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微软 CTO 韦青:5G 与亚里士多德

时间: 2019-07-20 12:35 来源: 未知 作者: admin 点击:
6月29日,CSDN举办了以“5G 在物联网领域的技术应用实践”为主题的程序员技术沙龙。微软(中国)首席技术官韦青发表了《5G与亚里士多德》的主题演讲。为了整理这篇文章,韦青一夜没睡、熬夜到凌晨,一大早又得起来参会。古语有言,业精于勤。相信勤奋的韦青,
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开宗明义



5G是现在非常热门的话题,非常高兴能有机会和大家一起交流关于5G技术的一些体会。首先需要强调一点,虽然我曾经工作于通讯行业,但目前的工作内容主要与IT相关,通讯行业对我而言是非常重要的服务对象,而通讯技术又是我所在行业的基础工具,因此我将以通讯技术的使用者和通讯行业的服务者角度,根据IT行业发展的规律,与大家一起共同探讨未来5G会带来的种种可能。

各个行业对于新兴技术的态度,大都遵循一个规律,从最开始的好奇,到初步的了解,到对因此而可能产生新机会的渴求,到进一步深入的了解,到因为巨大的机会而积极投身其中,或者因了解真相之后失望离去。

6月27日,我刚刚从上海的“2019世界移动通讯大会”回来,当时在现场亲身感受到5G的火爆,但今天我会从一个技术人员角度,来与大家分享我的一些想法。在座各位的职业,大概以程序员或者技术决策者居多,今天来参加这场5G的活动,应该是希望通过了解技术发展趋势,更好地抓住未来的发展机会,一方面能够使业务有更加蓬勃的进步,另一方面也可以为国家的经济发展做出自己的贡献。

那么问题马上就来了,现在极其火爆的5G,让我联想起这一两年同样火热的人工智能的现象。那么,其定义到底是什么?我们在各种媒体上所看到的因为5G的使用而带来的巨大成就,从何而来?有什么前提条件?时间为何?应用为何?成本为何?效益为何?在座的很多人一定经历了人工智能的火爆,从最初的新鲜、惊艳、震撼,到后来的努力学习、亲身实践,再到由于实践后而发出的感慨,按照网络流行话术就是“你说的AI不是我所体验的AI”。现在我们真正负责人工智能项目落地的程序员们,大概就不会再被所谓的人工智能炫技所迷惑,反而会去下苦功夫提高数学的能力,加深行业的理解、以及投入海量的资源去获取与行业相关的数据。以我的观察,5G由媒体上的火爆到实用场景的落地直至最终造福社会,大概也会重复类似的路线。

之所以人们常常会有“你说的AI不是我体验的AI”或者“你说的5G不是我体验的5G”的感慨,很大程度是起源于对名词定义的模糊。作为程序员,我们应该都或多或少学习过有关逻辑的理论,知道“概念、判断、推理”对于思维的重要性。优秀的逻辑思维素质也是软件工程的重要基础。以5G为例,大家有没有在媒体的喧嚣声中,问一下自己,5G这个名词的内涵和外延是什么?5G是全称还是特称?现在大家通常看到的媒体介绍,大都笼统的把下一代移动通讯技术的愿景统一归于5G这个名词之下,同时把下一代移动通讯技术的所有特点都泛称为5G的特点。这时,如果不把5G的定义严谨的规范,就容易陷入逻辑的误区。好比著名的三段论:“人都是会死的,苏格拉底是人,因此苏格拉底也是会死的。”这是由全称到特称,结论是成立的,但反过来,由特称到全程,不加上约束条件,就有问题了。

对于5G而言,首先要明白仅仅以5G这个词汇来代表下一代移动通讯系统是个极其笼统的定义方法,从部署阶段和组网方式来看,5G有“非独立组网(None-Standalone or NSA)”和“独立组网(Standalone or SA)”的不同;从频谱分配来看,5G有FR1(sub-6GHz)和FR2(24.25~52.6GHz(俗称毫米波))的不同;更重要的是,从技术标准来看,先有ITU-R(国际电信联盟的无线通讯部门)发布的IMT-2020愿景建议书,再有由3GPP(第三代合作伙伴项目)根据IMT-2020愿景而召集成员机构进行研究与起草的称为第五代移动通讯系统(5GS)的IMT-2020的候选技术方案,这是5G名词的开端。3GPP起草的5G方案至少有两个阶段的版本,目前以Release 15为代表的第一阶段工作结果已经提交,正在由3GPP的TSG(技术指标组)评估;以Release 16为代表的第二阶段工作结果预计明年上半年提交给3GPP TSG。3GPP成员起草的5G方案先由3GPP TSG审核通过后再提交给ITU-R,ITU-R的目标是在2020年发布IMT-2020的技术指标。在上述这些已确认和待确认的各种前提之下,到底哪些是消费者现在能够体验到的5G服务,那些是要等到未来新的部署之后才能享有的5G服务?这是个大问题。同时要知道,上面举的这几个例子仅仅是5G这顶大帽子下的一小部分概念而已。

我们现在学习5G技术的目标,就要更精确地把握5G的发展方向与实施步骤,从而相应地调整我们的产品开发策略,让我们的产品能够与5G的新服务相适应。工程师与消费者的不同在于,工程师既是消费者,又是供应商,工程师需要为消费者设计出充分发挥5G特点的产品。既然5G新服务的部署是阶段性的,那么我们的产品开发与推广应该也是阶段性的,这样我们就能够更有效地推出与5G时代相适应的、人们喜闻乐见的产品,既不要太早,以免浪费资源,也不要太晚,以免丧失先机,从而使我们的业务能够在竞争激烈的大环境下健康、茁壮地成长。现在大家可能明白了,之所以要在开始这么啰啰嗦嗦地讲这些话题,就是希望大家一开始能够对这么重要的下一代移动通讯技术有个严谨的认知,在众多新名词下,了解彼此的相关性和依赖项。大家都是搞技术出身,最重视对象之间的逻辑关系,关系搞错了,次序颠倒了,程序是运行不起来的。5G的发展也是这个道理。既然开宗明义谈了这些技术与逻辑的话题,也了解到以严谨的逻辑方法去理解5G次第发展的重要性,我们又知道这套逻辑理论源起于亚里士多德,因此,我也就不好意思的做一回标题党,为今天的交流想了一个题目,叫做“5G与亚里士多德”。

亚里士多德的课,是技术人的必修课



客观地讲,现在大家在很多大众媒体上看到的对新技术的展望,无论是AI、区块链、亦或是5G,如果严格按照逻辑理论的大前提、小前提和结论来讲,大都有模糊概念的嫌疑。这并不是说这些展望有问题,而是说没有讲清楚为了实现这些展望,社会需要付出什么样的代价,以及这些展望在哪些场合是必须的,在哪些场合是不会出现的,也就是前提是什么。按照逻辑理论,任何论证都需要有一个前提。如果媒体只是一味强调技术能够带来的改变,而不讲清楚实现这种改变的前提条件和投入,很容易使不了解技术的大众产生不符合实际情况的判断和情绪。对在座的开发人员与业务决策者而言,这样的状态就可能导致错误的商业与技术决策,以及不切实际的投入与回报预期。现在一些媒体自己搞的5G实测已经出现以上问题:实测中,他们普遍反映5G服务好像没有想象得那么好。当然,连5G的标准都还没最终确定呢,哪有好坏可言!

5G从总体而言,代表着人类对下一代移动通讯技术的期望,其综合愿景是非常先进的,也是可行的。但是,由于下一代移动通讯技术的复杂性,如果仅仅以5G这一个名词来泛指未来许多年逐步实现的移动通讯技术进步就显得过于宽泛。要想实现IMT-2020所描绘的愿景,还有很多步骤要走,刚才已经提到了,目前的事实是,ITU-R提出了下一代移动通讯技术的远景,但计划要等到3GPP提交候选方案后进行评估再确定正式标准;而3GPP的Release 15还没有到正式向ITU-R提交的阶段,作为5G技术的第二部分技术指标建议,即3GPP Release 16尚未完成。这就给我们技术人员提出了一个很大的挑战,也就是,我们所听到的因5G所带来的各种好处,尤其是最出名的eMBB(增强的移动宽带通讯),URLLC(超可靠低时延通讯)和mMTC(大规模机器类型通讯),到底是按照何种时间表,以何种阶段性实施步骤来实现的。这将极大影响我们的产品路线图和相应的人力、物力和财力投入。此时,严谨的逻辑思维就派上用场了。比如大家听到的5G的初期实施方案NSA,和后期的实施方案SA,那么问题就来了,5G NSA是5G的全集吗?还是5G的子集?如果是子集的话,有多少5G全集条件下的技术优势会由这个NSA子集实现?有多少需要等到SA子集来实现?同样,在不同频段上传输的5G服务都能够享受到5G全集所宣称的好处吗?Sub-6GHz与毫米波频段的特点、优势、局限是什么?相应的部署计划和投入与回报又是什么?如果依照3GPP现在发布的Release 15文档,媒体上宣传最多的“1G下载速度”和“1毫秒延迟时间”这些所谓的5G卖点,都是需要基于非常苛刻的前提条件才可以实现的,况且这些本来就不是5G的通用目标。而无论是4G还是5G,都有很多不需要这种极端条件下就能实现的指标,可能做不到上述的“1毫秒”,那么“5毫秒”,“10毫秒”,甚至“100毫秒”,其实都有它们的现实功用。如果一味强调这些极限条件下才能实现的性能指标,看似画了一个美丽的大饼,结果就是消费者很难得有机会,有时甚至根本没有机会享受到这些好处,那么其结果反而是消费者的失望,这样对5G的推广无益,对运营商的努力不公平,还容易误导5G应用开发人员的产品思路。

如果我们严格按照大前提、小前提和结论的方法,把今天我们了解的所有技术都重新审视一遍,会有极大的概率促使你开始怀疑自己原来对这些技术的判断,会让你开始自问会不会成为技术发展道路上的“烈士”,而不是自以为的“弄潮儿”或“领军者”。

我建议大家拿三段论的方法,去仔细判断一下你在媒体上看到的很多有关技术进步的美好说法。客观而言,其实很多对于未来的美好描述,本身是没有问题的,但如果不加约束条件,就会产生极大的误导,这是极其值得商榷的。我今天上午还在跟朋友讲,你看咱们中国的四十年改革开放历程,有很多值得技术人才借鉴的地方。比如说,回顾历史,我们有很多对未来社会的美好展望,但自从我们开始认清现在是“社会主义初级阶段”,人们就放弃了多么快、多么广、多么大的想象,开始脚踏实地,不是说未来理想不美好,而是说你要先明确你脚下的路,先明确你是站在社会主义初级阶段的哪一个阶段上,然后开始一步一步地向美好未来前行。

因此说,如果想少走些弯路,少付些无谓的学费,亚里士多德的这门课,我们可能需要很认真地去学习和掌握。


物理世界是有局限的,这句话对我的影响极其深刻。这是我以前在Windows产品组时,Windows总裁史蒂文·辛诺夫斯基(Steven Sinofsky)常用的一句话。这句话的用意与那本软件工程经典之作《人月传奇》有相似之处。它起源于一个真实的案例,当初有人想让Windows产品的开发加速,给出的条件是增加更多的工程师,史蒂文回应了这句话。他举例解释说:“一个预算一千个人月的项目,是不会因为配备了一千个工程师,而在一个月内完成的。”也就是说,在物理世界里,与“时间”和“空间”相关的物理特征和步骤,不是只靠钱和人的堆砌就可以跨越的。

这里面牵扯到很多软件工程的理念,今天就不多讲了。应用到5G上,我建议大家一定要记住这句话,就是“There are laws of Physics。”谈到5G,作为无线通讯技术,必然要谈到频率、波长和带宽的关系。频率有低频、中频和高频,不同的频率,有其特有的信号传输特点,每一代移动通讯的进步,并没有改变其基础的麦克斯韦尔方程和香农定律,频率的高低,与传输的距离、载波的能力、能量的消耗都存在着相互矛盾的关系,这是没有改变的。在人类还没有发现能超越麦克斯韦尔方程和香农定律的新物理定律之前,任何基于无线信号载波传输的通讯方式的进步,都要在频率、距离、能耗、信噪比、频宽等参数上进行取舍。

比如说现在说的很热门的“几秒钟下一个电影”,从理论上而言,当然是可以实现,但这是5G标准要求的最大理论速度还是用户平均感受速度?接受状态是静态还是动态?是在户外还是室内?是FR1还是FR2?是NSA还是SA?手机需要几根天线?电池需要多大容量?如果仅仅强调在实验室里或特定现场以类似于微波传输方式“终于实现了五秒钟下一部电影”,这对消费者的意义何在?5G应用开发工程师可以基于这种速度预期来开发5G应用吗?说到5G的反应周期为1毫秒,因此可以赋能自动驾驶实现多少厘米的刹车反应,姑且先不说3GPP Release 15中提到的1毫秒时延的应用场景定义,咱们就以1毫秒作为目标,作为工程师,你可以先大致估计一下需要1毫秒时延的关键信号包的最小字节数、编码方式、安全等级,再加上收发端主板上的芯片时钟周期、传输协议、信号传输节点数量、传输距离、载波频率、可用带宽等等现场参数,然后利用四则运算来计算一下,在什么样的条件下,一组可以实现某种控制的最小长度信号,能够准确、可靠、安全的实现1毫秒的时延。

5G技术实在太重要,上次在CSDN的采访中,我曾讲过5G重要到所有技术人都不能掉以轻心。但是正是因为它太重要了,成为了“国之重器”,每一个业内人士,必须要依靠严谨的科学态度,认认真真地学习和了解5G的技术标准和要求。


技术进步是有代价的



当我们在谈5G的时候,往往忽略了一点,即所有技术都是有代价的。当你明白了技术发展的各种前提之间的相关性之后,你会发现原来5G其实跟你熟悉的所有技术都是一样的,比如区块链、AI等等,里面蕴含了巨大的机会,但是也有很多深坑等待不知轻重缓急的“勇士”去填补。当然,对于技术人员而言,该冒的技术风险,该踩的技术坑,一个也免不了,关键是不要成为资本炒作的牺牲品,我们最希望的是能够辛苦而又平坦地走过去,而不希望成为陷阱里的垫脚石。

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在5G开始的时代,对技术人员来讲,一不小心就容易变成垫坑的人。回到5G的三大特征,大带宽、快反应和大容量,所有的性能指标都是相互制约的,当你想极大量地传输数据时,你要在数据量和反应时间上做取舍;当你想要在单位空间内容纳大量的可寻址设备时,你要牺牲传输的速度,为什么?“There are laws of Physics”。在一定时空域内,可以容纳的信息总量是一定的,多了就不快,快了就不多。大家都是程序员,我们熟悉的计算机也是一样,当人类还没突破冯·诺依曼的计算机总线实现架构时,进步到一定程度,这个冯·诺依曼架构,就把你的进步路径框死了。

什么时候可以突破这一类的局限呢?答案是基础学科。还以大家熟悉的计算机结构为例,当存储和CPU共享的总线结构没有突破时,当摩尔定律接近极限时,怎么办?从半导体材料上着手,锗基、硅基的材料到极限了,化合物半导体赶上来了,化合物又不够了,开始研究DNA材料了,现在又开始考虑量子计算了,但机器计算的基本思路并没有变化,还是利用物质的某种状态变化来代表数字的变化。人类需要的是数字的变化,机器是通过物理和化学的作用实现人类的愿望。这世界上,不断有工程师和科研人员,在挑战物理的极限,但是无法违背物理的规则。

在这几年的微软技术培训过程中,我发现很多人在谈云计算、AI芯片这些话题时,都觉得不断有新词汇的出现,目不暇接。久而久之养成了新的技术进步一定要与一个新名词关联上,并且最好是和看不懂的新名词绑定的习惯,如果没有一个看不懂的新词,就会以为这个技术不先进。其实名词是可以加工的,而技术本质才是核心。人们希望新技术可以更快、更强,但却忘了近百年来新技术只是在同样的科学基础结构上不断产生了一种应用范式的跃迁,而科学原理本身已经好久没有突破了。

自从百年前那激动人心的量子物理大发现的时代之后,人类已经很久没有革命性的科学理论突破,我们现在使用的技术,绝大部分都在百年前已经了解基本原理,之后只是在效率与成本上不断改进与提高。

接下来的进步,从物理上来看,要普及量子物理,其实现在的半导体技术本身已经是量子物理的范畴了。大家要明白,量子物理不是只有薛定谔的猫,不一定非要实现量子纠缠或者叠加才是量子物理。而从无线通讯来看,核心还是频率的应用,接下来要普及高频微波段的技术。我记得在读书时,感觉雷达微波通讯就是个玄学,连天线都不是大家习惯的导线,而是谐振腔,这么多年发展下来,眼看着无线通讯利用的频率越来越高,终于到现在开始谈毫米波的普及应用了。

技术的进步有两类,一类是是依赖彻底的科学革命。另一类,是基于同样科学理论基础上的应用范式变革。对于5G而言,它并没有科学理论上的变化,稍微有一点不同,就是它的频率应用到达了人类现在的技术还没有广泛商用的毫米波。所谓毫米波,就是30GHz的频率,与光速一除,折算成波长正好是10毫米,也就是进入了毫米单位的范畴。

30GHz的无线通讯是什么概念?可以为在该频段内的通讯信道分配大带宽,30GHz位于5G标准的FR2频段,按照3GPP的标准建议最大信道带宽可达400MHz。但大家不要被这个数字所迷惑,其实是可大可小。400MHz看似很大了,但如果还需要更高的带宽,5G标准中还有载波聚合技术,可以动态分配更多的子载波频段。正因为如此,任何不加前提的5G性能指标描述都很难判定是高还是低,ITU-R在设计IMT-2020远景建议书时也考虑到这一点,就怕大家不分青红皂白地拿苹果比对香蕉,在IMT-2020里面,特别指定了一个参数,叫做“用户体验的数据速率”,还分室内和室外,室外还分密集城区和广域城区和郊区,无论室内室外,还要对接收方的行动速度有要求。根据IMT-2020的要求,3GPP的Release 16草稿中将室内定义为室内热点,要求用户可以在步行时体验到1Gbps的下行速率,满足2~4毫秒的时延,支持最高8K 3D(300Mbps)的上下行速率;但是到了室外,就复杂了,密集城区为300Mbps,广域城区和郊区为50Mbps,接下来还有更详细的指标,有兴趣的话可以去3GPP网站下载“3GPP TS 22.261”标准文档就全明白了。大家可以看到,单单只是一个与eMBB相关的速率指标,要想用一个数字来衡量,都是不可能的任务。


有代价的进步意味着取舍



如果任何5G服务都是靠顶级5G能力的话,这个网很难建起来,因为它一定极贵,而且基站分布极密。按照微波传输的原理来讲,5G无线通讯网大约200米1个基站。

200米1个基站是什么概念?先别说北京或中国要建多少基站,如果想在中关村做到200米1个基站,那是怎样的密集程度?能不能做到?当然能做到。但需不需要这么做呢?那倒未必,其实5G的部署是分阶段的,不必、也不需要所有条件下,都要实现毫米波、都要顶配。那么,灵活地利用现有的4G资源和Sub-6GHz的频率资源,就变成了一个折中的渐进方案。但是,这种方案还能够实现大家现在在媒体上看到的5G种种优势吗?这就需要大家回去认真读技术文档了,估计你的朋友圈文章给不了你这么详细的技术指标建议书。所以建议大家多阅读真正的技术人员写的文章和硬核的技术文档,虽然枯燥,也可能和公司的宣传部门说得不太一样,但是都是实打实的干货。

最近,NSA和SA(NSA和SA,即Non-Standalone和Standalone)已经吵起来了。其实哪一个热门技术不都是要经历这个过程?以AI为例,相信在座的各位,在AI上已经踩了不少坑,也相信大家应该都回到基本面了。基本面就是没数据的状态,而这一轮的AI就是靠优质、足量和相关的数据喂养大的。至于这个基本面以后会不会改变,一定会的,但现在,基本面就是数据,而且不是什么数据都叫数据。

无论你怎么做,无论你怎么吹,最后会回到你的基本面。在微软(中国)总部北京丹棱街5号2号楼里面,有很多世界顶级的数据科学家,但他们也会面临同样的问题,数据、场景、生态链。再厉害的科学家,和客户谈话都会问到一个问题:“有没有数据?行业痛点是什么?”如果客户数据没准备好,对需要解决的问题一问三不知的话,神仙来了也没用。

还有个例子,咱们通常学习人工智能的课程是,老师都会告诉我们:深度学习是现在广泛应用的技术,是机器学习的子集,而机器学习又是人工智能的子集。但现在让我们看看2019年1月份Twitter上特别出名的一个帖子。这位发推者是Mat Velloso,他是微软CEO萨提亚的技术助理。他是怎么回答的呢?人家问他什么叫AI和机器学习。Mat Velloso如是回答道:“用Python代码写的叫机器学习,用PPT写的叫AI。”

他有资格把实话说出来,但是他并不是否认AI,因为他本身正是研究AI出身,正因为他知道AI太重要、太不可以掉以轻心、太不可以忽悠,所以,他才讲这句话。实际上这句话,这代表了Mat的责任心和使命感。

再举个例子,咱们都知道Gartner的技术成熟度曲线,现在已经很出名了,那个曲线英文叫Hyper Cycle。有没有人问过是什么原因形成了开始的波峰,接下来又是急速地下滑,然后如果有机会再爬起来,拉出一条实际上是线性的曲线?迫使这条技术发展曲线以陡峭的波峰、波谷形状而不是线性的形状前进的原因是什么?

每一个Hyper Cycle上的技术,如果无视其开始的疯狂跃起和跌落,其本身的发展特性呈现的其实是缓慢爬升的线性客观规律,。那么是谁在利用人性的特点将它搞得一上一下呢?炒作的资本一出现,如果没有理性的指导,当广场舞大妈大爷们都开始投资的时候,这就是疯狂上升的阶段。资本一抽回,韭菜割完之后它就掉下来,等待技术人自己收拾一地鸡毛。

这里有个视频,已经有人开始宣传6G了。在2018年,芬兰开了一个6G的研讨会,播放了一个特炫的6G视频。仔细想想,这种手法真的很厉害,你说5G,然后我就直接砍掉5G上6G,反正6比5大,路径其实都是差不多的,归根结底,大家都还没跨过4G呢。

前段时间,国内正在热谈5G时,国际上已经有人开始说美国有6G了。我曾在CSDN的采访中建议过,尽量别用数字了。就像微软,从Windows 10之后就不再说数字了,版本带数字,有好处有坏处。开始的几代,大家还记得住数字间的区别,再往后大家就开始纯拼数字大小了。你有5我就有6,你有6我就有7。我不会怀疑,到2019年下半年或明年,可能就有人要开始说7G了。

因为你敢说5G,就有人敢说7G,反正大家只会觉得7比5大,所以7比5好。大家已经形成一种习惯认知:即二代比一代强,三代比二代强,四代比三代强,那么五代就应该比四代强。那么六代是不是真的比五代强呢?

你在做通信技术时,是看这个数字、还是研究这个技术?所以在这个时代,学学亚里士多德的学问真的有帮助。

5G的技术源头



关于5G的技术标准和性能指标,谁的都不用听,它本来就属于ITU-R和3GPP。作为技术人员,建议你去ITU的网站,把IMT-2020文件下载下来认真读,比听什么报告都管用,该报告有中文版,标题是:“ITU-R M.2083-0建议书 (09/2015):IMT愿景 – 2020年及之后IMT未来发展的框架和总体目标”,再从3GPP的网站把Release 15和Release 16下载下来认真阅读,连一个标点符号都别落下。以这种态度来治学和研发,还有什么问题解决不了呢?5G会有那么复杂吗?

你看了原始的技术文档和愿景描述,就会发现5G的重点是已经从解决人与人的连接问题转向解决物与物之间的连接问题,也就是物联网,当然是广义的物联网,包括物与物,人与物;物与物又有工厂里的“物”,路上跑的“物”,楼里面的“物”等等,相对应的也就是工业物联网、车联网、智慧城市、智慧楼宇、智慧家庭之类的概念了。看完这些基础文档后,如果你还有精力,我建议再对比阅读一下5G跟4G的技术文档中各类指标的演变。你会发现这里可能又有一个逻辑陷阱。现在很多非3GPP官方文档都是拿5G的极限最高指标去除以4G的最低指标,对比后,呈现出上千倍的涨幅,进步着实令人仰慕。但无论ITU-R的IMT-2020还是3GPP的Release 15/16都没有突变式的愿景,这些官方文档对于技术进步的描述极为严谨、精确,强调演进的步骤和方法,特别重视讲清楚每一步进步的代价和前提。要知道,在目前这种对技术潜力压榨至极的时代,能有10倍的增长已经能让任何一个工程师无比自豪了,真的不必把一个步子的进步描绘的那么伟大。一步步走,5G很伟大,4G还能用,4G到5G,一步一风景。

5G可以给大家带来什么?



今天我带了一本书,这本书叫《ONAP技术详解与应用实践》,作者是任旭东,我也是刚刚买来学习。ONAP是Open Network Automation Platform的缩写,其中的技术思路,与现在我们搞的云计算、大数据、人工智能有很多相通之处,其中也讲到了微软的Azure云平台,如何能够为未来5G网络的智能化管理做出贡献。

这本书很值得大家了解,里面讲到了未来通讯网络的管理思路,书的内容比较专业,而且看似跟5G没有直接关系,但实际上讲的全是未来通讯行业转型需要用到的新技术和新理念。

在这里,我给大家读一段书中250页的一段话:“5G是下一代移动通信技术,5G相当于4G速度提高了50倍,延迟降低了十倍,容量增加了一千倍。但是,5G最大的挑战不是来自数据面的更高、更快、更强,而是如何实现网络自动化,以及如何让5G变成一张可以同时动态、同时支持多种不同服务的网络。”

这是5G的核心价值。未来的通讯网络,在大概率的可能性下,其网络管理和发展思路会与这几年的IT行业融合,网络资源的池化、虚拟化、微服务化、类容器化,以及网络资源管理的动态化、柔性化、实时化、智能化等等在IT领域已经广为使用的技术,都会在通讯行业找到一席之地,对于软件人才而言,没必要把注意力只放在消费级应用这一块,网络的智能化管理可能蕴藏着巨大的商机。不仅仅是核心网络的运营管理,5G时代会有大量的边缘计算需求,这都需要基于软件和数据的能力。由于5G网络技术的复杂性,以及因网络切片技术而带来的对网络功能实时动态管理的需求,使得传统的网络管理软件已经跟不上新一代网络发展的要求,动态化、智能化管理将成为常态,这时候软件和大数据的能力将会让5G插上腾飞的翅膀。


对于IT的人来说,把Microservice、SOA(Service-Oriented-Architecture)、SBA(Service-Based-Architecture)、SDN(Software-Defined-Network)、NFV(Network-Function-Virtualization)、HCI(Hyper-Converged-Infrastructure)这些概念搞清楚,明确之间的异同和关联,对进入下一代IT-CT-OT(即以信息、通讯、运维技术分别代表的信息产业、通讯产业和制造业)融合的时代会有极大的帮助。大家不妨借助5G的火爆,不再满足于只是跟风,而是建立起一个全新的为下一个数字超融合时代准备的知识体系。(作者注:会中得到由机械工业出版社出版,由朱怀松、王剑、刘阳老师翻译的《5G NR标准》一书,深感该书专业水平高,出版及时,可帮助读者清晰、深入、透彻的理解5G的官方标准)


为什么5G和云计算以及AI紧紧相连?



就像云计算数据中心的核心能力是建立在对计算、存储和网络资源池的高效、虚拟化管理一样,新一代的5G技术也是一种能够将下一代移动数字化通讯网络内的海量传输、计算、交换资源进行高效、实时的虚拟化管理和应用。由于现在的通讯技术资源足够宽、足够大、足够广,而应用场景又极其多元化,任何单节点上的服务能力很难匹配节点周围的大动态服务需求,这种矛盾与信息行业面临的计算能力与动态需求的匹配问题极其相似。而随着计算无处、无时不在的智能时代的来临,任何通讯节点都有可能出现短时峰值通讯和边缘计算需求,这就促使通讯技术迅速向信息技术的架构靠拢,或者更精确讲是信息、通讯和制造行业数字化技术的再融合,其中一个“青萍之末”的信号就是最近所有行业,其中包括信息行业,都在兴起的新一轮数字化热潮。就是需要用数字化、虚拟化的技术把一切资源打散,降低颗粒度,然后利用软件的能力重组这些资源,为不同的受众人群提供柔性的、实时的、定制的虚拟化服务。理解上述“柔弱胜刚强”的技术发展思路,大家就可以慢慢入门了。

无论云计算、物联网、大数据、人工智能,都离不开数据的产生、采集、传输、存储、分析、展现和使用,其中通讯技术本来就是和计算、存储与分析结合在一起的,5G的最终使命,就是要为即将来临的智能社会造就计算与智能无处不在、无时不在的互联互通环境。在这个基础上,大家不必把5G与形成智能社会的关键基础设施分离,它与云计算和物联网一起,就是要打造一个同时具备中央云智能、边缘云智能和终端智能的新型社会形态。

在这里,再推荐一个与5G相关的术语,并不是新词,叫做CPE,即Customer Premise Equipment(客户前置设备)。为什么这种设备会这么重要呢?

因为5G的部署有一个过程,它需要满足各种使用场景的需求。而制造业已经如火如荼进行中的数字化转型,急需工业物联网(IIOT)和与之配套的TSN(Time Sensitive Network)的支持。5G的URLLC(超可靠低时延通讯)和mMTC(大规模机器类型通讯)特征恰好可以满足这个需求,但是具备以上功能的5G公共网不会这么快部署到位。如果运营商服务还没到位,客户又有这个需求,5G标准恰好有这个选项,可以由华为、中兴这样的5G设备制造商帮助部署5G CPE设备,在客户本地建立自有5G站点,为工厂数字化转型提供支持。同样的概念,也可以用在智慧小区,智慧校园的环境中,与现有设备有机结合,提供灵活的数字化解决方案。用这种办法在建筑之间、小区里面布线还是很方便的,成本也低,从技术指标而言,完全可以取代户外和空旷户内(如工厂环境)的有线布线任务。

利用CPE的部署方式,是实现5G的一个中间步骤,5G的最终落地,还需要很多类似的中间过程,也就是说,大带宽、低延迟、海量设备是可以实现的,只不过是如何实现,何时实现罢了。这里面的实现思路是工程问题,讲究的是高效、合理的工程解决方案,也就是“能”怎么做的问题,而不是“该”怎么做的问题。明白这些工程实施要点,再谈5G落地。你可能会发现只看媒体上讨论的5G,离真正的实际部署差的就是了解当下的“初级阶段”在哪,而不是未来的美好目标在哪。这样筹划,或许离实现未来美好目标还会少走些弯路。



5G的平衡发展观



3GPP组织曾于2019年5月,在俄罗斯的一个5G年会上公开了一篇文章。文章题目为3GPP 2012 5G Standards: 3GPP Release 15, 16, and beyond,文章强调讲的是Vision,而不是Reality。然后特别指明Release是15,而不是16。到Release 16之后,它才可以交给ITU-R作为国际标准的候选标准方案。

所以,最近大家在媒体上就看到的,中国移动的杨杰董事长、中国电信的韦乐平总工、包括原信产部吴基传部长他们说得已经很清楚了,大家一定要懂得从字里行间中读出他们的信息出来。

这篇3GPP的文件中讲到了平衡,意思是凡事都有代价,5G虽然好但是它有能耗、成本和效率的代价,所以建议大家在部署上要达成一种平衡。这种平衡靠谁去实现?要靠运营商和设备厂家去平衡,5G建设是一项巨大的社会系统工程,它要考虑全社会层面的投入、产出,还要考虑财务账面上的长期收益。这里面各方有各方的利益诉求,有时候一致,有时候不一致。

为什么全球很多运营商,在上5G时很谨慎?因为算来算去怕收入支出不平衡,而且4G也还可以用,目前的5G连标准其实都还没确定,所以大家有各自的考量都是很正常的。但5G确实很厉害,唯一要把握的无非是节奏罢了。

作为5G应用的开发者,我们也不知道各国政府、电讯运营商、设备制造商会做出怎样的决定。反正大家把目标都放出来了,在此前提下,我们应该大量地阅读由3GPP和ITU-R给出的文档、以及类似于前文提到的《ONAP技术详解与应用实践》这类书籍,学习和储备跨界知识,然后我们就可以随机应变了。

但是我建议大家,不要去看太多描述5G有多美好的书,这些书看一些就够了,以便增强信心。但是目前我们确实处于5G的初级阶段,当务之急是要掌握5G的基础知识,并结合自己熟悉的行业痛点,以初级阶段的观点,针对各行各业数字化程度的不同,制定出不同的方案。比方说微软就认为,5G是整个社会数字化转型的一份子,我们的任务,就是把最先进的通讯技术,与微软最先进的云计算、边缘计算、人工智能结合在一起。其中尤其是人工智能技术,由于5G网络管理的复杂性、实时性,必然要用到行业人工智能算法来实现5G网络的自动化管理,微软在软件、数据、算法、云及边缘计算领域的优势,与5G技术恰好形成天然的配合。



5G它连车都不是,它只是路



咱们搞经济发展时,你一定要靠一辆车,把货从A运到B才能赚钱,而5G连车都不是,它只是路。尽管我们中国人说要致富,先修路,这没错,但是我们修完路之后干什么?是跑汽车、跑坦克、跑高铁,还是跑自行车?这是我们要考虑的。

拿辆自行车运一筐鸡蛋,和拿一辆坦克运一筐鸡蛋,效率和效果是不一样的。5G的服务快速、泛在、实时、柔性、灵活、定制,我们也可称之为低颗粒度的智能通讯服务。原来咱们的运营商网络,是要靠有经验的人、靠以既定规则为基础的自动化方式管理,当随着网络结构愈加复杂,用户需求愈加多样,以后的网络,就像现在的云计算中心一样,一定是智能化管理,因为不用AI做的话,根本管不动。

单单以mMIMO为例,现在是5G的初级阶段,还好办。等到大规模部署到来时,仅实时优化天线阵列和波束赋形这一项任务,靠人总结的规则和算法已经无法处理这么复杂的实时场景,必然要用上机器的能力。人工智能技术对于通讯行业各个流程的渗透,将是5G时代的一大特色,也是行业转型的一大良机。


技术人要知其雄,守其雌



来看两句先贤的话,第一句是“知其雄,守其雌”。这个时代所有技术,我们都要知其雄、守其雌,即你得知道这是怎么回事。但是别着急跳进去就干。你要去思考、去验证、去实干,因为现在真实消息不多,千万别被“反逻辑”的论断给骗了。

如果你做AI,当你可以把人脸识别出来时,大家特高兴。但你真正落地后就会发现,此人脸非彼人脸也。我们做过安全行业和制造行业的案例,你的识别算法的信任度有多高?在这些传统的精密要求行业,可能0.01%误差都不可接受,动不动就5个9。在这种情况下,技术人员一定要有行业的敬畏之心,不能认为技术可以解决一切问题。

可能你为了给客户做项目,你要从他那收集成千上万张的照片,才能把算法做出,还不一定有足够的鲁棒性。所以我们一定要知其雄,在做事之前去实证。但是真正在做的时候,要守其雌,就是先别着急动,一个一个地来。

另一句是“与其坐而论道,不如起而行之”,现在越来越多的公司老总,会说我们已经进入无人区。微软的CEO萨提亚就说过类似的话,我记得华为老总也曾说过华为进入无人区了,就是说我们也不知道该去哪,我们也是在实验。

所以大家每天都是刷新在同一起跑线上,但我觉得,尽管很多技术人每天都在学习,结果却会有不同。不要只看媒体和自媒体们怎么讲,还得看论文怎么讲。同时看论文的时候,也要有所分辨,有的论文也开始变得无法让人相信,怎么办?实证!

现在的5G技术,论文还不是那么多,我还是建议大家先看论文。这个信息世界的入门诀窍是什么?善于抓住源头。今天我只是把我的学习方法和判断方法分享给大家。正如前文Mat Velloso所讲,他也不是天生懂很多,他也是总结和实践出来之后,然后再往上找源头。对于5G来讲,大家一定要把我刚才说的话都当作是没说。为什么?因为从我口中说出的不是5G真正的源头。5G真正的源头只在ITU-R、3GPP和一众5G设备制造商和5G服务运营商那里,大家应该多看看他们的论文,资料和讲话。

谢谢大家!

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