下一個(gè)改變世界的技術(shù) 5G已經(jīng)準(zhǔn)備好
歷史上,每次社會(huì)轉(zhuǎn)型變革、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生產(chǎn)力提升都伴隨著技術(shù)的突破。進(jìn)入21世紀(jì),通訊、互聯(lián)網(wǎng)...成為越來(lái)越重要的生產(chǎn)力,也徹徹底底的改變著人們的生活。回頭看看4G到來(lái)的時(shí)間并未很久,如今5G時(shí)代轉(zhuǎn)眼即將來(lái)臨??梢院敛豢鋸埖恼f(shuō),5G將是下一個(gè)改變世界的技術(shù)。咨詢公司IHS Markit認(rèn)為,5G將是推動(dòng)移動(dòng)技術(shù)進(jìn)入通用技術(shù)專屬領(lǐng)域的催化劑。
可能很多人認(rèn)為從4G到5G就是上網(wǎng)快了,打電話信號(hào)更好、聲音更清晰了,如果這樣想那就真的大錯(cuò)特錯(cuò)了。5G技術(shù)將會(huì)突破通信界限,跳出移動(dòng)互聯(lián)讓萬(wàn)物相連,成為一個(gè)更強(qiáng)大的統(tǒng)一平臺(tái),連接新行業(yè)和更多終端,并催生新的服務(wù),可以使人類向人工智能等前所未有的世界邁進(jìn)。
探討5G將會(huì)帶來(lái)什么樣的使用場(chǎng)景和應(yīng)用時(shí),一般認(rèn)為這包括了如超高保真媒體,更加安全的自動(dòng)駕駛,更加沉浸式的娛樂(lè)活動(dòng)、通過(guò)手機(jī)進(jìn)行增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)的視頻觀看,還有高可靠性帶來(lái)的安全性的提升,幫助我們提供可持續(xù)的基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展,以及通過(guò)穩(wěn)定的接入實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療等等。實(shí)際上5G和5G所帶來(lái)的機(jī)會(huì),已經(jīng)大大超越了現(xiàn)有的通信行業(yè)生態(tài)系統(tǒng),5G將能夠改善眾多行業(yè)以及這些行業(yè)的連接能力,包括更高效的能源、水電利用,或者數(shù)字化程度更高的工廠。另外,5G還將帶來(lái)巨大的、積極的經(jīng)濟(jì)效益,包括服務(wù)和貿(mào)易。在整個(gè)產(chǎn)業(yè)的努力下,相信會(huì)有更多我們現(xiàn)在想象不到的應(yīng)用誕生,就像4G+時(shí)代催生出了如今紅到發(fā)紫的各種“共享XX”。
總結(jié)來(lái)講,5G時(shí)代的三個(gè)最重要的應(yīng)用場(chǎng)景包括:
第一,增強(qiáng)型的應(yīng)用寬帶。比如,大家經(jīng)常提到的高清晰遠(yuǎn)程在線或者是虛擬現(xiàn)實(shí),體現(xiàn)出來(lái)就是高速率、低延時(shí)。
第二,關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù)。這包括與人工智能類別更緊密的關(guān)鍵型任務(wù),比如工業(yè)類的機(jī)器人、服務(wù)類的機(jī)器人,還有無(wú)人駕駛,體現(xiàn)出超低延時(shí)、高可靠性、強(qiáng)安全性等方面的需求。
第三,海量物聯(lián)網(wǎng)。例如大家經(jīng)常提到的智能家居、智能穿戴、智慧城市很多應(yīng)用都是在這個(gè)領(lǐng)域里的體現(xiàn)。
作為5G技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者,高通曾表示,5G 將在2019年實(shí)現(xiàn)商用化。而此前結(jié)束的3GPP全會(huì)上,5G標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程加速的提案被正式通過(guò),也意味著2019年5G就可以開(kāi)始商用,這也意味著5G時(shí)代離我們真的就在“眼前”。不久前的8月9日,中國(guó)電信在雄安新區(qū)也正式宣布5G創(chuàng)新示范網(wǎng)啟動(dòng)建設(shè),高通也在現(xiàn)場(chǎng)演示了6GHz以下5G NR(新空口)原型,以及5G技術(shù)在智慧城市、智能汽車(chē)等多個(gè)場(chǎng)景下的應(yīng)用。
當(dāng)5G到來(lái)時(shí),這一技術(shù)突破的將不只是通信的界限,也是推動(dòng)移動(dòng)技術(shù)進(jìn)入通用技術(shù)專屬領(lǐng)域,其帶來(lái)的影響可能將不亞于大航海時(shí)代打通世界帶來(lái)的改變。
根據(jù)預(yù)測(cè),到2035年,5G在全球范圍內(nèi)的整體經(jīng)濟(jì)效益將得以實(shí)現(xiàn),屆時(shí)由5G支持的各種行業(yè)(從零售到教育,交通運(yùn)輸?shù)綂蕵?lè)及其他所有行業(yè))可產(chǎn)出價(jià)值高達(dá) 12.3 萬(wàn)億美元的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出。這一數(shù)字幾乎相當(dāng)于所有美國(guó)消費(fèi)者在2016年的全部支出,它甚至超過(guò)了去年中國(guó)、日本、法國(guó)、德國(guó)和英國(guó)的消費(fèi)支出總和。
而在 5G 價(jià)值鏈其中,就有高達(dá)3.5萬(wàn)億美元產(chǎn)出的可能,而且還能創(chuàng)造多大 2200 萬(wàn)個(gè)工作崗位。直觀地比較,這個(gè)數(shù)字超過(guò)了北京的總?cè)丝跀?shù)。隨時(shí)間發(fā)展,5G對(duì)全球GDP增長(zhǎng)的總體貢獻(xiàn)預(yù)計(jì)將相當(dāng)于一個(gè)與印度同等規(guī)模的國(guó)家。要知道,印度目前是全球第七大經(jīng)濟(jì)體。
看回到中國(guó),到2035年,我們的5G價(jià)值鏈將創(chuàng)造9840億總產(chǎn)出以及950萬(wàn)個(gè)新增就業(yè)機(jī)會(huì)。
總而言之,移動(dòng)技術(shù)正從一個(gè)主要面向個(gè)人的技術(shù)演進(jìn)為一個(gè)可支持全新前沿應(yīng)用、促進(jìn)商業(yè)創(chuàng)新并刺激經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的平臺(tái)。在這一過(guò)程中, 5G的興起是一個(gè)引爆點(diǎn)。
奠定5G NR演進(jìn)的關(guān)鍵元素
5G新空口(5G NR)是目前正在制定的全新無(wú)線空口全球5G標(biāo)準(zhǔn),為支持廣泛的5G終端類型、服務(wù)、部署和頻譜而設(shè)計(jì)。其中5G指的是第五代移動(dòng)通信,NR則是全球移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)制定權(quán)威組織3GPP目前確定的5G空口技術(shù)的名詞縮寫(xiě),代表new radio,意指新無(wú)線電或新無(wú)線通信技術(shù)??湛诳梢院?jiǎn)單理解為手機(jī)和基站之間“無(wú)形”的“接口”,對(duì)于移動(dòng)通信而言,空口是最基礎(chǔ)、最重要也是最難的技術(shù)之一。目前5G新空口是3GPP的工作項(xiàng)目,它將定義新一代基于OFDM的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn),這將成為下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。
要推動(dòng)無(wú)線技術(shù)發(fā)展到5G,以及在5G時(shí)代持續(xù)演進(jìn),我們一般需要三個(gè)基本元素。
一是OFDM,也就是正交頻分復(fù)用技術(shù)。在LTE和Wi-Fi技術(shù)領(lǐng)域,不管從標(biāo)準(zhǔn)、芯片還是商用的角度看,OFDM都已經(jīng)獲得了廣泛使用。高通在多年前就開(kāi)始投入5G研發(fā),而在多年的深耕中,OFDM仍然是目前從4G到5G演進(jìn)過(guò)程中最合適的5G空中接口接入技術(shù)。OFDM的優(yōu)勢(shì)在于,一方面,它從應(yīng)用、服務(wù)和體驗(yàn)的角度都能很好地滿足我們的需求。另一方面,在4G時(shí)代,高通和業(yè)界很多公司都已經(jīng)具備在技術(shù)和芯片層面上很好地應(yīng)用OFDM的能力。所以當(dāng)它延伸到5G,我們就可以擁有非常好的基礎(chǔ)來(lái)應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)并開(kāi)展大量服務(wù)。
二是是通用靈活框架,它更多體現(xiàn)在從幀結(jié)構(gòu)到媒體接入層(MAC層)。這里有一個(gè)非常重要的概念:前向兼容。在5G標(biāo)準(zhǔn)初期或運(yùn)營(yíng)商5G早期部署的時(shí)候,很可能會(huì)選擇先從一個(gè)點(diǎn)切入,比如從增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶切入,也就是說(shuō)專注于提升網(wǎng)速。前向兼容要求我們?cè)陂_(kāi)展增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶的標(biāo)準(zhǔn)化和早期部署的時(shí)候,不管在空中接口還是在物理層和媒體接入層上都留出足夠的框架靈活性,使得將來(lái)在引入關(guān)鍵業(yè)務(wù)型和海量物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)候,我們有相當(dāng)?shù)撵`活性來(lái)實(shí)現(xiàn)前向兼容,這樣的話引入新服務(wù)就對(duì)前面部署的增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶沒(méi)有任何影響。所以無(wú)論從芯片設(shè)計(jì)還是部署的角度,我們都需要保持最大的靈活性。
三是先進(jìn)的無(wú)線技術(shù),而這其中也包括了幾個(gè)方面。第一是大規(guī)模MIMO技術(shù)。目前LTE部署中我們最??吹降氖窃诨緜?cè)部署4至8個(gè)天線,手機(jī)端可能有1-2個(gè)天線。但對(duì)5G來(lái)說(shuō),我們認(rèn)為64至256個(gè)天線將是非常通用的模式。第二是穩(wěn)健的毫米波技術(shù)。而如何在非視距的環(huán)境中最大化鏈路,保證覆蓋和穩(wěn)健的連接性,是毫米波面臨的一大的挑戰(zhàn)。第三是靈活獨(dú)立的TDD的設(shè)計(jì)。今天的TDD幀結(jié)構(gòu),比如說(shuō)中國(guó)移動(dòng)在2.6GHz上部署的幀結(jié)構(gòu),是每一個(gè)獨(dú)立的子幀只能做上行或只能做下行。而我們致力增強(qiáng)幀結(jié)構(gòu)的靈活性,實(shí)現(xiàn)自涵蓋(self-contained)的子幀,把上行和下行的信道放在同一子幀中。自涵蓋子幀有兩個(gè)好處——低時(shí)延和非常靈活的上下行切換。就時(shí)延來(lái)說(shuō),在上行發(fā)出一個(gè)信號(hào)后,在同一個(gè)子幀里面下行的回復(fù)信號(hào)就已經(jīng)回來(lái),這使得信息的往復(fù)(roundtrip)時(shí)間大幅降低。對(duì)于上下行切換,比如說(shuō)在TDD上部署這樣的自涵蓋子幀的話,當(dāng)下行流量巨大的時(shí)候可以把所有子幀切換成下行信道,當(dāng)上行流量比較多可以全部切成上行。如果有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擁有眾多用戶而且流量從上行到下行一直在變化,那么自涵蓋的子幀模式是最高效的,是支持上下行切換的一種最佳模式。
5G新空口也將實(shí)現(xiàn)跨頻譜類型和頻段的統(tǒng)一設(shè)計(jì),可支持TDD和FDD頻段,也可支持低頻和高頻頻段。統(tǒng)一的5G新空口框架將可滿足不同商業(yè)環(huán)境、不同運(yùn)營(yíng)商、不同頻譜擁有模式以及不同地區(qū)的需求。
相比于3G時(shí)代的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和4G時(shí)代的兩種模式。業(yè)界意識(shí)到單一的5G標(biāo)準(zhǔn)將對(duì)5G產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。而單一標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn),需要將眼界突破終端層面,形成端到端的解決能力。高通作為給世界帶來(lái)了3G和4G連接的一家無(wú)線技術(shù)型公司,跟運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備制造商都會(huì)保持密切的交流,做到不僅滿足設(shè)備商的需求,還要定義全新的用戶場(chǎng)景,因此可以制定出引領(lǐng)和融合的方案。
比如今年2月的高通5G峰會(huì)上,高通就宣布了與中興通訊和中國(guó)移動(dòng)計(jì)劃合作開(kāi)展基于5G新空口(5G NR)規(guī)范的互操作性測(cè)試和OTA外場(chǎng)試驗(yàn),目前3GPP正在制定5G新空口規(guī)范。該試驗(yàn)將基于中頻頻段的3.5GHz頻段展開(kāi)。試驗(yàn)旨在推動(dòng)無(wú)線生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)5G新空口技術(shù)的大規(guī)??焖衮?yàn)證和商用,使符合3GPP Rel-15標(biāo)準(zhǔn)的5G新空口基礎(chǔ)設(shè)施和終端能夠就緒,以支持商用網(wǎng)絡(luò)的及時(shí)部署。
從全球布局來(lái)看,不同國(guó)家所支持5G部署的頻段也有不同,既有6GHz以下頻段,也有6GHz以上的頻段。5G新空口既要橫跨高中低不同頻段,又要支持授權(quán)頻譜和非授權(quán)頻譜。高通擁有先進(jìn)的5G原型系統(tǒng),它完全遵從于全球新空口的標(biāo)準(zhǔn)。基于此,高通也正在跟很多基礎(chǔ)設(shè)施廠商開(kāi)展5G新空口測(cè)試,包括AT&T、NTT DOCOMO、沃達(dá)豐、Telstra、SK電訊等。高通也曾表示希望能在2019年和2020年推出更好的產(chǎn)品。這也意味著這家公司將在2018年和2019年進(jìn)行大量的試驗(yàn),在5G進(jìn)行大規(guī)模商用之前為產(chǎn)業(yè)提供十分可行的解決方案。
進(jìn)化中的4G領(lǐng)我們走進(jìn)5G
上文提到了整個(gè)產(chǎn)業(yè)都在盼望統(tǒng)一的5G標(biāo)準(zhǔn),不可否認(rèn)的是通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定一直是業(yè)內(nèi)具有研發(fā)實(shí)力企業(yè)必爭(zhēng)之地。除了高通以外,目前眾多通訊技術(shù)企業(yè)都開(kāi)始研發(fā)5G,希望在5G通訊技術(shù)上能夠擁有自己的話語(yǔ)權(quán)。
在這條加速通向5G的道路上,高通打出了“繼往開(kāi)來(lái),行勝于言”的口號(hào),并早在去年Qualcomm 4G/5G峰會(huì)期間正式宣布驍龍X50 5G調(diào)制解調(diào)器。這是業(yè)界首款5G調(diào)制解調(diào)器,雖然其發(fā)布時(shí)間要遠(yuǎn)早終端商用甚至標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)的時(shí)間,但是其重要意義在于可以幫助手機(jī)廠商早早入局5G手機(jī)的設(shè)計(jì),也幫助運(yùn)營(yíng)商開(kāi)展5G的試驗(yàn)和部署。
而作為業(yè)內(nèi)另一個(gè)玩家,英特爾則在近半年后的MWC展會(huì)期間推出了自己的千兆級(jí)LTE調(diào)制調(diào)解器。這個(gè)時(shí)候高通已經(jīng)宣布了第二代千兆級(jí)LTE解調(diào)器驍龍X20。要知道5G和4G是完全不同的技術(shù),而在5G發(fā)展初期的時(shí)候如何保證4G和5G的平滑遷移,就要取決于千兆級(jí)LTE的實(shí)力。所以在4G時(shí)代沒(méi)有把握住機(jī)會(huì)的英特爾,可以說(shuō)在5G產(chǎn)品上其實(shí)際上要落后高通2~3代。
事實(shí)上,可以說(shuō)5G的發(fā)展是與4G的不斷演進(jìn)并行的。在4G技術(shù)不斷向前發(fā)展的過(guò)程中,我們可以看到原來(lái)所設(shè)想的智能手機(jī)的應(yīng)用范疇已經(jīng)早不是最初的模樣?,F(xiàn)在4G技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在了無(wú)人機(jī)、自動(dòng)駕駛汽車(chē)、聯(lián)網(wǎng)攝像頭等等。此外我們還有大量的LTE物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,比如共享單車(chē)中的智能鎖,以及上面說(shuō)提到的千兆級(jí)LTE,這些都是實(shí)現(xiàn)5G的重要?jiǎng)?chuàng)新和參考。也就是說(shuō),5G的發(fā)展并不是憑空而來(lái),5G必須建立成熟的4G發(fā)展的基礎(chǔ)之上。也就是說(shuō),在包括高通等業(yè)界領(lǐng)軍者將4G技術(shù)準(zhǔn)備就緒的時(shí)候,我們其實(shí)已經(jīng)做好了5G的準(zhǔn)備。