四十年的无线通信
1983年，摩托罗拉的DynaTAC 8000X成为第一部商用蜂窝电话，通话时间为30分钟，重量接近两磅。它连接的网络是第一代蜂窝基础设施，称为1G，仅覆盖美国的一小部分，只支持语音通话。40年后，源自这些早期蜂窝基础设施的无线网络连接了近80亿台设备，实现了其创造者无法想象的技术，并为可能完全改变网络本质的第六代网络做准备。
IEEE Spectrum对四十年无线通信演进的回顾性研究不仅追踪了从1G模拟语音到5G毫米波宽带的技术进步，还探讨了每一代无线基础设施如何重塑经济活动、文化行为和建筑环境。这是一个能力复合增长的故事，每一代既解决了上一代的局限，也为下一次飞跃创造了条件。
在这四十年中出现的模式是大约十年为一个代际周期，每个周期的数据吞吐量大约提高十倍，并实现全新的应用类别。2G使语音数字化并引入了SMS。3G实现了移动互联网接入和应用生态系统。4G使移动视频流媒体成为可能，并导致了平台经济的兴起。5G正在实现大规模IoT部署和超低延迟应用。6G承诺提供本质上不同的东西：一个能够主动感知和推理物理世界的网络。
1G到3G时代：从语音到数据
按现今的标准，第一代蜂窝网络极其简单。模拟语音编码意味着通话可以被扫描器截获，网络容量有限，基站之间的切换不可靠。但1G解决了它设计目的——无线语音通信——并创建了后续几代将以此为基础的商业和监管基础。
在1990年代初期向2G的过渡引入了数字语音编码，大幅提高了通话质量、安全性和频谱效率。更重要的是，它引入了短信服务（SMS），成为第一个广泛使用的移动数据应用——这个系统最初是为网络工程目的设计的，但消费者对其采用的速度超过了设计者的预期。SMS预示了一个模式，在每一代中都会重复出现：推动采用的应用通常不是网络设计者预测的。
3G在2000年代初期的推出开启了移动互联网时代，尽管实际部署速度往往令人失望，尽管宣传的速度令人印象深刻。3G的关键贡献是建立了宽带移动数据的技术和监管先例，创建了生态系统条件，使4G将支持的智能手机革命成为可能。iPhone于2007年在2G和早期3G网络上推出，证明了有吸引力的应用即使在网络完全部署之前也能产生对更好网络的需求。
4G革命与平台经济
4G LTE在2010年代初期大规模部署，其变革性的方式是3G所承诺但未能实现的。一致的宽带速度使移动视频流媒体成为实际可行的，使Netflix、YouTube和随后的短视频平台成为主导的媒体消费渠道。移动电子商务、共享出行、食品外卖以及整个平台经济基础设施都依赖于4G提供快速、可靠的数据传输到人们手中设备的能力。
经济后果是巨大的。建立在物理分销基础上的产业——零售、出租车、酒店预订、餐厅配送——面临来自只需要4G连接和智能手机普及就能运营的平台企业的颠覆。使这些平台强大的网络效应由4G覆盖的普遍性实现，这创建了足以使按需服务在规模上经济可行的互联人口密度。
到2019年左右5G部署认真开始时，很明显无线基础设施已成为基础经济基础设施，其方式是早期几代未能完全预见的。对于5G和6G的问题不仅仅是如何改进性能，而是如何设计能够支持完全互联世界所需的越来越多样化和要求苛刻应用的网络。
5G的承诺和6G的前沿
5G在某些方面兑现了承诺，但在其他方面则不足。吸引最多营销关注的超快毫米波5G由于其短距离和建筑穿透限制而部署有限。中频段5G在城市地区提供了有意义的性能改进，并正在实现代表5G最强商业用例的大规模IoT部署和私有网络应用。
6G研究从2020年左右开始在大学和国家实验室认真开展，指向了对无线网络本质的根本不同的愿景。6G网络不是简单地在设备之间传输数据，而是设计为主动感知其环境——使用无线电信号进行高分辨率环境映射，使网络能够了解它们服务的空间的物理几何形状，并能够本地计算以及连接设备。
这种感知能力与AI集成在网络堆栈的每一层，将创建研究人员所称的智能网络架构——不仅仅承载数据而是主动参与它连接的分布式计算环境的基础设施。自主车辆、工业机器人、远程手术和沉浸式扩展现实等应用的含义可能与4G对平台经济的影响一样深远，尽管根据当前预测商业6G部署仍需十年。
四十年教会了我们什么
回顾四代无线基础设施的历史，最一致的教训是，每一代的变革性应用都无法从前一代的视角预测。1G网络的设计者没有预见到SMS。3G的架构师没有预见到Uber。指定4G的工程师没有预测到TikTok。这段历史应该激发的谦虚态度对我们如何评估关于6G将实现什么的声明很重要——也对我们如何建立监管和投资框架很重要，这些框架将决定下一代应用如何快速和公平地达到将从中受益的人和产业。
本文基于IEEE Spectrum的报道。阅读原文。
