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5G,將如何改變社會生活?

2019-04-01 09:12
來源:《時事資料手冊》

作者:張春明(中國信息通信研究院產業與規劃研究所工程師)

2月28日,在西班牙巴塞羅那,一名男子在世界移動通信大會上的華為展區體驗虛擬現實(VR)游戲。(新華社記者? 郭求達? 攝)

5G推動萬物互聯

5G是第五代移動通信技術的簡稱,具有更大帶寬、更高速率、更低時延(簡單講,時延是從發出指令到收到指令這段時間)、更大連接等特性,應用場景由傳統的移動互聯網拓展到移動物聯網,服務對象從傳統的人與人通信拓展到人與物、物與物通信,未來的發展目標是實現真正的萬物互聯。

當前全球移動通信從1G到4G,基本是以十年一代的規律進行演進,標志性特征是傳輸速率的不斷提升,目標是解決人與人之間的通信問題。具體來說,1G作為第一代模擬通信系統實現了語音通話;2G完成了從模擬到數字的轉變,在支持語音通話的同時實現了上網功能;3G時代,移動通信的數據傳輸能力明顯提升,可支持語音、圖像和移動互聯網業務等;2010年左右進入商用的4G,可支持高質量的視頻傳輸和高速率的移動互聯網業務,如手機導航、移動支付等應用,極大地方便了人們的生活。

與4G相比,面向2020年商用的5G從網絡能力上看,實現至少十倍于 4G 的峰值速率、毫秒級的傳輸時延和千億級的連接能力,支持超高清視頻傳輸和VR/AR(VR,虛擬現實,是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界,提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬,讓使用者如同身歷其境一般,可以及時、沒有限制地觀察三維空間內的事物;AR,增強現實,是通過電腦技術將虛擬的信息應用到真實世界,真實的環境和虛擬的物體實時疊加到了同一個畫面或空間同時存在)等新的業務形態;在應用方面,5G的應用場景從移動互聯網進一步拓展到移動物聯網領域,與工業、交通、醫療、智慧城市等經濟社會各領域相融合,有效提升傳統行業的信息化水平,即“4G改變生活,5G改變社會”。此外,在終端設備方面,5G時代除智能手機外,車輛船舶、無人機、機器人、穿戴式設備、攝像頭都將內置5G通信模塊,還有針對各行業的特殊定制類終端,5G終端形態將多種多樣。

5G支持三大應用場景,將深刻改變社會

5G主要有三大應用場景:增強移動寬帶(eMBB)、低時延高可靠(uRLLC)、海量大連接(mMTC)。

增強移動寬帶面向以人為中心的應用,是傳統的4G主要應用場景的增強,將為移動互聯網業務提供前所未有的極致體驗,主要滿足超高清視頻、下一代社交網絡、浸入式游戲、全息視頻(全息是相對于平面影像而言的,平面影像只有物體的、一個視角的二維信息,而全息能顯示物體各個角度的所有信息尤其是深度信息,因此成像立體感強,形象也更逼真)等業務需求;低時延高可靠主要面向車聯網、工業控制、遠程手術等對時延和可靠性具有極高要求的行業;海量大連接主要面向物聯網連接數極多的場景,如智慧城市、環境監測、智慧農業等以傳感和數據采集為目標的應用場景。

隨著5G技術和業務能力的不斷提升,移動通信與物聯網及各類行業應用加速融合,5G將逐步成為各行各業信息化和現代化發展的關鍵支撐技術和網絡基礎設施,對促進社會經濟高質量發展具有重要意義。

第一,5G將促進人類交互方式再次升級,為用戶提供3D超高清視頻、VR/AR、浸入式游戲等更加極致的業務體驗。

第二,5G將深刻改變生活方式,5G與家居、醫療、汽車、教育、旅游等行業融合滲透,帶來遠程醫療、無人駕駛、智能家居、云桌面等新應用。

第三,5G提升社會治理能力和效率,給城市管理、照明、抄表、停車、公共安全與應急處置等行業帶來新型智慧應用,實現社會治理現代化。

第四,5G通過重塑傳統產業發展模式,使行業變得更加數字化、網絡化、智能化。5G融入研發、生產、管理、服務等環節,可滿足人、物、機器等各要素之間全連接,實現泛在深度互聯和個性化定制。

以車聯網和醫療健康為例:

就車聯網而言,用戶通過3G/4G移動網絡,可以體驗到在線導航、歌曲下載等多媒體服務,以及基于車輛狀態信息采集與分析的線上養護管理和汽車保險服務。但是,由于傳輸帶寬不足和網絡時延過大,3G/4G不能滿足高級別行駛安全與協同服務類業務。隨著技術在低時延高可靠方面能力的增強,5G可以支持緊急剎車、逆向超車預警,在交叉路口防碰撞預警,道路限速、危險、交通燈提醒等主動安全預警、交通出行效率提升類服務。5G的技術要求之一是能夠支持速度高達每小時500公里的設備,因此5G技術推動的產業還包括無人駕駛汽車。例如,普通人踩剎車的反應速度大約是0.4秒,而無人車在5G場景下的反應速度有望不到1毫秒,這無疑是無人駕駛可能最終獲得使用者信任的基礎之一。基于車聯網的自動駕駛技術對網絡時延性、可靠性要求極高,是5G可預見的主要應用領域,如共享汽車、遠程操作、自動和輔助駕駛、自動編隊行駛等。

醫療健康無線業務場景眾多,根據傳輸的數據類型,對網絡的帶寬和時延要求各有不同,可分為三類。第一類是基于醫療設備數據無線采集的醫療監測與護理類應用,如無線監護、患者實時定位等,這類業務對網絡傳輸速率要求不高。第二類是基于視頻與圖像交互的醫療診斷與指導類應用,如實時調閱患者影像診斷信息的移動查房、采用醫療服務機器人的遠程查房、遠程實時會診、應急救援和無線手術示教等,這類業務需要5G網絡提供大帶寬和低時延的通信保障。第三類是遠程操控類應用,如遠程機器人超聲檢查、遠程機器人內窺鏡檢查和遠程機器人手術,這種醫療操作類業務需要支持遠程觸覺傳遞和眼球追蹤應用,對5G低時延高可靠場景需求較為強烈。

全球多個國家明確5G計劃,5G進入商用初期

從2012年開始,國際電信聯盟(ITU)組織全球業界開展5G愿景、技術趨勢、頻譜等方面的前期研究,推動建立全球5G共識。2018年6月,國際主流的移動通信標準組織第三代合作伙伴計劃(3GPP)完成了第一版5G標準,支持增強移動寬帶和超高可靠低時延場景,預計2019年底左右完成滿足國際電信聯盟全部需求的完整5G標準,支持5G三大應用場景。

在5G網絡試驗方面,根據中國信息通信研究院數據中心監測,目前全球共有70多個國家(地區)的近170家運營商完成或者正在獲得許可,對5G支持和候選技術進行測試或現場試驗。

目前,5G處于商用初期階段。全球主要國家均高度重視5G發展,發布了國家戰略,計劃在2020年左右實現5G商用。據新華社2月26日報道,中國、韓國、日本、美國、歐美等國家和地區都已公布5G頻譜規劃,正在積極開展試驗網絡部署和測試,為5G試商用做準備。2018年,超過60個國家和地區的運營商宣布5G商用計劃,截至2018年11月已有9家運營商開始5G試商用。根據中國移動、中國聯通和中國電信三大運營商的規劃,我國計劃到2020年實現5G網絡正式商用。

5G重點應用發展路徑逐步明確

根據應用范圍,可以將5G應用分為通用型應用和行業應用。VR/AR、無人機、高清視頻等應用數量突出,未來可能應用于各種5G場景,是5G重點通用型應用;5G與各個行業融合發展,孕育新興信息產品和服務,產生各種5G行業應用,智慧交通、醫療健康、公共安全與應急處理和文體娛樂等領域的應用項目最多。雖然目前多數5G應用還屬于初期發展階段,但通過市場分析和預測,大部分應用項目未來市場前景廣闊,對傳統行業的帶動作用非常顯著。

5G初期以增強移動寬帶業務為主。隨著5G規模商用逐漸成熟,VR/AR、高清視頻、無人機是5G的基礎性應用,也是可預見最早成熟的業務。對于中低速海量大連接業務和部分低時延高可靠業務,4G能夠滿足部分需求,未來5G可以增強體驗,是現階段和5G初期的重點業務,如智能抄表、可穿戴、物流跟蹤、車載信息服務。對于網絡通信能力要求較高的部分行業應用場景,需要隨著5G網絡逐漸成熟和覆蓋完善進行試驗推廣,如遠程手術、全路況自動駕駛等。

責任編輯:蘇蕾

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