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本篇文章解析究竟什麼是真正的 5G,以及為什麼說,中國必將引領 5G 時代。

何為5G

談到 5G,自然離不開場景,也就是 5G 究竟用到什麼地方?對此,國際標準化組織 3GPP 定義了 5G 的三大場景。我們先來談論一下 5G 的六大特點。我相信,等我們談完這些之後,5G 的場景,也許就不言而喻了。

1. 高速度

每一代移動通訊技術的更迭,使用者最直接的感受就是速度的提升。我們來對比感受一下,速度二字,在 1G-5G 的短短數十載,究竟發生了怎樣的變化。

1G 的最高速度為 2.4Kbps。1G 時代僅支援語音呼叫,並且手機通話品質欠佳,常常需要對著手機大聲說話。1G 為語音時代,「大哥大」是這個時代的標誌性產物。2G 的網速達到 9.6Kbps,最大速率為 50Kbps。2G 時代,一個 2M 的問候視訊,則需要花費好幾個小時來下載。2G 為文字時代,簡訊和彩信是這個時代的主體。3G 的最低速度 384Kbps,最高可達 7.2Mbps。3G 時代,應用(例如微博)中的圖片都是被預設為縮圖,想看的時候需要點選一下才能開啟。3G 為圖片時代,數字通訊向資料通訊發展,移動網際網路的時代正在到來。4G 的上傳速度可達到 6Mbps,下載速度為 50Mpbs。人們在移動手機上傳輸檔案、觀看視訊完全不會再卡殼,下載一部高清電影只需要幾分鐘。4G 為視訊時代,資料業務全面爆發,中國真正進入了移動網際網路的時代,移動電子商務、移動支付、共享服務,這些我們再熟悉不過了。5G 的上傳速度達到 100Mpbs,下載速度高達 1Gbps,最快可達 10Gbps,下載一部超清電影只需要幾秒,甚至 1 秒不到。直播業務不再卡頓,VR 產品完全可期,遠端醫療、遠端教育等將從概念轉向實際應用,5G 為智慧網際網路時代。

2. 泛在網

泛在網即廣泛存在的網路,只有這樣,才能支撐日趨豐富的業務和複雜的場景。泛在網有兩個層面:一個是廣泛覆蓋,一個是縱深覆蓋。

廣泛覆蓋,是指人類足跡延伸到的地方,都需要被覆蓋到,比如高山、峽谷。

縱深覆蓋是指人們的生活中已經有網路部署,但需要進入更高品質的深度覆蓋。5G 時代,以前網路品質不好的衛生間、沒有訊號的地下車庫等特殊場所,都能夠而且需要被高品質的網路覆蓋。

3G 和 4G 時代,我們使用的是巨集基站。巨集基站功率很大,但體積也很大,不能夠進行密集部署。而 5G 時代,微基站將會逐步建立。2G 時代只有幾萬個基站,3G 時代有幾十萬個基站,4G 時代有 500 多萬個基站,5G 時代將會有 1000~2000 萬個基站,都是有可能的。

3. 低功耗

隨著技術的不斷髮展,網路速度變得越來越快,同時裝置功耗也變得越來越高。5G 終端節能,顯得至關重要。

我們的智慧手機每天充一次電,普通使用者還能夠接受,畢竟我們大部分時間,都可以隨處接入電源。但是,如果把這個場景放到河流的水質監測中,對於大量的水質監測點,如果需要頻繁地為其解決電源問題,這根本無法接受。

5G 時代,大部分物聯網產品能夠實現一週充一次電,或者一個月充一次電,使用者體驗將大大改變。

需要指出的是,低功耗主要採用兩種技術手段來實現,一個是美國高通等主導的 eMEC,另外一個則是我們華為主導的 NB-IoT。

4. 低時延

正常情況下,人與人之間進行資訊交流,140 毫秒的時延是不會影響交流效果的。3G 網路時延約 100 毫秒,4G 網路時延約 20~80 毫秒,到了 5G 時代,時延將會逐步下降至 1~10 毫秒。

低時延特點,在智慧交通與工業控制領域的作用是顯而易見的。無人駕駛汽車,在高速行駛中,一旦需要制動,則需要瞬間把資訊傳送到車上。不然 100 毫秒左右的時間,車會向前衝出幾米的距離,後果不堪設想。對於高精密的零件生產,低時延的作用,我們更是無需多言。

5. 萬物互聯

我們預測,到 2025 年,中國會有 100 億個行動通訊終端。

為何這樣說呢?主要包括兩方面的原因:

到了 5G 時代,終端不再按人來定義,而是每個人都可能擁有數個終端,每個家庭擁有數個終端。每個人的眼鏡、筆、皮包、腰帶、鞋子等都有可能接入網路,成為智慧產品。而每個家庭中的門窗、門鎖、空調、冰箱、洗衣機等也都有可能接入 5G 網路,相互之間進行資訊傳遞。社會生活中,以前不可能聯網的裝置也會聯網,變得更加智慧。比如井蓋、電線杆、垃圾桶等公共設施,5G 將賦予這些裝置新的功能,成為智慧裝置。5G 改變社會,其要義就在於此。

未來的所有設施,甚至穿戴產品,都有可能連線到行動網路,形成無比強大的資料庫,虛擬和現實無縫對接,帶來全新的智慧時代。

6. 重構安全體系

傳統的網際網路建立在一個資訊傳輸不夠暢通的時代,通過網際網路的體系,打破資訊傳輸的限制,獲得高效率的資訊傳輸,這是傳統網際網路的信仰與基本理念。傳統網際網路的基本精神是自由、開放、共享。

為此,普通使用者似乎也默許了犧牲自己的資料價值,用以換取資訊的便捷性傳輸。然而使用者的資料安全意識,也是在不斷地覺醒當中。例如之前微信與抖音展開的使用者頭像與暱稱之爭,讓使用者產生了這樣的疑惑:難道頭像和暱稱不應該是屬於我們使用者自己的嗎?為何是兩個應用在爭奪所有權?前段時間「ZAO」的換臉風波,更是將使用者資料安全這個話題,推向了輿論的風口浪尖。

正因如此,5G 時代,智慧網際網路的精神也將定義為安全、管理、高效、方便。其中,安全更是首位要求。

在 5G 的網路構建中,在底層就應該解決安全問題。從網路建設之初,應該加入安全機制,資訊應該加密,網路不應該是開放的,對於特殊的服務需要建立起專門的安全機制。

7. 5G的三大場景

好了,5G 的六大特點我們說完了,回到文章開始的話題,國際標準化組織定義的三大場景,我們來看一下,你會不會覺得很熟悉呢?

場景一:增強移動寬頻(eMBB)。即對應我們所說的高速度的特點。直播、高清視訊、高清視訊轉播、VR 體驗等是這個場景的直接體現。場景二:大規模物聯網(mMTC)。5G 的最主要價值之一,就是突破了人與人之間的通訊,使得人與機器、機器與機器的通訊成為可能。低功耗與泛在網是這個場景的基本要求。場景三:超高可靠超低時延通訊(uRLLC)。所謂高可靠,就是網路必須保持穩定性,不會經常受到外界的影響。我們可以預見,智慧交通和工業控制等領域將迎來大爆發。

中國領航

通過以上的內容,相信大家對於 5G 已經有了一個基本的認識了。那接下來我們談一下,為什麼說中國必將引領 5G 時代。

1. 彩蛋

談起這個話題,我想先將這句話送予大家:「時間講述的不僅是故事,裡面還藏著無數的彩蛋。」我們就從這個彩蛋說起吧。

1998 年中國召開香山會議,探討 3G 標準制定的問題,當時多數專家持懷疑態度,因為行動通訊標準的建立,不但成本非常高,難度也大,中國能否玩得起這個遊戲猶未可知。面對爭議,時任郵電部科技委主任宋直元為 TD-SCDMA 一錘定音。

我們先來科普一下行動通訊實現雙向工作的兩大技術思路。一個是 FDD,就是用兩根管子來傳輸資訊,一根管子往上發資料,一根管子向下收資料。這個辦法品質好,效率高,但佔用資源多。另一個是 TDD,即用一根管子來傳輸資料,一會往上傳,一會向下收。它的傳輸速度比不上兩根管子,好處是佔用的資源少。

3G 時代來臨之前,ITU(國際電信聯盟)向全世界徵集第三代行動通訊標準。當時提交的主要是美國的 CDMAEVDO、歐洲的 WCDMA 以及中國的 TD-SCDMA。在確立標準的過程中,歐、美兩大派互不相讓,而歐洲以國家多、得票率高而佔據優勢。美國不能夠接受歐洲的「一家獨大」,於是主動與中國聯合起來,互相支援。最終 3G 時代的通訊標準,確定了中國、歐洲、美國的「三足鼎立」局面。

然而 TD-SCDMA 發展之路極為艱難,但中國政府還是決心支援它,把網路建設的任務交給中國移動這個最有實力的電信運營商。中國移動最初也不想接,但因是國家任務,又不能不接。

由於中國移動的技術標準是自主研發的,很多方面存在明顯劣勢,同 2G 時代的輝煌相反,中國移動在整個 3G 時代都被聯通和電信強勢壓制。在 4G 時代,中國提出了 TD-LTE 這個技術標準,全世界都看清了中國的決心,從晶片廠商到裝置製造商都開始支援 TD-LTE,可以說中國移動在 4G 上大獲全勝。

3G 時代,全世界的技術主流主要是 FDD。4G 時代,中國的 TD-LTE 標準開始被多個國家的運營商採用,漸漸成為 TDD 技術的領頭羊。到了 5G 時代,因為大寬頻需要更多的頻譜資源,而頻譜資源又非常有限,於是很多國家放棄 FDD,轉向頻譜利用率更高的 TDD 技術。對於 TDD 有著十多年積累的中國移動,自然在 5G 時代中扮演了重要角色。

2. 中國引領5G時代

歷史就是如此有趣,用事實向我們證明,只要足夠努力,總會有那麼一個時刻來臨,讓我們站在風口翱翔。當然 5G 實力是一個綜合體系,不是一兩項指標能夠確定的。

5G 實力可以從六個維度來綜合衡量:

標準的主導能力:中國21項、美國9項、歐洲14項、日本4項、南韓2項。中國能夠主導這麼多項標準,也正是得益於對於 TDD 的深刻理解。晶片的研發與製造能力:美國佔據較大優勢,歐洲出現一定衰落,而中國正在發力尋求突破。華為已經在旗艦產品上進行抗衡,而在中低端產品上,展銳也有所作為。系統裝置的研發與部署能力:第一集團是中國,第二集團是歐洲,南韓也有一定的市場。現在,在全世界通訊系統裝置領域,綜合實力最強的還是中國的華為、中興、信科。手機的研發與生產能力:世界十大手機品牌,中國佔據 7 位。第一集團無疑是中國,美國的蘋果和南韓的三星也擁有強大實力,但比拼綜合能力,美國和南韓均難敵中國。業務的開發與運營能力:中國在移動網際網路領域的創新力,資金和人才的積累,智慧硬體的研發、生產能力,是其他國家難以企及的。運營商的能力:今天中國的 4G 基站已經覆蓋 99% 的使用者,4G 基站數超過 350 萬個,總基站數 640 萬個。美國 4G 基站數不超過 30 萬個,印度的總基站數不超過 70 萬個。中國三家運營商,可以說是世界上實力最強的電信運營商。

中國的行動通訊發展史,可以概括為:1G落後,2G追隨,3G突破,4G同步,5G中國必將引領時代潮流。

結語

5G 不是一項技術,而是由大量技術形成的一個綜合體系,這些技術將在 5G 建設過程中不斷完善。移動雲端計算,情景感知技術,邊緣計算,以及網路切片等名詞,將會不斷地進入人們的視野,並被大家所熟知。在網際網路的助力下,「世界正在變平。」

下一章,我們將討論與我們生活緊密相關的內容,智慧交通、醫療健康、智慧家居、電子商務與電子支付、工業與物流業變革以及工業革命,這些傳統產業將隨著 5G 時代的來臨,發生哪些變化

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