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5G将至,万物互联照进现实

2018-04-26  来源:新华社      5G  万物互联  能源互联网   

近日,在首届数字中国建设成果展览会上,一名参展商在展示用于5G通讯的高速D/A转换器。

5G的脚步越来越近了。在近日举行的首届数字中国建设峰会上,工信部相关负责人表示,当前是5G设备研发的关键期,最早到2019年下半年,具备示范应用能力的5G终端将会推出。

消息一出,人们在感叹科技飞速发展的同时,尤为关注的是:实现大规模商用,5G何时才能来到我们身边?全球5G产业鸣枪竞逐,中国能否实现领跑?

●5G不仅仅是“快”

即时消息、网上购物、实时导航、在线视频……4G打开了移动宽带通信的大门,也刷新了人们对现代生活的新认知。

然而,科技飞速发展,人们对美好生活的向往并不止步于此。随着物联网、车联网、智慧城市等“新名词”的出现,未来似乎已近在眼前。但是,爆炸性增长的数据流、大幅增加的互联设备、不断出现的新服务和应用场景……这些与之相伴、汹涌而来的网络需求,却让现有的4G移动通信网络有些“吃不消”。

怎么样才能满足科技跃升对网络的“超额”需求?人们将目光瞄向了5G。

与前几代移动通信网络相比,5G有何颠覆性特征?

许多人首先想到的就是“快”。2015年,ITU(国际电信联盟)正式定义了5G的三大类应用场景和八项能力指标,有数据显示,相对现在的4G网络而言,5G可以让用户的体验速率增长100倍,最高达到10Gbps。

这是什么概念?我们不妨来打个比方:下载一部超清《阿凡达》,使用现有的4G网络,进度条的“爬行”速度就像慢吞吞的蜗牛;而采用5G网络,只要“眨眨眼睛”的工夫,电影即可立时呈现。

“2G看小说、3G看图片、4G看视频,至于5G,其10Gbps的速率将为互联网应用带来质的革命。”中国移动河北公司技术专家赵志伟说,在5G时代,“下载”这个词儿将逐渐成为过去式,因为网络即是“硬盘”,我们不必再千辛万苦地去下载电影或游戏,“就像MP3和随身听,移动硬盘等也将渐渐成为‘古董’。”

但你如果以为5G仅仅是“快”,那就错了。

除能达超高速率外,5G还将实现千亿级别的连接及低至1毫秒的时延,使超大规模数据采集与处理、精确远程同步成为可能,让智慧城市、物联网等触手可及,并为无人驾驶、车联网、工业自动化等新兴产业发展提供网络基础。

以无人驾驶汽车为例,超低时延是保证其网络“大脑”快速反应的关键。一般情况下,3G的网络时延会到100毫秒,4G可达20毫秒至30毫秒,而5G则缩短到了1毫秒。

当我们浏览网页时,这种毫秒级的时延体验也许并不明显,但对自动驾驶等关乎安全的行业来说,毫厘之差就可能危及生命。有人就曾做过测算,如果一辆车以100公里/时的速度行驶,30毫秒的时延意味着83.33厘米的移动距离,而1毫秒的时延移动距离仅为2.78厘米。

“实际上,许多交通事故的发生就在这一念之间。5G网络下,自动驾驶汽车的快速反应能力已经能够优于人类了。”赵志伟说,可以预见,凭借这些优势独特性能,5G将广泛应用在重型设备的远程控制、工厂自动化、工厂实时监控、智能电网和远程手术等领域,并对工业互联网、能源互联网、远程医疗等的发展起到极大促进作用。

在赵志伟看来,5G不仅是对传统4G技术的再提升,它更能将4G曾经“心有余而力不足”的梦想——万物互联变成现实。

畅想一下这样的清晨:睁开惺忪的睡眼,卧室的灯柔和亮起,卫生间里洗脸水已自动调至适中温度;洗漱完毕戴上眼镜,透过镜片的虚拟现实显示,叮嘱上学路上的孩子注意安全;吃过早餐,乘坐自动驾驶的汽车去上班,在途中与工作伙伴视频沟通一天的工作安排……“这将是5G带给我们的新生活。”赵志伟说。

●我国正发力成为全球5G领跑者

业内曾发布预测报告称,到2035年,5G将在全球创造12.3 万亿美元的经济产出,从2020年至2035年间,5G对全球GDP增长的贡献将相当于与印度同等规模的经济体。报告认为,5G将成为和电力、互联网等发明一样的通用技术,成为多个行业转型变革的催化剂,打开数万亿市场空间。

抢占行业风口,全球主要国家都纷纷将5G试验计划提上了日程表——

2012年11月,欧盟启动总投资达2700万欧元的大型科研项目METIS,研发5G技术;随后,又启动5G公私合营合作关系(5GPPP),称在未来7年内划拨7亿欧元支持5G技术研发,以确保其在移动通信行业的领军地位。

2013年6月,韩国由未来科学创造部牵头成立了“5G Forum”组织,并在2014年推出“5G移动通信促进战略”。同年9月,日本也设立了“2020and Beyond Ad Hoc”项目,支持5G技术未来10年的发展,并提出,希望在2020年东京奥运会上应用5G技术。

面对机遇,我国移动通信技术虽起步较晚,但参与5G领域角逐,正发力成为全球领跑者——

我国提出的5G典型场景和关键能力指标体系等重要成果被ITU采纳,为全球统一5G标准提供了有力支撑;主推的新型网络架构、极化码、大规模天线等核心技术被纳入3GPP(第三代合作伙伴计划)国际标准,成为移动通信技术与标准的主导力量之一;同时,率先启动5G技术研发试验,在北京怀柔规划了全球最大的5G试验环境,全面开展5G系统、终端、芯片、仪表等产品研发。

2013年2月,工信部、国家发改委和科技部联合推动成立了“IMT-2020(5G)推进组”,负责协调推进5G技术研发试验工作。在其发布的《5G技术研发试验总体方案》中,我国的5G试验被确立为“两步走”战略:2015年至2018年,主要进行技术研发试验;2018年至2020年,主要从事产品研发试验。

其中,技术研发试验又被划分为三个阶段:2015年9月至2016年9月,为关键技术验证阶段,可比喻为“幼儿园看图识字阶段”;2016年9月至2017年9月,为技术方案验证阶段,即从“看图识字”进入了“小学课本”阶段;2017年6月至2018年10月,为系统方案验证阶段,即要升入“中学阶段”。

“当前,我国5G技术研发已经进入了‘收官’关键期,将重点验证5G系统的组网技术性能、进行5G典型业务演示等,为下一步运营企业开展产品试验打下良好基础。”赵志伟说。

●5G离我们还有多远

虽然我国5G研究已跻身全球第一方阵的前列,但若想实现大规模商用,仍然面临问题和挑战。

频谱是研发、部署5G系统最关键的基础资源之一,如果我们将5G通信比作车流,那么,频谱就是通行所必需的车道。“车道”越宽,“车流”越顺畅。

“但作为一种稀缺的公共资源,频谱具有排他性,当某一频段被占用后,其他人就很难再共享使用。”赵志伟说,也正因如此,不断增长的通信需求与有限的频谱资源间,成了一对难以调和的“冤家”。

国际电信联盟就曾对此作出预测,到2020年,国际移动通信频谱需求将达到1340MHz至1960MHz。届时,我国移动通信频谱需求将增加到1490MHz至1810MHz,缺口达1000MHz。

化解矛盾,我国已经作出积极努力。2017年,我国发布了5G系统在中频段的频谱使用规划,明确将3300MHz至3600MHz和4800MHz至5000MHz频段作为5G系统的工作频段,成为国际上首个发布5G在中频段使用规划的国家。去年,工信部还公开征集了在毫米波(高频段)规划5G使用频率的意见,毫米波的研发也被逐渐提上日程。

此外,尽管我国的5G终端及基带芯片与国际先进水平间的差距日渐缩小,但大部分终端的射频前端芯片仍然需要进口,特别是5G的高频产品,因其产业发展缓慢、突破难度大,整体牵头拉动作用尚未显现。

“核心技术往往是制约中国创新发展的一大桎梏。”中国联通研究院院长张云勇在接受媒体采访时提出,应加快攻克5G关键技术和系统设计,尽早突破5G核心芯片设计、关键器件和虚拟化平台等环节,积极推进3GPP和ITU的5G国际标准化,引导全球统一5G标准及后续产业发展。

争取早日部署5G商用网络,三大运营商摩拳擦掌:中国电信和中国联通表示将在2019年实现5G的预商用部署;中国移动则计划在2018年首个国际5G标准公布后,适时展开5G网络的部署,力争2020年商用。

5G“尝鲜”,我国多地居民今年即可“饱口福”——

中国联通将在北京、天津、青岛、杭州、南京、武汉、贵阳、成都、深圳、福州、郑州、沈阳等16个城市开展5G试点;中国移动将在杭州、上海、广州、苏州、武汉开展5G外场测试,在北京、成都、深圳等12个城市进行5G业务应用示范;中国电信则将在雄安、深圳、上海、苏州、成都、兰州进行5G试点,并根据国家相关部委要求再增设6个城市。

不仅手机网速快100倍,自动驾驶汽车、更逼真的AR和VR,以及万物互联下的智能家居……一系列的崭新体验,已经来到了家门口。

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