在近日舉行的3GPP（第三代合作伙伴計(jì)劃）第80次TSG RAN會(huì)議上，5G NR標(biāo)準(zhǔn)SA（獨(dú)立組網(wǎng)）方案獲得發(fā)布，首個(gè)面向商用的5G標(biāo)準(zhǔn)出爐。5G時(shí)代離我們更近了一步，這無(wú)疑是個(gè)利好消息，畢竟利用5G網(wǎng)絡(luò)的峰值，下載一部8GB的電影只需要6秒，而4G網(wǎng)絡(luò)下，最快也要七到八分鐘。
除了最直觀的感受，5G或許將成為我們可能見到的最具影響力的技術(shù)變革之一，因?yàn)樗粌H是通信技術(shù)的演進(jìn)，更是一場(chǎng)從智能設(shè)備、無(wú)線技術(shù)、接入網(wǎng)、核心網(wǎng)到云端的跨行業(yè)革命。
獨(dú)立組網(wǎng)版的標(biāo)準(zhǔn)意味著5G的無(wú)線接口和核心網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)了端到端全新的業(yè)務(wù)承載能力，這也給垂直行業(yè)的應(yīng)用帶來(lái)機(jī)遇。但另一方面，“這次凍結(jié)的標(biāo)準(zhǔn)依然屬于R15版本，是第一階段基礎(chǔ)版的5G標(biāo)準(zhǔn)?！惫ば挪客ㄐ趴萍嘉?wù)副主任、中國(guó)電信科技委主任韋樂(lè)平告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，不論是從技術(shù)還是市場(chǎng)，5G的推廣應(yīng)用仍面臨不小的挑戰(zhàn)。
真正的5G網(wǎng)絡(luò)
2017年底，5G的非獨(dú)立組網(wǎng)（NSA）標(biāo)準(zhǔn)第一個(gè)版本正式凍結(jié)，相對(duì)NSA，此次凍結(jié)的SA標(biāo)準(zhǔn)不再是4G網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充與增強(qiáng)，也不再采用4G的EPC（演進(jìn)分組核心網(wǎng)），而是采用全新的5G核心網(wǎng)，并具備體現(xiàn)5G特征的一系列功能：網(wǎng)絡(luò)切片、MEC（移動(dòng)邊緣計(jì)算）、服務(wù)化架構(gòu)等。
“本次凍結(jié)的獨(dú)立組網(wǎng)SA標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該說(shuō)是能夠體現(xiàn)5G特征的真正的5G網(wǎng)絡(luò)?！表f樂(lè)平在解釋5G網(wǎng)的進(jìn)步之處時(shí)強(qiáng)調(diào)。
“從5G技術(shù)本身來(lái)看，它的特點(diǎn)是支持大帶寬、低時(shí)延、靈活可配制、適應(yīng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等場(chǎng)景?！敝袊?guó)信息通信研究院副院長(zhǎng)王志勤在近日舉行的2018年IMT—2020（5G）峰會(huì)上表示?！?G支持全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算等技術(shù)的使用，能夠針對(duì)不同的行業(yè)用戶配置網(wǎng)絡(luò)整體資源，實(shí)現(xiàn)差異化的應(yīng)用場(chǎng)景和性能的提升?！?/p>
雖然此次標(biāo)準(zhǔn)的制定對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展將有很大的推動(dòng)作用，但這次凍結(jié)的標(biāo)準(zhǔn)依然屬于R15版本，離第二階段完整版的5G標(biāo)準(zhǔn)R16還存在不小差距。
3GPP會(huì)議上定義了5G的三大場(chǎng)景：eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）、uRLLC（超高可靠超低時(shí)延通信）和mMTC（大連接物聯(lián)網(wǎng)）。韋樂(lè)平解釋說(shuō)：“此次凍結(jié)的標(biāo)準(zhǔn)主要面向可能最先應(yīng)用的eMBB商用場(chǎng)景，再加上部分低時(shí)延高可靠物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，而R16版將重點(diǎn)完成面向高可靠低時(shí)延uRLLC物聯(lián)網(wǎng)垂直應(yīng)用等場(chǎng)景，這是5G真正差異化的新業(yè)務(wù)?！?/p>
“要完成R16階段的標(biāo)準(zhǔn)工作還需要至少15個(gè)月時(shí)間，到2019年9月份才能完成?！表f樂(lè)平補(bǔ)充道。
發(fā)展的車輪已經(jīng)啟動(dòng)，5G標(biāo)準(zhǔn)所確立的高速率、高容量、低時(shí)延和海量連接密度等目標(biāo)，以及描繪的幾大重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景，給電信行業(yè)帶來(lái)諸多新的機(jī)遇。據(jù)韋樂(lè)平介紹，就eMBB場(chǎng)景而言，可能的應(yīng)用有4K高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、遠(yuǎn)程會(huì)診、遠(yuǎn)程教育等；就uRLLC場(chǎng)景而言，可能的應(yīng)用有工業(yè)控制、配電自動(dòng)化、無(wú)人機(jī)控制、面向自動(dòng)駕駛的V2X應(yīng)用等；就mMTC場(chǎng)景而言，可能的應(yīng)用有智慧城市、智能家居、工業(yè)信息化、智能物流等?！半S著實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的部署和行業(yè)應(yīng)用的拓展，更多的潛在應(yīng)用都可能出現(xiàn)，想象空間很大。”
今年是關(guān)鍵一年
“5G第一版標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布為5G產(chǎn)業(yè)的研發(fā)奠定了很好的基礎(chǔ)，現(xiàn)在正是產(chǎn)業(yè)全力以赴投入研發(fā)的關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)?！蓖踔厩诒硎?。
技術(shù)本身并不是驅(qū)動(dòng)5G發(fā)展的源動(dòng)力，需求才是。王志勤介紹，行業(yè)應(yīng)用是5G獲得成功的一個(gè)必備條件，IMT-2020（5G）推進(jìn)組也在大力推進(jìn)垂直行業(yè)的應(yīng)用。
此外，5G推進(jìn)組還專門成立了應(yīng)用工作組，將部分先行領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域作為重點(diǎn)研究方向，包括高清視頻、AR/VR、無(wú)人機(jī)、電力行業(yè)、公安系統(tǒng)等領(lǐng)域。“目前已經(jīng)跟這些行業(yè)開展深度的對(duì)接，把行業(yè)的需求映射到5G網(wǎng)絡(luò)的切片、資源配置和實(shí)現(xiàn)的具體方式，通過(guò)設(shè)施和應(yīng)用示范配合實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步推進(jìn)?！蓖踔厩谡f(shuō)。
自動(dòng)駕駛被認(rèn)為是目前最典型的5G應(yīng)用場(chǎng)景之一?！皩?duì)于智能汽車的安全與商用，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將起到關(guān)鍵性作用，包括智能車輛與人、車、路、云端服務(wù)等交互。”中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所原副研究員、無(wú)人駕駛專家黃武陵向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者表示。
據(jù)黃武陵介紹，5G可以在不依賴廣域網(wǎng)覆蓋的情況下完成車間和車路通信，現(xiàn)階段直連通信覆蓋可達(dá)1公里以上，高速和高密度下的通信時(shí)延小于20毫秒?！皩?shí)現(xiàn)V2V（車到車）和V2I（車到基礎(chǔ)設(shè)施）通信，速度和容量都實(shí)現(xiàn)跨越，這對(duì)自動(dòng)駕駛安全至關(guān)重要。例如，允許無(wú)人駕駛車輛遠(yuǎn)程運(yùn)維人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和車輛診斷信息實(shí)時(shí)評(píng)估并接管車輛的操控，避免事故發(fā)生?！?/p>
此外，5G網(wǎng)絡(luò)的安全性和連接性是其商機(jī)所在。在自動(dòng)駕駛車輛上，人們更需要娛樂(lè)與通信連接，5G可滿足提供更高帶寬的需求。
“現(xiàn)階段，需要全面達(dá)成5G技術(shù)規(guī)范共識(shí)，解決技術(shù)上的不確定因素。”黃武陵表示，例如，中國(guó)芯片廠商應(yīng)加速推出適合車載環(huán)境的計(jì)算和通信芯片，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商確定如何針對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的交通環(huán)境的新基站升級(jí)和部署。商業(yè)運(yùn)營(yíng)公司可與自動(dòng)駕駛車輛車企聯(lián)手，確定和拓展駕駛安全、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理等領(lǐng)域的合作，并且簡(jiǎn)化其數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)分析的管控流程，使得商業(yè)變得廉價(jià)，讓用戶愿意升級(jí)到5G網(wǎng)絡(luò)。
王志勤坦言，從研發(fā)的角度來(lái)看，今年是非常關(guān)鍵的一年，“希望通過(guò)今年一年產(chǎn)業(yè)的共同努力，實(shí)現(xiàn)5G系統(tǒng)的商用和預(yù)商用?！?/p>
我國(guó)仍存“致命”軟肋
5G為我們展現(xiàn)了一個(gè)美好的前景，同時(shí)也讓我們看到其中存在許多的挑戰(zhàn)。
在國(guó)家03專項(xiàng)支持之下，中國(guó)在通信標(biāo)準(zhǔn)的軟件實(shí)力上已經(jīng)處于領(lǐng)先地位。這也得到韋樂(lè)平的肯定，“目前中國(guó)在國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)的參與度上顯著提高，已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)制定的主導(dǎo)者之一，特別在5G標(biāo)準(zhǔn)上中國(guó)的提案數(shù)量比4G時(shí)代有了很大的提升，提案的采納度也在逐漸提高”。
“但是，盡管我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)提案數(shù)量巨大，在標(biāo)準(zhǔn)的必要核心專利上還不是很多，與提案的數(shù)量不成比例，這也反映了我國(guó)在基礎(chǔ)性研究實(shí)力上還不夠堅(jiān)實(shí)?！表f樂(lè)平說(shuō)。
談及影響5G發(fā)展的“致命性”軟肋，韋樂(lè)平認(rèn)為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)而言，我國(guó)在實(shí)際高端芯片的研究制造上差距還較大，特別是在射頻芯片上差距更大，在手機(jī)射頻前端的份額幾乎為零，在毫米波段還沒有可商用化的芯片?！斑@方面不僅需要有相當(dāng)強(qiáng)度的投入，還需要有很長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累才行，必須早下決心，下大決心?！?/p>
從技術(shù)層面看，5G首先要面對(duì)覆蓋難的挑戰(zhàn)。據(jù)韋樂(lè)平介紹，由于頻段高、覆蓋差，必然需要有大量的小基站，靠多天線技術(shù)的波束賦形和快速掃描追蹤有望明顯改善，但能否根除覆蓋盲點(diǎn)，仍是一個(gè)不確定事件。
另外，濾波器的性能和集成，高速可調(diào)激光器的傳輸速率、距離和成本，網(wǎng)絡(luò)切片帶來(lái)的跨域、跨技術(shù)、跨平臺(tái)、跨廠家的端到端的技術(shù)和非技術(shù)的挑戰(zhàn)也不容忽視。
從市場(chǎng)層面看，究竟什么應(yīng)用必須用5G？現(xiàn)在并不確定。業(yè)界所期待的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用能否在近期擔(dān)當(dāng)業(yè)務(wù)收入的大任，也不樂(lè)觀。垂直行業(yè)對(duì)5G的熱情和積極性還停留在紙面上。
從投資回報(bào)層面看， 我國(guó)2015年開建4G，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷還很輕，2020年就開建5G， 僅僅5年時(shí)間不太可能收回4G的投資。其次， 5G的頻段高， 基站多（至少是1.8G的2倍）、基站貴（目標(biāo)希望能降到4G的2倍）、功耗高（是4G的7倍），投資會(huì)大幅增加。究竟運(yùn)營(yíng)商能承擔(dān)多高的投資增加，什么業(yè)務(wù)能補(bǔ)償投資的增加？ 韋樂(lè)平認(rèn)為，“這些目前還不清楚，指望流量收入希望不大，指望垂直行業(yè)帶來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)收入，中近期也不靠譜，仍有待技術(shù)和業(yè)務(wù)的突破或者拉長(zhǎng)投資期?！?。