自去年商用以来，5G毋庸置疑成为了民众关注的热点词汇。政府出台各种政策文件鼓励支持推动5G产业的发展，扶持5G生态的建设；中国移动、中国移动、中国联通和广电也正在国内主要城市如火如荼地进行5G相关网络的部署，5G生态建设欣欣向荣。面对5G这片大蓝海，不少人都在摩拳擦掌想分一杯羹。

但是，机遇即挑战，3GPP R15版本协议已经在2018年冻结，R16版本也将在今年6月份冻结，协议的不断更新完善说明5G还未至善至美，5G相关技术及商业模式也存在一定挑战。

学堂菌从5G当前面临的挑战分析，思考5G未来可能的发展完善方向，聊聊5G的挑战吧——

基础理论「江郎才尽」？

每一次移动通信的较大演进都伴随着空口处的变革，比如信道编码、调制、资源映射等方面的演进，背后无一不体现着基础理论的重大突破。

在信道编码器方面，无线信道情况复杂，我们需要信道编码在信号中添加冗余比特来保证传输信号的准确性与完整性，因此编码算法的纠错性能、时延、实现效率是信道编码算法所必须考虑的因素。

从1G的「无编码器」（模拟通信）到2G采用约束长度为7的卷积编码器，再到3G采用的约束长度为9的卷积编码器，信道编码算法的发展与改善大大提升了移动通信系统的无线传输的可靠性，从4G开始Turbo码的出现使得通信系统的性能越来越逼近香农极限。

5G采用了两种信道编码算法，分别是业务信道的LDPC码以及华为主导的控制信道的Polar码，采用这两种算法使得5G在信道编码上的收益相对于4G确实有了收益，但可能还称不上突破与变革。从这一点来看，信道编码这块算法已经非常接近于理论极限，很难再有想象空间。

在调制部分的多址接入方面，从1G的频分复用（FDMA Frequency Division MultipleAccess）空分复用（SDMA space Division Multiple Access）到2G的频分复用与时分复用（TDMA Time Division MultipleAccess）到3G的码分多址（CDMA code Division Multiple Access）,使得系统带宽利用率到达了75%左右，再到4G出现「子载波」的概念，通过串并转换对抗子载波间干扰的正交频分多址（OFDMA，orthogonal Frequency Division MultipleAccess）,使得带宽利用率达到了90%。

而在5G中，5G空口继承4G正交频分多址技术，只是引入了更好的滤波技术F-OFDMA（Filter-othogonal Frequency DivisionMultiple Access），减少了系统的保护带宽，以sub6G为例，当小区带宽为100Mhz，子载波带宽为30Khz时，其最大小区带宽利用率可以达到98.28%。

但是总体来说，5G在多址接入方面还是只继承了4G的衣钵，即使华为提出但并还未正式落地的稀疏码正交频分多址，某种程度上是新瓶装旧酒，在基础理论方面没有革命性的突破。虽说行百里者半九十，移动通信系统越往后发展，特别是空口这一块基础理论越难突破，但是要在系统容量方面再有一个量级的变化，比如应对接下来可以想象的万物互联世界，确实还需要足够的想象力。

运营商的烦恼——成本效益原则

当前5G产业链还比较简单，生态建设还不完善。同样的，运营商应对5G的商业模式相对于4G来说没有太大的变化。更加雪上加霜的是，随着云计算的崛起，运营商的角色越来越有变成「管道」提供者的这个趋势，虽然运营商一直在推动云网融合，避免业务场景单一化、管道化，但是云网融合毕竟还是处于前期阶段，整体发展，后继是否乏力还有待检验

与此同时，5G网络投资相对于4G来说，有了大幅度的提升。因此，随着成本投入增加，资金回流渠道还不明了，成本效益原则这个经济学中最根本的原则是运营商不得不考虑的问题。

ITU定义了5G三大应用场景（eMbb、uRLLc、mMTc），这对5G所需要的带宽提出了高要求，但是低频段电磁波大多被其他2G/3G/4G所占用，很难找到一大片连续的空闲频谱资源给5G使用。在此情况下，5G将目光瞄向了占用资源较少的高频段，比如毫米波频段。

但是我们知道，随着电磁波频率的增加，其覆盖距离将会减少，因此，为了实现高密度、连续覆盖，运营商相对4G来说将需要建设更多的5G基站来保障用户体验，也代表着需要更多的硬件设备投入成本。因此，当前5G初期部署阶段运营商大多选取NSA组网，利用4G基站进行连续覆盖，5G基站进行热点区域覆盖，来实现5G网络的保障。

同时，在5G功耗方面，由于5G将承载更高的业务量，对基带单元的处理能力提出了更高的要求，相应的肯定增加了基站的功耗，而5G需要保证覆盖距离，所以射频模块AAU部分需要增加发射功率，同样地也大大增加了基站的功耗。根据某运营商对不同厂家设备的测试结果，5G单站的功耗是4G单站的2.5-3.5倍，在三扇区，三小区的S111配置，100%负荷下，单站功耗达到3852.5w。众所周知，通信网络的能耗成本大致占运营商网络维护成本的20%，现在5G能耗是4G的三倍，可想而知，其对运营商成本的增加是巨大的。

根据最新的《2020中国5G经济报告》，国内2020-2025年5G网络的总投资将为0.9~1.5万亿元，是4G总投资的2~3倍。因此能不能在底层技术方面有些改进，比如更高工艺制程的芯片，更完善的单晶硅纳米结构制作工艺（比如MaCE法、金属辅助化学刻蚀法）来减少单设备生产的边际成本，从而减少运营商的设备采购压力，同时采取更好的散热技术，采用NFV、SDN和切片等技术，最大化提升资源利用率、减少资源闲置、减少功率浪费，从而减少运营商网络能耗投入成本，这些都对建设5G良好产业生态，维持运营商推广5G热情至关重要。

5G生态建设——任重而道远

总体来说，5G是基于技术所驱动的，不是市场所驱动的，所以在5G发展初期，5G生态建立不完善、市场形态轮廓不清晰的情况下，没有出现例如与民众日常息息相关的或者撩拨民众尝鲜欲望的应用场景出现，导致5G生态产业链，产业圈都处于观望的状态，没有信心和热情耕耘5G生态，从而导致消费者对5G的「支付意愿」 相对于4G保持不变。反过来，对于运营商，外部市场环境正向反馈不够充足的话，也会影响其坚定布局5G网络的热情与决心。

华为发布的5G时代十大应用场景白皮书里将5G应用场景归结为车联网 、智能制造、智慧能源、无线医疗、云VR/AR、无线家庭娱乐、联网无人机、社交网络、个人AI辅助、智慧城市等十大应用场景。

要建设这些应用场景都落地的5G生态，需要通信产业各联盟、5G终端及5G模块芯片研发制造商、通信设备研发制造商、通信网络运营商进行主导AI、大数据、云计算等行业进行辅助，教育、交通以及医疗等领域进行支持，并以国家政策进行扶持引导，这样才能将5G生态建设得欣欣向荣。不然在完全竞争的自由市场，各行各业如果不能力出一孔，将很难推开这个以万亿为单位的5G生态市场的大门。

站在未来，看前人对现在的预测。当初4G商用前，普遍流传的声音是「不需要4G，3G刷图已经够快了」或者「4G很好，但是流量烧不起」。但是，现在我们知道了，为GDP贡献巨大力量的移动互联网的底座是4G，而你现在也不会感觉流量不够用。任何东西都是存在惯性的，人一样，产业一样，5G的发展也一样，但在已经具备初速度和加速度的情况下，惯性将不足以抵抗疾驰的脚步。

5G，在未知中寻找可以抵达的未来，让我们拭目以待。

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