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5G的未來已來
發(fā)布時間：2019-03-04 分類：趨勢研究
4G仿佛就在昨天，我們還在為流量資費(fèi)過高而抱怨；轉(zhuǎn)瞬間，5G都已到了眼前。
過去的三十多年，移動網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了一次又一次革新，幾乎每十年就會有一代全新的移動技術(shù)誕生，從而帶來效率和體驗上的飛躍。
1G，將我們從固話中解放出來，開始了移動電話時代；2G，改善了1G時代的通話弱點(diǎn)并加入了短信功能；3G，開啟了新的多媒體時代；4G，搭建了一張移動互聯(lián)網(wǎng)，將3G簡單的多媒體擴(kuò)展至全網(wǎng)；5G，開啟了物聯(lián)網(wǎng)世界的大門。
而現(xiàn)在，5G正在如火如荼的建設(shè)中。無論是5G通信廠商，比如華為、高通；還是移動終端廠商，像小米、一加、三星；還是三大運(yùn)營商或其他國家的運(yùn)營商，都在積極的為5G的到來做最后的努力。但是作為消費(fèi)者，好像對5G并不是很了解，對5G的使用場景及未來應(yīng)用趨勢沒有概念，只是簡單的知道5G就是網(wǎng)速變快了，其他方面不是很清楚。
現(xiàn)在，IT之家小編給大家簡單又不失內(nèi)容描述一下，5G，到底是個什么鬼，可以讓大家都圍著它轉(zhuǎn)？
一、5G，你比4G多1G
IMT-2020，第五代通信技術(shù)，又稱5G（2015年10月26日至30日，在瑞士日內(nèi)瓦召開的2015無線電通信全會上，國際電聯(lián)無線電通信部門(ITU-R)正式批準(zhǔn)了三項有利于推進(jìn)未來5G研究進(jìn)程的決議，并正式確定了5G的法定名稱是“IMT-2020”），作為4G的后繼者，5G多出來的這1G到底有什么“魔力”呢？
3GPP(3rd Generation Partnership Project )定義了5G的三大場景，而這三大場景，則直接奠定了5G在未來的應(yīng)用趨勢：
eMBB：增強(qiáng)移動寬帶，顧名思義是針對的是大流量移動寬帶業(yè)務(wù)URLLC：超高可靠、超低時延通信，自動駕駛、移動醫(yī)療、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等垂直行業(yè)應(yīng)用，要求超低時延和高可靠性（3G時延為500ms，4G為50ms，5G要求0.5ms）mMTC：大連接物聯(lián)網(wǎng)，針對大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)
增強(qiáng)型移動寬帶，這個其實(shí)很好理解。5G移動寬帶的增強(qiáng)，主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)容量的提升。網(wǎng)絡(luò)容量提升最直接的體現(xiàn)就是網(wǎng)速變快，上下行速率相比4G，有了質(zhì)的飛躍。
超高可靠、超低時延通信，其核心就是低時延。相比4G LTE網(wǎng)絡(luò)，5G由于采用了像“自包含集成子幀”（Self-contained integrated subframe）、可伸縮傳輸時間間隔（scalable TTI）這類新技術(shù)，延遲顯著減低。5G將支持低于1毫秒的時延，可靠性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過4G。在一些敏感領(lǐng)域，低時延的作用就顯得尤為重要。事實(shí)上，整個5G物聯(lián)網(wǎng)的搭建中，低時延這一特性被經(jīng)常提及并廣泛使用。
大連接物聯(lián)網(wǎng)，這也是5G“萬物互聯(lián)”的基礎(chǔ)。5G的大連接容量是每平方公里100萬臺設(shè)備的連接，根據(jù)3GPP的定義，也就是說5G允許每平方公里至少有100萬臺設(shè)備無時無刻不在連接。
當(dāng)然，也有人表示懷疑。小小的一平方公里，全天候支持連接超100萬臺設(shè)備？這一點(diǎn)我們大可放心，根據(jù)高通的說法，“物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備其實(shí)是很簡單的，需要傳輸?shù)男畔⒘恳膊淮螅虼松倭康牡皖l頻段帶寬就能滿足這一需求，而且因為低頻的衍射能力強(qiáng)，覆蓋范圍廣，信號可以深入地下，或到達(dá)其它偏遠(yuǎn)地區(qū)”。
而這個少量的低頻段，恰恰趁上了5G的高頻譜利用率，這一點(diǎn)，我們在后文中會提到。
事實(shí)上，5G的實(shí)際應(yīng)用場景，包括已經(jīng)有了初步規(guī)模的試點(diǎn)應(yīng)用場景，也都是圍繞著3GPP規(guī)定的三大場景展開的。就像從三大主流又有分出了若干支流一樣，5G更多的應(yīng)用場景是將規(guī)定的場景類型細(xì)分化，從而走進(jìn)我們的生活，與我們的生活變得息息相關(guān)。
二、eMBB帶來的典型5G場景—VR、AR
eMBB（增強(qiáng)型移動寬帶）最典型的應(yīng)用場景莫過于VR和AR（虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）。雖然現(xiàn)在已經(jīng)有了千兆級LTE，但目前廣泛應(yīng)用的LTE網(wǎng)絡(luò)還難以支持實(shí)時VR/AR傳輸。
這一難題，在5G到來之后迎刃而解，而這一切得益于5G頻譜的高利用率——相比4G而言，5G可以利用從低于1 GHz的低頻段到1 GHz至6 GHz的中頻段，再到被稱為毫米波的高頻段，還可以充分利用各種可用頻譜管理范式和頻段中的每一個頻譜。
因此，5G理論下行峰值可達(dá)10Gbps，這一速度足以支持計算密集型的AR/VR用戶交互。
說到這里，我們先簡單了解一下什么是VR、AR、MR。
VR是虛擬現(xiàn)實(shí)Virtual Reality的英語縮寫。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機(jī)仿真系統(tǒng)它利用計算機(jī)生成一種模擬環(huán)境是一種多源信息融合的交互式的三維動態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。
AR是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)Augmented Reality的英文縮寫。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是一種實(shí)時地計算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動。這種技術(shù)最早于1990年提出。隨著隨身電子產(chǎn)品運(yùn)算能力的提升，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的用途越來越廣。
MR則是混合現(xiàn)實(shí)Mixed Reality的英文縮寫?；旌犀F(xiàn)實(shí)技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)通過在虛擬環(huán)境中引入現(xiàn)實(shí)場景信息，在虛擬世界、現(xiàn)實(shí)世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路，以增強(qiáng)用戶體驗的真實(shí)感。
簡單來說就是，VR是你看到的一切都是假象；AR是你能分清哪個是真的，哪個是假的；MR則是你已經(jīng)分不清哪個是真的，哪個是假的。那么我們?yōu)槭裁凑f5G的三大場景之一eMBB的典型應(yīng)用領(lǐng)域就是VR、AR呢？
這一切得益于5G的標(biāo)準(zhǔn)，仿佛一切都是為VR、AR量身打造的。
VR、AR作為將平面圖像技術(shù)做到立體化、仿真模擬化，其中對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笠h(yuǎn)高于平面圖像技術(shù)。
舉個不是很恰當(dāng)?shù)睦印２恢栏魑挥袥]有玩過CF，有玩過的小伙伴可能會有這種感受，當(dāng)一臺機(jī)器網(wǎng)速跟不上的時候，屏幕會一閃一閃的，原本很流暢的畫面變成一幀一幀的“動畫片”，這種情況下，稍微玩一會就感覺到頭暈想吐。4G不能作為VR、AR的技術(shù)基礎(chǔ)原因就在這里—當(dāng)然，也不是完全不能滿足。
5G在AR和VR上的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三個方面：更高的容量、更低的延遲和更好的網(wǎng)絡(luò)均勻性。容量可以保證AR、VR不再是一種“貴族游戲”，低時延保證了消費(fèi)者良好的使用體驗，網(wǎng)絡(luò)均勻性則保證消費(fèi)者的使用范圍不會有過多限制。
根據(jù)IMT-2020對5G作出的標(biāo)準(zhǔn)要求，5G將提供以下新特性：
每秒10Gb的峰值數(shù)據(jù)速率即使在蜂窩基站覆蓋邊緣，也能獲得每秒100Mb的數(shù)據(jù)速率每平方米區(qū)域容量為10 MbpsOTA往返延遲為1毫秒
而這些，正如前文說的那樣，仿佛一切都是為VR、AR量身打造的。
這些標(biāo)準(zhǔn)意味著，5G將為VR、AR帶來前所未有的體驗。現(xiàn)階段，4G網(wǎng)絡(luò)僅能滿足部分AR和VR應(yīng)用，5G的出現(xiàn)，除了可以極大的增強(qiáng)現(xiàn)有的AR和VR應(yīng)用體驗之外，更重要的是，5G還可以讓VR、AR這一在4G時代尚未普及的服務(wù)，變得更加大眾化，這也是5G的VR AR領(lǐng)域的作用之一。
VR想必了解的人很多，畢竟VR頭盔、VR游戲什么的普惠性很高，體驗成本也很小，作為可以帶來身臨其境的三維動態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)，VR產(chǎn)業(yè)很受投資者喜歡——相關(guān)的VR設(shè)備及VR游戲也有許多。
但是AR的實(shí)時性，注定其在工作領(lǐng)域使用的要多一些。目前，工作流輔助和“see-what-I-see”遠(yuǎn)程互動和指導(dǎo)已經(jīng)吸引了眾多消費(fèi)者和投資者的目光。在2月28日的山東聯(lián)通5G大會上，5G MR沙箱功能（5G與AR、VR技術(shù)的結(jié)合，在實(shí)體沙盤中創(chuàng)造地理地貌?，F(xiàn)實(shí)世界、虛擬世界和體驗者之間通過5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建互動反饋回路）為我們展示了AR的“威力”——用鏟子將沙子現(xiàn)有地貌破壞，幾乎就在瞬間，AR功能將會繪好新的等高線，也就是新的地貌圖。實(shí)時性，是AR的特性，也正對應(yīng)了AR的定義——實(shí)時地計算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù)。
三、URLLC帶來的典型5G場景—車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
如果說，5G只是eMBB的話，那跟4G沒什么區(qū)別，只是再一次提高移動寬帶服務(wù)而已。
我們知道，5G致力于搭建一個功能更強(qiáng)大的統(tǒng)一平臺，不僅將提升移動寬帶體驗，還將為關(guān)鍵任務(wù)通信（核心就是低時延）和大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)等新服務(wù)提供支持。
此外，5G還將以原生方式支持所有頻譜類型（許可、共享和免許可）和頻段（低頻段、中頻段和高頻段）、大量部署模型（從傳統(tǒng)大型基站到熱點(diǎn)），以及新的互聯(lián)方式（比如端到端和多跳網(wǎng)）。
前文我們提到，URLLC帶來了超高可靠、超低時延通信的5G新特性，而這個特性在自動駕駛、移動醫(yī)療、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域有著重要作用。那么我們來舉例說明
以車聯(lián)網(wǎng)為例。
人的視覺反應(yīng)時間大于100ms，突發(fā)事故的極限反應(yīng)車距為3m。如果以人的視覺反應(yīng)時間及反應(yīng)距離作為標(biāo)準(zhǔn)的話，那么4G的大于200ms的交互時延（類似于人的反應(yīng)時間，從事件發(fā)生到傳回再到作出反應(yīng)）6m的極限車距很明顯就不如人的反應(yīng)。
簡單點(diǎn)來說就是，人開車在3M及3M以上距離（不包括高速行駛，一般指市區(qū)行駛速度）遇到突發(fā)事件，是可以作出應(yīng)急反應(yīng)并保證人身安全；如果以4G作為車聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)基礎(chǔ)的話，也就是說在市區(qū)密集區(qū)域，是不可能存在6M的間距讓車來作出反應(yīng)，那么這套4G車聯(lián)網(wǎng)不就成了擺設(shè)了嗎？這也是4G不能作為物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)服務(wù)的原因。
但是5G不同，小于20ms的交互時延，0.6m的極限車距，這一點(diǎn)已經(jīng)完全超越人的反應(yīng)時間及作出反應(yīng)的有效距離，可以說，低時延為萬物互聯(lián)帶來了可能。
在健康醫(yī)療領(lǐng)域，這一特性也是至關(guān)重要的。
1月18日，全球首例基于5G網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程動物手術(shù)在福建福州實(shí)施成功，順利將一頭小豬的肝小葉切除。
據(jù)悉，本次手術(shù)中，醫(yī)生和需要進(jìn)行手術(shù)的小豬相隔50公里，通過中國聯(lián)通5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，醫(yī)生遠(yuǎn)程操控手術(shù)機(jī)器人，將小豬的肝小葉順利切除。在手術(shù)現(xiàn)場，大家能夠通過屏幕實(shí)時觀測到手術(shù)進(jìn)行的情況，在3D眼鏡的輔助下整個實(shí)時畫面更顯震撼。手術(shù)過程中，主刀醫(yī)生通過實(shí)時傳送的畫面，利用5G網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操控手術(shù)鉗和電刀，同時通過音視頻與手術(shù)室內(nèi)助手進(jìn)行交流。
這次手術(shù)的成功，展示了5G網(wǎng)絡(luò)高速率、穩(wěn)定性和低時延的特性，福建醫(yī)科大學(xué)孟超肝膽醫(yī)院院長劉景豐表示，5G技術(shù)在遠(yuǎn)程醫(yī)療上具有完全可行性。
低時延在健康醫(yī)療領(lǐng)域的作用被體現(xiàn)的淋漓盡致，試想一下，做手術(shù)時，一切都是動態(tài)的，假如時延過大，傳回的圖像在機(jī)械手作出反應(yīng)之前，已經(jīng)作出動態(tài)變化，這時候機(jī)械手根據(jù)之前的圖像進(jìn)行操作，想想都可怕。
5G的低時延保證了5G網(wǎng)絡(luò)下傳回的圖像與實(shí)時影像幾乎不存在或者存在極小差異，保證了一些特殊場景下機(jī)械手代替人手的做手術(shù)的可能性及成功率。
此外，5G的低時延也保證了在工業(yè)領(lǐng)域不會出現(xiàn)“擁堵”的現(xiàn)象。
以青島5G智慧碼頭為例。中國聯(lián)通此前在青島碼頭試點(diǎn)5G智能碼頭。通過3.5 GHz上端到端的5G網(wǎng)絡(luò)部署，岸橋吊車與遠(yuǎn)程控制中心之間的光纖連接替換為5G連接，在5G連接中混合承載著30多路高清攝像機(jī)上行業(yè)務(wù)和可編程邏輯控制器(PLC)的控制數(shù)據(jù)，滿足了毫秒級的端到端時延、高穩(wěn)定性及可靠性等嚴(yán)苛要求。據(jù)悉，這樣一來可以節(jié)省高達(dá)70%的人工成本。
除了碼頭，5G在工業(yè)領(lǐng)域的作用將涉及更多的領(lǐng)域，包括智能工廠、智能挖掘機(jī)、推土機(jī)等。
隨著AI的興起、物聯(lián)網(wǎng)的不斷普及，國內(nèi)的制造商開始在其工廠逐漸部署工業(yè)機(jī)器人和安裝傳感器，以此提升競爭力；而5G的出現(xiàn)，有望實(shí)現(xiàn)工廠遠(yuǎn)程操控機(jī)器、監(jiān)控供應(yīng)鏈以及與外部系統(tǒng)通信的方式，同時降低成本，最終實(shí)現(xiàn)無人化工廠。
四、mMTC帶來的5G場景-智慧城市
mMTC，即大連接物聯(lián)網(wǎng)或大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)，其主要針對的是大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。那么，怎么樣才算是大呢？根據(jù)3GPP的定義，這個大指的是允許每平方公里至少有100萬臺設(shè)備無時無刻不在連接，怎么樣才能充分利用5G的mMTC場景定義呢？
如果說，上面說的，VR、AR、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等都是5G在單一的點(diǎn)上的突破的話，那么mMTC的出現(xiàn)，則允許5G將上述的點(diǎn)全部串起來，形成一張網(wǎng)，而這張網(wǎng)，我們可以將之稱為智慧城市。
為了更好的理解智慧城市，我們設(shè)想一個未來通過5G或者6G、7G等實(shí)現(xiàn)的新型智慧城市。
現(xiàn)階段的“智慧城市”，已經(jīng)做到了無人售票、無人檢票、無人超市等小規(guī)模“智慧”，我們想通過5G打造的智慧城市是這樣的：
20XX年，小編是著名上市企業(yè)、全球500強(qiáng)、青島模范企業(yè)軟媒-IT之家的一名普通員工，早上起床要坐公交車去公司。剛出門，小編的5G手機(jī)軟媒XS就收到了IT之家App最新的公交車實(shí)時停靠信息，該技術(shù)通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時傳輸，可以看到你需要坐的那輛公交車到哪里了。當(dāng)然，公交車也是無人駕駛的——也就是前面說到的車聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)公交車距離小編所需等待車站還有幾分鐘的時候，手機(jī)會提醒小編需要加速了，以免遲到。到站后，小編將吃完的煎餅果子垃圾袋兒隨手扔進(jìn)旁邊的智能垃圾箱，剛好無人駕駛智能垃圾車過來了，“滴滴”兩聲跟智能垃圾箱打個照面，順手將垃圾桶里的垃圾帶走。剛進(jìn)園區(qū)，就看見玄隱在停車。小編靠近一看，玄隱剛睡醒，感情這一路上都靠自動駕駛來的啊。到辦公室，小編打開5G時代的標(biāo)配8K高清顯示器，剛準(zhǔn)備辦公，一看還有半個小時才到上班時間。于是小編拿出微軟贈予玄隱、玄隱用完之后又丟給小編的VR頭盔，看了一會高清直播，順帶玩了一會軟媒最新的VR游戲—IT跳水王，真是美好的一天啊。
上述其實(shí)就是未來5G能帶給我們的生活場景，包括但不僅限于上述的描述場景。上述場景只是描繪了與我們普通上班族最息息相關(guān)的一幕，這些，都將在不久的將來成為現(xiàn)實(shí)。
所謂智慧城市，就是將5G的優(yōu)勢發(fā)揮到位，把VR、AR、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等單一場景全部串起來，組成一張網(wǎng)。我們說萬物互聯(lián)、互聯(lián)網(wǎng)，都連不起來、組不成一張網(wǎng)，還叫什么互聯(lián)網(wǎng)？
5G帶給我們的想象是無限的，而且這些想象中的有些場景已經(jīng)變成了現(xiàn)實(shí)。但并不是所有人都看好5G，也有人會覺得5G就是個噱頭，4G剛出來的就說要打造智慧城市，結(jié)果還不是那個樣。那么事實(shí)到底是怎么樣的呢，5G真的只是噱頭嗎？
五、5G被夸大了嗎
1月17日，華為創(chuàng)始人任正非在深圳華為總部接受多家國內(nèi)媒體采訪。任正非表示，5G實(shí)際上被夸大了它的作用，也被更多人夸大了華為公司的成就。因為我們跑得太快了，我們的年青人按捺不住自己的興奮，一直講啊講，就把事情夸大了。
任正非在采訪中表示，實(shí)際上現(xiàn)在人類社會對5G還沒有這么迫切的需要。人們現(xiàn)在的需要就是寬帶，而5G的主要內(nèi)容不是寬帶。5G有非常非常多的內(nèi)涵，這些內(nèi)涵的發(fā)生還需要更多需求的到來，還需要漫長的時期。不要把5G想象成海浪一樣，浪潮來了，財富來了，趕快撈，撈不到就錯過了。5G的發(fā)展一定是緩慢的。
我們從任正非的話中，可以獲取兩個很重要的點(diǎn)：一個是5G的潛力很大，有“非常非常多的內(nèi)涵”，再一個是5G“現(xiàn)在人類社會對5G還沒有這么迫切的需要”。
其實(shí)任正非的話被很多媒體誤解了，認(rèn)為5G就是噱頭。5G真是噱頭，那么多人都擠破了頭也要擠進(jìn)去？怕不是瘋了。
任正非在采訪中說的很明白了，5G現(xiàn)階段的需求沒有那么迫切，因為在5G領(lǐng)域，百廢待興。有了框架，還需要更多的磚瓦來完成5G這座大廈的建設(shè)；5G有很多的內(nèi)涵，這就意味著5G不僅僅是一種技術(shù)的演進(jìn)，更是一種技術(shù)上，從點(diǎn)到面的認(rèn)知改變。
我們說科技改變生活，說的就是這個意思。
對單一的領(lǐng)域或者某個特定的點(diǎn)產(chǎn)生了影響，這不叫改變生活，這只能叫做改變生產(chǎn)方式。5G要做的，就是慢慢的將這些點(diǎn)連起來，即便之后會出現(xiàn)6G、7G，但是5G的物聯(lián)網(wǎng)的思維模式，將繼續(xù)影響6G、7G，直到真正的“5G”智慧城市的出現(xiàn)。
目前，5G手機(jī)也都在慢慢的推出?，F(xiàn)在已有19個主要的OEM廠商與高通合作，將推出5G手機(jī)——包括三星(Samsung)、LG、索尼(Sony)、vivo、OnePlus、OPPO等安卓領(lǐng)先智能手機(jī)制造商，還包括NETGEAR在內(nèi)的移動數(shù)據(jù)產(chǎn)品制造商，而華為有自己的5G技術(shù)，也將推出5G終端。
而在運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)方面，今年晚些時候，中國、美國、歐洲和亞洲的移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商——包括中國移動、AT&T、Verizon、德國電信、NTT DoCoMo、SK電訊以及其他許多公司——將開始進(jìn)行第一批符合標(biāo)準(zhǔn)的移動5G NR網(wǎng)絡(luò)試驗。5G NR標(biāo)準(zhǔn)一旦完成，意味著真正的5G NR移動網(wǎng)絡(luò)和移動設(shè)備即將到來。
我們可以看到的是，從運(yùn)營商到通信廠家到手機(jī)終端制造商再到普通消費(fèi)者，對5G都持以開懷擁抱的態(tài)度，這也是5G的魅力。
六、總結(jié)
5G為我們描繪了一個美好的未來，而5G的應(yīng)用場景在不久的將來都會變成現(xiàn)實(shí)，這是趨勢，更是目標(biāo)。
