投资的方式，对运营商来说确实很香，它也为国内的 5G 网络建确立了总体指导方针，通过它可以减少总基站的数量，大大减少总投资额。

总结

好了，这一课到这里就结束了，我们再来回顾总结一下。

这一节课我们重点关注的是 5G 基站，我们从 5G 基站的重要性，到 5G 基站为什么要重建，再到如何降低 5G 基站总投资额，带你完整地了解了 5G 基站、它的分类以及建设和部署方法。

首先你知道了，5G 基站是运营商 5G 投资的大头，占到运营商总投资约 60% 左右，而且 5G 基站和 4G 基站的构成还完全不一样，这也就意味着我们无法把 4G 基站改建为 5G，必须重新建设。

这样我们的总投资额就会非常巨大了，所以这节课中我从战术和战略层面分别给出了相应的解决方案。我还给你编了个顺口溜，总结一下这个降低 5G 基站总投资额的方法：

共建共享可真香，节省投资杠杠滴；

宏铁塔微灯杆，宏微结合品质好；

室内覆盖是重点，微站小站加室分；

农村郊外交通线，广覆盖基站显神威。

思考题

今天，我依然给你留了个思考题，我想请你从高到低排一下你认为的几大 5G 基站厂家的市场份额，可以简单说一下理由。

欢迎在留言区留言，和我一起讨论。也感谢你和我一起学习，如果你身边也有朋友对 5G 基站建设相关的知识感兴趣，欢迎你把这节课分享给他。我是杨四昌，我们下节课见。

08 |基于IT技术的开放式无线接入网，到底可不可行？

你好，我是杨四昌。

最近这几年，不知道你有没有听过这样一个新闻，美国的电信巨头——AT&T，突然宣布要向全软件化、IT 化转型了，立志成为一家软件企业，还说要通过虚拟化和开源技术来部署 5G 基站。

你可能会觉得很奇怪，一家传统电信巨头，怎么突然转行来搞 IT 了？

其实它不是真的要投身互联网搞传统的 IT，而是希望通过 IT 技术把封闭的无线接入网生态 IT 化，变成一个开放式无线接入网来支撑 AT&T 的数字化转型，打破传统的无线接入网设备巨头的市场垄断地位。

这样的一个开放式无线接入网，你可以简单理解为使用通用的硬件架构，结合开源的云计算和虚拟化软件，来把以前专用的基站产品变成类似 IT 一样的、用通用硬件安装软件的产品结构。

这种和传统截然不同的开放式无线接入网受到了很多移动运营商的追捧，甚至成为了近几年移动通信领域最热门的讨论话题。比如新晋移动运营商日本的乐天移动（Rekuten）和美国的 Dish 都纷纷开始部署开放式 5G 网络；还有很多老牌运营商，比如日本 NTT Docomo 和欧洲最大运营商 Vodafone，也开始尝试在局部小范围内部署开放式 5G 无线接入网。

当然，它也收到了很多质疑。最典型的代表是美国的 T-Mobile，在公开场合表示开放式无线接入网目前并不成熟，质疑开放式无线接入网所宣传的节省部署成本是不正确的。华为也从产品成熟度、性能指标和功耗等技术角度对开放式无线接入网提出质疑。

这个基于 IT 技术的开放式无线接入网，未来发展前景究竟是怎么样的呢？现在众说纷纭，每个人有每个人的看法，但我觉得一个专业的判断，必定是基于足够多的事实和信息为基础做出来的。

现在，我就会带你全面了解这个基于 IT 技术的开放式无线接入网的前世今生，进而帮助你对开发式无线接入网的发展前景做出分析和判断。

开放式无线接入网是啥？

开放式无线接入网，英文也叫 Open Ran Access Network 。前面我已经和你简单介绍了它的概念，这里就用 5G 作为一个例子帮助你深入理解一下。

其实，开放式无线接入网不仅仅适用于 5G 网络，当然由于 5G 正好处于发展初期，采用新的架构没有啥历史包袱，所以我们开放式无线接入网在 5G 中用得比较多。我们把开放式 5G 无线接入网与传统的 5G 无线接入网放在一起对比一下，你就能很快知道它们的差异了。

传统5G无线接入网和开放式5G无线接入网对比图

你从图中可以看到，对传统 5G 无线接入网来说，BBU 采用的是专用的硬件和软件，BBU 和 AAU 之间的前传采用的是私有协议。

但到了开放式 5G 无线接入网，BBU 从功能分解成了 O-CU（中央处理单元）和 O-DU（分布式处理单元）这两个部分，其中 O-CU 负责高层协议处理，O-DU 负责实时物理层协议处理。到这里，传统 5G 无线接入网的 AAU 变成了 O-RU（无线单元），这个时候，O-DU 和 O-RU 之间的前传采用了公有协议，O-CU 和 O-DU 之间是中传，也采用了公有协议。等于说，开放式 5G 无线接入网的所有传输接口都是采用公有协议。

另外，O-CU 和 O-DU 都采用的是通用硬件，并基于虚拟化软件和开源软件实现软件与硬件的解耦。

接下来，我把“传统 5G 无线接入网”和“开放式 5G 无线接入网”的功能做了一个对比，你可以看看下面的功能示意图：

传统5G无线接入网和开放式5G无线接入网功能示意图

从图中可以看出来，传统 5G 无线接入网的 BBU 和 AAU 完全是一个黑盒子，内部实现机制只有厂家自己清楚，对外开放的接口只有 OSS 接口和到核心网的接口。

而开放式 5G 无线接入网，是通过通用硬件和虚拟化、开源的软件，把传统的 BBU 和 AAU 这两个黑盒子变成 8 个标准的功能组件。每个组件都之间的互联互通都是开放和公开的，因此每个组件都可以形成多供应商供货的局面。当然另一方面，一致性测试的工作量也大大增加了。

我这里再强调一下，以便加深你的印象。开放式无线接入网就是通过把无线接入网的前传、中传、回传接口全面标准化，并采用通用硬件叠加云计算和虚拟化软件，把封闭的无线接入网生态变成开放的 IT 通用硬件 + 云计算虚拟化软件的生态，也就是无线接入网 IT 化、虚拟化、云化和开源。

介绍完开放式无线接入网，你可能会问，传统的无线接入网用了几十年，运营商为什么会推动开放式无线接入网的发展呢？

首先，当然是为了避免厂家锁定，进而掌握无线接入网的产业主动权。

我们刚才也说了，传统的无线接入网， BBU 是专用的硬件软件深度耦合，且 BBU 和 AAU/RRU 之间是私有的协议传输数据流。这造成的一个结果就是 BBU 和 AAU/RRU 只能从同一个厂家购买，而目前经过多年的竞争，无线接入网市场上已经形成“四大供应商”垄断的格局，这也就是运营商口中所说的“厂家锁定“。

运营商打心里希望形成多供应商的格局，所以他们这么多年来一直在努力，试图推动 BBU 和 AAU/RRU 接口的开放，推动软硬件解耦，从而形成多供应商的格局，这样运营商才有机会掌握产业主动权。

其次，降低采购成本和运维成本。

掌握了主动权，运营商也就能提升议价权，达到降低无线接入网的基站采购成本的目的。与此同时，硬件通用化和软件虚拟化后，运营商能很方便地把数据分析、机器学习和人工智能等功能引入到基站中，实现基站的自动化运维，提升资源利用率，降低功耗和人力开支，从而降低运维成本。

第三，具备很强系统集成能力的运营商将主导价值链。

从另一方面来说， 这样一个硬件通用化、软件虚拟化和云化，吸收开源成果的无线接入网，未来的主导权将取决于运营商整合多供应商软件的集成能力上，运营商的价值创造能力将从传统的硬件设备转移到软件的集成上，有很强系统整合能力的运营商将具备主导整个价值链的能力。

最后，也是为了适应行业客户的快速和不断变化的需求。

这样硬件通用化，软件 IT 化、虚拟化、云化的结果，也能让这个开放式的无线接入网更适合为各行各业做定制化，也能通过软件的开放实现功能的迭代进而满足不断变化的客户需求。

既然运营商对于打破传统封闭式无线接入网有那么迫切的需求，那现在开放式无线接入网发展到哪里了呢？现在我们就接着来看一下。

现在开放式无线接入网发展到哪了？

说到这里，我们一定要先聊聊O-RAN Alliance和 Telecom Infra Project OpenRAN 这两个重要组织，它们的作用与制定 5G 标准的 3GPP 类似，又有所不同。

O-RAN Alliance 由 5 个创始成员组成，分别是中国移动、美国 AT&T、德国电信、日本 NTT Docomo 和法国电信，另外，除华为之外，几大传统基站设备商都参与其中。

Telecom Infra Project OpenRAN 是 Telecom Infra Project 组织下的一个项目，这个组织成立于 2016 年，目的是推动电信基础设施的开放。你可以猜到 Telecom Infra Project OpenRAN 的目标也是类似，它希望通过通用的硬件服务器、软件定义技术和基于行业标准的开放接口来开发开放的 2G/3G/4G/5G 无线接入网，并且满足多厂家产品之间的互通需求。

它的成员更加多元，包括运营商、通信设备商、IT 公司、互联网公司等，诺基亚和三星这两个传统基站设备商也有参与其中。

至于这两个组织的具体作用和工作，我希望你和之前05 讲介绍的 5G 技术标准制定组织 3GPP 结合着来看。

其实，3GPP 在 R15 里就已经定下了 5G 无线接入网的前传接口（DU 和 AAU）、中传接口（CU 和 DU）、回传接口（CU 和核心网）的技术标准，但没有进一步定义这几个接口如何实现。

而 O-RAN Alliance 虽然也在制定开放式无线接入网的的标准，还会负责组件一致性和互操作性测试，但是在这个过程中，它还是在 3GPP 技术标准下来解决产品的实现问题。O-RAN Alliance 的标准是聚焦于具体的产品实现，在技术标准上并没有另起炉灶，还是在 3GPP 的大旗下。

相比于 O-RAN Alliance，Telecom Infra Project OpenRAN 的运作更强调产品的开放和互操作。它与 O-RAN Alliance 合作成立了合作开放测试和集成中心（OTIC），重视和鼓励运营商进行各种场景的部署验证。

在技术标准上，Telecom Infra Project OpenRAN 遵循 3GPP 的标准，并通过合作协议使用 O-RAN Alliance 的相关标准，同时吸收开源组织（ONF、Open Source SW）的研究成果，它也强调研究成果在内的共享。

你可以看出来，O-RAN Alliance 和 Telecom Infra Project OpenRAN 并没有另起炉灶制定一套新的 5G 技术标准，而是在遵循 3GPP 标准的前提下，进行更细化的、产品实现上的标准细节以及测试部署方面的工作。

它们希望在产品实现上采用开放思路，实现基站的硬件通用化、软件虚拟化和开源，从而顺应开放、软件定义的潮流，也就是把基站从专用产品做成通用 IT 化的产品。

看到这里，你可能会想，有这么专门的组织去推动，这个开放式无线接入网应该发展得还不错吧？但很遗憾，总的来说发展并不如预期。

你可以通过下面这张表里列举的开放式 5G 无线接入网的先行者，有美国 Dish 和 AT&T、日本乐天移动、 英国 Vodafone，以及我们国内的运营商的情况先感受一下。

你可以看到，美国和日本的这几家运营商步子迈得相对大一点，部署和研发也更加积极，英国的 Vodafone 也开始在偏远地区部署，而我国的运营商还是将开放式无线接入网停在了方案规划、技术探讨以及原型机的功能验证上。总体上来看，目前开放式无线接入网还处于产品持续完善的过程中，处于刚刚开始商用部署的阶段，规模和推进速度都不如预期。

可是，开放式无线接入网这么好的一项技术，为何发展不如预期呢？当然了，它也如所有新技术一般，初期总面临着各种各样的问题。

开放式无线接入网面临什么问题？

单从问题角度来说，目前主要有这几个：

研发投入时间较短，目前技术还不成熟。

你可以试想一下，从 O-RAN Alliance 于 2018 年 2 月成立开始制定接口开发标准开始，到现在也就是 3 年时间，这么一个涉及硬件、软件的复杂系统的标准制定本来就需要比较长的时间。更何况，多组件和多接口一致性也需要投入研发资源，这个耗时更长，现在的整个技术成熟度还不够。

多厂家集成，出了问题谁负责？

对于开放式无线接入网，多组件和多供应商的集成是最大的挑战，一个很实际的问题是：出了问题该找谁负责？对于以前传统的无线接入网，出问题只要找一个厂家就可以，而开放式无线接入网处理问题，可能要找多个厂家，面临多厂家推诿、多厂家协调的问题，花费的时间和精力以及对业务的影响折算成钱是巨额的。

美国的大型运营商 T-Mobile 就认为，对于开放式无线接入网来说，多厂家集成的问题是首先要解决的问题。

现有的大型无线接入网设备商不积极支持，造成推进缓慢。

这个原因是显而易见的，现在几个大厂设备卖得好好的，各有各的地盘，大家安心挣自己的钱不就好了？反正多年市场竞争形成了极高的竞争壁垒。现在要让我开放，还有把产品拆分成多个标准组件，这不是要砸我的饭碗吗？我就这么先默默看着吧，做好基本功，该出手时再出手。

功耗、性能等产品成熟度存在问题，总成本是否能降低还是未知数。

目前，开放式无线接入网多数采用 X86 平台产品作为标准硬件，而 X86 是基于流水线的指令集，而且多年发展下来指令集极其复杂。现在用来做基站芯片，一方面很大指令用不上，浪费处理资源；另一方面 X86 对于物理层的实时处理能力不足，需要额外辅助解决办法。这些都会导致设备体积大、功耗高的问题。

另外，开放式无线接入网还需要虚拟化层来适配多供应商的软件，这样对实时性和稳定性会有一定影响，也就是说可能会为了追求灵活性而牺牲了稳定性。并且，X86 硬件、虚拟化软件还有各厂家软件形成的多供应商格局，存在着多产品适配、一致性和系统集成的问题，这样带来的总成本是否真比专用硬件更便宜，也需要时间来考证。

看到了这么多的问题，你可能会对这个开放式无线接入网的前景有些灰心。在我看来，现在面临的这些问题也是正常的。

开放式无线接入网的理念确实很好，也顺应了开放、软件定义的大趋势，但目前面临的问题是这个要开放的对象的问题。这个要开放的对象是最复杂、难度最大、要求最苛刻的无线接入网，因此到目前为止发展缓慢也是意料之中的事情。

毕竟，只有通过时间去解决一个一个的产品问题，才能迎来新的发展机会。

据业界预计，在未来，传统无线接入网和开放式无线接入网应该是共存并生的关系，毕竟它们各有各自的优势和部署场景，具体情景因各个国家和各个运营商而异，目前没有通用原则。

说到这里，其实开放式无线接入网可能也会给更多的企业和团队带来新的机遇，不排除未来通用的基站硬件随处可见、一个小团队就能基于虚拟化和开源软件开放出一款适合某个特定行业或应用的基站的情况。或许，一个小团队就能成为行业的引领者，未来一切皆有可能。

总结

好了，我们今天的这节课就到这里。我们在这一节中主要介绍了开放式无线接入网的定义、起源和发展情况，以及业界对开放式无线接入网的看法，还对无线接入网的发展进行了分析。

开放式是无线接入网的一个趋势，这个趋势是顺应软件定义和开源的时代潮流，这里面也孕育着新的机遇和挑战。希望你能把握好趋势，在开放式无线接入网的潮流中找到合适的机遇。

对于 IT 人员来说，现在的移动通信网上一样有可发展的一席之地。这样一个采用市场上的通用硬件，加上标准的硬件加速解决方案或者虚拟化实时处理平台进行实时信号处理的工作的平台，结合开源的云技术和虚拟化软件，以及开源的无线接入网软件协议栈，你可以根据具体的行业需求或者应用场景开发相应的算法，对开源的开放式无线接入网协议栈进行定制化优化。这样，你甚至就可以 DIY 一个开放式接入网产品。

思考题

今天，我还是给你留了个思考题，我想请你构想一个开放式无线接入网的应用场景，并在留言区给出你的分析依据。

欢迎在留言区留言，和我一起讨论。也感谢你和我一起学习，如果你身边也有朋友对开放式无线接入网的话题感兴趣，欢迎你把这节课分享给他。我是杨四昌，我们下节课见。

09｜你真的了解5G的终端和芯片吗？

你好，我是杨四昌。

我相信你第一眼看到我这个标题，肯定会想，芯片另说，谁不知道 5G 终端呢？不就是 5G 手机吗？这个理解怎么说呢，大方向是对的。确实，手机是 5G 最常见、最重要的终端。

在今年 2 月份的上海全球移动通信大会（上海 GSMA 大会）上，华为、三星、小米等手机厂家纷纷展示了令人惊艳的 5G 折叠屏手机，还有搭载 4 个摄像头甚至 6 个摄像头的 5G 手机。随着 5G 的到来，手机的创新也进入了一个高潮期。

如果说，发动机是汽车的心脏，那么 5G 芯片就是 5G 终端的心脏。这段时间，关于 5G 芯片的新闻也是高潮迭起。2019 年 9 月，华为推出了第一块 5G SoC 芯片麒麟 990 5G 芯片，紧接着在 2020 年 10 月，发布了 5 纳米的麒麟 9000 5G SoC 芯片。到目前为止，高通、联发科也都纷纷发布了 5 纳米的 5G SoC 芯片。还有消息说小米、OPPO、vivo 都有 5G 芯片自研计划。

这些现象都说明，目前 5G 终端和芯片的研发已经进入了一个创新的上升周期。

这一节课，我会带你了解 5G 终端和芯片的大概情况，理解它们之间的相互关系，也会让你来看看几类持续创新发展中的重要 5G 芯片。

我们先来看看 5G 终端的情况吧。

5G 终端有什么？

继续回到我们开头的这个话题：5G 终端不就是 5G 手机嘛？我说大方向没问题的原因是，我这节课要给你讲的 5G 终端确实指 5G 手机。可是，这个说法还是太片面了。

我把各种类型的 5G 终端按用途分了一下类，你可以花一分钟先看看：

5G终端分类图

你可以看到，5G 的终端真是非常丰富，远不止我们熟知的 5G 手机这一种。它可以分成 5G 手机、5G 便携设备、5G AR/VR、5G 消费级数据设备、5G 模组、5G 可穿戴和消费终端、5G 工业级数据设备，以及 5G 行业设备这八大类。

我们未来个人的消费娱乐、家居生活，还有工业上、行业上的许多设备和应用，都将与 5G 息息相关。

那目前 5G 终端的发展情况是怎么样呢？

据全球供应商联盟 GSA 的权威数据，截至 2021 年 5 月，全球范围内已发布 756 款 5G 终端，其中 468 款已经正式商用。具体到 5G 手机，已经发布 387 款，其中已商用的有 330 款，已发布的 5G 手机数量占已发布 5G 终端总数量的 51.2%。从这个数据上看出两点：

目前已商用的 5G 终端以 5G 手机为主，这和目前 5G 主要以 To C 业务为主的发展阶段是相匹配的；

除了 5G 手机之外，我们还有许多不同种类的 5G 终端，他们的数量还在持续增长中。

但是你不难看出，5G 手机是目前发展最快速的一类 5G 终端。目前我们可以通过已发布的 5G 手机，可以预测 5G 手机的发展趋势会是下面这个方向：

更大屏幕、柔性屏、折叠屏；

更大容量的电池，增加续航能力，手机也可以越来越轻薄；

多摄像头组合，前置自拍摄像头性能提升，以应对未来的各类高清直播；

屏幕上采用 2K/4K 高分辨率和更高的刷新频率；

快充、无线充电。

当然，手机的这些进步和我们设计、制造工艺以及新材料的应用脱不开关系，但是同样的，在实际应用上，5G 的手机发展更离不开芯片的支持。可以说，没有 5G 芯片就没有 5G 终端，没有 5G 手机。

一部 5G 手机里有多少 5G 芯片？

如果我问你，一部 5G 手机里会有多少 5G 芯片？或者说，一部 5G 手机里包含着哪些 5G 芯片？你会不会感到疑惑：难道不就是一个核心处理器吗？比如 iPhone 12 里的 A14 仿生芯片。

这是很多人面临的误区，其实，手机里的芯片种类远比你想象得多，这个 A14 仿生芯片就只是 iPhone 12 手机里众多芯片中的一个。你可以先通过下面这张图来看看一部 5G 手机里会包含哪些主要芯片。

我们可以从图中看到，5G 手机主要包括两大类芯片，分别是数字芯片和模拟芯片。

数字芯片，顾名思义处理的是数字信号，数字信号就是用 0 和 1 的字符串来表示高电平和低电平，这类信号在时间上是不连续的。在 5G 手机中，数字芯片主要包括下面这表格中的这几类。

那模拟芯片指的又是什么呢？模拟芯片处理的是模拟信号，模拟信号在自然界中无处不在，比如温度、湿度、压力、长度，还有电流、电压等等，我们通常又把模拟信号称为连续信号，模拟信号在时间上是连续的。5G 手机里我们主要有什么模拟芯片？你也可以参照下面的表。

到这里，你已经了解了我们一部普通的 5G 手机里，会出现哪些 5G 芯片。在这些众多芯片中，有两类芯片是需要我们重点关注的，一个是处理器 SoC 芯片，另一个是射频前端芯片 RFFE，因为它们是 5G 终端里最主要的两类芯片，也是创新最大的芯片。

处理器 SoC 芯片和射频前端芯片

从芯片的价格，我们就能非常直观地感受到这两类芯片的重要地位。在 5G 的各类芯片中，最贵的是处理器 SoC 芯片，单块芯片的价格约几十美金，成本排在第二位的就是射频前端芯片。根据咨询公司 Yole 的数据，2019 年射频前端的市场总容量为 150 亿美元，预测到 2025 年会增长到 250 亿美元。

首先我们先来看处理器 SoC 芯片。

1. 处理器 SoC 芯片

处理器 SoC 芯片并不是一个全新的名词。目前，芯片供应商一般都会把相当于 CPU 的应用处理器 AP 和负责信号处理的基带处理器 BP 整合在一起，做成一颗 SoC（单芯片系统），这颗 SoC 芯片通常还会整合人工智能芯片以及图形处理器 GPU 芯片、多媒体芯片等等。

由于手机内部空间寸土寸金，我们把多颗独立的芯片整合成一颗芯片后，可以节约手机内部空间，而且 SoC 是把多颗独立芯片之间的互联变成一个芯片内部集成，也降低了耗电。

从开发难度上看，基带处理器 BP 的开发难度要大于应用处理器 AP，这就是苹果为何自己研发应用处理器（A 系列芯片），而从高通购买基带处理器的原因。一般手机厂家在这两者间选择自研芯片的话，都会选择优先开发应用处理器。

5G 时代，处理器 SoC 芯片最大的创新点就在于不断升级的更强大的处理能力。

比如，5G 手机支持的最高速率有几个 Gbps 的数据流量，而 4G 只有几百 Mbps 的最高速率，要求的 5G 基带处理芯片的处理能力就比 4G 要高多了；再比如，5G 手机需要处理超高清直播、高速上传下载等比 4G 多得多的业务种类，也要求 5G 的应用处理器芯片性能要比 4G 强很多；另外，5G 芯片在人工智能上的提升，也是重要的提升部分。

总的来说，处理器 SoC 芯片追求的是越来越高的处理性能、采用越来越先进的制程节点工艺，比的也是看谁最先推出更先进制程节点工艺的芯片，也就是在 7 纳米、5 纳米，未来甚至是在 3 纳米方面的竞争。

我们可以再总结一句话：处理器 SoC 芯片要和时间赛跑，分秒必争地追求领先地位。

接着我们来看射频前端芯片 RFFE。

2. 射频前端芯片

射频前端芯片 RFFE 是手机信号发射和接收的大门，是手机最忠诚的卫士，通过射频前端我们才能保证进出手机的信号都是有用的。

射频前端芯片是手机模拟芯片中价值最大的部分，由几颗不同功能的芯片组成（这些芯片可以单独存在，也可以集成在一起以芯片组的形成出现）。而且这几个芯片在功能上离手机的天线很近，信号逐一经过这几个芯片后就直接到手机天线发射出去了，接收则反之，因此业界通常把这几个芯片放在一起叫射频前端芯片。

其中，功率放大器 PA 和滤波器 Filter，是 5G 射频前端里价值最大的两个芯片。咨询公司 Yole 预测，到 2025 年射频前端中功率放大器的市场容量大约有 90 亿美金，是价值最大的射频前端芯片，而滤波器为 88 亿美金（包括独立滤波器和集成滤波器），是价值第二大的射频前端芯片。

为什么功率放大器 PA 的价值会这么大呢？我们知道，信号从数字转成模拟，再经过信号收发器进行发射前处理之后，会变得比较微弱。这时我们就需要用功率放大器来对要发射的信号进行处理，主要是作为手机发射方向的通路，它把要发射信号放大到有最够高的功率，从而实现终端和基站之间稳定、高质量的通信。

我们可以说，如果没有功率放大器，手机发射的信号就没法到达基站，也就没有移动通信业务。

那滤波器 Filter 的作用又是怎样的呢？

你应该清楚，5G 手机可以同时支持 4G、5G 信号，但是 4G 和 5G 有着不同的频段。所以，当手机在使用某个频率进行通话的时候，就需要滤波器让某个特定频率的信号通过，把其它频率的信号抑制住，减小干扰，实现高质量的通话。

没有滤波器，手机或者基站接收到的信号会有大量的干扰和噪音，变得非常杂乱，正常的移动通信业务将没法进行。

总体上看，随着 5G 的发展，5G 终端需要的芯片数量也在稳步提升，市场空间也在增大。整体趋势上说，射频前端是从分离的单个芯片逐步向集成化方向发展，也就是射频前端的芯片逐步整合在一起，成为集成模组芯片。

那 5G 的射频前端芯片 RFFE 最大的创新点在哪呢？

我们现在用手机，都希望它越来越轻薄、在电池技术没有大的突破前提下还要提升续航能力，发热问题也要解决。这些追求也体现在了射频前端芯片的创新上。

芯片数量增加一倍，处理能力要求更高，体积还要更小。

相比 4G，5G 支持的频段数量增加了一倍，这也意味着射频前端芯片的数量也要增加一倍；5G 频段有 100MHz 和 400MHz 两种，而 4G 只有 20MHz，越宽的频段，对射频前端芯片处理能力的要求就更高了。这样更多、更强的射频前端芯片还有尽量缩小体积，迎合手机越做越轻薄的趋势，这挑战可想而知。

潜在热量更大的情况下，还需要保持发热量不增加。

我们知道，5G 手机最大发射功率要比 4G 高 50%，也就是高 0.23 瓦，请你别小看这 0.23 瓦的提升，这个对射频前端中的功率放大器的性能要求极高。

就电磁波基本原理而言，频段越高，频段带宽越大，电子运动也就越活跃，发热也越厉害。同时功率放大器功率越高，产生的热量也越大，加上毫米波的超高频段，叠加在一起产生的热量就更大了。降低热量需要射频前端有更好的性能，才能避免手机变得更热，这对 5G 射频前端芯片提出很大的挑战。

总的来说，5G 射频前端需要集成更多数量的芯片，要求更强的处理性能，在潜在热量更大的情况下还要提升性能，保持发热量不增加。这几点要在手机那么小的空间里完美地实现，对 5G 射频前端的要求非常高，这也就是射频前端芯片最大的创新所在了。随着未来更多毫米波频段的加入，5G 手机对射频前端的要求还会越来越高，射频前端也在持续创新中。

射频前端是需要长期研究积累的特色工艺，它对制程节点没有特殊要求，一般采用 45 纳米或者大于 45 纳米的制程节点工艺就足够了。因此对于射频前端芯片来说，最重要的是要和时间做朋友，通过长期的总结沉淀才能制造出性能优越的射频前端芯片。

在刚才的讲解中，相信你也能发现，芯片的发展和创新离不开 5G 手机。其实，5G 手机，或者说所有的 5G 终端，跟 5G 芯片都不是独立发展的，而是共生发展的关系。

5G 终端和芯片相互成就

在 5G 终端和 5G 芯片的发展中，它们相互促进、彼此成就，这也是我为什么把它们放在这一节课里讲述的原因，我们需要更辩证地来看待它们之间的关系。以 5G 手机为例，持续喷发的对更高性能 5G 手机的需求，刺激着芯片行业的进一步发展。

对于 5G 手机来说，它们对于芯片的要求更多体现在两个方面。一方面是来自于 5G 带来的对超高清视频、直播等高速率业务的要求，另一方面体现在带宽和频段变化带来的对芯片的更大考验上。

比如，5G 支持大带宽，所以 5G 手机可以传输高清的照片，进行高清直播，所以，我们就要求 5G 手机的前置拍摄镜头和后置拍摄镜头一样，也可以支持高像素分辨率，而这需要高性能的 CMOS 图像传感器芯片 CIS 的支持。

此外，我们前面也提到，这种超高清、直播等高速率的业务，加上 5G 比 4G 宽得多的频段，要求 5G 的处理器 SoC 芯片具备极强的处理能力。

因此，5G 的处理器 SoC 芯片必须采用制程节点工艺为 7 纳米或者 5 纳米的芯片来提供所需的处理能力。与此形成对比的是，一部纯 4G 手机的处理器 SoC 芯片采用 14 纳米就足够了。

除了处理器 SoC 芯片外，频段的变化还对另一类型的芯片“射频前端”提出了更高的要求，这点我们在分析射频前端芯片的创新点时也强调了，主要是对射频前端需求量的增大，对性能的要求也更高了。

这些要求，都在推动着 5G 芯片的进一步升级。整体来说，5G 终端的普及在不断提升 5G 芯片的性比价，从而推动整个产业走上良性发展的轨道。

另一方面，5G 芯片的发展也对 5G 终端，尤其是对 5G 手机的发展起到很大的促进作用。

简单地说，5G 数字芯片尤其是处理器芯片的高性能，能轻松驾驭 5G 终端的各种高配置，比如 6 摄像头，2K/4K 屏幕等。同时，这样高性能的 5G 芯片，让 5G 终端的通话或通讯质量更稳定，更优越，也能更好的适应各种不同型态的终端需求。

总结

今天这节课到这里就结束了，一起来总结回顾一下吧。

这节课我们了解了 5G 终端的概况，还通过最重要、发展最快的 5G 终端——5G 手机的分析，认识了我们一部 5G 手机里的主要芯片，你也会发现 5G 终端和芯片之间是相互促进和共同发展的关系。

最后，我带你分析了 5G 芯片创新的典型代表——处理器 SoC 芯片和射频前端芯片，还分析了处理器 SoC 芯和射频前端芯片的关键创新之处。处理器 SoC 芯片为追求更高的性能，需要与时间赛跑；而射频前端芯片则需要长期的沉淀积累特色工艺，和时间做朋友。我希望通过这节课，你可以对 5G 终端以及 5G 芯片的创新发展情况有更进一步的认识。

思考题

今天，我给你留了个思考题，有两类芯片供应商准确地掌握着手机的出货量，你知道是哪两类吗？

欢迎在留言区留言，和我一起讨论。也感谢你和我一起学习，如果你身边也有朋友对 5G 终端和芯片相关的知识感兴趣，欢迎你把这节课分享给他。我是杨四昌，我们下节课见。

10｜云上的通信核心网，会是未来的方向吗？

你好，我是杨四昌。

今天我们来讲核心网。对于核心网，我相信你肯定不陌生了，我们在03 讲讲解小王和小兰的电话约会中就反复出现了这个名词。先剧透一下，小王和小兰在这节课中也会出现哦，你不妨先猜猜他们这次会去干什么吧。

好了，言归正传，我们再来复习下核心网。核心网是运营商核心机房中的设备组成的网，它承载着建立和拆除通信通道、登记用户信息的重要任务。

5G 时代，旧的核心网遇到了很多的挑战，传统的设备开支太大了，对新业务的支持也有限，运营商就提出了新的想法——把核心网放在云上。

云？看到这里，你是不是觉得我们通信行业也真是非常赶时髦？那对于通信这样一个传统行业来说，把重要的通信核心网彻底云化，真的现实吗？它会是未来的趋势吗？接下来我会一一带你了解。

现在我们先来看一下进入到 5G 时代，现有的核心网究竟面临着什么样的挑战吧。

现有核心网面临的挑战

在07 讲我们聊到 5G 基站建设的时候，有提到在 4G 时代，移动通信行业的利润持续被互联网行业侵蚀，而且 5G 这样一个万物智能连接的新时代也提出了更多的新业务需求。这样的新业务需求和 4G 时代的行业情况交叠在一起，给运营商带来诸多挑战。

首先，我们先来看运营商在 4G 时代面临的业务困境，这同样也是核心网面临的问题。

4G 时代，运营商面临着数据流量在不断增长，收入却增长缓慢，也就是增量不增收的困境。数据流量的快速增长需要运营商不断购买设备来扩容，但营收增长很缓慢，或者是不增长，因此运营商急需降低设备开支，把专用硬件替换成通用硬件，这个需求对核心网也是一样的。

而且，传统的 4G 核心网没有完成 IT 化，存在对新业务支持有限、已有新业务部署周期长的问题，这也会影响运营商新业务的布局和资金回流问题。

另外，5G 更多、更复杂的新业务场景，也对核心网提出了更大挑战。

我们知道，5G 时代需要同时支持移动增强型宽带 (eMBB)、高可靠低时延 (URLLC)、海量物联网设备接入 (mMTC) 这三种类型的业务，这三类业务差异性很大。但是传统的 4G 核心网是把所有的业务都在一个大通道里面跑，没法满足这三类业务的不同需求。唯一的解决方法是建设不同的物理网络，但这样又会带来建设成本和运维成本的攀升。

加上，人工智能、大数据、物联网、云计算等新技术不断涌现，而现有的核心网架构采用的是基于一个个网元的部署模式，这些新技术只能采用叠加新网元的方式来部署，这种叠加方式导致只能采用类似离线的方式来处理，效率低、协同性不好。

更何况，近几年拥抱云成为一个必然的趋势，微服务、DevOps、原生云等各种云技术层出不穷，运营商急需采用这些技术来提升网络效率，但目前的核心网结构没法引入这些新技术。

当然，要解决这些挑战，不是只是改下核心网就能成的，需要网络层面和运营层面的共同努力，但是我们这节课是聚焦在 5G 核心网，其它因素暂时就不考虑了。你可以看到，步入 5G 时代之后，运营商迫切需要采用全新 IT 化和虚拟化技术，来对整个核心网进行重构，把传统的核心网架构变成云化结构。

云化核心网能解决这些问题吗？

那这样全新的用云化架构设计的 5G 核心网能解决这些问题和挑战吗？它跟传统的 4G 核心网又会有怎样的不同呢？带着这些疑问，我们来对比一下 4G 核心网和 5G 核心网吧。

4G和5G核心网对比图

你可以看到，4G 核心网是基于 IP 网络架构，采用的是电信的专用硬件平台（ATCA）和路由转发平台。主要网元有服务网关、分组数据网关、移动性管理、用户数据库、策略控制（PCRF）这 5 个部分，其中服务网关和分组数据网关负责路由和转发功能，移动性管理、策略控制、用户数据库负责控制功能。

在这里我需要引入一个概念。其实按功能的不同，我们一般把核心网分成两个平面：控制面和用户面。控制面只负责控制和指挥，用户面是在控制面的指挥下负责业务流的路由和转发。从图中可以看出，4G 核心网没有实现控制和转发的功能上的分离，对于服务网关和分组数据网关来说，用户面和控制面是在一起的。

但是，到了 5G 核心网，网络架构已经被切底地重构了。它使用云作为底层的计算架构，重构了原有的核心网，充分利用云结构的灵活有弹性的优势做了很多创新。

首先，SDN 和 NFV 推动 5G 核心网实现控制面和用户面功能上完全分离。

一方面，SDN 技术实现了网络的路由控制和业务转发的分离，从而实现 5G 核心网的用户面和控制面在物理上的分离。具体来说，控制面可以安排在比较核心的位置，而用户面可以根据需求灵活的部署在网络中靠近业务的地方。这样，业务流可以直接在本地就到业务服务器，可以减少很多迂回路由，也减轻网络的流量压力，进一步降低终端到业务的总时延。

另一方面，我们还通过 NFV 实现了 5G 核心网的软件和硬件完全解耦，当然也包括控制面和用户面的软硬件完全解耦。运营商可以抛弃大机柜型态的专用硬件，改用 X86 的普通服务器了，降低了硬件成本；同时从市场上直接采购比较成熟的虚拟化 IT 软件只需要专注开放 5G 核心网的专用软件就可以了，大大减少了软件开放的工作量，提升了工作效率。

第二，采用了基于服务化架构 SBA（Service Based Architecture）的微服务。

在 5G 核心网中，控制面被细分成一个个功能模块，采用了微服务架构。5G 核心网控制面的每一个功能特性可以通过一个微服务来实现，只需要组合微服务就可以完成部署，非常灵活。

通过微服务，软件开放和升级维护从以前的整个系统的维护变成了对具体微服务模块的开放和升级维护，减少了工作量，也减小了资源颗粒度，也就可以减少相应的软硬件资源的投入。

第三，基于数据中心 (DC) 来部署的核心网，能根据应用场景更灵活而部署。

具体来说，我们会把控制面部署在核心数据中心，把用户名按需部署在核心、区域和本地 / 边缘数据中心，从而实现 5G 核心网的灵活部署。

这样，我们不仅能实现网络和业务的最佳匹配，还能让 5G 更容易和新技术结合。比如我们可以把数据中心靠近业务面，部署在本地，再在上面加载相关软件就是边缘计算；数据中心也很容易让 5G 核心网和人工智能、大数据等技术同平台部署，让 5G 和这些技术结合在一起。

最后，也是我重点想和你介绍的， 网络切片实现虚拟的资源独占型逻辑专网，可以实现多网专用、很好地支撑 TO B 和 TO C 业务。

具体来说，网络切片是把一套 5G 的核心网虚拟成多个终端到业务的“端到端”的逻辑专用网络，可以实现多网专用。不同的网络切片之间具有资源隔离和独享、功能定制化的特点。

这样虚拟的逻辑专用网络，可以很轻松地满足不同行业的需求，帮助运营商快速拓展各个行业客户，也避免了 4G 核心网需要建多张核心网，来满足不同行业客户需求的这个尴尬局面。

了解了这些 5G 核心网的新特点后，我们回到前面的这个问题：5G 这样云化结构的核心网真的能够解决原有核心网面临的各种问题和挑战吗？

答案是可以的。

面对第一个成本和业务困境上的问题，5G 核心网通过软硬件完全解耦，以及基于云架构和 SBA 架构，节约了硬件成本、软件开发量和升级维护的工作量，从而降低了 5G 核心网的总成本；同时也通过微服务和数据中心的灵活部署，实现了对新业务的快速部署。

面对第二个对 5G 多场景、新技术方面的业务支持的挑战，5G 核心网也可以通过切片的多网专用，很好地支持了 ToＢ和 To C 类业务；也通过云架构、数据中心的灵活部署，很容易地和人工智能等各种信息技术实现结合。

你看，5G 核心网通过这些基于云架构上的创新，完美地解决了运营商面临的成本和业务困境，也成功地满足了对 5G 对 3 大应用场景的支持需求。所以我们也能预见，在未来的一段时间里，云化 5G 核心网是一个必然的趋势和长期的方向。

但是这样单纯的理论介绍显然是不够的，下面我会带你更具体的案例来感受一下，面对 4G 核心网无法同时多行业需求的这个大问题，5G 核心网是如何通过切片轻松解决的。我想再次和你强调一下，网络切片是 5G 核心网的保证和区分不同业务的主要手段，也是 5G 核心网的主要特色应用。

部署实例：5G 核心网是怎样满足三大应用场景的

这是国内某个运营商的 5G 核心网的真实部署案例，你可以通过这个案例非常清晰地看见，我们的 5G 核心网如何通过网络切片，也就是虚拟的专用网络来满足三大应用场景的部署需求的。

我们先来看这这张实际部署图：

5G核心网实际部署图

你可以看到，这张部署图的最左边是 4 种不同的终端应用，分别是物联网、高速传输、车联网以及 AR/VR，这 4 个终端应用是通过一个 5G 基站接入 5G 网络，来实现这 4 种不同的应用的。

最右边虚框里是 5G 的核心网的实际部署情况，对于 5G 核心网来说，我们一般分为 3 级 DC(也就是数据中心) 的部署方式，分别是核心 DC，区域 DC 和本地 DC(或者是 MEC：边缘计算)，这 3 级 DC 都是基于云架构来实现的，采用通用硬件、云虚拟化软件和 5G 功能模块。

那这 3 级 DC 有什么区别吗？

核心 DC：包括控制面功能和用户面功能，用户面支持物联网和语音短信等通用业务的路由和转发，核心 DC 的用户面功能支持物联网类应用，以及业务编排功能供应用 App 调用；

区域 DC：包括行业专网专用的控制面功能，用户面支持增强型移动宽带类业务和专用类业务的路由和转发；

本地 DC/ 边缘 DC：一般只包括用户面，支持高可靠低时延类业务和 AR/VR、云游戏等这些时延要求比较高的视频类业务的路由和转发。本地 DC/ 边缘 DC 也可以称为 MEC，就是我们常说的边缘计算。

总的来说，本地 DC/ 边缘 DC 最靠近我们用户和业务，区域 DC 次之，核心 DC 最远。所以本地 DC/ 边缘 DC 最适合部署要求反应快、时延低的业务，而核心 DC 由于部署位置比较靠近核心，适合汇聚数据量不大，但设备数量很多的物联网类业务。

所以，对于 5G 的 3 大应用场景在 5G 核心网的部署，我们通常有下面这几条部署原则：

对于高可靠低时延 (URLLC) 类和 AR/VR 类业务，需要在本地 DC/ 边缘 DC 部署。

比如我们的无人驾驶，也就是车联网方面的应用，除了对雷达等别的硬件要求，单从网络上来讲，我们需要时延尽量低，所以我们把这个边缘 DC 的节点部署用户面附近，也就是尽量靠近车的位置，实现边缘 DC 转发，达到时延的要求。

对于增强型移动宽带 (eMBB) 类和一些行业专用类应用，一般在区域 DC 或者本城 DC 进行业务转发。

对于大文件传输的或者超高清影视剧的上传下载，需要的速率从几百 Mpbs 到超过 1 个 Gpbs，这类场景对时延没有那么高的要求，但是它也需要业务流在城市或区域内汇聚并及时处理，所以我们一般在区域内或者本城进行业务转发。

对于物联网类或者语音短信等通用类业务来说，在省内或者大区进行业务转发。

对于物联网这类业务来说，由于 5G 支持接入的物联网设备数量非常多，而且物联网数据产生的流量都比较小，因此这类需求需要尽可能地汇聚更多的物联网设备的数据，对于时延要求不高，所以我们一般在省内或者大区进行业务转发。

我们刚刚也说了，其实 5G 核心网是通过给 4 类不同的终端应用分别分配了专用的资源，建立了一个终端应用独占的虚拟专用网络（切片），来保证相关业务的流畅处理的。

那这个切片具体是怎么工作的呢？我们这边用一个高清直播的案例来帮助你理解一下。

你还记得03 讲中电话约会的小王和小兰吗？今天他们约好了去鸟巢观看某当红明星的演唱会。这场演唱火爆异常，许多朋友都没抢到票去不了现场，小王答应用现场直播的方式让朋友们一起看。演唱会开始后，现场许多人都拿出 5G 手机做现场直播或者发小视频。由于实在是太多人同时直播了，即使是支持大容量数据的 5G 网络，也出现了不流畅的情况。

小王对此早有准备，他打开了运营商的 5G 应用商城，选择了开通“直播”专用通道。运营商应用商城收到业务请求后，通过专用的微服务业务接口，把这个信息发给了 5G 核心网控制面，5G 核心网控制面核实完小王的身份信息后，立刻给安排在 5G 内分配资源，在极其短的时间内给小王开通了一条”直播”专用通道。

这条“直播专用通道”的路径是：从小王的手机到位于鸟巢附近的本地数据中心 / 边缘数据中心，然后直接路由到了直播平台，这条通道一路给小王预留了足够的资源供直播使用。

小王的直播专用通道

与此同时，5G 核心网控制面也启动了小王直播专用通道的信息记录工作，小王在专用的 5G 通道里的直播非常清晰流畅，让没法到现场观看的同学朋友享受了一场视觉盛宴。

演唱会结束后，小王停止了直播。5G 核心网控制面下命令拆除分配的资源，并停止了这条专用通的信息记录工作，把记录的信息告知运营支撑系统。运营支撑系统和运营商的业务系统会负责处理后续的费用情况，让小王明明白白消费。

现在我相信你已经明白了 5G 核心网中切片的运作原理，这一部分我们通过一个实际的 5G 核心网部署案例，讲述了 5G 核心网如何通过切片来支持不同类型的应用的。

总结

好了，我们今天这节课到这就结束了，让我们来复习一下吧。

这一课我们讲到，5G 时代运营商面临了许多挑战，需要重构原有核心网的系统架构，并引出了云架构是 5G 核心网的必然趋势，也是长期趋势的这个观点。最后我们也通过一个实际的 5G 网络部署案例，分析了 5G 核心网通过切片来满足不同类型业务这个主要特点。

总的来说，5G 通过云架构，使得 5G 核心网可以应用 SDN/NFV 技术，具备了 SBA 架构和微服务功能。这样的云化核心网具有控制面和用户面分离的特点，同时还能基于多级 DC 的部署，具备边缘计算的能力。最终这些特点整合在一起，使得切片成为了 5G 核心网的主要特色。

思考题

今天的思考题，我想请你想一下，我们应该如何让对时延极要求极高的、云端控制的工业机器人正常工作呢，我们应该采用 5G 核心网的什么技术？又该如何实现？欢迎在留言区留言。

感谢你和我一起学习，如果你身边的朋友也对 5G 核心网感兴趣，欢迎你把这节课分享给他。我是杨四昌，我们下节课见。

11｜万物智联，先从搭建一套技术底座开始

你好，我是杨四昌。

从这一讲起，我们开始学习“从场景和应用视角看 5G”这个模块，这个模块我会跟你一一介绍 5G 在 AR/VR/ 超高清视频、工业互联网、智能医疗、车联网等领域的应用。但是，就如同盖房子之前要打地基一样，我需要用今天的这节课为你搭建好学习这个模块的基石。

我们经常说，5G 开启了万物智联的时代。可以说，后面的几节课其实都是围绕万物智联这个主题来进行讲解的。那万物智联指的又是什么呢？最简单粗暴的理解就是“拆字”，“万物”指的是连接的数量多，“智联”也就是这个连接很智能。

那我们要怎么去实现万物智联呢？还是要回答一个问题：5G 时代，如何智能地处理这些海量又庞杂的数据？

我们需要搭建一个技术底座，也就是一个智能化的技术平台。这个技术底座可能会由 5G+ 物联网、大数据、人工智能、云计算和边缘计算一起组成，也可能由 5G+ 具体某个技术组成。我们这节课呢，将会带你顺着万物智联这条主线，带你来看看 5G 是如何通过各个技术底座为各行业赋能的。

首先，我们撇开前面粗糙的定义，来看看到底什么是万物智联。

什么是万物智联

准确地说，关于 5G 万物智联这个说法，其实包含着两层含义。

第一层是指 5G 时代是一个人和人互联、人和物互联、物和物互联，也就是万物皆互联的时代。

第二层指的是，在 5G 时代，物联网、大数据、人工智能、云计算、边缘计算这些技术将越来越多地被用于各个行业、各个领域，使得万物之间不仅仅只是一种简单的互联互通的关系，而是一种智能的相互联系。

这两层含义其实很容易理解。

5G 带来的万物互联，意味着接入 5G 网络的设备的总连接量将是现在的几十倍或者几百倍，这样天文数字一样的连接量，产生的数据量也是无比庞大的。

同时，在人工智能、物联网、大数据、云计算、边缘智能等技术的作用下，每个连接关系都被赋予了智能。

什么是智能呢？比如你可能每天 6:30 在小区门口给你家小朋友扫个共享自行车，小朋友每天都先骑着自行车到地铁站，再坐地铁去学校。通过这些数据的整合和人工智能的处理，我们就大概知道这个用户的职业可能是：学生、老师，我后续还可以根据这个用户画像推荐内容和产品。

通过这些技术的整合，我们让扫共享自行车这个动作，和具体的手机用户、自行车、5G 网络、以及后续的数据处理、人工智能这几个元素之间都产生了智能的连接关系。

这么庞大的智能连接数据，一旦与各个行业、各个领域具体的业务和需求关联上，能产生的应用也是非常丰富的，这里蕴含着巨大的机遇，也是巨大的挑战。

首先，海量的连接数和由此产生的数据洪流，这就对物联网、人工智能、大数据、云计算、边缘智能和 5G 这些技术本身提出了更高的要求，要求这些技术在不断提升的同时，还要做好成本、效率、经济效益之间的平衡，尽可能降低单位数据的处理成本和能耗，提升单位数据的收益。当然，这个挑战更多依靠于这些技术本身的发展才能解决。

第二个层面，是 5G 怎么更好地与物联网、大数据、云计算、人工智能和边缘智能相结合，或者说相融合，在应对数据洪流的同时，为各个行业各个领域的各种应用赋能的问题。这个问题，你会在这节课中找到答案。

总的来说，5G 就是和我们上面提到的这些技术，包括物联网、大数据、云计算、人工智能、边缘计算等技术的结合 / 融合来实现一个技术底座，推动万物智联的实现的，并且为各个行业赋能。那这个运行机制是怎么一回事呢？万物智联又是怎么实现的呢？让我们往下看。

万物智联是如何实现的？

其实，万物智联的实现，也就是解决开头我们分析的问题：如何智能地处理 5G 时代的这些数据洪流？

为了方便你理解，我们把数据比喻成生产材料，而数据从产生到消费这个过程，也可以认为是一个工厂里，把原材料到加工成成品的过程。在这一过程中，5G 配合着物联网、人工智能、大数据、云计算、边缘计算等技术，发挥着不同的作用，构成了我们万物智联整体的技术底座。

请你注意，我这里所说的的“物联网”是广泛意义上的物联网，也就是指各种各样的“物”通过有线和无线的方式连接在一起。

好，现在我们的工厂正式开工！

首先，我们要把原材料备上。我们通过物联网终端或者节点产生和收集的、没有经过处理的原始数据，就是我们工厂的原材料了。这类数据类型千差万别，也分布在各个地方，但总量极其庞大。

那我们要怎么样才能把这些分散各地、数量巨大的原材料运到工厂里来呢？这时候 5G 就出马了。

这是因为，要有效地把这些原始数据汇聚在一起，我们需要网络具备支持海量连接的能力，还要有很大的带宽，5G 正好能满足这两点。所以，5G 是就相当于分布于各地的高速货运火车，可以非常高效地将各种各样分散的原始数据，都运到我们工厂里来。

5G 网络把原始数据汇聚在一起，运到我们厂里后。我们就需要对原始材料进行粗加工了。这样巨量的、千差万别的原始数据的处理，正好是大数据的拿手好戏。通过大数据对这些原材料，也就是原始数据进行加工处理后，我们就得到了生产型数据。

当然在有些情况下，大数据也会把生产型数据再做些加工，得到可以使用的消费型数据。这就相当于我们对原材料进行加工得到毛坯材料，但有时候对毛坯进行再加工，得到可以使用的初级产品。

大数据把原始数据粗加工成生产型的数据后，对于这些数据的精加工和深度加工就需要人工智能出马了。

这时候，如果大数据生产线和人工智能的生产线没有无缝集成在一起，就需要 5G 网络把生产原料型数据运输到人工智能生产线。人工智能负责精加工和深度加工，而且人工智能生产线是柔性的，还可以根据最终客户的需求进行定制。经过人工智能精加工后的数据就是消费型数据，它已经相当于我们工厂出产的精加工制成品和零部件了。这些消费型数据会通过 5G 网络运送给各个行业的客户，供它们结合自身的具体业务和需求来使用，从而形成各种类型的最终应用。

其实到这里，我们的工厂原材料加工大概就已经完成了，你可以看到，人工智能的加入让我们数据的可用性有了质的突破，这也就是从万物互联到万物智联的根本性改变。说到这里，不知道你有没有发现，好像我们把工厂地址给忘记了。

正如我们存储和加工都需要场地一样，无论是 5G 网络把分散的大量原始汇聚到一起存储，还是大数据的粗加工和人工智能的精加工，都需要一个设备齐全的场地，这个设备齐全的场地就是云计算。场地具备存放原材料的能力和加工能力就是云计算的存储数据能力和提供的算力。

不过呢，在数据的具体生产过程中，我们有时也会遇到一些特殊情况。

比如，有时候客户要求消费数据的交货时间很紧。这种情况下，你再把原始数据从很远的地方运到厂里（云计算），由大数据和人工智能加工后，再把消费型数据运回给客户，耗时太久了，客户等不起啊。

这要怎么办呢？我们就需要在靠近客户的地方部署智能边缘计算，进行及时的本地化处理。当然了这种情况一般只是处理某个客户的数据，这个边缘计算不需要那么大的规模，所以这时候的边缘计算就相当于是大数据 + 人工智能 + 云计算的缩小版。

还有一种情况，原始数据的数据量实在是太大，如果全部通过 5G 运输回来存储和处理，这会导致运输成本、存储成本和大数据的分析处理成本的三重攀升。这时，我们为什么不在靠近原始数据产生地的地方，先对这个原始数据进行初步筛选呢？

我们先按一定的规则，去除一些不需要或者无用的原始数据，提升原始数据的纯度后，再通过 5G 网络把提纯后的原始数据传输给云计算，进行存储和后续的处理。这就大大降低成本了。实际部署上，我们就需要在靠近客户的地方部署边缘数据分析处理，这时候的边缘计算相当于是大数据分析 + 云计算的缩小版。

这样，我们通过一个数据的从原始数据通过加工最后成为消费数据这个过程，就把 5G 和物联网、大数据、人工智能、云计算、边缘智能的相互关系说清楚了，也为你完整地解释了万物智联是怎么实现的。

当然，这样一个万物智联的运行机制和实现机制，是依赖于各个 5G+ 各项技术的模块化的技术底座来实现的。其实，这里的每一项技术都可以成为一个单独的模块，它就跟乐高积木一样，随你组合，任由你根据需要，也就是具体的应用场景，将它拼接、组合成你所需要的技术底座。

如同我们上面的工厂一样，如果你不需要产品的精加工，那你拿着大数据粗加工后的毛坯料和初级制成品就足够了。如果你需要精加工后的消费型数据，那你就得把人工智能这块积木拼到你的技术底座上。总之一句话，任君选择、自由组合！

那这样像乐高一样可以自由拼接的技术底座是怎么一回事呢？5G 具体是怎么和这些技术结合，通过万物智联为各行业赋能的？

可以自由拼接的技术底座有哪些？

当然，我不能穷举完所有的技术底座。毕竟，我刚才也说了，每一个不同的场景应用都会有不同的技术需求，它可能只需要这 5G+ 物联网这一个模块，也可能是 5G+ 物联网 + 大数据，这些情况不胜枚举。

所以，我在这里给你介绍的是最小的技术底座模块，每个模块之间都可以按需要拼接。这样的最小技术底座一共有 5 个，分别是：物联网、大数据、人工智能、云计算和边缘计算。接下来，我就跟你具体介绍这些最小的技术底座都有哪些，5G 又是如何为它们赋能的。

5G+ 物联网

5G 与物联网的结合，能提升物联网发展的广度、深度，也能促进物联网个性化定制上的发展。

首先，5G 的高带宽和广覆盖，能提升物联网覆盖的范围和领域。5G 可以作为一个可靠的传输通道，最大限度地收集分散的物联网数据（这些数据由大量的有线和无线物联网终端或者节点产生），并把这些数据集中在一起或者传输到云中心作进一步处理，这大大提升了物联网的覆盖范围和领域。

第二，5G 也大大增加了物联网的应用场景。5G 本身就支持每平方公里 100 万个物联网设备的接入，可以满足连接数需求很大的场景；5G 的高带宽和低时延特性，也能推动带宽要求比较高的物联网应用场景的发展，还能开拓对时延要求比较高的物联网行业应用，比如说无人机对电力基础设施的巡检、车联网的车队管理等等。

最后，5G+ 物联网将走向定制化。5G 的终端和芯片技术的发展，能提供各种行业终端、模块、模组、路由网关设备等终端设备，满足各个行业的个性化需求；同时，5G 能提供各个各样的虚拟网络切片，结合云化灵活部署，满足物联网对网络安全性和数据保密性的需求。

5G+ 大数据

随着 5G 的三大应用场景逐步商用，5G 将充分挖掘大数据的潜力，推动大数据的发展。

这一点首先体现在数据的搜集能力上，5G 的高带宽和广覆盖能力，能更有效地收集和传输现有的数据，让可获得的数据数量大幅增加。

当然，5G 也让大数据的处理能力得到很好的应用。5G 的三大应用场景产生的数据类型千差万别，数据类型也比以往更加丰富，而且，5G 的很多应用都要求实时传输、实时处理，这都充分挖掘大数据的数据处理能力。这些数据深度分析和处理，提炼出数据内在的逻辑规律又继续反哺 5G 的发展。

5G+ 人工智能

人工智能的处理需要更多的数据，而 5G+ 大数据能够完美地满足它。

就 5G 和人工智能的结合来看，一方面 5G 能人工智能提供更多的数据，能让人工智能有更多的数据源去使用。另一方面 5G 也需要人工智能挖掘出能深层次的规律，推动 5G 应用场景的不断丰富，这也推动着人工智能的算法不断改进。

总的来说，5G 和人工智能的结合，让数据有了更多的意义，从万物互联真正走向了万物智联。

5G+ 云计算和边缘计算

由于云计算和边缘计算相关的内容我们在第 10 讲讲过，所以我们这里将它们放在一起再解释一下。

5Ｇ和云计算是一个天然的结合，5Ｇ的核心网本来就是部署在云上。具体到部署上，5G 有成百上千种应用场景，这些场景千差万别，需要 5G 和云计算紧密结合在一起，提供存储、计算和所需的安全性，这里我们需要的是一种分布式的云计算能力。因此，5G 和云计算是一个紧密结合、融合的关系，它们相互依存、相互促进。

而边缘计算，在 5G 核心网里，它有可能同时具备是云计算 + 大数据 + 人工智能的能力，也可以是云计算 + 大数据的能力。边缘计算和 5G 的用户面结合在一起，能把经过处理的数据在本地路由或者传输到云平台继续处理。可以说，5G 和边缘计算是紧密配合的，它们一起实现本地处理和分流的需求。

到这里，我们已经介绍了 5G 分别和物联网、大数据、人工智能、云计算、边缘计算的结合是怎么样的了。还是那句话，在实际的应用中，5G 是一个提供数据的管道，你可以根据需要将这些技术底座按需要自己组合、安装一下，形成了你需要的智能底层技术平台。

这些更具体的应用场景，我们会在接下来的 4 节课中详细分析，敬请期待吧。

总结

好了，今天的这节课到这里就结束了，我们一起来回顾一下吧。

这节课，我们学习了什么是万物智联。总的来说，万物智联要解决的就是如何智能化地处理 5G 时代庞杂的数据的问题。

关于这一点，我们用一个工厂里原材料加工的例子，向你解释了，物联网中产生的海量数据是如何历经 5G 的传输、大数据的粗加工、人工智能的精加工，最后成为制成品，也就是消费型数据的整个处理流程，这样的一个处理都多亏了云计算给我们提供场地才能完成。

通过这个例子，我们把 5G 和物联网、大数据、人工智能、云计算、边缘计算的相互关系都梳理清楚了，也向你解释清楚了所谓万物智联的时代，我们是如何解决这样的数据处理问题的。

最后，我们也揭示了 5G 作为一个数据管道，可以和物联网、大数据、人工智能、云计算、边缘计算的灵活结合，从而形成底层智能技术平台这个本质。每一个最小的技术底座模块之间都可以根据你的需要进行组合，像乐高一样随意拼接，最大地展现这些技术的优势和能力。

思考题

今天的思考题，我想请你分别找一个 5G 的 URLLC 和 mMTC 的应用场景，分析在这个场景中 5G 是如何物联网、大数据、人工智能、云计算、边缘计算这些技术结合的。我在留言区等你的答案。

感谢你和我一起学习。如果你也有朋友对 5G 时代万物智联的这个话题感兴趣，欢迎你把这节课分享给他。我是杨四昌，我们下节课见。

12｜AR/VR/超高清：开启全新的娱乐生活体验

你好，我是杨四昌。

今天这节课，我想跟你聊一聊 AR/VR 和超高清视频。

不知道你是不是和我一样，怎么都玩不来 VR 游戏，戴上 VR 眼镜转几下头就开始晕。前几年 VR 这个概念爆火的时候，我还想买个 VR 眼镜来玩玩，结果直接就被这眩晕感给劝退了。不知道是不是也有这难以克服的眩晕感的原因，VR 火了一阵后声音又小了些。

接着 AR 的呼声又起来了，这几年我看到天猫把 AR 和口红试色结合了起来，推出了“在线试色”，宜家也做出了让用户用 AR 进行家居搭配的尝试，更别说还有市面上层出不穷的 AR/VR 对战游戏了。

你有没有过这样的疑惑？都说 AR/VR 能改变我们的生活，也能看到它们在各领域都有不少的应用，但总觉着也没怎么改变我们个人的生活，最多只是锦上添花罢了。

其实呢，除去硬件和内容创作上的原因，造成这个现象的一部分原因也跟我们的网络，也就是通信技术的瓶颈息息相关。以 4G 的带宽和时延，是远远无法满足 AR/VR 沉浸式体验的高要求的。更何况，我们现在普遍的视频清晰度还停留在普清、高清阶段，与人眼直接看到的世界还差距甚远，大脑都无法相信这就是现实，自然就更谈不上真正的沉浸式体验了。

那你可能就会问了，既然 4G 的瓶颈是 AR/VR 发展不起来的一部分原因，5G 的到来能改善这个局面吗？

答案是肯定的，5G 的新技术和新特性能很好地为 AR/VR，包括超高清视频的发展提供助益，开启全新的娱乐生活体验。具体这是怎么做到的呢？

在回答这个问题之前，我们还要弄明白，AR/VR 和超高清技术对 5G 有什么需求，这点要从它们的业务特点入手。

AR/VR/ 超高清为什么需要 5G?

刚才也说了，网络的限制其实是阻碍 AR/VR 发展和普及的一个重要原因。对于目前的 AR/VR 来说，更多的应用还是与视听体验相关，特别是 VR，在内容创作上，更多与视频和游戏结合到了一起。所以，谈 AR/VR 其实是绕不开对画面清晰度的讨论的。近几年，4K/8K 等超高清视频也逐渐成为了热门话题。

高清和超高清

高清和超高清是未来视频业务的基本能力。但目前，主流的视频最高分辨率还是以高清（1080P）为主，所以这里我们也把高清加进来一起讨论。

高清，英文是 High Definition，简称 HD，超高清也就是 Ultra High Definition 简称 UHD。这里我对高清和超高清的业务特点做一个归纳，你可以简单了解下目前高清 / 超高清视频的一些技术特点和要求。

这里我们重点关注高清 / 超高清的传输带宽和网络要求。我们回顾一下05 讲中我们对 4G 和 5G 关键性能指标的介绍，在人口密集的城区，4G 的保证网络速率为 10Mbps，5G 的保证速率是 100Mbps，这个保证速率你可以认为是平均速率。

一般来说，在网络质量比较好的密集城区，对于 4G 来说，从基站到终端方向的速率一般小于 50Mbps，而从终端到基站的方向，一般小于 20Mbps。而对于 5G 来说，基站到终端方向能达到 500Mbps~1Gbps，终端到基站的方向通过载波聚合和时隙配比等技术手段最高可以达到 300Mbps~500Mbps。所以对于 4K 和 8K 的超高清视频而言，4G 提供的速率是远远不能够支持它们的流畅播放的。

这种情况下，我们可以求助光纤宽带和 5G 网络。当然光纤宽带是一个很好的选择，网络时延是最低的，但光纤宽带不能移动位置，部署位置都是固定的。而 5G 有高带宽，能在 500 公里 / 小时的移动速度下正常运转，引入的端到端网络时延也比较小，还能通过切片提供专用网络资源保障传输质量，完全可以满足高清和超高清的需要，尤其是在没有光纤宽带或者是需要灵活拍摄的场景。

为了帮助你理解，这里我们来较一下真。想象一下，如果我们坚持拿 4G 网络来做超高清直播会怎么样？例如，现在某节目要在某一线城市的某个广场做活动直播，碍于场地不适合拉光纤，决定用 4G 网络来做节目的实时回传。

我们的节目组精益求精，一定要用 8K 做最好品质的直播，现场一切顺利，但台里的演播室打电话过来了：“你们怎么回事！信号丢包太严重了，没法播！”节目组只好改用 4K，但演播室还是不满意，虽然丢包率低了一些，还是不太流畅。没办法，最后只能采用普通高清凑合了。

过了一会，现场围观的人多了起来，还纷纷拿起手机做起了现场直播。结果可热闹了，由于 4G 用户太多，网络扛不住，节目的回传直接断线了。

如果换成 5G 网络呢？这些问题都将迎刃而解。5G 能轻松支持 4K 和 8K 直播，回传时延很小，演播室那边很满意。虽然突然有了大量围观人群用 5G 手机做直播，但由于节目组提前开通了节目组专用的 5G 网络切片，节目组独享 5G+4K/8K 的专网，播出效果也很好。

总的来说，高清和超高清不仅仅是一种应用产品，也是 AR/VR 业务必须具备的显示要求。就像我们前面提到的，AR/VR 本身就需要支持高清或者超高清来彻底实现它们的优势和特性。

那 AR 和 VR 的业务特点又是怎么样呢？

AR 和 VR

VR，全称是 Virtual Reality，也叫虚拟现实；而 AR 是 Augmented Reality，也叫增强现实。

它俩的最大区别在于与现实世界的联系。简单来说，虚拟现实（VR）看到的场景和人物全是假的，是把你的意识代入一个虚拟的世界，通过用户的沉浸达到仿真的效果。而增强现实（AR），是通过环境感知和信息交互，将虚拟信息叠加到现实世界中，帮助人们更好的认识现实世界，因此人们通过 AR 看到的场景和人物一部分是真，一部分是假。

随着 VR 和 AR 的发展，VR 和 AR 相互融合，产生混合现实 MR，当然这是更高阶的发展了。

目前 AR/VR 正在快速发展中，总体上来说，VR 在娱乐生活方面（视频、游戏、文旅、社交、医疗、教育）应用比较广泛，而 AR 在生产力方面（工业、医疗、教育、导航）应用比较多。

为了促进 AR/VR 的发展，工信部信息通信研究院联合业界，对 AR/VR 的发展阶段进行了系统的分析研究，在中国信息通信研究院的虚拟 (增强) 现实白皮书（2018 年）中，对 AR/VR 的发展阶段作出这样的划分：

来源：中国信息通信研究院《虚拟(增强)现实白皮书（2018年）》

信通院根据沉浸体验的程度不同将 AR/VR 分成了 5 个不同的阶段，还给出对应的时间段。同时，信通院还根据这些阶段的不同特点进行了归纳，你可以先看看下面这张图。

来源：中国信息通信研究院《虚拟(增强)现实白皮书(2018年)》

你可以看到，AR/VR 对时延要求很高，要求时延在 20 毫秒之内，同时对网络传输码率最低要求是 40Mbps，换算成网络传输速率就是最低要求为 60Mbps，目前 4G 网络没法达到这个要求。

因此，在 2015-2017 年的初级沉浸发展阶段，我们一般都是用线来连接，没有移动性，这阶段的 AR/VR 应用场景非常受限，一般在演示厅、展厅进行孤岛式的应用。VR 刷新频率以 30/60 帧每秒居多，加上硬件处理能力限制，画面还有延时感和卡顿现象。

从 2018 年部分沉浸体验阶段开始，我们 AR/VR 设备可以通过有线和无线方式进行连接，受限于软硬件技术 (包括光学可变焦显示技术，眼动交互和眼球追踪技术等的成熟度），以及 4G 的瓶颈，这阶段的业务体验场景有限，加上时延导致的眩晕感，沉浸式体验感还有待提高。（以上三段文字观点来源：中国信息通信研究院《虚拟 (增强) 现实白皮书 (2018 年)》）

这其实很好理解，当你戴上 AR 和 VR 设备，是需要转动头来获得更广阔的观看视野的，打游戏时也需要移动位置，如果连根线，就总会担心线不够长或者缠到身上，还有啥沉浸体验感可言呢？但是要彻底摆脱线缆，还得到深度沉浸和完全沉浸阶段用上 5G 之后。

另外，目前主要的渲染能力在 VR 和 AR 设备上进行，这导致设备价格比较贵，设备比较笨重，佩戴时间久了有不适感，分辨率也跟不上，颗粒感明显。

总的来说，如果你要真正进入到沉浸的高级阶段——深度沉浸，甚至是完全沉浸，需要同时满足移动性、传输速率、时延这些要求，5G 技术就成为了一个首选。

随着 5G 技术的发展，AR/VR 将得到巨大的发展，能有效提升用户体验，也能进一步扩大应用场景，对我们的生活产生更大的影响。

比如总是被诟病的 VR 游戏时延，在 5G 技术 + 边缘计算 + 云计算的加持下，可以进一步降低时延要求，大大提升游戏体验；我们还可以将渲染放在云端来减轻 AR/VR 设备本身的计算量，从而降低 AR/VR 设备本身的成本、功耗和重量，提升佩戴的舒适度，进而推动 AR/VR 设备的快速普及。

另外，你可以发现，在中国信息通信研究院提出的深度沉浸和完全沉浸阶段，需要我们结合人工智能技术实现眼球追踪和关注点渲染，还有声音交互和触觉交互的要求。这都需要 5G 结合人工智能、云计算、边缘计算的充分支持，来提升业务体验。

总的来说，在 AR/VR 逐步从浅度沉浸体验向深度沉浸，甚至完全沉浸的方向发展的过程中，5G 成为一个必备的技术条件，5G 通过和高速率、低时延、边缘计算、云计算实现云端渲染这几个技术的结合，能很好地支持 AR/VR 的沉浸式体验。

分析完了超高清和 AR/VR 的业务特点和技术需求，下面我们一起来看看 5G 和 4K、8K 的超高清视频，以及 5G 和 AR/VR 的结合，能给我们未来的娱乐和生活带来什么新的变化和体验吧。

5G+ 超高清：视觉新体验

5G+ 超高清的组合能够全面地优化我们的视听体验。特别是直播这种需要从终端到网络方向支持高带宽的业务，我们需要提前很长时间部署导播设备、传输专线、部署转播车或者导播间保证它的高清分辨率。当然了，现场设备也不能随意摆放，因此我们的机位总是有限，观众无法看到任意角度的画面。

所以，现在你要央视放弃线缆，完全通过 4G 网络来直播欧洲杯，肯定是不切合实际的，但在 5G 时代，你可以……

如果央视采用 5G+ 超高清来对欧洲杯进行直播，你从任意视角欣赏到高清 / 超高清的直播画面，弥补了赛场机位的分布局限，或者说，至少也是对现场已部署机位的重要补充。你甚至可以根据你的需求，定制化地让主播调整直播位置。

比赛结束后，记者通过 5G+ 一个专业的采访背包，就可以随时随地轻松捕捉赛场外的各种热点事件，或者对某个球星进行人物专访，高清的视频能通过 5G 网络实时传回演播室，让你能够最快地了解赛场内外的新鲜事。

这些通过 5G 网络的实时回传视频画面，结合人工智能等剪辑手段，大幅降低视频的制作成本。即使你并不太了解视频剪辑技术，也能在人工智能的帮助下剪下你喜爱的球星的精彩瞬间，剪下绿茵场上的感人片刻，与 B 站的专业 UP 主们一较高下。

对于投入了巨额赞助的广告商们来说，他们也不用再担心广告会因为直播分辨率的原因，出现显示和传播效果不好的问题了，放大后的广告细节也能十分清晰。

你看，5G 结合超高清，让直播、实时采访、高清视频观看等变得非常方便，大大丰富了人们的娱乐生活。

那 5G 和 AR/VR 结合在一起能带给我们哪些全新的业务体验，碰撞出怎样的火花呢？

5G+AR/VR：沉浸式的新体验

正如我们前面讲到的，其实 AR/VR 对我们现在娱乐生活的最根本的改变，就在于沉浸感上。在 5G 的加持下，这个沉浸感会越来越趋向真实，也就是信通院给出的完全沉浸。

有了足够真实的沉浸感，作为一个生活在真实世界中的人，你也能拥有更多在虚拟空间“一展拳脚”的机会和可能。

比如，作为一个天天“996”的年轻上班族，你可能都很少拥有自己的个人时间，更别提平时能挤出时间出门旅游了。未来，在 5G 和 VR 的支持下，你只需要一台 VR 眼镜，连上 5G 网络，躺在家里柔软的沙发上就可以“闪现”到 NBA 的赛场，“闪现”到周杰伦的演唱会，“闪现”到任何你想去的城市和景点。你不用再跟现在一样担心带宽跟不上、卡顿、延迟，也不用担心画面的颗粒感和眩晕感，更不用担心 VR 的价格，它会越来越小，价格也会更加亲民。

如果你看腻了刺激的比赛和演唱会，想提升一下自己的文化素养，你还可以通过 VR 眼镜参观虚拟化的故宫，这可比实地参观的体验还要好，不仅省去了排队的时间，还能更近、更细节地观赏藏在故宫库房、从不拿出来展览的珍贵文物。如果你坚持要实地参观，那也不错，毕竟我们还可以通过 AR，细细研究那些藏在玻璃窗内的文物细节。

如果你还是一个游戏爱好者，那真的是太好了。你还记得电影《头号玩家》中那逼真、低延时、几乎做到完全沉浸的游戏体验吗？5G 的低时延、高带宽结合 VR，能够让我们的游戏体验进一步向这方面靠近。

VR 游戏的形态也会进一步增加，毕竟 5G 通过云计算渲染，可以降低了游戏 VR 设备的硬件配置需求，再加上云端渲染，游戏内容可以存储在云端，能大大降低 VR 游戏的门槛。

进入 5G 时代，你可以和知己好友进入一个逼真的游戏世界，不仅仅是视觉和听觉上的逼真，触碰感和打击感也会变得非常地真实。你能够完全摆脱现在 VR 游戏线缆的束缚，彻底地感受游戏的快乐。你还可以通过 VR 在游戏中社交，甚至你还能够在模拟真实线下社交场景的 VR 社交中认识更多有趣的朋友，随时随地进行虚拟见面。比如立足于 PC VR 的虚拟现实（VR）应用 Rec Room 就是这样一个专门的 VR 社交平台。

我说的没错吧？你看，5G 结合 AR/VR，能给人们的娱乐生活带来的全新的、真正的沉浸式体验，能极大地丰富你的娱乐生活。当然，这都是目前我基于技术发展的想象，未来 AR/VR 带给我们的改变可能远不止这些。

总结

好了，这节课到这里就结束了，让我们来总结回顾一下吧。

这节课我们讨论的是每个人都不陌生的 AR/VR 和超高清视频，就这几项技术 / 应用目前的发展水平来说，我们每个人或多或少都还有些怨言，比如总是卡顿、玩游戏时延大、眩晕感明显等。但是经过分析，我们也能了解到，其实 5G 的发展能够有效地帮助解决这些问题。

为了搞清楚 5G 能为 AR/VR 和超高清视频赋能什么，我带你分析了这几项技术的特点和对 5G 网络的需求，也知道 4K/8K 的超高清视频、深度沉浸以及完全沉浸的 AR/VR 是未来的发展方向，而 5G 的高带宽、低时延、边缘计算和云计算带来的云端渲染，能够有力解决目前 VR/AR 面临的卡顿、时延和眩晕问题，推动超高清和沉浸式 AR/VR 业务的普及和发展。

后面，我又通过一场欧洲杯的直播，还有对未来 AR/VR 加持下的全新娱乐生活的想象，带你理解了 5G+ 超高清、5G+AR/VR 在未来能真正给我们带来什么。它们会从直播、购物、社交、游戏等诸多方面，带来全面的、真正的沉浸式体验，为我们开启全新的娱乐生活体验，这样的全新娱乐生活也将进一步推动 5G 的发展和普及。

思考题

今天的思考题，我想请你分别找一个 5G 的和超高清结合、5G 和 AR/VR 结合的应用场景，再分析一下这个场景的市场前景，以及这样的应用会对 5G 提出什么样的性能需求。我在留言区等你。

感谢你和我一起学习。如果你也有朋友对超高清视频、AR/VR 未来的发展感兴趣，欢迎你把这节课分享给他。我是杨四昌，我们下节课见。

13｜工业互联网：为什么工业智能化数字化升级缺不了5G？

你好，我是杨四昌。

这节课我们来聊聊工业互联网。说到工业，这好像不是一个太贴近我们个人的话题。但是从更宏观的角度看，工业互联网确实是我们国家现在一个急迫的发展任务，也是 5G 可以大展拳脚之地。

作为一个新兴大国，我国的工业，或者说制造业，可以用一个词概括，就是“大而不强”。我国虽然是世界上最大的工业国，但工业上总体还是以中低端制造为主，创新能力不强，产业发展也不平衡。

为了改变这个局面，2015 年我国提出了《中国制造 2025》，加快发展工业互联网。这不是一个新的名词，2012 年美国通用公司第一次提出了工业互联网，认为工业互联网就是把人、数据和机器连接起来。

现在我们依然可以这样理解，你再回想一下我们在11 讲中介绍 5G 时代万物智联的技术底座的内容，就能很快知道这样的连接其实是 5G+ 物联网、大数据、云计算等各项相关技术的拿手好戏。

这也就是我们这节课会讨论的内容，5G+ 各项技术能够怎么赋能工业互联网，促进它的发展，保障人、数据、机器连接的实现？

这是一个挺大的话题，我们一步步来分析。首先我们还是从拆解工业互联网的这个概念开始。

工业互联网是什么

刚才我们也说到了，工业互联网关注的核心概念就是人、数据和机器。

这个概念自美国通用公司 2012 年提出，到现在已经被许多国家沿用下来了。这些年，世界上主要国家都出台了工业互联网的计划，包括我们比较熟悉的德国的工业 4.0 战略和日本的制造白皮书等。

虽然各国的工业发展规划名称各不相同。但本质是类似的，都是通过工业互联网把互联网技术、物联网、大数据、人工智能、云计算等技术和工业制造系统全方位地深度融合起来，形成产品研发和设计、生产材料供应链、生产制造流程、产品质量检测、产品营销、客户关系管理、产品物流和交付服务在内的广义制造的全价值链整合。

通俗来说，就是通过工业互联网实现工业的数字化、网络化、智能化，达到提升生产效率、降低成本、提升产品和服务竞争力的目的。所以，工业互联网也就包含工业数字化、网络化和智能化。

你应该可以感觉到，工业互联网是一个巨大的话题，也是一个非常复杂的话题，在这里我不能全部和你解释清楚，所以这节课，我们主要围绕着 5G 的能力如何与工业互联网相结合这个问题进行分析。

5G 是一个移动通信技术，它对工业互联网的贡献只是一部分，它能提供高带宽、低时延，和海量的物联网设备接入，还能通过核心网的网络切片能力为不同的工业制造过程提供稳定的网络资源。当然 5G 还能和人工智能、大数据、云计算、边缘计算结合，为工业互联网提供更多的助益。

不过，落实到具体改造的时候，你可能还是会有些疑惑，虽然说国家战略发展是要求这样，但是工业现在有这样改造的必要性和急迫性吗？

工业为什么需要这样的改造

要回答这个必要性的问题，我们要从我们工业的特点入手。

其实，工业制造是由一个个层级分明的封闭式孤岛组成的。

首先是生产设备的孤岛。你可能不知道，工业制造还存在几十种各种私有和专用协议，基本上每个生产设备制造厂家 (尤其是 GE、西门子等大型生产设备厂家）都用自己的专用协议，比如 Profilebus、ProfiNET 等，各个厂家设备之间不能互通。

具体到产品制造过程中也有无数个孤岛。比如，工业制造是由大量功能各异的子系统构成的，这些子系统有负责现场生产制造、控制、监控等的生产专用系统，也有负责生产管理、参考管理等的工业专用管理系统，还有负责财务、安全管理、流程优化等的 IT 综合信息管理系统。这么多的系统之间都是不互通的。可以想象，不同系统之间的互联互通和集成工作量十分庞大。

而且，不同制造设备生产商提供的设备和生产工段或者生产线之间也是不能共享数据，这个数量还不少，这样的信息孤岛对工业制造全流程的优化还是很难的。

除了这些流程和设备的原因，工业生产过程产生的数据量和数据种类差别也非常大，大型工业制造企业，产生的工业数据量非常庞大，比如说一台数控机床，每秒产生的数据量就有几百兆，一条 10 台机器的生产线每秒钟产生几个 GB 的数据，飞机发动机一个小时产生的数据量有几十个 TB。因此数据的收集和储存分析成本也很高。而且，工业生产制造特别强调对过程的实时精确控制，对系统的实时性、稳定性和安全性要求极其苛刻。

你看，工业制造目前还存在大量的专用系统和私有协议，对实时性、稳定性、安全性要求也极高，你可以想象，面对这样的环境，要把这些封闭式孤岛一个个连接起来谈何容易？

这里其中的一部分可以依靠 5G 技术的帮忙，当然，不仅仅是 5G，还有我们之前在11 讲介绍的各个技术底座。我们需要用 5G+ 物联网 + 大数据 + 云计算 + 边缘计算等技术将这些孤岛都连接起来，让数据能通过这些连接线在各孤岛中流动，让孤岛不孤，让整个工业制造流程活起来。

那具体 5G 和各项技术底座是怎么让工业孤岛连接起来，焕发新生的呢？

工业孤岛的新生

工业互联网的基础是工业，也就是说围绕着工业生产制造的所有流程的集合，我们前面也讲到，包括现场生产制造设备和现场生产设备控制系统、生产流程管理系统、工厂信息管理系统、办公系统、工厂物流系统，以及工厂销售系统这些方面。

现在我们跟着一个工业生产制造的粗糙大轮廓，来看看 5G 和相关的物联网、大数据、云计算、人工智能等技术能怎么帮助连接起这些工业孤岛。

当然了我们的 5G 不是万能的，比如工业互联网改造最棘手的一点就是各个设备的私有协议问题。现场制造设备和现场生产控制设备之间的连接采用的都是各种工业私有协议，这部分对稳定性和可靠性要求极高，对系统时延要求非常低，目前的无线技术不适合，5G 对此也束手无策。

5G 真正能改变的是在现场生产控制系统接入生产流程管理时的部分，生产流程管理系统和现场生产设备控制系统连接在一起。这里 5G 高带宽、低时延的特性，支持大量设备接入和精确的定位。比如，我们可以用 5G 控制无人搬运车，把生产物料送到相应的生产制造设备所在的位置。

5G 的切片也能在生产资料、生产流程管理上大展拳脚。例如我们可以在生产设备定位和生产物料定位之间用 5G 网络形成一个网络切片，对物料和工具进行精确定位；还可以在生产管理系统和现场生产设备控制系统之间形成一个高可靠低时延的网络切片，通过指令传递来对现场设备进行柔性控制，或者用在产品质量缺陷检测等等方面。

在生产环节中，我们还可以通过物联网把所有工业设备的日常维护和管理都统一起来，做好工厂设备的历史和目前维护状态的管理。而且，工厂里部署的大量传感器会收集到大量的数据，这些数据会通过物联网节点汇聚在一起，发送到边缘计算设备进行汇合。

所以，边缘计算一般在工业制造中作为一个现场的网关来使用，进行数据的收集和汇聚。边缘计算设备还可以对收集到的数据进行清洗和加工，然后把加工好的数据都统一封装成 IP 数据包的形式交给云计算，来进行存储和后续的分析处理；它还可以加载人工智能的能力，给现场控制系统发信息，对各种生产设备进行控制。可以说，边缘技术保证了数据不出厂的要求，也满足了工业制造行业的数据控制权。

其实到这里为止，我们实现的都还是工厂内部自己的局域网，但云计算参与进来后，局域网开始有了真正互联网的雏形。

当然了，云计算在不同的工厂有不同的使用方式，边缘计算也是一种，叫边缘云，大型工业企业部署私有云，小型企业可能采用边缘计算 + 公有云的方式。

云计算能把边缘计算和生产流程控制系统、工厂信息管理系统、供应链系统、物流系统、销售服务系统等等系统都打通，结合大数据和人工智能分析，把工厂进一步数字化、智能化。

它还能让工厂和上下游供应链以及最终客户紧密结合在一起，实现柔性制造，还有飞机等复杂设计的异地协同，都可以通过云计算来解决。甚至一些小型企业，尤其是生产过程很简单的企业，可以直接通过边缘计算设备和阿里云、腾讯云、华为公有云等进行连接，将信息管理系统，进销存、客户管理的 IT 类系统直接放到公有云上，让自己专注生产，也能减少成本。

连接起来的工业互联网，创造了工业级的巨大的数据，这是一座价值丰富的金矿。工业大数据有个很明显的特点，单条数据价值不高，但是数据总量很大，因此工业大数据对数据处理能力以及人工智能的要求比消费互联网高很多，这就需要大数据在此发挥它的强大作用。而且，工业大数据需要长时间的积累和分析，才能变成工业知识对生产过程和工艺流程的优化有所帮助。

其实，说到这里，你应该也明白，这些流程中最重要的是人工智能技术的参与。工业互联网对人工智能的要求比消费互联网高很多，它需要人工智能参与设计、生产制造、供应链、销售、生产设备维护，以及市场需求和客户需求预测等许多环节。还要尽量收集数据，进行人工智能算法的学习和优化，最终逐步深入挖掘出内在的规律，赋能每一个具体流程或者环节。只有让人工智能深度参与工业生产的全流程，我们才能实现真正的智能制造。

通过 5G+ 各相关的技术底座的应用，在一定程度上能帮助数据在各工业孤岛上的流动，促进工业互联网的实现。但总的来说，工业互联网的实施是一个长期的过程，在实施过程中，就网络化而言，需要工业有线、光纤、无线（Wi-Fi、4G/5G…....）等等技术一起参与，才能满足各种工业应用场景的需求，虽然 5G 会在工业互联网中使用，但 5G 也只能解决一部分场景的需求，并不是一招鲜包打天下。

总结

好了，到这里我们今天这节课就结束了，现在让我们来回顾一下今天学习的内容吧。

今天我们讲了互联网，你可以简单理解为，工业互联网就是聚焦于人、数据和机器的连接，让数据在各个工业孤岛中流动起来。

目前的工业制造，各个流程之间还是比较割裂的，有很多的私有协议，数据不互通。比如，工业设备之间的私有协议、各生产系统之间互联互通和集成问题，还有多种多样的数据分析难题等等，这些都是阻碍着工业、制造业发展的重要原因。

客观地来说，这是个很大很复杂的问题，如果寄希望于 5G 能解决这些全部问题，是非常不现实的想法。但确实，5G 和物联网、大数据、边缘计算、云计算、人工智能的深度融合，在一部分流程中能够帮助我们打破这些工业孤岛，促进数据的流通和工业互联网的发展。

比如，5G 能够在现场生产控制系统接入生产流程管理中发挥一定的作用，物联网节点能够收集设备数据传输给边缘计算，边缘计算能够再对数据进行清洗和加工。而云计算的参与，能让工厂和整个上下游产业链，以及最终客户连接起来，实现更大意义上的互联互通。当然，在这些过程中，最重要的就是人工智能，只有用人工智能赋能整个生产制造流程，我们才能算实现了从“工业制造”向“工业智造”的转变。

最后，我想说，工业互联网体量巨大，技术种类繁多，对可靠性和稳定性要求极高，而且，对人工智能和数据处理分析能力要求也远高于消费互联网。这种情况下，大量的软件、IT 以及云技术也正逐步在工业互联网中得到应用，这也为传统的 IT 从业人员开拓了新的职业视野。时代的机遇就在眼前，你可以多学多思考，为自身的发展打开新的平台。

思考题

今天的思考题，我想请你结合你的工作或者平时生活的所见所闻，分析一个 5G 和工业互联网结合的场景，看看这个场景需要用到 5G 的什么技术能力，再结合我们在“从历史视角看 5G”讲到的 4 个判断准则，分析一下这个场景的前景。欢迎在留言区给我留言。

感谢你和我一起学习，如果你有朋友也对 5G+ 工业互联网的话题感兴趣，欢迎把这节课分享给他。我是杨四昌，我们下节课见。

14｜智能医疗：5G真的能让我们看病更快更方便吗

你好，我是杨四昌。

上一节课我们讲了 5G 赋能工业互联网，这一节课我们继续学习 5G 赋能智能医疗，来讨论一下，5G 和智能医疗的结合会给我们看病住院带来什么新的变化。

说到现在的医疗问题，我相信你肯定也深有体会。一方面，看病难，看病贵，去医院排队也很久，还有越来越多的空巢老人的健康监测和状态预警的问题 。另一方面，我国人均医疗资源不足，医疗资源分布也不平衡，好的医生医院都聚焦在北上广等大城市里，各地医疗水平差距也比较大，更别说还有医患矛盾这些问题。

当然，这些年各个城市都在寻找一个解决方案，推广智能医疗就是其中的一个动作。智能医疗，也叫智慧医疗，其实就是把人工智能、物联网、云计算、大数据等信息技术和 4G/5G/ 蓝牙 /Zigbee 等通信技术应用到医疗领域，让我们能更精确、更智能和更便捷地使用各种医疗资源，看病和治疗能更方便。

那 5G 在智能医疗中可以起到什么作用呢？

在回答这个问题之前，我需要解释一下，医疗是一个极其复杂的系统，医疗行业非常依赖医生的经验积累、还有和各种检查设备的应用、治疗方案和恢复护理的结合。由于这个行业的特殊性，所以 5G 在医疗行业中的应用，总是伴随着各种各样的声音和看法。

当然，我们信息和通信技术对医疗领域的赋能，是不能解决医疗领域所有的问题的，但是我们肯定可以通过 5G+ 相关的技术手段来帮助解决，或者是优化部分环节的问题。 现在我们也可以看到已经有很多 5G+ 医疗的应用试点了，比如上海新华医院有一个基于 5G 技术的、面对全生命周期、全人群的急诊急救体系建设试点。

具体到这一节课，我们就聚焦在 5G 在智能医疗领域的作用，也看看 5G 技术可以应用到看病和医疗的哪些环节之中，为智能医疗赋能。

总的来说，医疗是一个极其复杂的系统，涉及到人、基础社区卫生站、各级医院、各种医疗设备、医疗物资、药品、医务工作者，还有防疫和各级管理部门等等。这么大的系统我们肯定不能面面俱到。我根据 5G 目前可能应用的方面划分了日常健康状态监测、医院场景、以及移动救护这三个重要场景，我们来一一分析。

日常健康状态监测的应用

随着社会的发展，很多年轻人都离家在大城市打拼，留守老人和空巢老人的数量越来越多。但老人身子骨比较弱，日常的身体状态或者慢性疾病也需要经常关注，但忙于工作的子女很难抽出时间定期陪老人去医院检查，对老人的日常状态也不太了解，很多时候会寄希望于一些日常监测设备，比如电子血糖仪之类的设备。

这些传统的日常检测设备功能单一，产生的数据是孤立的，没法对老人状态作出准确的判断，也不能及时地进行预防性诊断和治疗。甚至，如果老人遇到紧急情况，身边也没有人立马拨打急救电话。

那 5G 能帮上什么忙呢？

这其实是一个智能家居的典型场景，依靠各类家庭健康监护设备、智能手环，还有其他智能健康护理 IoT 设备，获取体温、心跳、血压、血糖等数据，以及摔倒救助信息同步在智能家居的健康系统里，定期发到子女的手机里。

但这些健康数据是私密性极强的数据，5G 的消息能力能够给这些数据设置黑名单和白名单。白名单可以看所有数据和和紧急救助信息，黑名单只能接受紧急救助信息，其它的没有任何数据访问权限，既保障了紧急救助信息的畅通，也确保了隐私信息的无泄漏。

当然了，这个场景的关键在于对收集到的数据进行分析，然后下结论给出健康状况的问题，这个我们需要结合人工智能来实现。如果老人身体不是很好，我们还可以定期和专家通过高清 / 超高清视频进行沟通，进行远程初步诊断，诊断结果也能自动发给白名单中的子女。

除了日常家庭内的健康状态监控，5G 在医院中也有很多的应用场景。

医院场景的应用

目前，医院相关的应用场景主要集中在远程诊断和护理查房这些部分。

远程会诊，我相信还是比较好理解的，我国一些医疗没那么发达的地方，遇到一些比较棘手的问题，可能需要其他医疗专家远程协助，来帮助进行诊断。一般这个会通过视频连线的方式进行，这就需要网络能够支持高清 / 超高清的直播；或者，我们也可以通过现场医生佩戴 AR/VR 数据头套，把现场的病人的超高清实视频实时分享给远程的专家，在远程专家的协助或指导性完成的病人的准确诊断。为了保证舒适性和行动便捷性，综合考虑时延和网络带宽需求，5G 网络是一个首选。

不过，现在远程会诊还存在着很多技术之外的原因，对于规模推广来说还太远。比如，最重要的是如果远程会诊出现误诊的话，责任该怎么判定的问题。是网络故障导致的，还是设备问题？是远端专家的责任，还是本地医生的责任？这些过程如何回溯、什么数据需要留存、留存周期等等都是绕不开的问题。只有解决了责任和事故机制后，远程会诊才具备规模推广的可能。

接下来的医院里的重要应用场景就是日常护理。

我们医护人员在进行日常护理时，是需要推着各种移动医疗推车进入病房，对病人进行各种指标的监测的。这时如果需要查阅病人历史监控数据，或者影像资料数据，我们就能通过 5G 网络及时、快速地上传和下载，让医护人员快速掌握病人各项指标的对比变化。

如果病人状态有异常，医护人员也能够通过移动医疗推车的高清 / 超高清视频功能，用 5G 网络立马连线主治医生，主治医生可以远程看到病人的状态，及时制定相应的应对方案。

这样可以更有效地利用现有的资源为病人的日常护理服务，在出现紧急情况的时候也能及时同步各种数据和信息，制定及时有效的应对措施。

还有一个应用潜力非常巨大的应用，就是移动医疗机器人查房。

我们知道，手术后恢复期间的护理需要很专业的医护人员，但经验丰富的医护人员需要很长的时间才能培养出来，而且现在大医院，经验丰富的医护人员不断流失。这个问题怎么解决呢？我们可以尝试移动医护机器人这种解决思路。

移动医护机器人可以设置在住院区，我们可以让各个监护设备的监护数据指标自动通过 5G 同步给移动医护机器人。

移动医护机器人也可以定期来回巡查各个病房，到病房里通过高清视觉系统来“看”病人的状态，再将“看”到的高清视频通过 5G 网络同步给主治医生和资深护士，主治医生或资深护士在远端可以直接控制移动医护机器人，来对病人的局部进行更仔细的观察。同时，移动医护机器人还能把病人的各种治疗数据和影像资料及时发给医生和护士，以便及时对症下药。

移动医疗机器人查房可以帮助解决现在包括未来医务人员不足的问题，未来的发展前景很好。

介绍完前面两个日常健康检测和医院场景的应用后，作为移动通信技术，5G 自然也能够很好地应用在各种移动医疗的场景里。

移动救护场景里的应用

比如，救护车就是一个很重要的应用场景。如果救护车上的病人病情比较复杂，或者比较严重，我们可以在救护车行驶过程中，就将病人的信息和医院同步，或者把病人的超高清视频回传给医院，让医院提前了解病人的情况，让医院专家提前做好准备。

这个环节需要在高速移动的过程中有稳定的无线网络连接，还要回传超高清的视频，甚至必要时要通过 AR/VR 和远方的专家进行第一时间的远程诊断，以便采取相应的措施。这些都需要终端到网络方向具备高带宽和低时延，只有 5G 才能满足这样的需求。

除了救护车，移动救护还有一个重要的场景就是移动医疗车，这个场景的出现也是为了解决医疗资源不平衡的问题，特别是乡村、偏远地区，非常需要这种医疗下乡的惠民服务。

这样的移动医疗车需要配备各种基本的医疗设备，必要时还要连线远端的专家进行远程超高清，或者是 AR/VR 的“坐诊”。这时我们就需要将设备检测的数据和影像资料，及时传送回医疗机构，放在个人病例里。当然了，我们移动医疗车最好还具备人脸识别能力，能够快速识别患者的身份，及时从医疗机构调用历史病例和数据，方便现场的医务人员对比判断。

总的来说，这个场景需要移动医疗车和医疗机构之间具备双向的高速带宽通道，时延也要求足够低，5G 就可以满足这些要求。

到这里，其实我们已经介绍了几个 5G 在医疗中的应用。可以说，目前 5G 在医疗医疗中的应用还处于导入期，都在进行各种试点和小规模的尝试。而且，因为医疗是一个极其复杂的系统，5G 在更多医疗环节的应用还需要一个较长的摸索过程。

我在网上也看到，有很多人对远程手术和远程指导手术这两个应用场景，很是期待。但我个人认为现在谈论这两个场景还为时尚早。

你看，如果我们要用远程控制手术机器人来进行手术，我们需要在两个医院之间部署 5G 基站，还要用专用直连光纤将这两个基站和核心网直接连在一起，只有示范意义。这是因为，从目前的技术手段来讲，这种远程技术还不具备普及推广的可能性，而且，万一出现医疗事故，这要由谁来负责呢？是设备的责任、网络的责任还是医生的责任？

另外一种类似的场景，远程指导手术则需要完全沉浸式的 AR/VR 系统的支持，现在也不具备普及推广的可能性。因为这个场景要求远端的专家要随时能看到病人身体各个部位的情况、各种检测设备的数据、还有每一个操作对病人的影响。这个对 AR/VR 要求很高，现在的技术水平远远达不到，而且还有我们刚刚提到的医疗事故的责任界定的问题，目前不具备普及的条件。

总结

好了，讲到这里，我们今天这节课就结束了，让我们来简单回顾一下。

这一节课，我给你介绍了智能医疗是什么意思。简单来说就是，将一些信息技术和通信技术应用到医疗领域，让我们看病和治疗更加方便。

那你也知道，医疗是个很大的领域，我们不能奢望 5G 这样一个通信技术，能够彻底改变医疗现在面临的现状和问题，这是完全不现实的。所以我们这节课讨论的只是部分 5G 能够提升和优化的部分领域。

基于这样的思路，我给你划分了三个重要的应用场景，分别是日常健康状态的检测、医院场景，还有移动救护场景，这些场景在 5G 的加持下都有很好的提升和发展前景。

总的来说，5G 在智能医疗领域的应用才刚刚开始，而且医疗也是一个复杂的系统，目前存在的问题需要各个层面一起努力才能逐步解决，随着 5G 的部署越来越深入，5G 和智能医疗的结合也会逐步增多。

期待未来有一天，远程手术和在家里看门诊能够到来。到那时，智能医疗才真正的彻底解决了目前大家面临的看病难，看病贵的问题。

思考题

今天的思考题，我想请你思考一下，结合日常的生活，找到一个 5G 和医疗结合的应用场景，并分析一下 5G 在这个应用场景里的作用。欢迎在留言区给我留言。

感谢你和我一起学习，如果你有朋友也对 5G+ 智能医疗的话题感兴趣，欢迎把这节课分享给他。我是杨四昌，我们下节课见。

15 | 车联网：5G能给车联网带来什么？

你好，我是杨四昌。

上一节课，我们一起学习了 5G 和智能医疗相结合，给我们就诊和治疗带来的便捷。这一节课我们学习讨论 5G 在车联网中起到什么作用这个话题。

说到车联网，你应该也不陌生。这几年，高通、谷歌、苹果、英特尔、百度、华为、阿里、腾讯、滴滴、字节跳动等芯片和互联网公司纷纷投重兵押注自动驾驶，以特斯拉为首的、包括国内的蔚来、小鹏汽车等等造车新势力也开始布局车联网，老牌汽车制造企业也纷纷投资开发车联网技术，车联网成为兵家必争之地，中、欧、美、日等各国从国家层面对车联网也是给予大力的支持。可以说近些年，车联网一直热度不减，是业界公认的超级风口。

具体来说，车联网是什么意思呢？车联网, 也就是 Internet of Vehicle , 是通过移动通信网络 4G、5G 以及 V2X 网络，实现车、路边基础设施、行人和移动通信网络之间的相互通信。

车联网和自动驾驶是密切相关的。目前自动驾驶还存在不同的技术路线，比如，有一种是以特斯拉和谷歌为代表的强调单车智能的路线，也就是在车上安装各种高清摄像头、激光雷达和毫米波雷达，通过车自身感知周围的环境的方式来发展自动驾驶技术；还有一种是强调智能网联，也就是车联网 + 单车智能的技术路线。

我在这里想跟你强调的是，自动驾驶本身就是一个极其复杂的产业，涉及电子电气架构、计算芯片、软件工程、复杂的机械结构、传感器、4G/5G 车联网，安全机制等等。而且，不同技术路线选择，也会让自动驾驶发展面临更加复杂的产业环境，这本身就是一个极其复杂的话题。

所以呢，我们这一节课不讨论自动驾驶的技术细节，只是聚焦 5G 在车联网的应用，因为 5G 在车联网中的应用本身就是一个不断探索的长期过程，现在没办法去下一个定论。我们这节课，会带你了解 5G 在车联网的一些应用，也会带你来看看业界关于 5G+ 车联网有什么相对成熟的应用实践。

总的来说，目前 5G 在车联网上的应用，主要包括车联网信息服务、车联网提升交通效率、车联网交通安全这三个层面，下面我们来一一介绍一下。

5G 助力车联网信息服务的提升

目前，汽车的电子化，软件化是未来一段时间内必然的趋势。对于汽车相关的信息服务而言，软件的更新订阅服务和高精度地图下载功能，也会逐步成为我们汽车的基本功能。我们先来看看软件更新和订阅服务。

软件更新和订阅服务

你可能觉得这个话题好像更多与电动汽车相关，目前来说的确是这样。

以特斯拉为例，现在特斯拉已经实现了通过 OTA（Over The Air，也就是空中自动下载）订阅服务来自动更新软件，并对这个服务收取一定费用。

随着大量的智能化汽车尤其是新能源汽车的普及，这个服务将变成一个基本需求。而且，随着汽车智能化、软件化程度的提升，未来的汽车会定期进行软件版本的更新，实现整车系统性能、人工智能算法和人车交互体验的提升，也会通过电池管理软件实现电池寿命和效率的持续提升，就像现在的 iPhone，能通过系统软件的更新来增加功能、提升用户体验一样。

你看，未来那么多车都要通过 OTA 来升级软件，需要移动通信网络提供很高的带宽。而且这个升级需要通过网络切片来提供独占式的网络资源，这样才能避免升级过程发生网络资源的拥塞，导致升级失败产生不可预知的后果。这些都需要 5G 来支持，而且对于这种升级，运营商每比特流量产生的价值绝对大于给普通用户提供的增强型移动宽带（eMBB）带来的价值。

高精度电子地图实时更新

高清度电子地图的实时更新，也是未来 5G 在车联网领域大有用处的地方。你可能觉得现在我们 4G 的电子地图导航就很好了，不过目前的电子地图只能反映行驶路线，定位精度比较低，而且不能反映路面是上坡还下坡、是不是斜坡、弯度如何等等这些信息。

可是，未来的汽车需要 1 米级、甚至小于 1 米级别的定位精度，需要详细的路面基本情况和实时情况。所以我们需要在行驶过程中动态更新高精度电子地图，这个场景需要很高的数据速率来下载和更新高精度的电子地图。

随着大量智能化汽车尤其是新能源汽车的普及，这个服务将变成一个基本需求，行驶中的车都需要实时下载高精度地图。因此对网络带宽的要求很高，必须用 5G 来满足，同时 5G 也有足够的精度，满足小于 1 米的精确定位精度需求。

这样小于 1 米的精确定位，不仅可以用在地图这类信息服务之中，还可以用在提升交通效率方面。

5G+ 车联网提升交通效率

5G 提供的小于 1 米的精确定位精度和车联网结合在一起，能够帮助交通智能调度系统进行精确地交通控制，进一步提升交通效率，比如行驶路径优化、车速优化等等。下面我们一一来介绍。

行驶路径优化

5G 的高精度定位，和车联网结合在一起，能够精确地知道每一辆车行驶在哪一条车道上，知道每条车道的车流量大小。这些数据通过车联网汇集到城市智能交通调度控制大脑，智能交通大脑就可以精确地动态调整每一条道路的车流量。

以前司机收到的信息可能是“前方某某路段拥堵，请司机朋友提前绕行”，以后收到的信息可能变成了“前方路段车道 1、2 拥堵，车道 3 可以通行，通过车道 1 去往方向 1、车道 2 去往方向 2 的司机朋友们提前通过其它路口前往，通过车道 3 去往方向 3 的司机朋友们请放心行驶”。

5G+ 车联网，与城市智能交通调度系统结合在一起，可以通过这样的精确动态控制，极大地提升交通通行效率。

行驶车速实时导引

车速问题也是我们日常生活中与具体的交通状况、天气状况非常相关的，你也可以看到现在的限速基本都是一刀切、统一限制的。这是因为，我们现在没法掌握这么精细的路面动态交通情况，只能对车速进行统一限制，这就跟你在路上看到的，“前方路段限速 80 公里”一样。

未来，5G 的高精度定位和车联网结合在一起，能够把车流量、车速、拥堵情况、路口等所有信息，实时地通过车联网汇集到城市智能交通调度控制大脑，智能交通控制大脑可以结合这些信息更精准地对每一条车道的限速进行实时动态调整，极大地提升了交通通行效率。

除了在信息服务和交通通行效率上的帮助外，5G+ 车联网还有一个更重要的应用，它能够让你开车时更加安全，更有保障。

5G+ 车联网让行驶更安全

我们知道，提升交通安全是一个极其复杂的系统工程，涉及自动驾驶的所有环节，也是自动驾驶的终极目标。

当然，车联网是能够帮助提高交通安全的。车联网可以通过把路、车、人、网的信息紧密结合成一个整体，形成一个无边际的大型分布式智能网络。每辆车、每个人、每条车道都是这个大网络中的一个小小的节点，把一切都数据化，这样我们可以通过对这个大型网络的精准控制，提升每一辆车的安全系数。

具体来说有下面这 3 种情况。

首先是前方路况预通知。比如在我们车上传感器、各种雷达和摄像头都“看不见”的地方，可以依靠前面的各种高清摄像头、传感器收集实时视频和各种数据，再通过车联网告知行驶中的车，让车提前做判断，做出恰当的应对。

这个场景需要传输大量的实时视频和各种数据， 也就需要 5G 网络来满足这个极高的带宽要求，对网络时延要求一般。

其次是恶劣天气安全行驶的问题。我们知道，极端天气下开车是比较危险的，视野会受到很大的影响。我们可以结合路边基础设施单元和移动通信网络，再通过车联网来告知行驶中的车实际路况。结合 5G 的精确定位和高精度地图的指引，我们可以在极端天气情况下，保证车辆的安全行驶。

另外，还要考虑意外情况的规避问题，其实车联网也可以通过路边基础设施随时了解周边的突发状况，然后通知附近行驶中的车，避免在有遮挡的路口，或者没有红绿灯的路口，突然出现机动车或者非机动车、违章行人时出现意外情况。

总的来说，你从上面的 5G 在车联网中的应用也可以看出，通过车、路、人、网协同，5G+ 车联网能提升车对周围情况的预知能力，降低各种事故发生的概率，也能极大提升交通系统的效率，降低碳排放。单从对自动驾驶的贡献上说，也降低了单车自动驾驶的成本，降低了单车的计算量，这也就意味着功耗的降低。

但是由于车联网涉及利益方很多，所以它的部署也非常复杂，所需时间周期很长，商业模式也很复杂，需要平衡各方诉求。同时，5G 刚开始发展，5G 网络的建设本身就需要一个时间周期。因此车联网和 5G 结合在一起，需要一个很长的时间。

不过呢，现在业界也在积极进行 5G 和车联网结合的应用探索，也取得了一些进展。下面我跟你介绍几个目前比较常用的 5G 和车联网结合的实践吧。

5G+ 车联网的业界实践

现在，5G 和车联网的发展正在发展中，在业界的积极探索下，已经有了一些相对成熟的应用，主要集中在 5G 的远程驾驶、车辆自动编队行驶、园区或者物流区的自动驾驶、自动引导泊车这 4 个方面。

5G 的远程驾驶，现在主要应用在一些港口和矿山等现场工作环境比较危险或者艰苦的场景。这些场景需要回传超高清视频，而且在远程对车辆进行实时的操作，所以对带宽、时延和可靠性都有严格要求，必须使用 5G 技术。

第二个，通过 5G 实现车辆自动编队行驶，主要在物流货运行业、长途客运领域前景比较好。这个场景要求车辆之间能实时分析状态信息、回传超高清实时视频，以及对行驶中的车队实时控制，对带宽和时延和可靠性有严格要求，必须使用 5G 车联网技术。

另外，就是园区或者物流区的无人自动驾驶。疫情期间，我们也看到了很多无人快递车来给封锁区的居民送快递、送菜，这也可以基于 5G 车联网技术来实现的。而且，通过 5G 的高精度定位，和 5G 车联网结合在一起，能够轻松地自动控制车辆停泊到空闲的车位上。

总的来说， 你可以看到，业界在 5G 和车联网的应用方面，也探索出了一定的成果，但还有更大的空间，需要继续探索 5G 和车联网更多的结合。

总结

好了，这节课我们到这里就结束了，让我们简单来回顾一下吧。

这一节课我们重点介绍了车联网。车联网就是把车、人、路、云通过无线技术整合在一起，实现车、人、路边设施、网络、云之间的信息互通和流动。

接下来，我们分别介绍了 5G 在车联网的信息服务、提升交通效率、提升交通安全方面的一些应用。由于车联网涉及利益方很多，车联网发展是一个长期的过程。而且 5G 也才刚刚开始发展，5G 和车联网的结合还需要很长的周期，目前业界还在积极探索中。

最后，我们介绍了几个目前业界探索得比较成熟的几个 5G+ 车联网中的应用场景，分别是 5G 的远程驾驶、车辆自动编队行驶、园区或者物流区的自动驾驶、自动引导泊车。你可以看到，这些应用已经有了一些成果，但还有更大的发展空间。

总的来说，我们可以继续相信，随着 5G 车联网技术的逐步成熟，5G 技术将在车联网中找到更大的发挥空间。

思考题

今天的思考题，我想请你思考一下，请你找一个 5G 车联网和自动驾驶结合的案例，并分析一下这个应用的商用模式和应用前景。欢迎在留言区给我留言。

感谢你和我一起学习，如果你有朋友也对 5G+ 车联网的话题感兴趣，欢迎把这节课分享给他。我是杨四昌，我们下节课见。

16 | 5G使能数字社会，6G成就数字社会？

你好，我是杨四昌。

课程进行到这里，已经接近尾声了。我们已经学完了这门课的 3 个模块“从历史视角看 5G”、“从技术视角看 5G”和“从应用视角看 5G”，对 5G 有了一个相对系统、全面的认识。今天这一节课，我们就展望一下未来，讨论一下 5G 和未来的 6G 会给我们的数字社会的建设带来什么。

很多人会过分夸大 5G 和 6G 的作用，认为 5G 和 6G 未来会颠覆我们的生活，或者说成就数字社会。但这种说法其实是不可取的，5G 和 6G 仅仅是通讯技术，它们能做的只是，连接更多的人和物，还可以和人工智能、数据分析结合在一起，给每个连接都赋予智能。

而数字社会，还是一个没被准确定义的未知概念。可以想到的是，它不仅仅会涉及信息通信技术，还会包括材料技术、农业技术、能源技术、医学技术、基因工程技术，以及航天技术等等太多的学科和技术，太复杂不过了。

站在现在这个时间维度上，我们无法准确预料未来的走向。就好像，2019 年末，世界都在欢庆 21 世纪第三个 10 年的到来，全球各个顶级智库也给出了美好的预测。可谁能预料到，几个月后，新冠肺炎席卷全球，对人类社会产生了不可逆的深远影响，很多预测都被作废。

所以，我也不可能为你预测未来的数字社会是什么模样，但有一点可以肯定，数字社会的实现必然是一个漫长的摸索和实践的过程。我也不能给你展开介绍数字社会涉及到的所有行业，这节课，我们就聚焦在人们的日常生活这个连接场景，看看 5G 和未来的 6G 会如何促进数字社会的发展吧。

5G 使能日常生活

5G 如何能够使能我们日常生活呢？所谓的“使能”，就是用 5G 技术让以前无法实现的事情成为可能，把以前就能做到的事情做得更好、更轻松。我们就从最基本的吃、穿、休闲娱乐，以及情感交流这 4 个方面一起来看看 5G 在其中的 “使能”作用吧。

我们中国人讲究“民以食为天”，“吃”是我们日常生活中最绕不开的话题。现在我们生活水平上来了，再也不用担心“有的吃”这个问题了，都开始追求“吃得放心”。

那怎么样才能吃得放心呢？核心就是数字化！我们可以对食品的全流程进行数字化溯源，更具体来说就是把食品原材料从种植、加工、包装、运输和销售环节全部置于数字化监控体系之下，让消费者通过手机就能了解这个产品的全部信息。

这个蓝图比较宏大，要求 5G 网络覆盖足够好，5G 设备的功耗足够低，使用 5G 的成本也足够低，对连接数密度的要求也很高。

现在 5G 已经能满足一部分的要求，例如，5G+ 区块链技术结合在一起，逐步开始应用到名贵酒，比如五粮液和茅台的打假中。

我们可以通过区块链，也就是分布式账本，把名酒从生产制作、包装、出厂、流通，以及销售的全过程都记录在案。而且这些环节产生的数据都是所有的区块链节点共享的，也就是说，所有节点都有每一瓶酒在所有环节的数据。这些数据可以通过 5G 网络结合云和区块链来实现实时动态更新，也可以通过 5G 来实现实时快速查询，这样就能帮助避免在任何环节作假或者伪造的可能性。

但如果要大规模推广，还为时尚早。想想看，如果我们要对所有的食品从源头到生长、生产、包装、运输、销售、保质期的全流程进行数字化，每平方公里内的连接数至少都是千万级别甚至更多，而且每种物品的价值差别很大，要全面普及要求成本足够低，比如一斤小白菜才 2 元钱，对一斤白菜从种子、种植、采摘，最后到销售的全程跟踪如果要花费超过 1 元钱，那这个技术再好也没法推广。

除了吃，我们还有穿、还要有休闲娱乐、情感交流。其实这几个呢，我们可以找到一个共性，那就是都需要与人交互、互动，这部分的数字需求离不开视频、AR/VR 等相关业务的发展。

你看，在消费互联网还没起来之前，我们买衣服必须去线下商场，而现在呢，我们已经可以轻松在唯品会、天猫、拼多多等电商网站浏览各种款式的衣服，也可以在抖音和快手的“直播卖货”中下单购买。随着 5G 的的逐步推广，网络的进步也能优化我们线上购买的体验，包括现在已经有电商提供的 AR 虚拟试衣等等服务，都将在 5G 时代得到更好地应用和推广。

休闲娱乐和情感交流其实是交叉的，5G 高带宽低时延能够支持加载更精细、更复杂的游戏，也能够支持高清 / 超高清的直播和视频，这也能够满足人们随时随地与亲朋好友使用高清 / 超高清视频通话的需求，可谓一举两得。这在 4G 时代需要依赖于 Wi-Fi 和光纤，移动性大打折扣。

但是，5G 不是万能的，目前它在技术和应用上都存在着很多的不足。

比如，因为网络能力和算力价格的问题，通过 5G 实现的试穿效果没法和去商场亲自试穿相媲美；AR/VR 设备能力不足，没法提供完全沉浸式的 AR/VR 试穿效果，更不用说 3D 和全息的试穿效果了。也正是因为 5G 网络和 AR/VR 等相关技术的局限，我们也还不能真正体验到拥有极致参与感的完全沉浸式的 AR/VR，现在已有的改变还不够惊艳。

要想让我们的日常生活有更大的改变和提升，我们需要更先进的通信技术——6G。

6G 让日常生活发生的变化

看到这里，可能你心里也会有嘀咕：5G 还没铺开呢，现在就开始讨论 6G 了吗？

当然了，现在 6G 技术还处于讨论阶段，6G 标准的研发工作还没正式启动。6G 时代是什么样没有任何人说得清楚，本着严谨的做法，我这里也会对 6G 进行一些构想，但不会异想天开。为了让你更直观地感受到不同，我们还是接着 5G 继续讲日常生活的吃、穿、休闲娱乐和情感交流这 4 个部分吧。

前面讲到，为吃得放心，在数字时代我们可能会对食品从原料到生产销售的全过程、全流程进行追踪，把整个过程都数字化。

5G 时代出于网络和成本的原因，很难做到大范围推广，但是 6G 可以提供每平方公里 1000 万甚至更多的连接数，带宽也是 5G 的几十倍，甚至上百倍。所以说 6G 可以提供足够多的连接数来满足需求，而且 6G 技术采用的也是全新的一套技术框架，能够满足要求低成本的需求。

那在穿的一方面，6G 也能够弥补 5G 的遗憾，让网上试穿能够与去商场亲自试穿相媲美吗？

完全有可能！6G 有比 5G 高几十倍甚至几百倍的网络带宽能力，能够提供高 1TGbps（1000Gbps）的上行和下行带宽能力。这样一来，我们可以在家里通过 AR/VR，实现完全沉浸式的网上购物，看到喜欢的衣服，也可以通过 3D 或者全息来进行试穿，可以前后左右地看看是否好看合身，完全实现和自己去商场一样的购物体验。

到了休闲娱乐这里，我们还是要依靠更高清晰度的视频，以及完全沉浸式的 AR/VR，甚至是 MR 带来更好的体验。这类完全沉浸式的游戏或者社交带来的的深度参与感是未来的一个娱乐刚需。

但你可以想象，这一类的应用对于网络和 AR/VR 的要求非常高。完全沉浸式的 AR/VR/MR 需要几个 Gbps 的双向带宽能力，以及 1~5 毫秒以内的端到端时延。对于 6G 来说可以很轻松地满足，6G 的端到端时延低于 1 毫秒，可靠性高达 99.99999%。可以说，6G 可以成就未来的休闲娱乐生活。

情感交流也是类似的，技术的发展整体都在追逐和无限仿真我们真实的生活体验。比如，我在和你面对面聊天，我不仅仅能用眼睛去看，还能用耳朵去听，人有五官，有视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉。

现在的网络只能满足人们的部分感官需求，到了 6G 才有可能实现全感觉的交互。

对于全息和带有五官感知的情感网络交互，需要网络具备超过 1Tbps, 甚至高达 10Tbps 的双向网络带宽能力，因为全息需要同时传输无数个包括各个角度的超高清视频流，才能复制出真人面对面的感觉。同样的，带有五官感知能的网络交流，需要大量多维度的数据传输来营造出面对面的五感感知能力。

满足了这两个需求，就能真正做到天涯咫尺的情感交流体验，而情感交流是人类一个最基本也是最重要的需求，也是刚需。

总的来说，未来 6G 时代，能够满足日常生活中吃、穿、休闲娱乐、情感交流这 4 个部分的一些深层次的需求，这些需求在 5G 时代尚且没法被满足。现在，我相信你已经可以透过这日常生活的变迁，窥视到未来数字社会的小小一角了。

虽然我们现在依然无法给数字社会下一个精简有力的定义，也无法想象未来的数字社会是什么模样，但我们可以从通信技术发展的角度进行一些展望和思考。想象终究是想象，是飘在云端、令人仰望的东西，唯有这些技术发展，在脚踏实地、一步一步地改变着我们当下的生活，走向更美好的数字社会。

总结

好了，今天这节课到这里就结束了，让我们来对今天讲的内容做个小小的回顾吧。

我们还是回到我们的标题中来，“5G 使能数字社会，6G 成就数字社会？”真的能够实现吗？其实很难说，我们强调了数字社会是个非常宏大的命题，涉及到许多方面的技术，非常复杂，作为通信技术的 5G 和 6G，在其中起到的主要是连接的作用。

为了让你感受 5G 和未来的 6G 可能会给我们数字社会带来什么改变，我们从日常生活入手，带你分析了 5G 在吃、穿、休闲娱乐和情感交流这 4 个方面会带来的进一步的改变。的确，5G 优秀的高带宽和低时延，能让我们吃得更加放心，网上试衣也更加便利，还在游戏和虚拟社交上给到了很多的支持。

但是 5G 依然有很多的缺陷，它的网络还不能满足我们更高的沉浸式娱乐的需求，推广成本也很高。所以我们在此基础上也展望了 6G 可能带给我们的日常生活上的变革，那会是更高的带宽、更低的时延，加上完全沉浸式 AR/VR 的支持，我们的日常生活会更接近于数字化的想象。

思考题

今天的思考题，我想请你构想一个数字社会的典型的应用场景，看看在这个应用中，6G 技术起到什么作用。欢迎在留言区给我留言。

感谢你和我一起学习，如果你有朋友也对 5G 的未来和 6G 的话题感兴趣，欢迎把这节课分享给他。我是杨四昌，我们下节课见。

结束语｜持续学习，才能找到通往未来的“捷径”

你好，我是杨四昌。

历时一个多月的持续更新，我们《说透 5G》这个专栏到今天就正式结课了。

目前 5G 的发展处于导入期，从 2019 年 6 月工信部开始颁发 5G 商用牌照到现在，5G 没有出现人们期待中的大爆发，反而 5G 的虚热降温不少，狂热的声音少了，思考多了，理性的分析也多了。所以，在这样一个时间点，我觉得能静下心来，坚持一个多月学习 5G 这门课，对 5G 可以说是真正的关心和热爱吧。

你可能也会有疑惑，现在 5G 的热度也降下来了，我为什么还会开这样一门介绍 5G 的课程？其实，我做这门课，主要是想起到一个抛砖引玉的作用。如果这门课能触发你更多的思考，让你更客观和理性地看待 5G 的发展变化，就足够了。

而且，5G 本身就是专业性很强的技术，同时 5G 也在不断地发展变化中，所以我在设计这门课的时候，也反复斟酌、酝酿，力求在专业性和趣味性之间做好平衡，希望能为你学习 5G 打下一个好的基础，开拓你的视野，希望你在这个快速发展的时代有更多的思考。

你会发现，信息通信技术真的在快速融入我们社会生活。而且，信息通信技术和各个行业，尤其是与传统行业的结合，正在引发我们这个时代的数字化变革。

也正是出于对这个大变革时代的考虑，不甘心一直做一颗“螺丝钉”，前两年，我选择了脱离舒适区，离开了一个大平台，开始自己独立的学习和精进之路。

从大厂“螺丝钉”到独立咨询师

那时正好遇上 5G 开始升温，我就决定先做独立的咨询顾问，做一些 5G 技术发展、产业链分析，以及 5G 中高端定制化培训方面的事情。

其实离开这个大平台，我权衡了许久。在大平台里，项目都是多人群策群力完成的。这就是大平台的优势，但这对于平台中的每个人来说也是一个劣势，因为每个人只能负责其中的一部分，对端到端的整体很难做到深入理解和具体参与。

所以在我刚开始独立出来的时候，真的很不适应，做事没有其它部门的专家来参与了，遇到问题也没有人给你耐心解答了，一件事情从头到尾都要靠自己亲力亲为去解决，以往做事那种大资源、大人力的投入都没了，方方面面的费用都需要自己精打细算，尽量用汗水换成本。习惯了以往的大平台，这种转变是痛苦的。所幸我熬过了这段时期，逐渐站稳了脚跟。

可是，2020 年，当我准备大展拳脚的时候，新冠肺炎爆发了，这段时间所有的业务拓展都没法进行了，每天就是不断地学习，掌握新行业、新动态，承揽一些远程的咨询项目。

这个过程很辛苦，但是做独立咨询顾问以来，我学习到了很多，也慢慢培养了自己独立思考、深入分析的基础能力。

比如，我研究 5G，就一定要掌握 5G 的整个产业链是怎么样运作的。这涉及到 5G 上游的各种芯片、器件、组件的特点和应用，中游的设备商和运营商的相互关系，还有 5G 下游具体的各种应用和行业的结合。我认为，只有了解了这个行业主要的上下游利益是如何分配的，才能更好地分析和判断各类具体 5G 应用的发展情况。

在这个时候，我也参加了很多各种各样的讨论会，吸取他人有价值的观点。在这样持续不断地学习中，我自己的综合能力获得了很大提升。

今年，我在筹备这门 5G 课程的时候，又发现了自己很多的不足，比如要怎么样把专业的知识用通俗的语言生动地讲出来，让人更好地理解。

回头看，从辞职创业，到现在成为了一个成熟的独立咨询顾问，我这一路，都在不断学习、不断奔跑。

学习是唯一的“捷径”

也曾有很多人问过我，在个人的成长上，有没有什么可复制的“捷径”？

我觉得，其实没有什么所谓的“捷径”，只有不断地深入学习和研究、不断地扩展自身的知识边界、不断地加深自身所在领域的积累、不断地了解行业的新动态和发展趋势、主动学习和掌握前沿的知识和技能，这样慢慢积累，你才能逐渐实现从量变到质变的跨越。

如果你一定要问我一些更具体的方法，那我也可以跟你说道说道。

首先，了解全貌和整体。我认为，在学习一个新的领域时，我们先要了解这个领域的全貌或者整体框架，还有价值链的主线或者利益的分配关系。只有当我们对整体有一个认识和了解后，才能更好地把握学习的主攻方向和重点，才能“事半功倍”。

同时，我们在有可能的情况下多延展知识面。毕竟，所有的深度思考都是建立在掌握了一定深度和广度的知识基础之上的。

第二，做好总结和复盘。在你学习了一段时间后，我建议你一定要做好知识的总结和复盘，把知识点掌握牢固，尽量尝试运用所学的知识对工作中或者行业中发生的事情进行分析，也就是在尽量创造实践的机会，哪怕这个实践只是一个模拟的 Case。

第三，埋头工作的同时也要关注行业动态。我们千万不能只埋头工作或者学习，一定要了解行业或者相关领域的新进展、新动态。在踏实工作，努力学习的同时，也要抬头看看前方的路，不然你怎么知道这条路对不对呢？

最后，多积累上下游相关知识。我们任何工作都有上下游的关系，在不违反内部合规和保密条款的情况下，我们一定要多学习一些上下游的知识和工作思路。毕竟，千里之行，始于足下，这些知识日积月累，能让你的职业规划更加顺畅。

虽然我说了这么多点，但你回过头看看，会发现这些所有的“捷径”，其实就是一句话：强化学习，不断积累。

不仅是我所在的通信行业，具体到每个行业，无论你做什么性质的岗位，你都需要了解清楚与这个岗位相关的上游和下游，真正洞彻这个岗位的核心竞争力，具备相关的知识和技能。

这样，在做好本职工作之余，不断加强学习和思考，尽可能地多吸收本领域最新的发展趋势、最新、研究成果，你才能从深度和广度两个角度，不断打造和提升自身的核心竞争力。

所以，在这最后一课，我希望你能够持续不断、积极主动地学习更多的知识，夯实自身的基础，踏实做人做事，不断关注社会和行业的发展变化，才能找到个人发展和职业发展的“捷径”，实现自身的个人价值和社会价值。

最后，我还给你准备了一份调查问卷。希望你花 1 分钟时间填写一下，畅所欲言，我想听听你的想法。