5G,为何与众不同?

文/项立刚

增强移动宽带、大规模物联网、超高可靠超低时延通信,5G的三大应用场景大体上代表了世界移动通信业对于5G的基本愿景。

三大场景不仅要解决人们一直关注的速度问题,让用户在使用通信时获得更快的速度,而且对功耗、时延等提出了更高的要求,一些方面完全超出了人们对传统通信的理解。在这三大场景下,5G还拥有完全不同于传统移动通信的六大特点。

高速度

每一代移动通信技术的更迭,用户最直接的感受就是速度的提升。相比之前几代通信技术,5G的下载速度高达1Gbps,最快可达10Gbps,速度单位不再以Mb计算。全面应用到智能技术移动终端后,将大幅提升用户网络体验品质。同时,值得注意的是,除了手机终端,高速度的5G网络将承载增强移动宽带(eMBB)的应用场景,多样终端产品在积极研发当中,同时也会催生出大量新的市场机会与运营机制。

例如,直播业务在4G时代已有了惊人增长,带来巨大的商业机会,但4G的上传速度只有6Mbps,多人使用以及涉及到需要高清直播的内容时,用户体验感较差。5G的上传速度达到100Mbps左右,网络切片技术还可以保证某些用户不受拥堵影响,直播效果会更好。在此背景下,每位用户都可能成为直播电视台,当下火爆的新媒体和传统电视直播节目势必面临全新的竞争。

今年54岁的马希庆是山东省胶州市渔民,为了帮助女儿经营海鲜网店,他开始学起了直播,直播自己出海打渔。如今他拥有众多粉丝,生意也越来越红火。xinhua

高速度也会带来新的商业机会,例如虚拟现实就可能借5G实现突破。目前,多数VR的体验还不是很理想,一个重要原因就是速度无法支持,5G的到来则会让VR产业的大发展完全可期。

高速度还会支持远程医疗、远程教育等从概念转向实际应用。远程医疗可行的基础就是低成本,同时又需要高清晰图像传输和低时延操作,这些都要以高速度的网络作为基础。

泛在网

只有无所不包、广泛存在的网络才能支撑日趋丰富的业务与场景。例如,我们目前在地下停车场,如果没有网络,虽然有一定的麻烦,但还可以忍受。如果无人驾驶广泛采用,地下停车场仍无网络,这些无人驾驶汽车就无法自动进入车库停车充电,因此网络必须广泛存在。

泛在网的涵义包括两个层面:一是广泛覆盖,一是纵深覆盖。广泛覆盖是指人类足迹延伸到的地方,都需要被覆盖到,包括高山和峡谷等此前不一定需要网络覆盖的区域,因为无论是智能交通还是其他业务,都需要通过稳定可靠的网络进行管理。同时,通过覆盖5G网络,可以大量部署传感器,进行自然环境、空气质量、山川河流的地貌变化甚至地震的监测。

纵深覆盖是指网络实现更高品质的深度覆盖。5G时代,以前网络品质不好的卫生间、没信号的地下车库等特殊场所,都能而且需要被高质量的网络覆盖。因为未来家里的抽水马桶可能是需要联网的,马桶可能可以自动帮你做尿常规检查并传到云端,通过大数据对比,确定你的健康情况,通过各方面的提升来改善你的身体状况,这可能会成为智能健康管理体系的一个重要组成,进而对人的身体改善起到重要作用。

从某种程度上来说,泛在网比高速度还重要。在4G时代以前,人们常会遇到手机没信号或者信号弱的情况,主要因为通信系统使用的是宏基站,功率很大,但体积也比较大,所以不能密集部署,导致离它距离越远,信号越弱。

但在5G时代,微基站(即小型基站)将会逐步建立,覆盖宏基站无法触及的末梢通信,为泛在网的全面实现提供可能,使得所有的智能终端都能突破时间、地点和空间的限制,在任何角落连接到网络信号。

低功耗

随着技术的不断发展,网络速度变得越来越快,设备功耗也因此会越来越高。因此,5G要支持大规模物联网应用,就必须考虑功耗要求。

一个实际的例子是,可穿戴产品近年来发展较快,但也遇到很多瓶颈,功耗高而体验较差是一个主要方面。未来,物联网产品都需要通信与能源,而能源的供应大多只能靠电池,因此为了确保产品使用时间长,必须把功耗降下来,让大部分物联网产品一周充一次电,或者一个月充一次电,以改善用户体验,越来越丰富的物联网产品才能真正走进普通大众的生活。

英国主要电信运营商之一EE公司22日宣布,5月30日会首先在英国6个主要城市开通5G服务,这也是英国首个正式启用的5G服务。该公司重申,将继续在其部分5G网络基础设施中采用华为的设备。XINHUA

低功耗的要求非常广泛。以河流水质监测为例,如果几十公里或几公里设立一个监测点,监测结果不够准确,要找到污染源非常困难,而设立大量常规的监测点,成本又太高,这就需要设立大量成本低的监测点,及时回传数据。

低功耗技术即可将监测器布置在河流沿线,半年换一次电池,维护成本很低,从而形成有价值的应用。

低时延

5G的一个新场景是无人驾驶和工业自动化等场景的高可靠连接。正常情况下,人与人之间进行信息交流,140毫秒的时延不会影响交流效果。但对于无人驾驶、工业自动化等场景来说,这个时延就无法接受了。

要满足低时延的要求,必须在5G网络建构中找到减少时延的办法。可以预见,边缘计算这样的技术将被用到5G的网络架构中。5G对于时延的终极要求是1毫秒甚至更低,低时延的特点必将推动自动驾驶和车联网等领域迎来大爆发。

杭州未来科技城展示的5G智慧公交。XINHUA

2017年,中国首个低空数字化应用创新基地在上海揭幕,该基地将搭建4G+5G网络,进行低空飞行实验,探索“空中走廊”的可能性。利用5G更大的带宽、更高的速度和超低时延,无人机将达到更加精准的控制和及时通信的效果。

低时延的了另一个重要应用领域是工业控制。这个领域对于时延要求最高,一台高速度运转的数控机床,发出停机的命令,这个信息如果不及时送达,就无法保证生产出的零件是高精密的。低时延就是把信息送达后,机床马上做出反应,这样才能保证产品的精密度。

万物互联

移动通信的基本联系方式是蜂窝通信,目前一个基站基本只能连四五百部手机,国际电信联盟的期望是每平方公里有100万个终端。爱立信曾预测,人类未来会有500亿个连接。而我们现在的预测是,到2025年,中国会有100亿个移动通信终端。

这个预测来源于两个方面:首先,到了5G时代,终端不再按人来定义,而是每个人和每个家庭都可能拥有数个终端。届时,智能产品将更加层出不穷,并且通过网络相互关联,形成真正的智能物联网世界。以后的人类社会,人们不再有上网的概念,联网将会成为常态。

以智能场景为入口,智能产品为触角,从各个方面获取消费者的生活习惯,进行数据分析,并与第三方的服务商对接,最终向消费者提供个性化的线下服务。这是当下的家居品牌所追求的,而5G优秀的性能为这一切提供了可能。IC

数据显示,到2018年,中国移动终端用户已经达到15亿,其中以手机为主。从发展趋势来看,5G时代接入网络的终端不再以手机为主,还会扩展到日常生活中各类产品,包括眼镜、文具、皮包、腰带、鞋子等物品,家中的门窗、门锁、空气净化器、加湿器、空调、冰箱、洗衣机等都有可能接入网络,相互之间进行信息传递。

第二,以前不可能联网的设备也会联网工作,变得更加智能。比如汽车、井盖、电线杆、垃圾桶这些公共设施,5G将赋予这些设备新的功能,使其成为智能设备。

同时,还会有很多新产品出现在生活中,比如用环境宝用来进行室内空气监测,根据监测结果智能控制家中的空气净化器、空调,甚至暖气。未来的所有设施,甚至穿戴产品,都有可能连接到移动网络,形成无比强大的数据库,虚拟与现实无缝对接,带来全新的智能时代。

万物互联带来的还有市场大爆发。随着大量智能硬件进入5G网络,设备的连接数量会从原来的几亿或十几亿,增加到百亿。大量的设备可以成为大数据的信息收集终端,从而大幅提升服务能力。在这个基础上,云端和人工智能才有更加广泛的发展。

重构安全体系

传统互联网要解决的是信息传输速度和无障碍传输等问题,自由、开放、共享是互联网的基本精神,但建立在5G基础上的智能互联网,功能更为多元化,除了传统互联网的基本功能,更要建立起一个社会和生活的全新体系。正因如此,智能互联网的精神也变成了安全、管理、高效、方便。

其中,安全是对5G时代的智能互联网的首位要求。5G建设起来后,如无法重新构建安全体系,将会产生巨大的破坏力。可以设想一下,如果无人驾驶系统很容易被攻破,像电影剧情一样,道路上的汽车可能很容易被黑客控制。如果智能健康系统被攻破,大量用户的健康信息被泄露。如果智慧家庭被入侵,等等,这个世界将会变成何等模样?

在5G的网络构建中,在底层就应该解决安全问题。从网络建设之初,应该加入安全机制,信息应该加密,网络不应该是开放的,对于特殊的服务需要建立起专门的安全机制。

随着5G的到来,传统的互联网TCP/IP协议也将面临考验。传统互联网的安全机制非常薄弱,信息不经加密就直接传输,这种情况不能在智能互联网时代继续下去。随着5G的大规模部署,将会有更多的安全问题出现,世界各国应该就安全问题形成新的机制,最后建立起全新的安全体系。

本文作者为中国通信业知名观察家、智能互联网理论专家、中关村信息消费促进联盟理事长和北京邮电大学世纪学院客座教授。本文经授权摘编自其著作《5G时代》(中国人民大学出版社),购买链接https://item.jd.com/12519209.html。


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