IBM前首席執(zhí)行官郭士納曾提出一個(gè)重要的觀點(diǎn),認(rèn)為計(jì)算模式每隔15年發(fā)生一次重要變革。1965年前后開啟了“大型機(jī)”時(shí)代、1980年前后開啟了“個(gè)人計(jì)算機(jī)”時(shí)代、1995年前后開啟了“互聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代、2010年前后開啟了“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代,這一判斷像摩爾定律一樣準(zhǔn)確,人們把它稱為“十五年周期定律”。過去10年,隨著3G、4G網(wǎng)絡(luò)的部署應(yīng)用,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展,滲透到了經(jīng)濟(jì)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)已成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展重要基礎(chǔ)設(shè)施,應(yīng)用的快速普及帶來了用戶數(shù)、連接設(shè)備數(shù)、數(shù)據(jù)量均持續(xù)呈指數(shù)式增長。
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來,千億設(shè)備連接、海量數(shù)據(jù)傳輸、所觸即所得的用戶體驗(yàn)對基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)提出了新的發(fā)展要求,然而現(xiàn)有2G、3G和4G網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)對移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)爆發(fā)式發(fā)展面臨著能力不足等眾多瓶頸限制,主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn):一是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)在精確監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)資源、有效感知業(yè)務(wù)特性等方面能力不足,無法智能地滿足未來用戶、業(yè)務(wù)需求多樣化趨勢。二是能耗、每比特綜合成本、部署和維護(hù)的復(fù)雜度等,難以高效應(yīng)對未來千倍業(yè)務(wù)流量增長和海量設(shè)備連接等需求。三是多種制式網(wǎng)絡(luò)共存造成了復(fù)雜度的增長和用戶體驗(yàn)急劇下降。四是無線頻譜從低頻到高頻跨度很大,分布較為碎片化,干擾復(fù)雜,整合利用難度高。五是小區(qū)密集化以及移動(dòng)設(shè)備的增加導(dǎo)致的干擾,制約了網(wǎng)絡(luò)容量增長和傳輸速率增加。
此外,多頻段、多接入模式、小的覆蓋半徑給網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來新挑戰(zhàn):有限的頻譜資源制約著無線通信系統(tǒng)性能大幅提升;信道在高速移動(dòng)條件下的惡化、高頻段信道的開發(fā)為高傳輸速率技術(shù)帶來挑戰(zhàn);海量設(shè)備帶來的能耗增加為綠色通信發(fā)展要求帶來挑戰(zhàn);新型通信技術(shù)和高頻段開發(fā)給半導(dǎo)體技術(shù)帶來挑戰(zhàn)。
面臨新的發(fā)展趨勢,新一代移動(dòng)通信必須解決好上述問題,才能更好地滿足移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用時(shí)代業(yè)務(wù)發(fā)展需求。對新一代移動(dòng)通信5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、部署和運(yùn)營維護(hù)提出了新要求,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和部署方面。對5G網(wǎng)絡(luò)的新要求:一是提供更高網(wǎng)絡(luò)容量和更好覆蓋,同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò)部署、尤其是超密集網(wǎng)絡(luò)部署的復(fù)雜度和成本。二是具備靈活可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以適應(yīng)用戶和業(yè)務(wù)的多樣化需求。三是靈活高效地利用各類頻譜,包括對稱和非對稱頻段、重用頻譜和新頻譜、低頻段和高頻段、授權(quán)和非授權(quán)頻段等。四是更強(qiáng)的設(shè)備連接能力來應(yīng)對海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的接入。
網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營維護(hù)方面。對5G網(wǎng)絡(luò)的新要求:一是改善網(wǎng)絡(luò)能效和比特運(yùn)維成本,以應(yīng)對未來數(shù)據(jù)迅猛增長和各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的多樣化需求。二是要降低多制式共存、網(wǎng)絡(luò)升級以及新功能引入等帶來的復(fù)雜度。三是支持網(wǎng)絡(luò)對用戶行為和業(yè)務(wù)內(nèi)容的智能感知并作出智能優(yōu)化。四是提供多樣化的網(wǎng)絡(luò)安全解決方案,以滿足各類移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及業(yè)務(wù)的需求。
總得來講,5G網(wǎng)絡(luò)是時(shí)代發(fā)展的要求,5G發(fā)展新要求和新特性,主要是用來移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代2G、3G、4G等網(wǎng)絡(luò)的能力不足,更好地支撐新時(shí)代新業(yè)務(wù)發(fā)展需求,滿足更好地業(yè)務(wù)服務(wù)體驗(yàn)。
移動(dòng)通信技術(shù)經(jīng)歷了幾十年歷程發(fā)展,第一代移動(dòng)通信(1G)于20世紀(jì)70年代末推出,80年代初投入使用。從那時(shí)起,新一代通信技術(shù)和無線標(biāo)準(zhǔn)每隔十年左右就會(huì)推出一次,上世紀(jì)80年代初推出1G,90年代初推出2G,2000年左右推出3G,2010年左右推出4G,預(yù)計(jì)到2020前后全球主要國家會(huì)大規(guī)模部署5G。移動(dòng)通信已經(jīng)經(jīng)歷了四代更迭,其中1G是模擬電話技術(shù),2G是數(shù)字電話技術(shù),提高了抗干擾和保密能力,并實(shí)現(xiàn)了短信功能;3G重要的突破發(fā)展是實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)連接,開啟了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代;4G大幅提升了網(wǎng)絡(luò)傳輸速率,支撐了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)爆發(fā)式增長;第五代移動(dòng)通信將促進(jìn)萬物互聯(lián),有可能帶動(dòng)生活生產(chǎn)發(fā)生巨大變革。
2015年國際電信聯(lián)盟ITU對5G應(yīng)用場景進(jìn)行了明確定義,將5G大體劃分為三類典型應(yīng)用場景。一是增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(eMBB),主要用于提升VR、超高清視頻等移動(dòng)大寬帶業(yè)務(wù)的用戶體驗(yàn)。二是大連接物聯(lián)網(wǎng)(mMTC),主要用于智能電表等大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。三是低時(shí)延、高可靠通信(uRLLC),用于支撐無人汽車、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等對網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和可靠性要求極高的業(yè)務(wù)。
5G將解決多樣化應(yīng)用場景下差異化性能指標(biāo)帶來的挑戰(zhàn),不同應(yīng)用場景面臨的性能挑戰(zhàn)有所不同,用戶體驗(yàn)速率、流量密度、時(shí)延、可靠性、能效和連接數(shù)都可能成為不同場景的挑戰(zhàn)性指標(biāo)。從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用場景、業(yè)務(wù)需求及挑戰(zhàn)出發(fā),大體可將應(yīng)用場景歸納出連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低功耗大連接和低時(shí)延高可靠4個(gè)5G主要技術(shù)場景。其中,連續(xù)廣域覆蓋和熱點(diǎn)高容量場景主要滿2020年及未來的移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展需求。低功耗大連接和低時(shí)延高可靠場景主要面向物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求,是5G新拓展的場景,重點(diǎn)解決傳統(tǒng)移動(dòng)通信無法很好支持地海量物聯(lián)網(wǎng)連接及垂直行業(yè)大規(guī)模應(yīng)用等問題。
一是連續(xù)廣域覆蓋場景,是移動(dòng)通信最基本的覆蓋方式,以保證用戶的移動(dòng)性和業(yè)務(wù)連續(xù)性為目標(biāo),為用戶提供無縫的高速業(yè)務(wù)體驗(yàn)。該場景主要技術(shù)要求是在于能夠隨時(shí)隨地,特別是包括小區(qū)邊緣、偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)、高速移動(dòng)等惡劣環(huán)境下都能為用戶提供100Mbps以上的用戶體驗(yàn)速率。
二是熱點(diǎn)高容量場景,主要面向局部熱點(diǎn)區(qū)域,為用戶提供極高的數(shù)據(jù)傳輸速率,滿足網(wǎng)絡(luò)極高的流量密度需求,比如,1Gbps用戶體驗(yàn)速率、數(shù)十Gbps峰值速率,數(shù)十Tbps/km2的流量密度需求等等。
三是低功耗大連接場景,主要面向智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、森林防火等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)的應(yīng)用場景,具有數(shù)據(jù)包小、低功耗、海量連接等特點(diǎn)。這類終端分布范圍廣、數(shù)量眾多,不僅要求網(wǎng)絡(luò)具備超千億連接的支持能力,能夠滿足100萬/km2連接數(shù)密度指標(biāo)要求,而且還要保證終端的超低功耗和超低成本。
四是低時(shí)延高可靠場景,主要面向車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制等垂直行業(yè)的特殊應(yīng)用需求,這類應(yīng)用對時(shí)延和可靠性具有極高的指標(biāo)要求,需要為用戶提供毫秒級的端到端時(shí)延和接近100%的業(yè)務(wù)可靠性保證服務(wù)能力。
另外,5G相比4G在頻譜效率、能源效率和成本效率方面也有提升需求,按照設(shè)計(jì)需求,頻譜效率需要提高5~15倍,能源效率和成本效率也需要有百倍以上提升。
為了支撐5G網(wǎng)絡(luò)多種場景不同性能要求,5G需要更多新的技術(shù)來支撐新業(yè)務(wù)需求,相比2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò),5G網(wǎng)絡(luò)主要有以下8大關(guān)鍵技術(shù)。
一是多輸入多輸出技術(shù)。該技術(shù)建成MIMO技術(shù)(MIMO:Multiple-Input Multiple-Output)。該技術(shù)指在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線,使信號通過發(fā)射端與接收端的多個(gè)天線傳送和接收,從而改善通信質(zhì)量。該技術(shù)通過充分利用空間資源,通過多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收,在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下,可以成倍地提高系統(tǒng)信道容量,顯示出明顯的優(yōu)勢,被視為下一代移動(dòng)通信的核心技術(shù)。
二是超密集組網(wǎng)技術(shù)。該技術(shù)主要用于滿足2020年以及未來移動(dòng)數(shù)據(jù)流量需求。超密集組網(wǎng)通過更加“密集化”的無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施部署,可獲得更高的頻率復(fù)用效率,從而在局部熱點(diǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)百倍量級的系統(tǒng)傳輸容量的提升。超密集組網(wǎng)的典型應(yīng)用場景主要包括:辦公室、密集住宅、密集街區(qū)、校園、大型集會(huì)、體育場、地鐵、公寓等。
三是全頻譜接入技術(shù)。該技術(shù)涉及6GHz以下低頻段和6GHz以上高頻段,其中低頻段是5G的核心頻段,用于無縫覆蓋;高頻段作為輔助頻段,用于熱點(diǎn)區(qū)域速率的提升。全頻譜接入采用低頻和高頻混合組網(wǎng),充分挖掘低頻和高頻的組合優(yōu)勢,共同滿足無縫覆蓋、高速率、大容量等5G業(yè)務(wù)新需求。
四是新型多址技術(shù)。多址技術(shù)是指實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)多用戶之間,小區(qū)內(nèi)外多用戶之間通信地址識(shí)別的技術(shù)。該技術(shù)主要通過多用戶信息在相同資源上的疊加傳輸,在接收側(cè)利用先進(jìn)的接收算法分離多用戶信息,不僅可以有效提升系統(tǒng)頻譜效率,還可成倍增加系統(tǒng)的接入容量。典型新型多址接入技術(shù)包括稀疏碼多址接入(SCMA:Sparse Code Multiple Access)、圖樣分割多址接入技術(shù)(PDMA:Pattern Division Multiple Access)和多用戶共享接入(MUSA:Multi-User Shared Access)等技術(shù)。
五是新型多載波技術(shù)。載波技術(shù)是指利用載波傳輸信息的技術(shù),主要方法是把表示信息的信號加到載波上,使載波的頻率、幅度或相位發(fā)生相應(yīng)變化(稱為“調(diào)制”),由于經(jīng)調(diào)制后的信號中包含有原始信號信息,傳輸?shù)綄Ψ胶?span style="overflow-wrap: normal; word-break: normal; line-height: 21px;">,經(jīng)解調(diào)、濾波等一系列過程后,可使原信號得以恢復(fù)。為了更好地支撐5G的各種應(yīng)用場景,能更好地支持新業(yè)務(wù)、具有良好的可擴(kuò)展性、和其他技術(shù)實(shí)現(xiàn)良好兼容等需求,業(yè)界已提出了多種新型多載波技術(shù),例如:濾波正交頻分復(fù)用技術(shù)(F-OFDM:Filtered- Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、通用過濾多載波技術(shù)(UFMC:Universal Filtered Multi-Carrier)和過濾寬帶載波技術(shù)(FBMC:Filter Bank Multi-Carrier)等。
六是先進(jìn)編碼調(diào)制技術(shù)。該技術(shù)是在不降低系統(tǒng)有效傳輸速率的前提下進(jìn)行有效的編碼和調(diào)制,是未來寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。5G包括多種應(yīng)用場景,性能指標(biāo)要求差異很大。例如,熱點(diǎn)高容量場景對單用戶鏈路的速率要求極高,這就需要在大帶寬和信道好的條件下支持很高的頻譜效率和碼長。在密集部署場景,無線回傳會(huì)廣泛應(yīng)用,這就需要有更先進(jìn)的信道編碼設(shè)計(jì)和路由策略來降低節(jié)點(diǎn)之間的干擾。先進(jìn)調(diào)制編碼包括鏈路級調(diào)制編碼、鏈路自適應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)編碼三大領(lǐng)域。
七是虛擬化技術(shù)。該技術(shù)是一種資源管理技術(shù),是將通信系統(tǒng)各種實(shí)體資源,如服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存及存儲(chǔ)等,予以抽象、轉(zhuǎn)換后呈現(xiàn)出來,打破實(shí)體結(jié)構(gòu)間的不可切割的障礙,使用戶可以比原本的組態(tài)更好方式來應(yīng)用這些資源。利用網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù),可以在同一基站平臺(tái)上同時(shí)承載多個(gè)不同類型的無線接入方案,完成接入網(wǎng)邏輯實(shí)體的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)功能遷移和資源伸縮,可以實(shí)現(xiàn)無線接入網(wǎng)內(nèi)部各功能實(shí)體動(dòng)態(tài)無縫連接,便于配置客戶所需的接入網(wǎng)邊緣業(yè)務(wù)模式。
八是網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)。該技術(shù)讓運(yùn)營商可以將公共網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的專用虛擬網(wǎng)絡(luò),并為每個(gè)虛擬網(wǎng)分配合適的資源,針對不同虛擬網(wǎng)的用戶和產(chǎn)品應(yīng)用,提供與之匹配的總體功能和服務(wù)參數(shù)。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片將構(gòu)成一個(gè)端到端的邏輯網(wǎng)絡(luò),按切片需求方的需求,靈活地提供一種或多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)切片是5G時(shí)代將多樣化的網(wǎng)絡(luò)特性高效使能到不同行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。
5G國際標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)集合,包括關(guān)系網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)的組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、信道編碼標(biāo)準(zhǔn)、融合業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。5G標(biāo)準(zhǔn)不是一個(gè)靜態(tài)的概念,是一個(gè)不斷升級演進(jìn)的過程。
按照國際電信聯(lián)盟(ITU)IMT-2020(5G)工作計(jì)劃:2015年中完成IMT-2020國際標(biāo)準(zhǔn)前期研究,2016年開展5G技術(shù)性能需求和評估方法研究,2017年底啟動(dòng)5G候選方案征集,2020年底完成標(biāo)準(zhǔn)制定。
一、組網(wǎng)方面標(biāo)準(zhǔn)
2017年12月21日,國際電信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP 無線接入網(wǎng)第78次全體會(huì)議上,5G非獨(dú)立組網(wǎng)(NSA:Non-Standalone)首發(fā)版本正式凍結(jié)并發(fā)布,這是全球第一個(gè)可商用部署的5G標(biāo)準(zhǔn)。5G NSA組網(wǎng)是一種過渡方案,主要以提升熱點(diǎn)區(qū)域帶寬為主要目標(biāo),沒有獨(dú)立信令面,依托4G基站和核心網(wǎng)工作。
2018年6月14日,國際電信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP在美國舉行全體會(huì)議,第五代移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)5G獨(dú)立組網(wǎng)(SA:Standalone)方案獲得批準(zhǔn)并發(fā)布,這標(biāo)志著首個(gè)真正完整的國際5G標(biāo)準(zhǔn)正式出爐,5G完成第一階段全功能標(biāo)準(zhǔn)化工作,進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)發(fā)展新階段。不同于此前的非獨(dú)立組網(wǎng)的5G Release15 NSA版本,5G Release15 SA(獨(dú)立組網(wǎng)),是采用嶄新設(shè)計(jì)思路的全新架構(gòu),在引入全新網(wǎng)元與接口的同時(shí),還將大規(guī)模采用網(wǎng)絡(luò)虛擬化、軟件定義網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)。R15協(xié)議版本中,主要是聚焦增強(qiáng)移動(dòng)寬帶(eMBB:Enhanced Mobile Broadband),而超可靠、低時(shí)延通信(uRLLC:Ultra Reliable Low Latency Communication)及海量機(jī)器類通信(mMTC:massive Machine Type of Communication)會(huì)在后續(xù)版本進(jìn)一步研究。
在非獨(dú)立組網(wǎng)(NSA)模式中,4G基站(eNB:)和5G基站(gNB:)共用4G核心網(wǎng)(EPC:Evolved Packet Core Network),eNB為主站,gNB為從站,控制面信令走4G通道至EPC。獨(dú)立組網(wǎng)(SA)模式,基站為5G基站(gNB),核心網(wǎng)為5G核心網(wǎng)(NG)。
5G獨(dú)立組網(wǎng)可降低對現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)的依賴性,更好地支持5G大帶寬、低時(shí)延和大連接等各類業(yè)務(wù),并可根據(jù)場景提供定制化服務(wù),滿足各類嶄新業(yè)務(wù)需求。Release16將是下個(gè)5G標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)制定工作預(yù)計(jì)將于2019年12月完成。
此外,在2018年2月舉辦的國際電信聯(lián)盟第15研究組全會(huì)上,我國代表團(tuán)提交的切片分組網(wǎng)(SPN:Slicing Packet Network)、面向移動(dòng)優(yōu)化的光傳送網(wǎng)(M-OTN:Mobile-optimized Optical Transport Network)等5G傳送網(wǎng)絡(luò)解決方案正式獲準(zhǔn)立項(xiàng)研究,標(biāo)志著5G承載網(wǎng)研究進(jìn)入新的階段,也是中國企業(yè)推動(dòng)5G傳送網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)研究的里程碑。其中,SPN概念由中國移動(dòng)提出,并主導(dǎo)完成標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng),獲得了全球超過16家運(yùn)營商和廠商的支持,體現(xiàn)了我國運(yùn)營商及設(shè)備商在5G傳輸領(lǐng)域研究的領(lǐng)先優(yōu)勢。
二、安全技術(shù)規(guī)范方面標(biāo)準(zhǔn)
在2018年2月舉行的3GPP會(huì)議上,3GPP完成了5G一階段的安全技術(shù)規(guī)范,定義了5G系統(tǒng)中的認(rèn)證、加密、完整性、切換安全、互操作安全、網(wǎng)絡(luò)域安全和信令核心網(wǎng)安全等安全要求,為5G的實(shí)施提供了安全保障。在2018年3月舉辦的國際電信聯(lián)盟第17研究組(ITU-TSG17)會(huì)議上,中國移動(dòng)成功主導(dǎo)了“5G系統(tǒng)量子安全算法應(yīng)用指引”標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng),這是ITU-T第一個(gè)關(guān)于5G安全的標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)。
三、信道編碼方面標(biāo)準(zhǔn)
2016年11月17日,在3GPP 無線接入網(wǎng) 187次會(huì)議的5G短碼方案討論中,中國華為公司主推的Polar Code(極化碼)方案,成為5G控制信道eMBB場景編碼最終方案,美國高通助推的LDPC(Low Density Parity Check)碼成為eMBB場景數(shù)據(jù)信道的上行和下行短碼方案。
四、融合業(yè)務(wù)方面標(biāo)準(zhǔn)
2018年5月,在ITU-TSG12及SG20全會(huì)上,中國移動(dòng)在多媒體、交通、醫(yī)療、家庭等領(lǐng)域牽頭完成視頻通話業(yè)務(wù)質(zhì)量監(jiān)控模型研究、5G網(wǎng)絡(luò)新業(yè)務(wù)用戶體驗(yàn)研究、AR業(yè)務(wù)用戶體驗(yàn)研究、5G網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)、智慧醫(yī)療蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)能力、智能家庭設(shè)備空閑計(jì)算能力開放、基于網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)汽車輔助駕駛相關(guān)的功能或參考架構(gòu)等七個(gè)項(xiàng)目立項(xiàng),這些項(xiàng)目將為5G網(wǎng)絡(luò)下新型多媒體業(yè)務(wù)的質(zhì)量評估提供評測標(biāo)準(zhǔn)體系,推動(dòng)蜂窩網(wǎng)在相關(guān)垂直行業(yè)的深度融合發(fā)展和應(yīng)用。
2017年12月,5G非獨(dú)立組網(wǎng)(NSA:Non-Standalone)首發(fā)版本正式凍結(jié)并發(fā)布。2018年6月14日,5G獨(dú)立組網(wǎng)(SA:Standalone)方案獲得批準(zhǔn)并發(fā)布,首個(gè)真正完整的國際5G標(biāo)準(zhǔn)正式出爐,5G完成第一階段全功能標(biāo)準(zhǔn)化工作,進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)發(fā)展新階段。2018年以來,全球主要國家加快了5G推進(jìn)步伐,中國、美國、日本、韓國紛紛頒發(fā)5G商用牌照,推動(dòng)運(yùn)營商全面開展5G網(wǎng)絡(luò)部署。
一、中國
我國5G技術(shù)在政府的大力推動(dòng)下,從2016-2018年完成了5G關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)、5G技術(shù)方案驗(yàn)證和5G系統(tǒng)驗(yàn)證三個(gè)階段技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)。2018年12月6日,工信部明確了三大運(yùn)營商全國范圍5G中低頻段試驗(yàn)頻率使用許可,中國移動(dòng)將獲得2.6GHz頻段,而中國聯(lián)通與中國電信分食3.5GHz頻段。2019年6月6日,工業(yè)和信息化部向中國移動(dòng)、中國電信、中國聯(lián)通和中國廣電四家公司正式發(fā)布了5G商用牌照,運(yùn)營商正式進(jìn)入5G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模建設(shè)部署階段。當(dāng)前,我國已建成全球最大5G試驗(yàn)網(wǎng),2018年8月,北京、上海、天津、重慶、廣州、武漢、成都、杭州、南京、福州、沈陽、鄭州、深圳、青島、蘭州、蘇州、貴陽、雄安等18個(gè)城市成為三大運(yùn)營商首批5G試點(diǎn)地區(qū)。另外,根據(jù)三大運(yùn)營商推進(jìn)計(jì)劃,2019年中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通今年將分別在至少40個(gè)城市覆蓋網(wǎng)絡(luò),并在部分城市推出5G服務(wù)。
二、美國
特朗普政府提出了一系列倡議和指令,強(qiáng)調(diào)了5G的重要性,并制定了明確的路線圖。特朗普政府支持由私營部門主導(dǎo)的5G計(jì)劃,而不是由政府主導(dǎo)的國有化5G計(jì)劃。2018年9月,白宮發(fā)布了“關(guān)于制定美國未來可持續(xù)頻譜戰(zhàn)略的總統(tǒng)備忘錄”,強(qiáng)調(diào)美國需要領(lǐng)導(dǎo)5G,以促進(jìn)國家安全和公共及私營領(lǐng)域的創(chuàng)新。美國聯(lián)邦通信委員會(huì)于2018年9月發(fā)布了“促進(jìn)美國在5G技術(shù)計(jì)劃中的優(yōu)勢”全面的5G戰(zhàn)略,該計(jì)劃重點(diǎn)關(guān)注三個(gè)主要目標(biāo):推動(dòng)更多頻譜進(jìn)入市場,更新基礎(chǔ)設(shè)施的政策和在現(xiàn)代化中過時(shí)的法規(guī),促進(jìn)美國的5G發(fā)展。2018年底美國聯(lián)邦通信委員會(huì)舉行了首次5G頻譜拍賣,開啟了28GHz頻段。第二次拍賣于2019年4月拍賣了24GHz頻段。在美國政府的支持下,美國通信行業(yè)正在努力組織5G在美國開發(fā)和部署,Verizon,AT&T,Sprint和T-Mobile都在開發(fā)自己的5G網(wǎng)絡(luò)和5G設(shè)備,Verizon和AT&T專注于開發(fā)高頻毫米波網(wǎng)絡(luò),并且正在各種測試城市中為移動(dòng)和固定應(yīng)用部署小型蜂窩,Sprint采用毫米波和中頻頻譜的聯(lián)合方法來構(gòu)建其網(wǎng)絡(luò),T-Mobile專注于毫米波和低頻段頻譜。
二、韓國
韓國政府制定了明確的5G發(fā)展路線圖,2008年韓國政府啟動(dòng)了“以射束分割多址(BDMA)為基礎(chǔ)的5G移動(dòng)通信系統(tǒng)”的IT研發(fā)計(jì)劃。2013年5月,韓國正式成立5G論壇,該論壇是整合韓國各界力量的5G發(fā)展平臺(tái)。2013年末,韓國未來創(chuàng)造科學(xué)部發(fā)布了“5G移動(dòng)通信先導(dǎo)戰(zhàn)略”,計(jì)劃于2020年開始提供5G商用服務(wù)。2017年,韓國發(fā)布了國家寬帶和頻譜規(guī)劃(“K-ICT”),根據(jù)K-ICT計(jì)劃,韓國科學(xué)和信息通信技術(shù)部將Sub-6GHz和毫米波頻段中超過1000MHz的頻譜拍賣給SK電信、KT、LG三大電信服務(wù)提供商。2018年12月1日,韓國SK電信、KT、LG三大電信服務(wù)提供商同時(shí)發(fā)布5G電波,拉開了“5G時(shí)代”序幕。2019年4月,韓國宣布5G正式商用,用戶可以辦理5G套餐。
三、日本
2014年,日本成立了5G移動(dòng)論壇,以推動(dòng)5G的研究和發(fā)展,協(xié)調(diào)各組織的5G工作,提升5G的普遍認(rèn)知。2016年,日本內(nèi)政和通信部(MIC)發(fā)布了一份“2020年實(shí)現(xiàn)5G的無線電政策”的戰(zhàn)略文件,該文件展示了其對5G的承諾和未來部署。2019年4月,日本政府向都科摩、KDDI(au)、軟銀及樂天移動(dòng)4家公司分配了5G頻段以及頒發(fā)了基站開設(shè)認(rèn)定書,4家公司計(jì)劃從2020年春季開始陸續(xù)推出全面的高速大容量服務(wù),力爭于2020年度內(nèi)在所有都道府縣提供5G服務(wù)。
四、世界其他地區(qū)
雖然中國,韓國,美國和日本在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位,但世界其他地區(qū)仍在追趕5G部署。英國,德國和法國可以被視為“第二梯隊(duì)”5G發(fā)展領(lǐng)域的國家,而新加坡,俄羅斯和加拿大則構(gòu)成“第三梯隊(duì)”。這些國家開始計(jì)劃在不同的時(shí)間線和頻譜范圍上拍賣頻譜帶寬,但許多國家缺乏任何正式的政策或戰(zhàn)略來實(shí)現(xiàn)5G,并且大多數(shù)國家預(yù)計(jì)在2020年之后實(shí)現(xiàn)5G的商用,晚于其他國家的2020年時(shí)間框架。
我國5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)推進(jìn)是在政府的領(lǐng)導(dǎo)下,依托國家科技重大專項(xiàng),由IMT-2020(5G)推進(jìn)組負(fù)責(zé)實(shí)施,其主要目標(biāo)是支撐5G國際標(biāo)準(zhǔn)制定,推動(dòng)5G研發(fā)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展,促進(jìn)全球5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)形成。
我國自2013年開始就啟動(dòng)了5G需求、頻譜及技術(shù)趨勢的研究工作,2016年完成了技術(shù)評估方法研究,2018年完成了IMT-2020標(biāo)準(zhǔn)征集,2019年發(fā)放了5G商用牌照,2020年將最終確定5G標(biāo)準(zhǔn)。
2013年我國政府成立了IMT-2020(5G)推進(jìn)組,組織架構(gòu)基于原IMT-Advanced推進(jìn)組,是聚合移動(dòng)通信領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用力量、推動(dòng)第五代移動(dòng)通信技術(shù)研究、開展國際交流與合作的基礎(chǔ)工作平臺(tái),該組織主要職能是推進(jìn)5G在戰(zhàn)略研究、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、試驗(yàn)與應(yīng)用示范、標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、對外合作交流等工作。2016年1月7日,工業(yè)和信息化部啟動(dòng)了5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn),此舉意味著我國5G發(fā)展進(jìn)入技術(shù)研發(fā)及標(biāo)準(zhǔn)研制的關(guān)鍵階段。
我國5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)在2016-2018年進(jìn)行,分為5G關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)、5G技術(shù)方案驗(yàn)證和5G系統(tǒng)驗(yàn)證三個(gè)階段實(shí)施,2018年完成5G系統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)性能測試和5G典型業(yè)務(wù)演示。根據(jù)總體規(guī)劃,我國5G試驗(yàn)分兩步走:第一步,2015年到2018年進(jìn)行技術(shù)研發(fā)試驗(yàn),由中國信息通信研究院牽頭組織,運(yùn)營企業(yè)、設(shè)備企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)共同參與;第二步,從2018年到2020年,由國內(nèi)運(yùn)營商牽頭組織,設(shè)備企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)共同參與。
第一階段試驗(yàn)核心內(nèi)容是關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證。截至2016年9月,我國完成了5G技術(shù)試驗(yàn)第一階段測試工作,充分驗(yàn)證了大規(guī)模天線、新型多址、超密集組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)切片、移動(dòng)邊緣計(jì)算、控制承載分離、網(wǎng)絡(luò)功能重構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)在支持Gbps用戶體驗(yàn)速率、毫秒級端到端時(shí)延、每平方公里百萬連接等多樣化5G場景需求的技術(shù)可行性。
第二階段試驗(yàn)核心內(nèi)容是5G技術(shù)方案驗(yàn)證。截止2017年底,第二階段測試完成了面向5G新空口的無線技術(shù)測試,測試結(jié)果表明,利用現(xiàn)有5G新空口的關(guān)鍵技術(shù)和方案設(shè)計(jì),可全面滿足ITU所確定的峰值速率、時(shí)延、用戶連接能力、流量密度等性能指標(biāo)需求。2017年底前還完成網(wǎng)絡(luò)部分的測試。
第三階段試驗(yàn)的核心內(nèi)容是5G系統(tǒng)驗(yàn)證。第三階段試驗(yàn)于2017年底、2018年初啟動(dòng),在2018年底前完成,遵循5G統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn),并基于面向商用的硬件平臺(tái),重點(diǎn)開展預(yù)商用設(shè)備的單站、組網(wǎng)性能及相關(guān)互聯(lián)互通測試。
另外,我國已經(jīng)明確了5G中低頻段試驗(yàn)頻率使用許可。2018年12月6日,工信部明確了三大運(yùn)營商全國范圍5G中低頻段試驗(yàn)頻率使用許可,中國移動(dòng)將獲得2.6GHz頻段,而中國聯(lián)通與中國電信分食3.5GHz頻段。
2019年6月6日,工業(yè)和信息化部向中國移動(dòng)、中國電信、中國聯(lián)通和中國廣電四家公司正式發(fā)布了5G商用牌照,運(yùn)營商正式進(jìn)入5G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模建設(shè)部署階段。
網(wǎng)絡(luò)部署上,當(dāng)前我國已建成全球最大5G試驗(yàn)網(wǎng),處在5G商用全球第一梯隊(duì),2018年8月,北京、上海、天津、重慶、廣州、武漢、成都、杭州、南京、福州、沈陽、鄭州、深圳、青島、蘭州、蘇州、貴陽、雄安等18個(gè)城市成為三大運(yùn)營商首批5G試點(diǎn)地區(qū)。另外,根據(jù)三大運(yùn)營商推進(jìn)計(jì)劃,2019年,中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通今年將分別在至少40個(gè)城市覆蓋網(wǎng)絡(luò),并在部分城市推出5G服務(wù)。
信息通信技術(shù)作為通用目的性技術(shù),與經(jīng)濟(jì)社會(huì)融合發(fā)展,具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)溢出效應(yīng),每次信息通信網(wǎng)絡(luò)的迭代升級,都會(huì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)生跨越式發(fā)展。5G作為下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò),其大規(guī)模部署應(yīng)用,將極大促進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域跨越式發(fā)展,另外,5G還將進(jìn)一步應(yīng)用到工業(yè)、醫(yī)療、安全等領(lǐng)域,將極大地提升這些領(lǐng)域生產(chǎn)效率,以及創(chuàng)新出新的生產(chǎn)方式,推動(dòng)這些領(lǐng)域變革性創(chuàng)新。
在信息通信領(lǐng)域,標(biāo)準(zhǔn)和專利是產(chǎn)業(yè)競爭的制高點(diǎn),掌控了必要標(biāo)準(zhǔn)和專利,就等于掌握了移動(dòng)通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)的命脈。5G標(biāo)準(zhǔn)和專利技術(shù)會(huì)對信息通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生重大影響,甚至對全球經(jīng)濟(jì)乃至世界格局對產(chǎn)生影響。
為搶占未來市場,當(dāng)前全球多個(gè)國家已競相展開5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā),都在投入大量資金用于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研發(fā)。中美兩國更是展開了激烈爭奪,中美都大力投入資源開發(fā)5G技術(shù),希望最終由自己來定義和控制5G的模式、架構(gòu)、議程和產(chǎn)業(yè)鏈。近兩年來,中美發(fā)生貿(mào)易戰(zhàn)的其中主要原因之一在于爭奪5G主導(dǎo)權(quán)。由于5G被視為從無人駕駛汽車到未來智能城市等系列智慧應(yīng)用的技術(shù)支柱,因此中美兩國都在力爭成為5G的領(lǐng)導(dǎo)者,期望自己能夠定義這一新一代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)。
全球5G競爭已經(jīng)超越了技術(shù)產(chǎn)業(yè)競爭范疇,美國把發(fā)展新一代移動(dòng)通信技術(shù)作為贏得新一輪國際競爭的重要抓手,不惜以政治、經(jīng)濟(jì)、外交等各種手段為本國企業(yè)贏得5G競爭助力。2018年以來,美國及其盟國頻頻以國家安全為由,對我國5G產(chǎn)業(yè)相關(guān)重點(diǎn)企業(yè)實(shí)施打壓。2018年8月1日,美國將我國5G中高頻器件領(lǐng)域多家骨干研究機(jī)構(gòu)列入“出口管制清單”;2018年8月13日,美國總統(tǒng)特朗普簽署法案,禁止美國政府部門采購華為等中國企業(yè)的產(chǎn)品服務(wù);2018年8月23日,澳大利亞宣布禁止華為和中興供應(yīng)5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。2018年11月19日,美國商務(wù)部工業(yè)與安全局提出了一份針對關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品的出口管制框架方案,并將面向公眾進(jìn)行為期一個(gè)月的意見征詢,該文件列出了14個(gè)考慮進(jìn)行管制的領(lǐng)域,包括生物技術(shù)、人工智能(AI)、數(shù)據(jù)分析、量子計(jì)算、機(jī)器人、腦機(jī)接口等在內(nèi)的前沿技術(shù),其中跟5G相關(guān)的許多重要技術(shù)都被列為出口管制清單范圍之內(nèi)。
為了阻止華為參與全球5G競爭,2019年5月2日,以美國為首的30多個(gè)國家的代表就5G安全達(dá)成“布拉格提案”,將企業(yè)5G技術(shù)產(chǎn)品的安全和企業(yè)所在國家的意識(shí)形態(tài)、治理模式、法制建設(shè)等外在因素綁架在一起,力圖將華為阻擋在全球5G發(fā)展門外。5月15日美國總統(tǒng)特朗普簽署行政命令,宣布進(jìn)入國家緊急狀態(tài),允許美國禁止被“外國對手”擁有或掌控的公司提供電信設(shè)備和服務(wù)。5月16日,美國商務(wù)部工業(yè)與安全局(BIS)將華為及其非美國附屬68家公司納入“實(shí)體清單”,禁止美國企業(yè)和相關(guān)關(guān)聯(lián)企業(yè)向華為出口芯片等相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù),華為要想購買或通過轉(zhuǎn)讓獲得美國技術(shù)必須要經(jīng)的美國政府許可,從而禁止華為從美國企業(yè)那里購買技術(shù)或配件。
5G競賽隨之而來的是針鋒相對的監(jiān)管舉措,目的是確保各國的優(yōu)勢。今年3月,特朗普政府阻止了位于新加坡的博通公司收購美國芯片巨頭5G行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者高通公司的要求,援引的理由是擔(dān)憂博通可能削減公司研發(fā)經(jīng)費(fèi)、令中國公司在5G行業(yè)超前。
從2G到4G一路走來,人們溝通和娛樂的方式徹底被改變,打電話發(fā)短信逐漸演變成了微信、微博、直播、小視頻等多元化社交方式,手機(jī)里面的游戲從貪吃蛇變成了“農(nóng)藥”和“吃雞”,而在即將到來了的5G時(shí)代,一場萬物互聯(lián)的革命即將全面展開,5G將對大眾生活產(chǎn)生重大影響。
隨著工信部5G牌照的發(fā)放,以及三大運(yùn)營商在5G領(lǐng)域的相繼布局,5G與我們生活越走越近,4G的普及使得我們感受到了網(wǎng)速提升在以視頻為主的娛樂、通信方面給我們帶來的極大便利。5G使得信息交換速度得到了大幅提升,5G理論傳輸速度可達(dá)4G的數(shù)百倍,速度的大幅提升可以進(jìn)一步拓展信息資源的采集、上傳、下載的速度和效率。5G不僅有高速率,5G主要有三大特點(diǎn):高速率、大容量、低延時(shí),每個(gè)其獨(dú)特的特點(diǎn)都會(huì)對大眾生活產(chǎn)生新的影響。
一是體驗(yàn)更好的移動(dòng)影音服務(wù)。傳統(tǒng)影音媒體、視頻下載速度的提升,將使得移動(dòng)視頻播放將可在隨時(shí)隨地進(jìn)行,體驗(yàn)更為順暢,讓更多的人享受移動(dòng)影音帶來的樂趣。例如,目前智能手機(jī)終端的VR/AR應(yīng)用多數(shù)是基于獨(dú)立的APP運(yùn)行,就觀看VR視頻為例,一段幾秒鐘的高清全景視頻便可達(dá)到幾十兆甚至幾百兆,在4G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度下,用戶是難以流暢觀看VR視頻的,5G網(wǎng)絡(luò)速率將解決VR最嚴(yán)重的網(wǎng)速問題。此外,在大型室外活動(dòng)現(xiàn)場直播中,過去采用直升飛機(jī)進(jìn)行拍攝不僅價(jià)格昂貴,而且直播受限無線傳輸速率影響,5G可以使無人機(jī)的高清拍攝和實(shí)時(shí)播出的效果大幅度提升。
二是促進(jìn)個(gè)人云服務(wù)的普及應(yīng)用。以目前常見的多終端云同步的發(fā)展來看,雖然解決了資源在多終端之間同步的問題,但其下載上傳速度仍然非常慢,一個(gè)文檔打開有時(shí)也需要數(shù)秒、數(shù)十秒時(shí)間,更不談圖片文件、視頻文件。5G網(wǎng)速的極大提升,我們的工作和生活一切皆可從云而來,隨取隨用,云端辦公服務(wù)將會(huì)極大普及。
三是享受更為便捷的遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)。4G通信時(shí)代,遠(yuǎn)程醫(yī)療遇到需要傳輸高清影像等大宗檢查數(shù)據(jù)的時(shí)候,往往采用提前預(yù)傳輸方式,遇到急危重癥會(huì)診,傳輸時(shí)間是極大問題,更不用提多通道、高通量的數(shù)據(jù)共享模式。5G網(wǎng)絡(luò)完全可以解決這些瓶頸問題,在遠(yuǎn)程應(yīng)急救援、微創(chuàng)和超聲等專項(xiàng)技術(shù)培訓(xùn)、遠(yuǎn)程手術(shù)指導(dǎo)、健康扶貧等方面都具有明顯的優(yōu)勢。
四是加速無人駕駛技術(shù)應(yīng)用。無人駕駛需要網(wǎng)絡(luò)提供低時(shí)延、高可靠、高流量、高移動(dòng)等支持,高精地圖是無人駕駛車的重要一環(huán),它提供的路線規(guī)劃、軌跡規(guī)劃至關(guān)重要。高精地圖需要實(shí)時(shí)更新,通過傳感器、攝像頭采集到的信息通過網(wǎng)絡(luò)通訊手段與云端做深度交互和智能,能使得地圖更加智能。高精地圖的數(shù)據(jù)量巨大,能達(dá)到Gbit/公里級別或以上,為了盡量用少的時(shí)間完成更新,特別需要5G能力的超高速帶寬支持。
五是加速大眾生活的萬物互聯(lián)。到了5G時(shí)代,不僅手機(jī)、電話、電視機(jī)連接互聯(lián)網(wǎng),就連冰箱、洗衣機(jī)、空氣凈化器、抽油煙機(jī)、環(huán)境監(jiān)測產(chǎn)品以及馬桶、眼鏡、衣服、鞋帶等都是聯(lián)網(wǎng)的,每個(gè)家庭至少有30個(gè)到50個(gè)設(shè)備是實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)的,人們生活處在一個(gè)無處不聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代,大眾的生活方式將發(fā)生巨大變化。
總之,5G時(shí)代生活將會(huì)充滿想象,目前所能預(yù)見的僅僅是5G對生活改變的一部分,隨著5G的普及應(yīng)用,以及5G創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的全面深入,相信未來將會(huì)有更多新的未知5G業(yè)態(tài)給生活帶來難以估量的變化。
5G部署和推廣應(yīng)用,不僅會(huì)對大眾生活帶來巨大的變革,同時(shí)對推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展也是一次重要機(jī)遇。首先,5G推進(jìn)將會(huì)帶動(dòng)以集成電路為代表的網(wǎng)絡(luò)科技行業(yè)實(shí)現(xiàn)新突破發(fā)展,通過5G基站建設(shè)和5G應(yīng)用推廣,將會(huì)帶動(dòng)核心電子元器件、高端芯片、操作系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)、智能終端等產(chǎn)業(yè)的全面升級,為我國在5G時(shí)代實(shí)現(xiàn)信息通信產(chǎn)業(yè)全面趕超提供重要的市場動(dòng)力。其次,相比4G網(wǎng)絡(luò)條件下,5G網(wǎng)絡(luò)具有的大流量、大連接、低時(shí)延等特性,將給傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新動(dòng)能,從目前應(yīng)用情況來看,5G會(huì)促進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智慧城市等相關(guān)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。
一是促進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。C-V2X技術(shù)是車聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù),該技術(shù)核心在于實(shí)現(xiàn)車輛與萬物的互聯(lián),車輛與車輛,車輛與云端,車與交通設(shè)施,讓車輛具備“看見”與“感知”的能力,提升交通效率和安全性。自動(dòng)駕駛車輛在自動(dòng)行駛的過程中會(huì)通過大量的攝像頭和傳感器收集到海量數(shù)據(jù),同時(shí)需要與交通設(shè)施和其他交通參與者進(jìn)行交互,數(shù)據(jù)通信就需要足夠?qū)拸V通道來傳輸。C-V2X技術(shù)需要通過移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊,5G網(wǎng)絡(luò)部署則為C-V2X技術(shù)開辟了一條高速信息傳輸通道,滿足自動(dòng)駕駛車輛實(shí)時(shí)感知和動(dòng)態(tài)交互需求。
二是促進(jìn)智能制造發(fā)展。在智能制造自動(dòng)化控制系統(tǒng)中,低時(shí)延的應(yīng)用尤為廣泛,比如對環(huán)境敏感高精度的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)、化學(xué)危險(xiǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)等。智能制造閉環(huán)控制系統(tǒng)中傳感器獲取到的信息需要通過極低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞,最終數(shù)據(jù)需要傳遞到系統(tǒng)執(zhí)行器件完成高精度生產(chǎn)作業(yè)的控制,并且在整個(gè)過程需要網(wǎng)絡(luò)極高可靠性,來確保生產(chǎn)過程的安全高效。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)無法保持高可靠的服務(wù)質(zhì)量,5G網(wǎng)絡(luò)能為企業(yè)提供毫秒級的端到端時(shí)延和接近100%的業(yè)務(wù)可靠性保證。
三是促進(jìn)智慧城市接入應(yīng)用發(fā)展。智慧城市建設(shè)要通過以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)全面感知、泛在互聯(lián)、普適計(jì)算與融合應(yīng)用。與智慧家居多以近距離物聯(lián)覆蓋為主不同,智慧城市則需要集成城市的各個(gè)組成系統(tǒng)和服務(wù),以廣域物聯(lián)覆蓋為主。5G作為基礎(chǔ)性的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò),可以成為智慧城市各個(gè)元素進(jìn)行廣域互聯(lián)的方式之一,并且可以為智慧城市的各類行業(yè)應(yīng)用提供一個(gè)統(tǒng)一的接入平臺(tái),為行業(yè)提供專業(yè)化的應(yīng)用管理服務(wù)輸出能力。5G網(wǎng)絡(luò)可以加速城市交通運(yùn)輸、公共安全、環(huán)境保護(hù)、市政園林等多個(gè)角度實(shí)現(xiàn)智慧化管理和運(yùn)行,推動(dòng)城市管理模式全方位變革。
四是促進(jìn)3D產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,3D視覺是和人眼最接近的感知方式,但是由于3D視覺成像包含深度信息,因此數(shù)據(jù)量較目前的2D視覺會(huì)高很多,3D靜態(tài)圖片和動(dòng)態(tài)影像的實(shí)時(shí)傳輸,對于通信的速率提出了更高的要求。5G的高速率將望成為3D視覺通行的“快車道”,從而推動(dòng)機(jī)器視覺從2D向3D時(shí)代的跨越。
總之,5G時(shí)代產(chǎn)業(yè)將會(huì)發(fā)生什么樣的變革性變化,一些充滿想象,目前所能預(yù)見的僅僅是5G對產(chǎn)業(yè)發(fā)展改變的一部分,隨著5G的深入應(yīng)用,以及5G大眾創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的全面深入,相信未來將會(huì)有更多新的未知5G業(yè)態(tài)涌現(xiàn)出來,給產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來難以估量的變化。
5G具有強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)溢出效應(yīng),加快推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)部署和5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展,將會(huì)為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面創(chuàng)新和提速發(fā)展注入新的動(dòng)能。5G技術(shù)會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
一是為經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入新動(dòng)能。加快推動(dòng)5G發(fā)展,有利于推動(dòng)我國信息通信產(chǎn)業(yè)全面迭代升級,通過發(fā)展和應(yīng)用5G技術(shù),將會(huì)帶動(dòng)核心電子元器件、高端芯片、操作系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)、智能終端等全面升級,為信息通信產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造新的市場空間,注入發(fā)展新動(dòng)能,促進(jìn)我國相關(guān)企業(yè)實(shí)現(xiàn)后發(fā)趕超。加快推動(dòng)5G發(fā)展,有利于推動(dòng)我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,通過5G和現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的全面深度融合,將會(huì)培育出5G服務(wù)下產(chǎn)業(yè)發(fā)展新業(yè)態(tài),通過釋放流量和連接紅利,將進(jìn)一步促進(jìn)新服務(wù)業(yè)態(tài)發(fā)展。
二是為社會(huì)發(fā)展增添新活力。本世紀(jì)以來,我國每次移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的迭代升級都為社會(huì)發(fā)展增添了新活力。2G網(wǎng)絡(luò)的部署開啟了全民移動(dòng)通信新時(shí)代,隨時(shí)隨地能夠?qū)崿F(xiàn)與其他人通話,降低了社會(huì)溝通成本,極大地提高了溝通效率。3G網(wǎng)絡(luò)的部署開啟了全民移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,手機(jī)不再只是通話,成為了人信息獲取的重要渠道。4G網(wǎng)絡(luò)的部署開了“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代,各種移動(dòng)服務(wù)無處不在,深刻地改變了人們的生產(chǎn)生活模式。相比4G網(wǎng)絡(luò),5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)區(qū)分業(yè)務(wù)服務(wù)能力更強(qiáng),能夠支持大流量、大連接、低時(shí)延等各種應(yīng)用場景,必將會(huì)促進(jìn)各種場景5G應(yīng)用的爆發(fā)式增長,極大改變社會(huì)形態(tài)和生活模式,進(jìn)而帶動(dòng)社會(huì)全面進(jìn)步。
三是為國際競爭贏得新籌碼。全球5G網(wǎng)絡(luò)的部署和應(yīng)用將創(chuàng)造一個(gè)10萬億美元級別的市場,世界主要大國和重點(diǎn)企業(yè)都不愿意錯(cuò)失這塊大蛋糕,都在圍繞這個(gè)大市場的爭奪以各種方式展開最后殊死搏斗,力圖在爭奪中贏得發(fā)展主導(dǎo)權(quán)。2018年以來美國政府以各種借口和手段打壓我國5G提供商華為和中興,就是全球5G競爭白日化的標(biāo)志性事件。大力發(fā)展5G產(chǎn)業(yè),支持5G重點(diǎn)企業(yè)走出國門,為國際合作伙伴提供5G基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、應(yīng)用服務(wù)和安全保障,不僅有助于5G時(shí)代我國贏得全球信息通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動(dòng)權(quán),更加有助于吸引更多地國際合作伙伴加入以我為核心的國際競爭隊(duì)伍中,擴(kuò)大我國國際影響力。
四是為國家安全筑牢新基石。數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)安全性是國家安全中的重中之重。5G是基礎(chǔ)性通信承載網(wǎng)絡(luò),未來隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展和數(shù)字社會(huì)的推進(jìn),各類信息傳輸都離不開5G網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵核心部件不自主可控,就有可能存在網(wǎng)絡(luò)被其他國家滲透、監(jiān)聽和中斷、以及重要信息被竊取等風(fēng)險(xiǎn)。斯諾登事件就暴露了美國政府利用美國信息產(chǎn)業(yè)八大金剛、通過信息網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽其他國家信息黑惡行徑。發(fā)展5G技術(shù)和產(chǎn)業(yè),推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、應(yīng)用的全面自主可控,可進(jìn)一步夯實(shí)我國在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代國家安全的基石。
5G是一場不容錯(cuò)失和回避的戰(zhàn)略競爭。過去20年,我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展已經(jīng)從移動(dòng)通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的屢次迭代升級中獲得了了巨大的發(fā)展紅利,尤其4G網(wǎng)絡(luò)的快速部署,讓整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)步入了利用互聯(lián)網(wǎng)全面融合創(chuàng)新的發(fā)展快軌,為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、服務(wù)升級、社會(huì)提檔注入了強(qiáng)有力的支撐。1G和2G時(shí)代我國移動(dòng)通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)處在跟跑狀態(tài);3G和4G時(shí)代我國移動(dòng)通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向了并跑;5G時(shí)代,我國要充分利用好創(chuàng)新政策措施、加快部署應(yīng)用、鼓勵(lì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、加強(qiáng)國際合作這四個(gè)發(fā)展驅(qū)動(dòng)輪子,加快發(fā)展5G技術(shù)產(chǎn)業(yè),為我國信息通信產(chǎn)業(yè)提檔升級、經(jīng)濟(jì)社會(huì)跨越發(fā)展、國際競爭全面提升提供堅(jiān)強(qiáng)支撐。
5G網(wǎng)絡(luò)新的發(fā)展趨勢,尤其是5G新業(yè)務(wù)、新架構(gòu)、新技術(shù),對網(wǎng)絡(luò)安全和用戶隱私保護(hù)都提出了新的挑戰(zhàn)。5G安全機(jī)制除了要滿足類似2G、3G、4G等網(wǎng)絡(luò)基本通信安全要求之外,還需要為不同業(yè)務(wù)場景提供差異化安全服務(wù),能夠適應(yīng)多種網(wǎng)絡(luò)接入方式及新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)安全保障需求。5G時(shí)代網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)較為復(fù)雜,主要挑戰(zhàn)大體可以分為以下幾類:
一是場景安全挑戰(zhàn)。5G網(wǎng)絡(luò)將來不僅用于人與人之間的通信,還會(huì)用于人與物以及物與物之間的通信。目前5G業(yè)務(wù)大致可以分為3種場景:eMBB(增強(qiáng)移動(dòng)寬帶)、mMTC(海量機(jī)器類通信)、和uRLLC(超可靠低時(shí)延通信)。面對多種應(yīng)用場景和業(yè)務(wù)需求,5G網(wǎng)絡(luò)需要一個(gè)統(tǒng)一的、靈活的、可伸縮的5G網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu),來滿足不同應(yīng)用的不同安全級別的安全需求,即5G網(wǎng)絡(luò)需要一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)證框架,用以支持多種應(yīng)用場景的網(wǎng)絡(luò)接入認(rèn)證;同時(shí)5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)支持伸縮性需求,如網(wǎng)絡(luò)橫向擴(kuò)展時(shí)需要及時(shí)啟動(dòng)安全功能實(shí)例來滿足增加的安全需求,網(wǎng)絡(luò)收斂時(shí)需要及時(shí)終止部分安全功能實(shí)例來達(dá)到節(jié)能的目的。
二是接入安全挑戰(zhàn)。5G網(wǎng)絡(luò)的多種應(yīng)用場景中涉及不同類型的終端設(shè)備、多種接入方式和接入憑證、多種時(shí)延要求、隱私保護(hù)要求等,因此5G網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)保證:提供統(tǒng)一的認(rèn)證框架,支持多種接入方式和接入憑證,從而保證所有終端設(shè)備安全地接入網(wǎng)絡(luò)。提供按需的安全保護(hù),滿足多種應(yīng)用場景中的終端設(shè)備的全生命周期安全要求、業(yè)務(wù)的時(shí)延要求。提供隱私保護(hù),滿足用戶隱私保護(hù)以及相關(guān)法規(guī)的要求。
三是架構(gòu)安全挑戰(zhàn)。為提高系統(tǒng)的靈活性和效率,并降低建設(shè)和運(yùn)營成本,5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將引入新的IT技術(shù),如軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN:Software Defined Network)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV:Network Function Virtualization)等新技術(shù)的引入,新技術(shù)引入也為5G網(wǎng)絡(luò)安全保障帶來了新的挑戰(zhàn)。5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的重要特征包括NFV/SDN、切片以及能力開放,因此5G安全應(yīng)保證NFV/SDN引入移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的安全,包括虛擬機(jī)安全、軟件安全、數(shù)據(jù)安全、切片安全等。
四是開放安全挑戰(zhàn)。5G網(wǎng)絡(luò)重要特征是能力開放,可以向第三方或者垂直行業(yè)開放網(wǎng)絡(luò)安全能力,如認(rèn)證和授權(quán)能力,第三方或者垂直行業(yè)與運(yùn)營商建立了信任關(guān)系,當(dāng)用戶允許接入5G網(wǎng)絡(luò)時(shí),也同時(shí)允許接入第三方業(yè)務(wù)。能力開放的安全,既要保證開放的網(wǎng)絡(luò)能力能安全地提供給第三方,也要保證網(wǎng)絡(luò)的安全能力(如加密、認(rèn)證等)能夠開放給第三方使用。
五是隱私安全挑戰(zhàn)。5G網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò),使用多種接入技術(shù),各種接入技術(shù)對隱私信息的保護(hù)程度要求不同。同時(shí),5G網(wǎng)絡(luò)中的用戶數(shù)據(jù)可能會(huì)穿越各種接入網(wǎng)絡(luò)及不同廠商提供的網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)體,從而導(dǎo)致用戶隱私數(shù)據(jù)散布在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)角落,而數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)還能夠讓第三方從散布的隱私數(shù)據(jù)中分析出更多的用戶隱私信息。因此,在5G網(wǎng)絡(luò)中,必須全面考慮數(shù)據(jù)在各種接入技術(shù)以及不同運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)中穿越時(shí)所面臨的隱私暴露風(fēng)險(xiǎn),并制定周全的隱私保護(hù)策略,包括用戶的各種身份,位置,接入的服務(wù)等。
總之,網(wǎng)絡(luò)安全問題往往是在發(fā)展中不斷出現(xiàn)的,很多安全問題都是難以預(yù)見的,5G時(shí)代網(wǎng)絡(luò)較為復(fù)雜,網(wǎng)絡(luò)安全問題更為復(fù)雜,除了應(yīng)對好可預(yù)見的網(wǎng)絡(luò)安全問題之外,還需要不斷應(yīng)對新涌現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)安全問題。
近期,網(wǎng)上關(guān)于5G時(shí)代到來意味著WiFi終結(jié)的話題吵得沸沸揚(yáng)揚(yáng),5G是否意味著WiFi的終結(jié)?4G時(shí)代,受限于移動(dòng)數(shù)據(jù)連接不穩(wěn)定、沒有充足的流量等多種因素,無論家里還是公共場合,Wifi網(wǎng)絡(luò)相對來說是大流量應(yīng)用的首先網(wǎng)絡(luò)。但Wifi也有眾多缺陷,比如只能在特定區(qū)域使用、無法支持高速移動(dòng)、需要由固定網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換而來、連接終端數(shù)量有限、安全性能低等眾多問題,盡管5G網(wǎng)絡(luò)可以在一定程度上解決部分上述大部分問題。但5G時(shí)代的到來,也并不意味著Wifi網(wǎng)絡(luò)的終結(jié),Wifi網(wǎng)絡(luò)仍然有其生存發(fā)展空間,在未來很長一段時(shí)間內(nèi),Wifi將始終存在,與4G、5G等網(wǎng)絡(luò)形成互為補(bǔ)充,主要原因有以下幾點(diǎn):
一是5G商用初期流量資費(fèi)不會(huì)迅速下調(diào),至少不會(huì)與網(wǎng)速提升相匹配的級別來下調(diào)流量資費(fèi),基于流量資費(fèi)考慮,在室內(nèi)使用免費(fèi)Wifi還會(huì)是絕大部分用戶首要選擇。從歷史來看,從2G到3G到4G的改變,三大電信運(yùn)營商的流量資費(fèi)并沒有快速下調(diào),4G商用初期流量資費(fèi)貴是普遍存在的問題,即使目前認(rèn)為4G流量資費(fèi)貴的聲音還是不絕于耳。即使5G商用初期流量資費(fèi)會(huì)大幅下調(diào),相對5G大流量應(yīng)用來講,短期內(nèi)流量資費(fèi)能否跑贏速率提升還得拭目以待,因此相對免費(fèi)的Wifi任然是較為經(jīng)濟(jì)的選擇。
二是從5G商用到網(wǎng)絡(luò)全面深度覆蓋還需要若干年。5G正式商用初期,家庭和公共場合室內(nèi)5G信號也未必立即覆蓋。另外,如果蜂窩內(nèi)的很多用戶連接同一個(gè)5G基站同時(shí)高速下載大流量視頻或文件,5G的上網(wǎng)速度也會(huì)大打折扣的,甚至有可能出現(xiàn)短時(shí)擁塞等情況。因此,與室內(nèi)固定光纖網(wǎng)絡(luò)相連的室內(nèi)Wifi具有信號充足、網(wǎng)速快、流量不受限等眾多優(yōu)點(diǎn),還是用戶上網(wǎng)的重要選擇。
三是隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,WiFi技術(shù)也在不斷更新?lián)Q代,穿透力更強(qiáng)、覆蓋更廣、支持移動(dòng)的WiFi技術(shù)正在出現(xiàn)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,WiFi正以獨(dú)特思路和成本優(yōu)勢被應(yīng)用到經(jīng)濟(jì)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。比如,在飛機(jī)、高鐵上航空、鐵路公司為乘客提供安全高速的WiFi上網(wǎng)服務(wù)等,尤其在高速移動(dòng)或萬米高空這些場合,Wifi是彌補(bǔ)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)空白的重要手段。
總之,WiFi具有靈活、低成本、信號穩(wěn)定、流量不受限等特性優(yōu)勢,讓它仍然是5G時(shí)代室內(nèi)和公共場合重要的網(wǎng)絡(luò)接入手段之一,并且還存長期持續(xù)存在。此外,第三代合作伙伴計(jì)劃3GPP組織也在討論5G和WiFi的融合問題,3GPP組織希望通過兩種網(wǎng)絡(luò)無縫融合來提升用戶體驗(yàn),當(dāng)用戶從室外來到室內(nèi)時(shí),可以平滑無感知地從5G網(wǎng)絡(luò)切換到WiFi網(wǎng)絡(luò)。另外,隨著無線通信技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)不斷發(fā)展,Wifi技術(shù)走向移動(dòng)化方向發(fā)展,蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)走向?qū)拵Щ较虬l(fā)展,兩者相向而行,最終蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和無線通信網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)全面融合。未來,隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,要求網(wǎng)絡(luò)終端實(shí)現(xiàn)“永遠(yuǎn)在線/始終連接”,WiFi甚至可能和物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合,與5G互補(bǔ),來完成這種“永遠(yuǎn)在線/始終連接”的無縫連接的切換。
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