先进数通 5G消息（锐视角通信世界的）

（荷兰16世纪画家彼得·勃鲁盖尔名作《通天塔》）

《圣经·旧约·创世记》记载，人类联合起来，计划兴建一座能通往天堂的高塔。于是，上帝开始让人类说不同的语言，通天塔计划因此失败，人类自此各散东西。

因此，通天塔又被称为“巴别塔”。在希伯来语中，“巴别”是“变乱”的意思。追求的是天堂，得到的是变乱，还真是具有讽刺和警世的意味。

但，巴别塔的故事却从未在人世间停演。

01宽轨、窄轨和标轨

火车是人类工业革命的产物，但世界各国铁轨的宽度却五花八门。

世界上铁路的轨距主要有三个标准，标准轨、宽轨和窄轨。各国铁路凡直线轨距为1435mm的称标准轨距；大于1435mm的称宽轨距，小于1435mm的称窄轨距。

全球60%的国家，包括中国（大陆）、美国、加拿大及欧洲大部分国家都采用标准轨距；印度、巴基斯坦、阿根廷、智利等国主要采用1676mm宽轨距；俄罗斯采用1520mm宽轨距；日本一般铁路采用1067mm的窄轨，东海道、山阳等新干线则采用1435mm的标准轨距；非洲加纳、刚果、坦桑尼亚、赞比亚等国采用1067mm窄轨距。

各国设置不同轨距，历史原因不一。前苏联是出于军事防御的考虑，将铁轨宽度设置为宽轨，这样如果和其他国家交恶发生战争，敌人很难通过铁路来快速调兵遣将。

但在和平时期，轨距不一样真的有点坑。

以中欧班列为例，中欧班列要穿越很多国家，如果经过轨道宽度不一样的国家，火车就不得不通过一个换轨道站点进行“乾坤大挪移”。

这个站点是两个不同标准的火车轨道平行，然后将能分别在各自轨道上的火车进行平行停靠，然后通过设备将一个轨道上的车厢吊装到另外一个轨道的火车上，然后再运走。

人类一思考，上帝就发笑。不知上帝知晓了铁路轨距的事情，会不会发笑？

02从1G到4G：人性的味道

有人的地方，就有隔阂，就有藩篱。

铁轨时代如此，信息时代也不例外，从原始文明到高度文明的每个时代，如果走近了仔细闻闻，都沾满了人性的味道。

1G时代大哥大

都说“1G打电话，2G聊QQ，3G刷微博，4G看视频”，但你知道从1G到4G，人类是怎么一步一步走过来的吗？

一切都要从打“call”开始说起。

1980年代，电话出现了，人类通信进入1G时代。但当时人们使用的是模拟、仅限语音的蜂窝电话标准，被称为“第一代移动通讯技术”，即“1G”。代表设备是美国摩托罗拉8000X，只能打电话。

（1G网络时期的手机，图片源于人民网）

1G时代主要用于语音通讯，各国标准也不统一。在1G时代，中国基本上是从零起步，手机只有少数人买得起，而且全部要从国外进口。

1987年，在先进国家部署1G网络近10年后，广州才出现了第一个1G网络。

摩托罗拉8000X，在中国有个响亮的称号，“大哥大”。在那个年代，要用上大哥大，首先要支付6000块的入网费，并且每分钟资讯0.5元。

这样的人，在当时，真的是大哥中的大哥。

2G时代全球通

大哥大当大哥没几年，就退出了历史舞台。

因为1G时代，每个国家的通信系统并不兼容，导致各国厂商设备无法互通。比如当年的巨头摩托罗拉和爱立信，各自的“大哥大”用的都是自家的频段标准，无法互相打call。

聪明的欧洲人，把时间分割成了周期性的帧(Frame)，每个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，这种技术叫做时分多址（TDMA）。

基于这个技术，欧洲瑞典、芬兰等通讯巨头联合起来，研制出了第二代通讯技术，俗称2G，立志于让全球的移动电话共同使用一个标准，让大家一部电话走天下。

1991年，欧洲开通了“全球通讯系统”（GSM, Global System for Mobile Communications）。说的这么高级，大家可能都不懂，但我换个说法，大家应该都知道了。

这全球通讯系统，就是我们之前在营业厅办电话卡时的“全球通”。它在传输速率和开放性上完胜1G模拟通信，很快便成为2G时代的主流标准。

这时的中国也组建了中国移动公司专门从事移动通讯业务，使用的是在国际上处于主流地位、由欧洲主导的GSM标准，技术是基于TDMA技术。

当时世界上移动通讯设备生产厂家有十几家，都是知名的电子企业，美国的摩托罗拉、朗讯，欧洲的诺基亚、爱立信、阿尔卡特，加拿大的北方电讯，日本的富士通，韩国的三星等都在其列。

中国的中兴、华为（成立于1987年）这时刚刚起步。

但是，美国也不甘示弱，高通带头很快整出来一个CDMA技术。

（2G网络，图片源于人民网）

码分多址（CDMA），和时分多址（TDMA）有区别的是，它是靠信息的编码序列来分割成若干个码隙向基站发送信号，被称为2.5代移动通讯技术。

CDMA技术带来的承载量是GSM的10倍以上，在技术层面完爆TDMA。

1999年，中国联通开始与美国高通谈判关于引进基于CDMA技术的2G网络，直到2001年才尘埃落定。

已经去世的国家发改委原副主任、国家能源局原局长张国宝，生前曾撰文回忆道，“中国在引进CDMA技术时关于专利使用费和高通公司进行了艰苦的谈判”。

（张国宝，1944.11.19 -2019.10.4.图片源于人民网）

张国宝说，美国政府当时极力向中国推销，要求中国引进美国高通公司的CDMA技术，也可以说向中国施加了不小的压力。他们当时的理由也是说中美之间有贸易逆差，中国有顺差，所以他们要求中国应该买美国的技术。

后来国务院决定，由联通公司来负责承接从高通公司引进CDMA技术，这样联通公司成了我国第二家移动通讯公司。

在2G时代，CDMA标准虽然速率比GSM快，但CDMA起步晚，基础差，所以暂时处于下风。在中国，GSM也是先行一步，所以那个时代联通明显干不过移动。

但3G时代很快到来。

3G时代三足鼎立

你也许从来没见过它的产品，但是你每天都在付钱给它。它是通讯行业最“拉仇恨”的公司。它就是高通。

高通在2G时代就是CDMA的推行者，奈何动作不够快，导致丢失市场。

但这之后，高通开始悄悄围绕功率控制、同频复用等技术构建CDMA专利墙，将所有有关CDMA技术的专利纳入麾下。

接着高通将CDMA算法嵌入芯片，提供一整套系统单芯片（System on Chip, SoC）解决方案。

当时大部分手机厂商没有将全部技术整合成芯片的技术能力。而高通做到了，他把通讯基带、CPU、GPU等等全部整合到芯片中，卖给了各大手机厂商。

手机厂家买了芯片，同时交通讯标准的专利费。高通开始疯狂收割，由此带领美国奠定了3G时代强悍的地位，完成对欧洲GSM标准的逆风翻盘。

高通这么一来，欧洲各大老牌通讯巨头坐不住了。1998年12月，欧洲领头成立了第三代合作伙伴计划（3GPP），并绕开了高通专利，完成了从GSM向WCDMA的过渡。而且WCDMA比高通的 CDMA2000 更好用。

至此，国际上移动通信技术在从2G到3G的技术升级中，主要形成了两个标准，一个是欧洲的WCDMA，另一个是美国的CDMA2000。

由于中国是最大的市场，这两种标准都拼命向中国推销，希望中国尽快发放三代移动通信技术牌照。但中国的情形已经发生变化。

中国的通讯技术工程研发人员，主要以原属邮电部的大唐电信科技产业集团、通信研究院为主，于1998年6月提出了中国自己的TD-SCDMA标准。

经过不懈的努力，这一标准2000年5月终于得到国际电信联盟（ITU）的批准，挤进了三代移动通信的标准，成为第三个三代移动通讯标准。

这个标准还是基于CDMA的，所以美国当然乐见其成。就这样，3G时代，中标TD-SCDMA，美标 CDMA2000 和欧标 WCDMA 在3G国际电信标准三足鼎立的格局就这么形成了。

直到这时，中国在世界通讯标准上，才插上了一脚。

虽然TD-SCDMA成为了国际三代移动通信标准之一，但实际上基础十分薄弱，没有芯片，没有手机没有基站，也没有仪器仪表，一切都要从基础做起。和已经有深厚基础的WCDMA、CDMA 2000相比，还是十分弱小。

“如果现在就发放3G通信牌照，无疑将是WCDMA和CDMA2000的天下，应该有一定的时间让中国的TD- SCDMA羽毛能够丰满起来。”张国宝说，当时国家发改委和信息产业部在这点上达成了一致，暂缓发放3G通讯牌照（中国于2011年正式发放3G牌照），并加大对TD-SCDMA标准实际应用的力度，为中国标准赢取时间。

4G时代二元标准

技术推动着标准的发展。4G核心正交分频多工（OFDM） 技术逐渐成熟，传输速率是 CDMA 的十倍以上。

OFDM技术调制模式有两种，一种时分双工（TDD），一种频分双工（FDD），两者互有优劣。

欧洲在他们原有的技术基础上发展了基于FDD（频分多址）技术的4G标准，美国也发展了基于TDD技术的4G标准WIMAX。中国则主攻基于TDD（时分多址）技术的TD-LTE标准。

这是第一个中国主导的、具有全球竞争力的4G标准。

欧洲的爱立信公司了解了TDD技术的优势和中国巨大的市场，主动与中国联合，共同采用TD-LTE4G标准，这使得TD-LTE标准力量强大起来。

而美国的WIMAX标准逐渐被边缘化。4G形成了TD-LTE和FD-LTE两个主要标准。

中国2014年发放了4G牌照，到了4G TD- LTE阶段需要大量的资金投入，通讯运营商中国移动以3G养4G，建设了50万个基站，逐渐形成了覆盖全国的TD-LTE网络。

（图片源于中国移动官网）

2017年，TD-LTE 基站有200万，占全球4G基站的40%，全球支持 TD-LTE 的终端近4269款，支持 TD-LTE 的手机3255款以上。

中国在全球通讯的博弈中，终于成为了游戏规则制定者之一。

这个时期，我国手机品牌如华为、小米等迅速发展，开始与全球手机巨头三星、苹果同台竞技。

话外篇：一个神秘组织的诞生

（图片源于华为心声社区）

在叙述5G时代之前，我们必须补一课，那就是1998年12月，欧洲领头成立的3GPP，第三代合作伙伴计划。它是现在5G全球标准的制定组织。

为了结束2G时代的标准混乱，为了实现GSM由2G网络到3G网络的平滑过渡的需求——“定义完整的端到端系统规范，确保符合行业需求，实现不同厂商之间的无缝互操作”，从而产生了这个组织。

如果将全球无线通讯比作一个村的话，那么这个组织好比是这个村里的村长，他让你“耕什么地”你就得耕什么地，它让你的“庄稼”长多高你的庄稼必须长那么高，否则对不起，你不属于这代通讯技术的标准，这个组织就是3GPP。

3GPP建立时，各国都在讨论谁当“老大”合适，谁掌握“话事权”。最后日本无线工业及商贸联合会(ARIB)、中国通信标准化协会(CCSA)、美国电信行业解决方案联盟(ATIS)、日本电信技术委员会(TTC)、欧洲电信标准协会(ETSI)、印度电信标准开发协会(TSDSI)、韩国电信技术协会（TTA）入围。

美国不甘心，高通曾经领头成立了个3GPP2，与3GPP竞争。但最终还是放弃了另立门户，回归组织。

有了组织就是好办事儿，4G时代变成二元标准，而5G时代有望实现统一标准。

5G时代“通天塔计划”会成功吗？

如果耳朵会说话，提到“5G”这个词，它肯定会抱怨：磨得我都出茧子了！

但到底什么是5G呢？

5G，学名“第五代通讯技术”。3GPP要求，5G必须要提高速率和降低时延——规定5G网络用户体验传输速率至少需符合100Mbps下载速度、50Mbps上传速度，网路延迟时间不得超过4毫秒，并且在时速500公里的高速列车上也能维持稳定网络连接。

高网速、低时延，对物联网、智慧城市和人工智能的作用，不言而喻。5G为我们身边的每一件物体变得智能化提供更好的通讯基础。

高通CEO莫仑科夫这么说：“5G是一种全新的网络，它能为大量设备提供支持。5G的诞生与电力或汽车同等重要，它将对经济和社会产生深远影响。”

但如果5G依然没有统一的标准，问题就大了。就像铁轨时代的宽轨窄轨悲剧一样，一趟穿越不同标准的地域的“5G班列”，需要不停地“换轨道”。

“没有统一的标准，没有产业的支持，5G将会是一座空中楼阁。统一的5G全球标准将对今后5G产业发展有着举足轻重的影响。”中国通信标准化协会理事长奚国华说。

（2017年12月21日，3GPP TSG RAN全体会议。图片源于华为心声社区）

2017年12月21日

3GPP TSG RAN全体会议成功完成首个可商用部署的5G NR标准的制定，为5G大规模试验和商用部署奠定了基础。

2018年

英国、韩国、美国、意大利、芬兰、爱尔兰等国家陆续发放5G牌照。

2019年6月6日

中国国家工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照。我国正式进入5G商用元年。

随着中国4块5G牌照应声落地，6月初，3GPP也发布了5G标准最新时间表，Release16将作为5G第二阶段标准版本，Release17的制定也已经启动。

统一的5G全球标准，可以说是通信世界的“通天塔计划”，它正在加速向前。这次人类会成功吗？

虽然3GPP的成员——全球各国500多家通讯企业及协会，发愿要建立统一标准，但成员之间依然存在激烈的竞争。争夺的部分就是把自己掌握的专利更多地写入到这个5G标准中。

你可以这样理解，5G全球标准是座通天塔，高通、华为、爱立信、诺基亚等这些成员手里都有水泥、钢筋、砖块等建材（专利），大家一起努力把这座塔建起来，然后把这座塔卖给全世界。

在塔的建造过程中，采用哪家成员的建材（专利）越多，谁在未来得到的分成就越多。

去年10月，多个通讯巨头都公布了5G专利收费标准。高通沿用了3G、4G时代的百分比收费标准，计划对每部5G手机按照批发价收取2.275%收取许可费，对多模5G手机，即同时支持3、4、5G的手机，收取3.25%收取许可费。

爱立信的专利费收取标准为高端手机每部收取5美元的最高额许可费用，低端手机则可以打折，只收2.5美元。

诺基亚专利费收取标准为每台设备的许可费用不会超过3欧元。

举例来说，一部3000元人民币手机，在专利许可费用上，手机厂商需要向高通缴纳68~97元，向爱立信缴纳最多35元，而向诺基亚缴纳最多24元。

华为对5G专利的收费规则还没公布，但华为表示，会继续致力于推动5G技术实施的权利人降低专利累计费率。

当下，世界通讯技术的格局又是什么样的呢？

变化巨大。中国从1G、2G时代的零基础，到3G、4G时代的标准制定者之一，如今世界的一只脚已经迈入5G时代，中国在5G标准制定的话语权已经今非昔比。

截至2019年4月，中国企业申请的5G通讯系统SEPs件数占全球34%，傲居全球第一。其中，华为更是拥有15%的SEPs，为世界5G专利龙头。

SEP，Standards-Essential Patents，即标准关键专利，也叫标准必要专利。拥有SEP的企业优势非常明显，主要表现在三方面：

1）拥有SEPs的企业可收取专利费，创造庞大财源。

2）拥有SEPs的企业能更低成本的打造5G基站、手机等设备，更低成本的建设5G网络，促进产业发展。

3）如果企业拥有SEPs数量多，重要性高，还能通过交叉授权，免费使用对手的技术。

在拥有SEP专利数量方面，全球排名前十位的企业依次是：

华为（中国）、诺基亚（芬兰）、三星（韩国）、LG（韩国）、中兴通讯（中国）、高通（美国）、爱立信（瑞典）、英特尔（美国）、中国电信科学技术研究院（中国）、夏普（日本）。

在全球5G标准制定组织3GPP中，中国企业和专家的“席位”也越来越多。

3GPP技术规范组(TSG)分为RAN、SA与CT三个组。RAN主要负责无线接入网络相关内容，SA主要负责需求、安全、业务和系统架构等，CT负责核心网技术。

2017年8月，中兴通讯专家高音当选了3GPP RAN3工作组副主席。

2019年11月，中国电信智能网络与终端研究院专家夏旭当选新一任3GPP SA1副主席。这是中国运营商专家首次担任SA1副主席职位。

11月19日，华为子公司“FutureWei”的RAN4首席标准专家陈翔，当选3GPP RAN4新一届主席。

（3GPP RAN4主席陈翔，图片源于华为心声社区）

RAN4工作组的主要工作内容包括：定义移动通信系统包括5G系统的射频指标、接收机解调指标和无线资源管理指标，同时也包括基站的一致性测试。

可以说，RAN4是无线网络中很多重要特性落地产业的必经之路，是5G系统能够落地商用的重要保障。因此其标准职位也是国内外移动通信领域各公司的必争之地。

但是，好吧，以下是“但是部分”——有分析指出，在5G这条赛道上，美国高通、英特尔等企业依然在核心专利上占据优势，而且他们从“前5G时代”延续下来的专利优势，在未来依然发挥着不容忽视的力量。

5G出来以后，所有的2、3、4G手机、基站会与5G长期共存。这样总的来说，高通在5G时代，依旧有大量的专利费可以收取。

但无论如何竞争，3GPP的500多个成员好像真的已经达成一致，要建成这座通信世界的通天塔。

04结语

（马克斯·韦伯1864—1920）

竞争，是市场经济的灵魂推手。德国经济学家、哲学家马克斯·韦伯认为，时刻保持冷静克制，理性化、有计划地谋求经济成功，是现代资本主义的精神。这种精神是人类从理性之树上摘到的头茬果实。

但与韦伯、涂尔干并称“社会学古典理论的三大奠基人”的马克思却不这么认为，马克思更多指出了资本的疯狂和市场的盲目。

而且世界上，不仅有企业、资本和市场，还有国家和国家利益。

美国对5G志在必得，美国总统特朗普曾说：“在5G这个强大的未来产业中，我们不能允许任何国家超过美国……”

2018年以来，美国开始以安全为由，施压盟友排除中国企业华为参与当地的5G建设。目前，已经有美国、澳大利亚、日本等多个国家决定排除华为的5G设备。

不过，包括德国、比利时、印尼在内的越来越多的欧洲国家站出来反对美国的“华为禁令”。

在总理府的干预下，德国联邦网络局修改了5G网络安全标准草案，使得华为公司向德国5G网络提供设备成为可能。

美国《时代》周刊曾经发出灵魂追问：“未来5G技术会不会出现两大阵营，两大阵营彼此不通？”这确实是谁也无法预见和回答的问题。

华为创始人任正非说，5G标准是全球数十万科学家、工程师数十年的努力共同完成，不是政治家画条线就可以出现两个版本的。不同标准，会增加通讯运营商的成本，会增加消费者的支出。

德国更进一步提出建立全球统一的网络安全标准。今年11月，德国总理默克尔说，“德国在决定由谁来建造其5G网络时，着重的应该是安全标准，而非个别公司”。

5G全球标准这座“通天塔”能否建成和投入使用，看来真的需要另一座通天塔的辅助，那就是德国倡议的全球统一的网络安全标准。

统一的5G标准和网络安全标准才是理性的选择，但历史会选择哪一边呢？

在德国哲学家康德看来，国与国之间的理想状态是“永久和平”。康德认为，永久和平作为政治理想，它始终具有道德引领作用，是政治善的最高体现。

换句话说，和平是人类理性且道德的最佳选择。

然而，这只是一种伟大的理想。弗洛伊德恰恰认为，人类自认为理性，但其实他们的大多数行为、大多数选择都是潜意识和冲动在“暗箱操作”。

巴别塔是人类的伟大理想，搅乱人类计划的其实不是“上帝”，而是人类自己。

参考资料：

1.人民网2018年01月05日消息《3GPP是个什么组织 为啥5G标准离不开它》；

2.中国经济周刊2018年12月27日消息《张国宝：从1G到5G——中国移动通讯技术和设备的发展历程》；

3.人民日报2019年11月24日消息《5G标准必要专利，我国拥有量居全球首位》；

4.科技日报2019年11月22日消息《国际标准即共识，5G是世界的》；

5.人民网2019年09月30日消息《3GPP改选 中兴通讯实现“双主席”高配置》

6.华为心声社区2019年11月21日消息《华为子公司FutureWei陈翔当选3GPP RAN4新一届主席》

7.湖南师范大学社会科学学报 《康德目的王国的政治内涵及其道德愿景意义》，作者李育书，中国社科院哲学研究所博士后。

深圳卫视&壹深圳客户端记者 郭保瑞

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