本篇文章解析究竟什么是真正的 5G,以及为什么说,中国必将引领 5G 时代。

何为5G

谈到 5G,自然离不开场景,也就是 5G 究竟用到什么地方?对此,国际标准化组织 3GPP 定义了 5G 的三大场景。我们先来谈论一下 5G 的六大特点。我相信,等我们谈完这些之后,5G 的场景,也许就不言而喻了。

1. 高速度

每一代移动通信技术的更迭,用户最直接的感受就是速度的提升。我们来对比感受一下,速度二字,在 1G-5G 的短短数十载,究竟发生了怎样的变化。

  • 1G 的最高速度为 2.4Kbps。1G 时代仅支持语音呼叫,并且手机通话质量欠佳,常常需要对着手机大声说话。1G 为语音时代,「大哥大」是这个时代的标志性产物。
  • 2G 的网速达到 9.6Kbps,最大速率为 50Kbps。2G 时代,一个 2M 的问候视频,则需要花费好几个小时来下载。2G 为文本时代,短信和彩信是这个时代的主体。
  • 3G 的最低速度 384Kbps,最高可达 7.2Mbps。3G 时代,应用(例如微博)中的图片都是被默认为缩略图,想看的时候需要点击一下才能打开。3G 为图片时代,数字通信向数据通信发展,移动互联网的时代正在到来。
  • 4G 的上传速度可达到 6Mbps,下载速度为 50Mpbs。人们在移动手机上传输文件、观看视频完全不会再卡壳,下载一部高清电影只需要几分钟。4G 为视频时代,数据业务全面爆发,中国真正进入了移动互联网的时代,移动电子商务、移动支付、共享服务,这些我们再熟悉不过了。
  • 5G 的上传速度达到 100Mpbs,下载速度高达 1Gbps,最快可达 10Gbps,下载一部超清电影只需要几秒,甚至 1 秒不到。直播业务不再卡顿,VR 产品完全可期,远程医疗、远程教育等将从概念转向实际应用,5G 为智能互联网时代。

2. 泛在网

泛在网即广泛存在的网络,只有这样,才能支撑日趋丰富的业务和复杂的场景。泛在网有两个层面:一个是广泛覆盖,一个是纵深覆盖。

广泛覆盖,是指人类足迹延伸到的地方,都需要被覆盖到,比如高山、峡谷。

纵深覆盖是指人们的生活中已经有网络部署,但需要进入更高品质的深度覆盖。5G 时代,以前网络品质不好的卫生间、没有信号的地下车库等特殊场所,都能够而且需要被高质量的网络覆盖。

3G 和 4G 时代,我们使用的是宏基站。宏基站功率很大,但体积也很大,不能够进行密集部署。而 5G 时代,微基站将会逐步建立。2G 时代只有几万个基站,3G 时代有几十万个基站,4G 时代有 500 多万个基站,5G 时代将会有 1000~2000 万个基站,都是有可能的。

3. 低功耗

随着技术的不断发展,网络速度变得越来越快,同时设备功耗也变得越来越高。5G 终端节能,显得至关重要。

我们的智能手机每天充一次电,普通用户还能够接受,毕竟我们大部分时间,都可以随处接入电源。但是,如果把这个场景放到河流的水质监测中,对于大量的水质监测点,如果需要频繁地为其解决电源问题,这根本无法接受。

5G 时代,大部分物联网产品能够实现一周充一次电,或者一个月充一次电,用户体验将大大改变。

需要指出的是,低功耗主要采用两种技术手段来实现,一个是美国高通等主导的 eMEC,另外一个则是我们华为主导的 NB-IoT。

4. 低时延

正常情况下,人与人之间进行信息交流,140 毫秒的时延是不会影响交流效果的。3G 网络时延约 100 毫秒,4G 网络时延约 20~80 毫秒,到了 5G 时代,时延将会逐步下降至 1~10 毫秒。

低时延特点,在智慧交通与工业控制领域的作用是显而易见的。无人驾驶汽车,在高速行驶中,一旦需要制动,则需要瞬间把信息传送到车上。不然 100 毫秒左右的时间,车会向前冲出几米的距离,后果不堪设想。对于高精密的零件生产,低时延的作用,我们更是无需多言。

5. 万物互联

我们预测,到 2025 年,中国会有 100 亿个移动通信终端。

为何这样说呢?主要包括两方面的原因:

  • 到了 5G 时代,终端不再按人来定义,而是每个人都可能拥有数个终端,每个家庭拥有数个终端。每个人的眼镜、笔、皮包、腰带、鞋子等都有可能接入网络,成为智能产品。而每个家庭中的门窗、门锁、空调、冰箱、洗衣机等也都有可能接入 5G 网络,相互之间进行信息传递。
  • 社会生活中,以前不可能联网的设备也会联网,变得更加智能。比如井盖、电线杆、垃圾桶等公共设施,5G 将赋予这些设备新的功能,成为智能设备。5G 改变社会,其要义就在于此。

未来的所有设施,甚至穿戴产品,都有可能连接到移动网络,形成无比强大的数据库,虚拟和现实无缝对接,带来全新的智能时代。

6. 重构安全体系

传统的互联网建立在一个信息传输不够畅通的时代,通过互联网的体系,打破信息传输的限制,获得高效率的信息传输,这是传统互联网的信仰与基本理念。传统互联网的基本精神是自由、开放、共享。

为此,普通用户似乎也默许了牺牲自己的数据价值,用以换取信息的便捷性传输。然而用户的数据安全意识,也是在不断地觉醒当中。例如之前微信与抖音展开的用户头像与昵称之争,让用户产生了这样的疑惑:难道头像和昵称不应该是属于我们用户自己的吗?为何是两个应用在争夺所有权?前段时间「ZAO」的换脸风波,更是将用户数据安全这个话题,推向了舆论的风口浪尖。

正因如此,5G 时代,智能互联网的精神也将定义为安全、管理、高效、方便。其中,安全更是首位要求。

在 5G 的网络构建中,在底层就应该解决安全问题。从网络建设之初,应该加入安全机制,信息应该加密,网络不应该是开放的,对于特殊的服务需要建立起专门的安全机制。

7. 5G的三大场景

好了,5G 的六大特点我们说完了,回到文章开始的话题,国际标准化组织定义的三大场景,我们来看一下,你会不会觉得很熟悉呢?

  • 场景一:增强移动宽带(eMBB)。即对应我们所说的高速度的特点。直播、高清视频、高清视频转播、VR 体验等是这个场景的直接体现。
  • 场景二:大规模物联网(mMTC)。5G 的最主要价值之一,就是突破了人与人之间的通信,使得人与机器、机器与机器的通信成为可能。低功耗与泛在网是这个场景的基本要求。
  • 场景三:超高可靠超低时延通信(uRLLC)。所谓高可靠,就是网络必须保持稳定性,不会经常受到外界的影响。我们可以预见,智慧交通和工业控制等领域将迎来大爆发。

中国领航

通过以上的内容,相信大家对于 5G 已经有了一个基本的认识了。那接下来我们谈一下,为什么说中国必将引领 5G 时代。

1. 彩蛋

谈起这个话题,我想先将这句话送予大家:「时间讲述的不仅是故事,里面还藏着无数的彩蛋。」我们就从这个彩蛋说起吧。

1998 年中国召开香山会议,探讨 3G 标准制定的问题,当时多数专家持怀疑态度,因为移动通信标准的建立,不但成本非常高,难度也大,中国能否玩得起这个游戏犹未可知。面对争议,时任邮电部科技委主任宋直元为 TD-SCDMA 一锤定音。

我们先来科普一下移动通信实现双向工作的两大技术思路。一个是 FDD,就是用两根管子来传输信息,一根管子往上发数据,一根管子向下收数据。这个办法品质好,效率高,但占用资源多。另一个是 TDD,即用一根管子来传输数据,一会往上传,一会向下收。它的传输速度比不上两根管子,好处是占用的资源少。

3G 时代来临之前,ITU(国际电信联盟)向全世界征集第三代移动通信标准。当时提交的主要是美国的 CDMAEVDO、欧洲的 WCDMA 以及中国的 TD-SCDMA。在确立标准的过程中,欧、美两大派互不相让,而欧洲以国家多、得票率高而占据优势。美国不能够接受欧洲的「一家独大」,于是主动与中国联合起来,互相支持。最终 3G 时代的通信标准,确定了中国、欧洲、美国的「三足鼎立」局面。

然而 TD-SCDMA 发展之路极为艰难,但中国政府还是决心支持它,把网络建设的任务交给中国移动这个最有实力的电信运营商。中国移动最初也不想接,但因是国家任务,又不能不接。

由于中国移动的技术标准是自主研发的,很多方面存在明显劣势,同 2G 时代的辉煌相反,中国移动在整个 3G 时代都被联通和电信强势压制。在 4G 时代,中国提出了 TD-LTE 这个技术标准,全世界都看清了中国的决心,从芯片厂商到设备制造商都开始支持 TD-LTE,可以说中国移动在 4G 上大获全胜。

3G 时代,全世界的技术主流主要是 FDD。4G 时代,中国的 TD-LTE 标准开始被多个国家的运营商采用,渐渐成为 TDD 技术的领头羊。到了 5G 时代,因为大宽带需要更多的频谱资源,而频谱资源又非常有限,于是很多国家放弃 FDD,转向频谱利用率更高的 TDD 技术。对于 TDD 有着十多年积累的中国移动,自然在 5G 时代中扮演了重要角色。

2. 中国引领5G时代

历史就是如此有趣,用事实向我们证明,只要足够努力,总会有那么一个时刻来临,让我们站在风口翱翔。当然 5G 实力是一个综合体系,不是一两项指标能够确定的。

5G 实力可以从六个维度来综合衡量:

  • 标准的主导能力:中国21项、美国9项、欧洲14项、日本4项、韩国2项。中国能够主导这么多项标准,也正是得益于对于 TDD 的深刻理解。
  • 芯片的研发与制造能力:美国占据较大优势,欧洲出现一定衰落,而中国正在发力寻求突破。华为已经在旗舰产品上进行抗衡,而在中低端产品上,展锐也有所作为。
  • 系统设备的研发与部署能力:第一集团是中国,第二集团是欧洲,韩国也有一定的市场。如今,在全世界通信系统设备领域,综合实力最强的还是中国的华为、中兴、信科。
  • 手机的研发与生产能力:世界十大手机品牌,中国占据 7 位。第一集团无疑是中国,美国的苹果和韩国的三星也拥有强大实力,但比拼综合能力,美国和韩国均难敌中国。
  • 业务的开发与运营能力:中国在移动互联网领域的创新力,资金和人才的积累,智能硬件的研发、生产能力,是其他国家难以企及的。
  • 运营商的能力:今天中国的 4G 基站已经覆盖 99% 的用户,4G 基站数超过 350 万个,总基站数 640 万个。美国 4G 基站数不超过 30 万个,印度的总基站数不超过 70 万个。中国三家运营商,可以说是世界上实力最强的电信运营商。

中国的移动通信发展史,可以概括为:1G落后,2G追随,3G突破,4G同步,5G中国必将引领时代潮流。

结语

5G 不是一项技术,而是由大量技术形成的一个综合体系,这些技术将在 5G 建设过程中不断完善。移动云计算,情景感知技术,边缘计算,以及网络切片等名词,将会不断地进入人们的视野,并被大家所熟知。在互联网的助力下,「世界正在变平。」

下一章,我们将讨论与我们生活紧密相关的内容,智能交通、医疗健康、智能家居、电子商务与电子支付、工业与物流业变革以及工业革命,这些传统产业将随着 5G 时代的来临,发生哪些变化?

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