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5G開啟萬物互聯時代

2018-01-13 07:56:09 21世紀經濟報道 

  導讀

  如果一輛汽車以100公裏每小時的速度行駛,30毫秒的網絡時延意味著83.33厘米的移動距離,而1毫秒的移動距離僅為2.78厘米。實際上,不少交通事故就發生在這一念之間,有數據顯示,司機的平均剎車反應時間大概是0.8秒,5G網絡下自動駕駛的快速反應能力已經優於人類。

  1200公裏之外的上海試驗場中,一臺真實的汽車正通過5G試驗網連接在北京的遠程駕駛平臺上。起步、加速、轉彎,在北京遙控上海的車輛與實時駕駛體驗並無太大差別,5G的超低時延保證了日常駕駛習慣在遠程操縱中的安全,超高速率也使車載高清攝像頭將車外環境實時傳回控制屏幕。

  不久前在北京一次通信展上,一個由華為、中國移動與上汽集團(600104,股吧)合作搭建的5G遠程駕駛平臺,成為全場最引人矚目的焦點。

  用不了多久,這款雛形產品就會開出展會和試驗場,開進人們的日常生活,開進這迎面而來的5G時代。

  在技術與需求的雙輪驅動下,5G正在加速到來。移動通信技術的代際躍遷往往帶來系統性能的指數級提升,並催生層出不窮的新業務,成為社會進步的標誌性刻度。5G將實現千億級別的連接、10Gbps的速率以及低至1毫秒的時延,這將帶來超高清視頻、虛擬現實等極致的通信體驗,更有可能引爆車聯網、工業互聯網等多個垂直行業的快速發展。

  相較於以往以人為主要連接標的,5G更加註重物的連接:5G的三大場景中,海量機器通信、低時延高可靠通信兩大場景都是以物為主要連接對象。超大連接、廣域覆蓋和更低的功耗使以智慧城市、智能家居為代表的物聯網開始與移動通信融合,5G還將廣泛應用在遠程控制、自動駕駛、工廠自動化等多個領域,預期千億級的設備將接入到5G網絡中來。一個萬物互聯的時代呼之欲出。

  未來,5G將可能成為一種通用技術,像電力、互聯網一樣成為多個行業變革的催化劑。這將打開數萬億的市場空間。有分析預測,到2030年,5G直接帶動的社會總產出、經濟增加值將分別達6.3萬億元、2.9萬億元,創造就業機會800萬個;到2035年5G將在全球創造12.3萬億美元的經濟產出。

  技術需求驅動5G加速叠代

  自上世紀80年代以來,移動通信以每十年左右叠代一次的速度不斷演化。遵循這一規律,移動通信如今正大踏步地邁向5G時代。

  縱觀歷史,移動通信技術的代際躍遷往往使系統性能獲得指數級提升,並催生層出不窮的新業務,成為社會進步的標誌性刻度。

  從1G到2G,移動通信完成了從模擬到數字的轉變,在語音業務基礎上,開始支持低速數據業務。從2G到3G,峰值速率超過2Mbps,支持視頻電話等移動多媒體業務。4G傳輸能力比3G又提升了一個數量級,峰值速率可達100Mbps至1Gbps。即將到來的5G,將提供峰值10Gbps以上的速率、毫秒級時延和超高密度連接,實現網絡性能新的躍升。

  中國信通院移動互聯網與大數據部副主任魏凱告訴21世紀經濟報道記者,在技術與需求兩方面因素的共同推動下,目前5G正在快速推進。

  在技術上,他表示,5G將用更復雜的算法和更高的計算能力來置換傳統的帶寬,以快速發展的IT技術提升通訊能力。

  他表示,摩爾定律(即每隔18-24個月,集成電路上可容納的元器件數目便會增加一倍,計算性能也提升一倍)在通信領域持續發揮著作用,如今在發射端和接收端都可以用計算能力來提升通信的效率。

  中國信通院無線與移動領域副主席李珊表示,技術上看,5G與此前幾代通信最大的差別在於,後者都有一個核心的技術,比如3G有CDMA,4G有LTE,但5G與此不同,它是通過完善一組技術來提升性能,滿足多樣化的需求。比如利用大規模天線提高網絡傳輸速率、利用密集組網滿足熱點的需求,通過簡化空口結構和網絡結構去降低時延和成本。

  目前5G技術已經確定了8大關鍵能力指標:峰值速率達到10Gbps、頻譜效率比IMT-A提升3倍、移動性達500公裏/小時、時延低至1毫秒,用戶體驗數據率達到100Mbps、連接密度每平方公裏達到10的6次方個、能效比IMT-A提升100倍、流量密度每平方米達到10Mbps,其中前四個是傳統指標,後四個為新增指標。

  由於關鍵指標的多元化,相對4G的單一場景,5G能夠支持eMBB(增強移動寬帶)、mMTC(海量機器通信)、uRLLC(低時延高可靠通信)三大場景。這使得5G能夠滿足VR、超高清視頻等極致體驗,支持海量的物聯網設備接入,滿足車聯網和工業控制的嚴苛要求。

  在魏凱看來,上述產業的發展需求正是驅動5G快速發展的另一大動力。

  以超高清產業為例,北京交通大學光電子技術研究所教授徐征告訴21世紀經濟報道記者,目前中國在超高清視頻方面,面板等終端已經不成問題,但產品最大的瓶頸在於前端的傳輸,5G的落地有利於打破這一瓶頸。

  高速率是5G的首要特點,其網絡傳輸速率將達到10Gpbs,這意味著用戶使用5G時可以在40秒內下載一個50G的超高清視頻,這為4K/8K等超高清視頻、VR/AR、極速下載、雲服務等產業提供了強大的技術支撐。

  “萬物互聯”時代來臨

  此前的移動通信主要解決人與人之間的通信,而5G將目標指向了萬物互聯:在未來的5G時代,人的連接只是一小部分,更多的是人與物、物與物之間的連接。5G的三大場景中mMTC、uRLLC兩大場景都是以物的連接為目標。

  5G將支持海量的機器通信。中國IMT-2020(5G)推進組組長、中國信通院副院長王誌勤表示,隨著以智慧城市、智能家居等為代表的相關場景與移動通信深度融合,預計千億量級的設備將接入5G網絡。她表示,到2030年,移動網絡連接的設備總量就會超過一千億。

  近日,工信部賽迪智庫無線電管理研究所研究員彭健告訴21世紀經濟報道記者,5G將與下一代互聯網IPv6相結合,催生海量物的連接。

  正在推進的IPv6可以增加340萬億個IP地址,這將使地球上的一粒沙子都可以擁有自己的IP地址,加上5G千億級別的接入能力,可以滿足海量設備入網的需要。此外,正處於爆發式增長邊緣的NB-IoT(窄帶物聯網)也將是5G商用的一個重要的前奏,前者已在共享單車、遠程抄表、智慧城市等諸多領域取得了顯著突破。

  “在大連接方面,NB-IoT與5G非常相似,NB-IoT將面向5G來演進。”彭健表示,5G海量的機器通信需要降低功耗和成本,提升傳感器等設備的電池續航能力,增加設備的壽命,“以前技術的功耗都比較高,而現在一個電池可以用十年,這也正是NB-IoT快速發展的重要原因。”

  在低時延高可靠通信場景中,車聯網是一個典型。多位受訪對象向21世紀經濟報道記者表示,車聯網將成為5G技術率先落地的首個垂直應用。

  彭健表示,不像其他物聯網采取紅外、藍牙等不統一的標準,車聯網在一開始就確定使用的是移動蜂窩技術,此前在4G背景下,LTE-V2X已經有了不少技術積累,隨著5G的到來,車聯網有望平滑過渡至5G-V2X。

  在上述通信展上,華為的技術人員告訴21世紀經濟報道記者,超低的時延是5G得以支撐這類應用的核心能力,這保證了網絡的快速反應能力。一般情況下,3G的網絡時延會到100毫秒,4G可以達到20-30毫秒,而5G網絡的時延則進一步縮短到1毫秒。

  這種差別可能在上網時體驗並不明顯,但對自動駕駛等關乎安全的行業卻至關重要:如果一輛汽車以100公裏每小時的速度行駛,30毫秒的網絡時延意味著83.33厘米的移動距離,而1毫秒的移動距離僅為2.78厘米。實際上,不少交通事故就發生在這一念之間,有數據顯示,司機的平均剎車反應時間大概是0.8秒,5G網絡下自動駕駛的快速反應能力已經優於人類。

  這一特性也將使5G廣泛應用在重型設備的遠程控制、工廠自動化、工廠實時監控、智能電網和遠程手術等領域,極大地促進工業互聯網、能源互聯網、遠程醫療的發展。

  中國信通院近日的報告預計,到2030年,中國在工業互聯網、遠程醫療、車聯網、能源互聯網四大行業中的5G投入(通信設備和通信服務)將分別達到2000億元、640億元、120億元和100億元。

  萬億級市場的三大動力

  高通2017年發布的一份報告預測,到2035年5G將在全球創造12.3萬億美元的經濟產出,從2020年至2035年間,5G對全球GDP增長的貢獻相當於與印度同等規模的經濟體。

  這份報告認為,5G技術將成為和電力、互聯網等發明一樣的通用技術,成為多個行業轉型變革的催化劑,並成為社會經濟發展主要動力的一部分。

  中國信通院隨後發布的《5G經濟社會影響白皮書》測算了5G對中國經濟的影響:在總產出上,按照2020年5G正式商用算起,預計當年將帶動約4840億元的直接產出,2025年、2030年這一數字將分別增至3.3萬億、6.3萬億元。

  值得註意的是,隨著5G商用進程的不斷推進,拉動產出增長的動力將會從網絡建設到終端設備再到信息服務逐次切換。

  在5G商用初期,大規模的運營商網絡建設和5G網絡設備投資可能是5G經濟產出的主要來源。白皮書預計2020年,網絡設備和終端設備收入合計約4500億元。其中,電信運營商在5G網絡設備上的投資超過2200億元,各行業在5G設備方面的支出超過540億元。

  一位通信業內人士表示,早期投資主要側重於5G基站建設,主要投向主設備以及配套的網絡規劃、建設、鐵塔及傳輸等領域,並進而傳導至射頻器件、光模塊、基站天線等方面。

  他預計未來5G 宏基站量將是4G的1.25倍,約為450萬;預計單基站的平均成本將達到15.67萬元,因而中國5G網絡建設的總投資將達到7050億元,較4G增長56.7%。

  工信部賽迪智庫無線電管理研究所所長李宏偉告訴21世紀經濟報道記者,從4G到5G既要考慮技術上的跨越,又要考慮設備換代的成本,目前的4G網絡並非需要全部更換,比如華為在設計自己的基站時已經考慮到了延續性,這有利於降低換代成本。“此外,網絡建設要和終端的推廣共同發力,否則公路修得再好,沒車跑也是不行的。”

  終端設備將是接替網絡建設的另一個增長動力。白皮書預計,在5G商用中期,來自用戶和其他行業的終端設備支出和電信服務支出將大幅增長,到2025年,上述兩項支出有望達到1.4萬億和0.7萬億元。

  終端方面,首當其衝的就是手機的更新換代。高通近期開展的一項5G消費者調查結果顯示,超過86%的受訪者需要或者願意在下一部智能手機上使用更快的連接,超過50%的受訪者有意向在5G智能手機上市後進行購買。

  值得註意的是,5G時代,手機僅是入網設備中的一種,隨著5G向垂直行業應用的滲透融合,5G支持的其他設備將會大量湧現。上述白皮書預計,2030年,各行業在5G設備上的支出超過5200億元。

  而在5G商用中後期,8K視頻、虛擬現實教育系統等數字內容服務將走進千家萬戶,互聯網企業與5G相關的信息服務收入有望出現顯著增長。白皮書預計,到2030年,5G催生的互聯網信息服務收入將達到2.6萬億元,其中,電信運營商流量收入所產生的GDP約9000億元,各類信息服務商提供信息服務將產生約1.7萬億元的GDP。

  “業內都說4G改變生活,5G改變社會。5G本身就是一個很長的產業鏈,包括上遊的基站升級、中遊的網絡建設、下遊的終端產品及應用服務。更重要的是,5G將成為一個‘賦能者’,它將廣泛地滲透到工業、能源、醫療、教育、城市管理等各行各業,並有可能憑借新的性能引爆車聯網等多個垂直行業,從而深刻地改變整個社會。”在上述展會上,華為的一位員工信心十足地說。

(責任編輯:何一華 HN110)
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