2010年到2020年全球移動數(shù)據流量增長將超過200倍，2010年到2030年將增長近2萬倍，未來全球移動通信網絡連接的設備總量將達到千億規(guī)模。對于通訊網絡，人類不會朝著單一追求速度的方向無限地邁進，而是在一個擁有相對極值的階段保持一定時間的穩(wěn)定。
當前隨著4G在全球規(guī)模商用，全球產業(yè)界已經將研發(fā)重點投向2020年及未來的5G技術研究。近來最引人關注的，莫過于韓國三星公司對外宣布已成功研發(fā)出首個基于5G核心技術的移動傳輸網絡，這意味著手機用戶有望在不到一秒時間內完成一部高清電影的下載。但對用戶而言，恐怕依然存有疑義：4G已經來了，我們真的還需要5G嗎？
移動數(shù)據流量將爆炸式增長
與2G時代傳遞一張照片需要花費幾個小時相比，到了4G時代，下載一部高清電影只是幾十秒的事，這樣的通訊體驗，人們似乎已經沒有什么可不滿足的了。
但是，根據預計，2010年到2020年全球移動數(shù)據流量增長將超過200倍，2010年到2030年將增長近2萬倍；中國的移動數(shù)據流量增速高于全球平均水平，預計2010年到2020年將增長300倍以上，2010年到2030年將增長超4萬倍。發(fā)達城市及熱點地區(qū)的移動數(shù)據流量增速更快，2010年到2020年上海的增長率可達600倍，北京熱點區(qū)域的增長率可達1000倍。
除此之外，未來全球移動通信網絡連接的設備總量將達到千億規(guī)模。預計到2020年，全球移動終端（不含物聯(lián)網設備）數(shù)量將超過100億，其中中國將超過20億。到2030年，全球物聯(lián)網設備連接數(shù)將接近1000億，其中中國超過200億。
可以想見的是，4G時代的通信管道很可能被未來十年爆炸式增長的移動數(shù)據流量所堵塞。這就不難理解，為什么4G到來沒多久，各國已經開始未雨綢繆，投入到緊張的5G技術研發(fā)中。
北京郵電大學經濟管理學院教授、信息經濟與競爭力研究中心主任曾劍秋告訴《中國科學報》記者，一般而言，移動通信技術的發(fā)展有10年商用一代、10年研發(fā)一代的規(guī)律。上個世紀90年代推出2G技術、2000年推出3G技術，以及2010年的4G技術。因此，在這個時間節(jié)點提出5G，并非空穴來風。
據了解，當前全球有多個組織都在關注5G研究，包括主要由移動運營商組成的NGMN、歐盟推出的全球首個大規(guī)模國際性5G科研項目METIS以及由中國政府主導的IMT-2020（5G）推進組等。
在年初的2014年巴塞羅那世界通信大會（MWC）期間，下一代移動通信網絡聯(lián)盟（NGMN）宣布發(fā)起針對5G的全球項目。由19家國際領先運營商首席技術官組成的NGMN董事會已經決定將NGMN的未來工作重點放在定義5G的端到端需求上，同時認為5G的范圍將大大超出無線接入層。
IMT-2020（5G）推進組于2013年2月由中國工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會、科學技術部聯(lián)合推動成立，作為5G推進工作的工作溝通平臺，目標是組織國內各方力量、并拓展國際合作，以共同討論5G國際標準發(fā)展。最近，IMT-2020（5G）推進組也正式發(fā)布了《5G愿景與需求白皮書》。
曾劍秋表示，在推進5G技術研發(fā)的過程中，中國與韓國、美國、歐洲等幾乎處于同一起跑線上。未來幾年，5G市場將不可避免地出現(xiàn)激烈的競爭。
“超寬帶”的高速體驗
直到目前，恐怕還有許多用戶并不清楚究竟什么是4G，何況談到5G，更可能一頭霧水。
如果用簡單的方法來描述移動通信，主要是兩個指標：一個是帶寬，容量有多大；一個是速率，傳輸有多快。而本質上兩者的含義沒有什么不同。
曾劍秋說，如果僅用帶寬來解釋，3G時代是十兆帶寬、4G時代是百兆帶寬，而5G時代則是千兆帶寬。如果更形象地描述，把移動通信管道比作高速公路，假定3G時代是2個車道，4G時代就是20個車道，5G時代則是200個車道。
“對普通用戶而言，5G網絡相當于無限寬帶，想干什么都沒問題。”在他看來，盡管這是一個理論極值，用戶不可能獨享移動通信管道，在實際共享過程中未必能達到，但相對于4G時代，帶寬和速率將有質的改變。“我們可以稱它為‘超寬帶’。”
“也許有人會問，照此下去，移動通信是否還會朝著10G甚至100G的方向發(fā)展？”曾劍秋表示否定，“人類對于通訊網絡的追求并不會朝著單一追求速度的方向無限地邁進。而是在一個擁有相對極值的階段保持一定時間的穩(wěn)定。”目前看來，他認為5G時代就將是這樣一個階段。
電信企業(yè)在描述5G時，不僅僅將5G定義為是更高速率、更大帶寬、更強能力的接口技術，還強調是面向業(yè)務應用和用戶體驗的智能網絡。
“對用戶而言，速度就是最簡單、直觀的體驗。”曾劍秋告訴《中國科學報》記者，人們也許有所不知，早在2G時代就已經存在移動互聯(lián)網了，那時的WAP業(yè)務正是提供手機上網服務的。當時業(yè)內甚至認為，這將成為一項“殺手級”業(yè)務，因為移動辦公的實現(xiàn)指日可待了。但是現(xiàn)實是，由于帶寬不足，該業(yè)務并沒有獲得成功；同樣，3G時代的重要目標就是推出視頻業(yè)務，比如視頻通話，也被稱為下一個“殺手級”業(yè)務，但也是受制于帶寬，并沒有真正成熟；4G在此基礎上有了很大的提升，但本質上還是向5G發(fā)展的過渡階段。
飛象網總裁、通信業(yè)知名觀察家項立剛也強調，事實上不同階段移動通信網絡技術的目標并沒有太大的變化，許多業(yè)務應用并非只能在某一階段才能實現(xiàn)，只是在流暢程度上存在差異，從而在不同階段影響用戶體驗。
與4G一樣，5G也是服務于移動互聯(lián)網和物聯(lián)網的，如果有所差別，那就是在具有超高流量密度、超高連接數(shù)密度、超高移動性等特征的場景下——例如超高清、3D和浸入式視頻的流行將會驅動數(shù)據速率大幅提升；8K（3D）視頻經過百倍壓縮之后傳輸速率仍需要大約1Gbps；增強現(xiàn)實、云桌面、在線游戲等業(yè)務，對上下行數(shù)據傳輸速率提出挑戰(zhàn)；未來大量的個人和辦公數(shù)據將會存儲在云端，海量實時的數(shù)據交互也需要超高的傳輸速率，并且會在熱點區(qū)域對移動通信網絡造成流量壓力，5G可以不受約束地實現(xiàn)這些應用服務。
韓國未來創(chuàng)造科學部曾提出，未來5G的五大核心服務將是未來社會網絡服務、移動立體視頻、智能服務、超高速服務、超高清和全息圖。
曾劍秋表示，在可預計的未來，移動物聯(lián)網應用將真正出現(xiàn)井噴式的發(fā)展。
不過，項立剛也不止一次指出，雖然在移動互聯(lián)網+物聯(lián)網的發(fā)展模式下，網速是一切應用的基礎，但是如何將通訊網絡與大數(shù)據、智能感應融合到一起，實現(xiàn)真正的移動、智慧生活，并不是單靠移動通訊網絡的建設就能完成的。“速度不是唯一的，對于移動通訊網絡，無論是消費者還是市場都應該抱有更為理性的期待。”
5G時代的融合組網
既然4G是向5G發(fā)展的過渡階段，國內三大電信運營商在4G基站中的巨額投入是否值得，這是否是一種浪費？
曾劍秋的觀點是，從第一代移動通訊到第二代移動通訊，然后到第三代移動通訊，到第四代移動通訊，再到第五代移動通訊，這是一個平滑演進的過程，不能逾越。而且從第二代移動通訊開始使用的數(shù)字技術具有后向兼容性，也就是說，在5G時代，4G、3G、2G都可以向下兼容同時并存。
事實上，即使在5G時代，從信息速率來看，既需要支持3D全息實時會議這類大帶寬業(yè)務，也需要支持幾十個小時甚至更長時間才突發(fā)一些小數(shù)據包的抄表業(yè)務；從延遲來看，既需要支持延遲要求5ms以下的即時控制類業(yè)務，也需要支持對延遲不敏感的背景下載業(yè)務；從移動速度來看，既需要支持高鐵甚至航空器的高速和超高速場景，也需要支持靜止和低速的場景。因此，不同的移動通訊技術仍可以在合適自己的領域發(fā)揮作用。
同時，在可以預見的未來，通訊終端也將會支持5～10個甚至更多不同的無線通信技術，包括TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、GSM、WCDMA、WiFi、紅外、藍牙、FM等。
“5G時代移動通訊的一大特點是網絡融合，運營商并不是孤立建網，而是提供一個融合網絡的通訊平臺。”曾劍秋說，如果能從這個角度理解未來通信，人們也就不必糾結于究竟是選擇TD還是FDD了。
