下一个改变世界的技术 5G已经准备好

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下一个改变世界的技术 5G已经准备好

nicenelly 2017-10-03 11:08:00 浏览760
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历史上,每次社会转型变革、社会经济发展、生产力提升都伴随着技术的突破。进入21世纪,通讯、互联网...成为越来越重要的生产力,也彻彻底底的改变着人们的生活。回头看看4G到来的时间并未很久,如今5G时代转眼即将来临。可以毫不夸张的说,5G将是下一个改变世界的技术。咨询公司IHS Markit认为,5G将是推动移动技术进入通用技术专属领域的催化剂。

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可能很多人认为从4G到5G就是上网快了,打电话信号更好、声音更清晰了,如果这样想那就真的大错特错了。5G技术将会突破通信界限,跳出移动互联让万物相连,成为一个更强大的统一平台,连接新行业和更多终端,并催生新的服务,可以使人类向人工智能等前所未有的世界迈进。

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探讨5G将会带来什么样的使用场景和应用时,一般认为这包括了如超高保真媒体,更加安全的自动驾驶,更加沉浸式的娱乐活动、通过手机进行增强现实和虚拟现实的视频观看,还有高可靠性带来的安全性的提升,帮助我们提供可持续的基础设施的发展,以及通过稳定的接入实现远程医疗等等。实际上5G和5G所带来的机会,已经大大超越了现有的通信行业生态系统,5G将能够改善众多行业以及这些行业的连接能力,包括更高效的能源、水电利用,或者数字化程度更高的工厂。另外,5G还将带来巨大的、积极的经济效益,包括服务和贸易。在整个产业的努力下,相信会有更多我们现在想象不到的应用诞生,就像4G+时代催生出了如今红到发紫的各种“共享XX”。

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总结来讲,5G时代的三个最重要的应用场景包括:

第一,增强型的应用宽带。比如,大家经常提到的高清晰远程在线或者是虚拟现实,体现出来就是高速率、低延时。

第二,关键业务型服务。这包括与人工智能类别更紧密的关键型任务,比如工业类的机器人、服务类的机器人,还有无人驾驶,体现出超低延时、高可靠性、强安全性等方面的需求。

第三,海量物联网。例如大家经常提到的智能家居、智能穿戴、智慧城市很多应用都是在这个领域里的体现。

作为5G技术的领导者,高通曾表示,5G 将在2019年实现商用化。而此前结束的3GPP全会上,5G标准化进程加速的提案被正式通过,也意味着2019年5G就可以开始商用,这也意味着5G时代离我们真的就在“眼前”。不久前的8月9日,中国电信在雄安新区也正式宣布5G创新示范网启动建设,高通也在现场演示了6GHz以下5G NR(新空口)原型,以及5G技术在智慧城市、智能汽车等多个场景下的应用。

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当5G到来时,这一技术突破的将不只是通信的界限,也是推动移动技术进入通用技术专属领域,其带来的影响可能将不亚于大航海时代打通世界带来的改变。

根据预测,到2035年,5G在全球范围内的整体经济效益将得以实现,届时由5G支持的各种行业(从零售到教育,交通运输到娱乐及其他所有行业)可产出价值高达 12.3 万亿美元的经济产出。这一数字几乎相当于所有美国消费者在2016年的全部支出,它甚至超过了去年中国、日本、法国、德国和英国的消费支出总和。

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而在 5G 价值链其中,就有高达3.5万亿美元产出的可能,而且还能创造多大 2200 万个工作岗位。直观地比较,这个数字超过了北京的总人口数。随时间发展,5G对全球GDP增长的总体贡献预计将相当于一个与印度同等规模的国家。要知道,印度目前是全球第七大经济体。

看回到中国,到2035年,我们的5G价值链将创造9840亿总产出以及950万个新增就业机会。

总而言之,移动技术正从一个主要面向个人的技术演进为一个可支持全新前沿应用、促进商业创新并刺激经济增长的平台。在这一过程中, 5G的兴起是一个引爆点。

奠定5G NR演进的关键元素

5G新空口(5G NR)是目前正在制定的全新无线空口全球5G标准,为支持广泛的5G终端类型、服务、部署和频谱而设计。其中5G指的是第五代移动通信,NR则是全球移动通信标准制定权威组织3GPP目前确定的5G空口技术的名词缩写,代表new radio,意指新无线电或新无线通信技术。空口可以简单理解为手机和基站之间“无形”的“接口”,对于移动通信而言,空口是最基础、最重要也是最难的技术之一。目前5G新空口是3GPP的工作项目,它将定义新一代基于OFDM的无线通信标准,这将成为下一代移动网络的基础。

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要推动无线技术发展到5G,以及在5G时代持续演进,我们一般需要三个基本元素。

一是OFDM,也就是正交频分复用技术。在LTE和Wi-Fi技术领域,不管从标准、芯片还是商用的角度看,OFDM都已经获得了广泛使用。高通在多年前就开始投入5G研发,而在多年的深耕中,OFDM仍然是目前从4G到5G演进过程中最合适的5G空中接口接入技术。OFDM的优势在于,一方面,它从应用、服务和体验的角度都能很好地满足我们的需求。另一方面,在4G时代,高通和业界很多公司都已经具备在技术和芯片层面上很好地应用OFDM的能力。所以当它延伸到5G,我们就可以拥有非常好的基础来应用这项技术并开展大量服务。

二是是通用灵活框架,它更多体现在从帧结构到媒体接入层(MAC层)。这里有一个非常重要的概念:前向兼容。在5G标准初期或运营商5G早期部署的时候,很可能会选择先从一个点切入,比如从增强型移动宽带切入,也就是说专注于提升网速。前向兼容要求我们在开展增强型移动宽带的标准化和早期部署的时候,不管在空中接口还是在物理层和媒体接入层上都留出足够的框架灵活性,使得将来在引入关键业务型和海量物联网的时候,我们有相当的灵活性来实现前向兼容,这样的话引入新服务就对前面部署的增强型移动宽带没有任何影响。所以无论从芯片设计还是部署的角度,我们都需要保持最大的灵活性。

三是先进的无线技术,而这其中也包括了几个方面。第一是大规模MIMO技术。目前LTE部署中我们最常看到的是在基站侧部署4至8个天线,手机端可能有1-2个天线。但对5G来说,我们认为64至256个天线将是非常通用的模式。第二是稳健的毫米波技术。而如何在非视距的环境中最大化链路,保证覆盖和稳健的连接性,是毫米波面临的一大的挑战。第三是灵活独立的TDD的设计。今天的TDD帧结构,比如说中国移动在2.6GHz上部署的帧结构,是每一个独立的子帧只能做上行或只能做下行。而我们致力增强帧结构的灵活性,实现自涵盖(self-contained)的子帧,把上行和下行的信道放在同一子帧中。自涵盖子帧有两个好处——低时延和非常灵活的上下行切换。就时延来说,在上行发出一个信号后,在同一个子帧里面下行的回复信号就已经回来,这使得信息的往复(roundtrip)时间大幅降低。对于上下行切换,比如说在TDD上部署这样的自涵盖子帧的话,当下行流量巨大的时候可以把所有子帧切换成下行信道,当上行流量比较多可以全部切成上行。如果有一个网络拥有众多用户而且流量从上行到下行一直在变化,那么自涵盖的子帧模式是最高效的,是支持上下行切换的一种最佳模式。

5G新空口也将实现跨频谱类型和频段的统一设计,可支持TDD和FDD频段,也可支持低频和高频频段。统一的5G新空口框架将可满足不同商业环境、不同运营商、不同频谱拥有模式以及不同地区的需求。

相比于3G时代的三个标准和4G时代的两种模式。业界意识到单一的5G标准将对5G产业的未来发展产生至关重要的影响。而单一标准的实现,需要将眼界突破终端层面,形成端到端的解决能力。高通作为给世界带来了3G和4G连接的一家无线技术型公司,跟运营商和设备制造商都会保持密切的交流,做到不仅满足设备商的需求,还要定义全新的用户场景,因此可以制定出引领和融合的方案。

比如今年2月的高通5G峰会上,高通就宣布了与中兴通讯和中国移动计划合作开展基于5G新空口(5G NR)规范的互操作性测试和OTA外场试验,目前3GPP正在制定5G新空口规范。该试验将基于中频频段的3.5GHz频段展开。试验旨在推动无线生态系统实现5G新空口技术的大规模快速验证和商用,使符合3GPP Rel-15标准的5G新空口基础设施和终端能够就绪,以支持商用网络的及时部署。

从全球布局来看,不同国家所支持5G部署的频段也有不同,既有6GHz以下频段,也有6GHz以上的频段。5G新空口既要横跨高中低不同频段,又要支持授权频谱和非授权频谱。高通拥有先进的5G原型系统,它完全遵从于全球新空口的标准。基于此,高通也正在跟很多基础设施厂商开展5G新空口测试,包括AT&T、NTT DOCOMO、沃达丰、Telstra、SK电讯等。高通也曾表示希望能在2019年和2020年推出更好的产品。这也意味着这家公司将在2018年和2019年进行大量的试验,在5G进行大规模商用之前为产业提供十分可行的解决方案。

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进化中的4G领我们走进5G

上文提到了整个产业都在盼望统一的5G标准,不可否认的是通信技术标准制定一直是业内具有研发实力企业必争之地。除了高通以外,目前众多通讯技术企业都开始研发5G,希望在5G通讯技术上能够拥有自己的话语权。

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在这条加速通向5G的道路上,高通打出了“继往开来,行胜于言”的口号,并早在去年Qualcomm 4G/5G峰会期间正式宣布骁龙X50 5G调制解调器。这是业界首款5G调制解调器,虽然其发布时间要远早终端商用甚至标准冻结的时间,但是其重要意义在于可以帮助手机厂商早早入局5G手机的设计,也帮助运营商开展5G的试验和部署。

而作为业内另一个玩家,英特尔则在近半年后的MWC展会期间推出了自己的千兆级LTE调制调解器。这个时候高通已经宣布了第二代千兆级LTE解调器骁龙X20。要知道5G和4G是完全不同的技术,而在5G发展初期的时候如何保证4G和5G的平滑迁移,就要取决于千兆级LTE的实力。所以在4G时代没有把握住机会的英特尔,可以说在5G产品上其实际上要落后高通2~3代。

事实上,可以说5G的发展是与4G的不断演进并行的。在4G技术不断向前发展的过程中,我们可以看到原来所设想的智能手机的应用范畴已经早不是最初的模样。现在4G技术已经应用在了无人机、自动驾驶汽车、联网摄像头等等。此外我们还有大量的LTE物联网应用,比如共享单车中的智能锁,以及上面说提到的千兆级LTE,这些都是实现5G的重要创新和参考。也就是说,5G的发展并不是凭空而来,5G必须建立成熟的4G发展的基础之上。也就是说,在包括高通等业界领军者将4G技术准备就绪的时候,我们其实已经做好了5G的准备。


本文作者:佚名          

来源:51CTO

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