邁向 5G 時代? 網絡強國新戰(zhàn)略
中國電信股份有限公司技術創(chuàng)新中心主任? 畢? 奇
5G 是引領數字經濟的重要基礎之一。從 20 世紀 80 年代 1G 開始,移動通信走過了從 1G 到 2G、3G、4G 的歷程。每一代都有不同的特點。1G 主要是提供模擬語音服務;2G 將模擬語音改善成數字語音;3G 開始提供數據服務,但數據還比較少;4G 實際上是數據大發(fā)展的時代,現在大家用的都是 4G。到 2019 年或者 2020 年將進入5G 時代,5G 時代將是數字經濟的大發(fā)展時代。
5G 技術的特點
從技術方面來看,每一代移動通信都有它的驅動力。1G 是解決通話便利,2G 是解決供不應求的語音容量問題,3G 是解決數據的速率問題,4G 主要解決流量的成本問題。到了 5G,主要目標是將大帶寬進一步拓展到工業(yè)和信息化,從而推動數字經濟的蓬勃發(fā)展。從歷史發(fā)展來看,每一代移動通信的用戶速率體驗基本上會比上一代增長 10 倍。現在 4G 基本上在十幾兆左右的速率,5G 預期可以達到百兆速率。從峰值速率來講,現在大家用得比較多的 4G 峰值速率可以達到 150 兆 / 秒,對于比較好的終端可以達到 300 兆 / 秒?,F在 5G 的目標峰值速率可以達到 10G/ 秒。
5G 的速率是怎么提高的呢?一是基于頻寬,5G 會從目前的 20兆增加到 100 兆頻寬,頻率寬度增加以后速率會成比例增加。二是增加信號渠道,就像高速公路增加了上下幾層。信號通道是通過大規(guī)模天線實現的,大規(guī)模天線是 5G 重要的技術標志之一。三是增加信號源的比特數,就像汽車位置的增加。通過這些技術,5G 的速率會提升 10 多倍,從而對工業(yè)和行業(yè)物聯網帶來較好的商機。
5G 對數字經濟發(fā)展的影響
對于 5G 的性能,國際電信聯盟已制定發(fā)展第五代移動通信(5G)的總體路線圖并將其命名為“IMT-2020”。與大家熟悉的 4G相比,5G 容量密度會增加 100 倍、時延減少 10 倍、能效增加 100倍,用戶體驗、速率等都會增加 10 倍以上。
到目前為止,IMT 對 5G 已經定義了三類應用:
第一類應用是 4G 用得最多的 eMBB(增強移動寬帶)。3G 頻率寬度是 1 兆,4G 是 20 兆,5G 將增加到 100 兆,eMBB 的目標主要是為消費者服務的。這種應用場景下,智能終端用戶上網峰值速率要達到 10Gbps 甚至 20Gbps,為虛擬現實、無處不在的視頻直播和分享、隨時隨地的云接入等大帶寬應用提供支持。
第二類應用是 mMTC(大規(guī)模物聯網)。通過萬物互聯,物聯網能使得我們在工業(yè)應用方面更上一層樓,給大家生活帶來更多的便利。這種場景下,5G 網絡需要支撐 100 萬 / 平方公里規(guī)模的人和物的連接。
第三類應用是 uRLLC(超高可靠超低時延通信)。低時延、高可靠是一個較新的領域,主要為工業(yè)控制服務。很多工業(yè)應用都希望時延低,消費者方面也有很多應用,包括游戲等。這種場景要求 5G 網絡的時延達到 1 毫秒,為智能制造、遠程機械控制、輔助駕駛和自動駕駛等低時延業(yè)務提供強有力的支持。
5G的三大應用,其中兩大是較新的,對數字經濟有較大的潛力。對于目前用戶分布,國際移動通訊協會 GSMA 的調查表明,2G用戶占比 41%,3G 用戶占比 35%,而 4G 用戶占比 34% 左右。到了 2025 年國際移動通訊協會預測北美的 5G 用戶比例將會最大,高達 60% 左右。其他地區(qū)包括亞洲會低很多。由于我們國家目前已經把 5G 上升定位為國家戰(zhàn)略和強國戰(zhàn)略,所以中國 5G 的用戶占比將有可能超過北美。
通信對數字經濟和行業(yè)來說有比較大的影響,移動通信對 GDP影響比較大,通常占 GDP 的 5%,這就是為什么我們國家準備先行5G,準備 2020 年推動 5G 商用,拉動國內的數字經濟。
從投資角度來講,國際移動通訊協會預測亞洲對移動行業(yè)的投資每年在 4000 億元左右。此投資大概能產生 3 萬億元的收入,基本上投入和產出是 7倍左右,這就是為什么我們國家希望投資 5G的原因。到 2020 年亞洲在移動行業(yè)的投資將維持在每年 4000 億元左右。中國到底會有多少投資,目前國際移動通訊協會并沒有給出。但我們知道中國的用戶大概是亞洲的一半。從這個數字粗略地估計,中國在2020 年開始對 5G 的投資可能在 2000 億元左右。
到目前為止,移動行業(yè)有非常多的標志性事件發(fā)生。在 2010年,Verizon 率先部署了 4G,引領了新一波的 4G 發(fā)展。我們國家部署 4G 基本上晚了 4 年,但部署的速度非??欤瑑扇曛g就全部部署到位了。在 2015 年 Verizon 又啟動了 5G 的規(guī)劃,當時他們希望用 5G 做無線寬帶電視。美國地大人少,很多地方光纖布不到,希望用無線的方法提供寬帶電視。通過幾年的努力,這個技術在平昌運動會開始運用,但這是一個 28G 高頻的無線固網應用。由于高頻有很大的信號衰減,覆蓋有限,并不適合通常的移動通信。我們國家計劃5G 頻率包括 3.5G 和 4.9G 兩個頻段,其他可能頻段也在考慮之中。
現在工信部正在緊鑼密鼓計劃發(fā)放頻率。發(fā)改委今年也制定了計劃,每個運營商有十幾個城市 5G 試點,與 5G 標準制定同步進行。從 5G 的標準進程來看,2018 年 6 月已經完成了第一階段的標準制定,2019 年底將會完成第二階段的標準制定,估計 5G 在 2020年前期有比較好的商用前景。但目前在媒體上聽到 5G 商用,都是炒作,因為現在商業(yè)設備實際上并不成熟,而且沒有商用終端。無論目前布了多少 5G 基站,沒有商用終端就沒有真正的服務。2018 年下半年會有試驗的終端出來,但不足以商用,5G 商用至少在 2019 年下半年或者 2020 年。現在大部分國家都發(fā)布相應的頻道,在相應頻道下面有一個好處是產業(yè)鏈非常好,終端也非常便宜,有利于數字經濟的發(fā)展。
5G 將為數字經濟發(fā)展帶來新契機
在 2018 年初,韓國平昌已經在 5G 上走了第一步,但韓國的 5G并不是按照國際移動通信標準化組織 3GPP 制定的標準生產的。目前 5G 實際上有兩個版本:一個版本是美國 Verizon 在 2015 年提出來的,它的目標主要用于固定電視,平昌用的就是那個技術,這和3GPP 制定的 5G 標準有差別。盡管這樣,平昌運動會做出來的效果還是很好的。大家看到非常炫的應用,每個運動員戴一個攝像頭,滑雪的時候就能看到各個主體動作,實現了非常好的效果。所以我們國家在接下來的奧運會中也會利用 5G 來呈現比賽現場。
實際上,我國在 5G 領域已走在世界前面。到目前為止,2020 年計劃大規(guī)模部署 5G 的國家并不是很多,我國從 2018 年開始就會有比較有規(guī)模的測試。
從歷史上來看,在部署移動技術方面,因為牌照發(fā)放時間的原因,3G 我們晚了 8 年,4G 我們晚了 4 年,5G 看來能夠實現領跑戰(zhàn)略。從競爭方面來看,5G 競爭將非常激烈,現在三大運營商在 5G方面的競爭已經開始了。從 5G 的應用來說,5G 會有很多新的應用,這個新的應用會隨著時間的推移不斷成熟。除了大寬帶、高清電視、AR、VR 新的技術以外,還有很多云服務,車聯網、人工智能、遠程醫(yī)療等,這些技術在不同的時間點會成熟。
從 5G 角度來講,除了大數據以外,還有非常重要的抓手就是高可靠、低時延。高可靠、低時延國際標準將在 2018 年下半年開始制定,2019 年年底制定完畢。在 5G 以前的移動技術中,我們的高可靠質量都是通過增加時延來達到的。5G 是第一次要做到高可靠、低時延,這樣對于拓展新的業(yè)務、支持數字經濟帶來非常好的契機。
5G 是我們國家引領數字經濟非常好的契機和抓手。很多人質疑我們在 4G 起步不久,為什么這么快地部署 5G ?因為 5G 不光是技術,實際上 5G 關系到我們國家網絡強國戰(zhàn)略,關系到怎么更好地把工業(yè)制造推向一個新的階段。5G 時代實際上是全產業(yè)數字化轉型的非常好的契機,它不單支持消費者飛快的速率和巨大的流量,也會帶動其他行業(yè),特別是垂直行業(yè)的發(fā)展。2020 年,互聯網和物聯網會迎來非常好的發(fā)展機遇,5G 也將帶動數字經濟發(fā)展更上一層樓。