5G極化碼之父：短期內5G無法滿足公眾的高期待

科技 08-04

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5G是今年科技領域最熱門的話題，沒有之一。在關於時下熱門科學技術及產業發展進行交流的GMIC大會上，5G更是成為了本屆大會當之無愧的主角。

文/張雪編輯/張麗娟

圖左為埃爾達爾·阿里坎教授

投中網（CV智識）在大會期間有幸對埃爾達爾·阿里坎（Erdal Arikan ）教授做了獨家專訪，其與投中網（CV智識）分享了當下關於5G標準、應用及極化碼技術等熱點話題。

資料顯示，埃爾達爾·阿里坎是麻省理工學院電氣工程專業博士、畢爾肯大學電氣工程系教授、5G極化碼之父，曾在2018年獲得香農獎（Claude E.ShannonAward）。

香農獎是通信理論領域最高獎，是為紀念克勞德·艾爾伍德·香農而設置的獎項。70年前，美國數學家克勞德·香農提出了著名的香農定理，為信息通信產業奠定了理論基礎。

2008年，阿里坎提出了極化碼理論，破解了香農資訊理論領域塵封近60年的難題，世界上第一種可以被理論證明的、逼近香農信道容量極限的編碼方案由此誕生。

2018年，任正非還為阿里坎教授頒發了特別獎項，以致敬其為通信事業發展所作出的突出貢獻，並稱讚其的研究是對人類的貢獻。且自2008年阿里坎提出之後，華為就一直在斥資研究和力推這位教授發明的「極化碼（Polar Codes）」，其甚至被認為是對美國主導的「LDPC碼」的直接挑戰。

5G目前還沒法兌現太多承諾

當下，在5G標準未完全凍結的前提下，國內外的很多專家都曾在公眾場合表示，社會可能誇大了5G的作用。

對於5G過熱的現象，阿里坎告訴投中網（CV智識），現在來看的確5G給公眾帶來了太多承諾，人們對5G的期望很高。但如果它未能及時兌現承諾，公眾將會非常失望。

阿里坎認為，5G可能無法像一些公眾預期的那樣，立即實現所有目標。然而，隨著時間的推移，5G標準將會有各種各樣的升級(新版本)，在某個時候，這些承諾將會逐步實現。

他舉例稱，如果未來5G的速度沒有辦法滿足公眾通訊的期待和要求的話，那麼IEEE或行業組織可能會引入一些其他標準，這些標準針對的是相同的市場、相同的用戶群體和相同的應用場景。

「還有另外一個可能性是工業行業那群人會團結起來去制定屬於他們的標準。如果5G標準滯後，各替代標準化機構或行業團體總是有可能根據各自的市場和利益，主動制定自己的標準，解決自己的連接問題。」阿里坎補充道。

他舉例稱，「這可能類似於將WiFi作為3G/4G的替代品，我們都非常喜歡這項技術，同樣的道理，如果有可替代的標準出現的話，我們也會非常歡迎它的，出於公眾的利益，這個行業需要競爭。」

任何的技術都有優勢和劣勢，那麼在阿里坎看來，5G技術現在最大的缺點是什麼？

在回答這個問題時，阿里坎表示很糾結，在他看來，現在5G就在延續和強化4G的一些功能，以此實現更多突破。

「首先我們會面臨一個過渡期，這樣過渡期裡頭，過去的已有的4G的設備，他們可能會再經過一點改造，用來服務5G的通訊，但其實在未來更多的是一個像共存的現在，4G跟5G是同時存在的，就不存在兼容問題，我們只是新增了一些5G的設備，像這一部手機它可以用2G、3G、4G，未來的手機也是可以2、3、4、5G共存。」

阿里坎還對投中網（CV智識）解釋道，至於5G的標準化的這個過程，其實就是各方的一個妥協過程，這個標準不會是完美的，還有很多可以改善的地方。

他進一步談到，制訂標準會涉及到很多公司背後的巨大利益。市場上面的競爭已經是非常的激烈了。

阿里坎的同事曾對他直言，說非常不滿意5G標準的的制定方式，因為現在有很多標準要制定，但是在制定的時候，他們卻只談了其中的一塊。

在阿里坎看來，出現這種情況的原因是5G標準的設計是一步一步進行的，每進行一步都會有一些新產品進入市場。5G的願景可能需要十年時間才能成為現實。

中國在5G執行方面處於領先地位

對於時下產業界最為關心的5G應用問題，阿里坎也與投中網（CV智識）分享了他的理解。

他認為，目前最難實現的應用在URLLC場景中，比如無人駕駛、工廠互聯網等，因為這些場景對這個低延時、高可靠性的要求非常高。

另外，在5G應用初期，他十分看好遊戲領域和高解析度地圖導航這兩各領域，不管是從產品還是市場反應看，都是比較可行。上述兩者可以通過eMBB服務提供，這將在最初的5G手機中可用。無論從產品準備程度還是市場需求來看，這兩個5G應用領域都是可行的。其他應用也一定會跟進。

「我在演講中就提到了這兩個領域，他們展示的產品都很有信服力，讓我覺得，這兩個行業應該優先採用5G去發展自身的產品」。

阿里坎指出，5G應用最困難的事情不是5G技術本身，而是整個生態系統的問題，要花很長時間把所有產業鏈結合起來，比如把不同的數據中心給結合起來，這不僅是涉及到5G的基礎設施。而其他比較難的點分別是mMTC和URLLC。mMTC場景需要新增大量的設備去滿足相關要求，對於URLLC場景來說主要是它的可靠要求比較高。

至於5G會淘汰哪些行業，阿里坎表示，這其實會影響到很多行業。「以互聯網為例，互聯網就已經影響到了像書店這樣的一些行業，書店是B2C，5G時代再加上大數據，其影響到的就不僅僅是B2B或B2C，而是各種行業。」

各個行業應該使用數據簡化自己的運營，通過收集的數據使得運營更高效，不然效率會逐步降低，從而喪失自己的競爭力。所有的行業都在風險之中，畢竟5G時代為我們帶來了連接性，這改變了行業的生態，再加上AI、大數據，未來會大有不同。

當然，現階段，5G也就是在延續續4G的一些功能，然後只是在功能之上，去強化它功能，可以實現更多的一些東西而已。隨後，行業人士可能會團結起來去制定屬於他們的標準，行業在競爭的基礎上就會不斷前進，從而符合他們的利益。

至於5G國別的競爭問題，阿里坎毫不猶豫地表示，中國在執行方面處於領先的地位，比如說把演算法轉換成晶元這個方面，有了晶元才能製作更多相關的設備給用戶去使用。

他也指出，國家之間的確存在一個時間的差距，中國這種領先的地位不一定是永久性的，這要視乎於歐洲和美國國家它們是否覺得5G這個行業有利可圖，是否需要投入更多去製作。

「中國毋庸置疑的確擁有自己的優勢，也有很大的市場，但是未來還能保持多久，這個我不太清楚。」

沒有任何一個碼是永恆的

經過近10年的發展，極化碼在產業應用中的核心優勢是在各種碼長碼率下的性能均為最佳，對於5G應用的三大場景（eMBB/URLLC/mMTC）是最優的編碼技術。

業內認為，極化碼（Polar Codes），是一項決定著5G商用普及進程快慢的關鍵技術。它的顛覆性優勢在於，其能夠可觀地減低設計複雜程度，同時確保服務的質量，提高5G編碼的整體性能。

2010年，華為識別出了極化碼作為信道編碼技術的潛力，在阿里坎教授的研究基礎上投入進一步的研究。2016年11月19日，國際移動通信標準化組織3GPP確定了極化碼作為5G eMBB（增強移動寬頻）場景的控制信道編碼方案。

至此，5G eMBB場景的信道編碼技術方案完全確定，其中極化碼作為控制信道的編碼方案，LDPC碼（低密度奇偶校驗碼）作為數據信道的編碼方案。

誠然，極化碼被熟知是被用在eMBB場景里的。當被問到極化碼在mMTC和URLLC標準中是否也會被採納時，阿里坎表示認為，它是可以在mMTC跟URLLC場景中用於控制信道這一塊的，與eMBB場景類似。

同時，他也指出，關於mMTC，2020年1月份的時候會召開一次制訂相關標準的會議，到時候可能會有更多的消息。當然沒有任何一個編碼方案可以滿足5G三大場景中的所有需求，所以在未來發展5G的過程當中，可能會需要更多的東西，也可能會有新的一些碼出現，這都是不可知的。

如今極化碼被看做是一項決定著5G商用普及進程快慢的關鍵技術。那麼在最開始做研究的時候，阿里坎是否就預見了極化碼會成為5G的標準呢？

阿里坎坦言，「我一開始是沒有預見說Polar碼會最終成為5G標準的一部分的。當然了，一開始我們都覺得Polar碼它很重要，因為它彌補了實際應用跟理論之間的一個差距。後來我什麼時候開始意識到這一點呢，2016年當Polar碼它真的被納入到這個標準的時候，我非常驚喜在那個時候，因為在這個把技術變為標準的過程當中，中國的企業扮演了很重要的角色。」

在談及這個話題時，阿里坎很興奮，彷彿回到了2016年的那個時候，多次提到驚喜這個詞。

他回憶道，從極化碼技術剛提出到成為標準，整整花了八年的時間，八年是很長的一段時間，在這個期間世界各地很多人都在研究極化碼，不斷地去發展極化碼。正是如此，極化碼可以去成為標準一部分的一個替代方案。

在5G標準中，LDPC和極化碼同時被確定為eMBB場景中標準的一部分。

關於LDPC碼跟極化碼會共存的現象，阿里坎解釋道，因為傳輸速度在不斷變化，當現有技術無法滿足傳輸速度的要求時，就需要用新技術去取代它。而在未來可能會出現新的一個其他的碼，沒有任何一個碼是永恆的，它們都會根據用戶的一個需求去進行改變，技術會更新換代。

5G時代，運營商獲利更大

談到未來，阿里坎稱對5G有比較遠見的人能看到未來發展的趨勢：5G並不是真正的驅動者，真正的驅動者依然是大數據本身。5G只是提供了更多的大數據，並通過提供基礎設施實際上來促進了大數據。5G其實促進了這一點，5G的制定只是市場要求的結果，就算現在這一套5G沒有最終實現，沒有達到要求，也還會有其他人制定相關的標準去做這件事情。

「5G是通訊技術設備，它會影響到大數據，影響到連接性的問題，在未來可能是人工智慧、大數據等等會影響到你剛剛提到的趨勢的發生。」

在採訪中，阿里坎還主動談到了運營商。他認為在5G時代運營商會獲得更大的利潤，在前幾代通信技術的迭代中，運營商都會獲得10倍的數據量，但收入還是比較平，沒有太大的增長。

但在5G時代，運營商可以提供更多服務給企業、產業、雲計算等等不同行業，他們能夠從中獲利，他們有優勢所在，這跟之前是不一樣的。而他們最可能分得廣告行業、雲計算行業、數據中心等幾個環節的利潤。而且在未來，去中心化非常重要，阿里坎則表示非常期待看到更多的競爭者參與其中。

談到與華為的合作關係，阿里坎稱，「我跟華為之間沒有直接合作的關係，是華為的科學家以及他們的研發團隊挑選了我們這一項技術，並進行了多年的研發。如果沒有他們堅持不懈的努力工作，就不會將我這個研究室里的理論研究最後變成了一個真真正正的產品，如果沒有他們的努力，極化碼也就沒有辦法成為5G標準的一部分。」

此外，華為也捐了一筆錢到阿里坎的大學，以供他們的科研和學生的項目使用，不過，這是5G正式把極化碼納入標準之後的事情了。

其實這也不足為奇，在全球範圍內華為資助了很多不同的科研機構，阿里坎只是其中一個例子。阿里坎說：「在當時支持極化碼的時候，華為可能也沒有預測到極化碼會帶來這麼大的轉變。」

最後，阿里坎談到了自己下一個階段所關注的方向點。

「未來10-15年我還會繼續研究極化碼，雖然我還有其他的選擇，但是我還是想專註於極化碼，因為關於極化碼的知識還有很多需要繼續探索的。未來也可能會出現新的一些標準，我們需要為此去定製一些新的演算法。而且在執行的過程當中要考慮如何降低成本，如何能夠通過更少的上下文內容去實現信息的傳遞，如何用更小的空間去做到這一點，我們還有很多很多東西要去探索。」阿里卡說。

圖源｜網路

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