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能給我們帶來什麼

時間:2024-10-28 12:18:17

5G未來,在5G網絡的支撐下,智慧城市、智能制造、環境監測、遠程手術、無人駕駛汽車等時髦概念将逐步成為現實,萬物互聯不是夢

有人曾經用通俗的方法解釋從2G到4G的變化:如果2G意味着隻能看txt文本,3G則是gif圖,4G則進入到視頻時代,那麼5G呢?5G,顧名思義是第五代通信技術,目前4G的速度與5G相比完全可以拿龜兔賽跑來形容。單純用網速的提升去描述5G似乎過于簡單化。

英國薩裡大學5G創新研究中心的拉希姆教授在BBC的采訪中說:“如果你覺得5G意味着應用程序不再拖延,視頻不卡,網絡超負荷的不複存在,你可能是正确的,但是你隻說出了故事的一半。5G網絡将是對無線電頻譜資源的一次巨大的重修和協調統一。未來,在5G網絡的支撐下,智能城市、遠程手術、無人駕駛汽車和物聯網等時髦概念将逐步成為現實。”

雖然在國際上目前對5G尚沒有統一的定義,但業界普遍認為,5G的能力将不僅僅體現在上網速度上,低功耗、低時延、低成本、較高實際體驗速率等均将成為鑒定5G的關鍵指标。除了人與人之間的無縫連接,5G還能實現“人與物”及“物與物”之間的高速連接,實現在終端、無線、網絡、業務等領域的進一步融合及創新。

相對于4G通信,5G通信能夠提供覆蓋更廣泛的信号,而且上網的速度更快、流量密度更大,同時還将滲透到物聯網中,實現智慧城市、智能制造、環境監測、工業自動化、醫療儀器、無人駕駛、家用電器和手持通訊終端的深度融合,換言之,就是萬物互聯。

事件中國企業獲全球5G标準“話語權”

2016年11月18日,在美國内華達州舉行的國際移動通信标準化組織(3GPP)無線物理層(RAN1)第87次會議上,PolarCode被3GPP确定為5GeMBB(增強移動寬帶)場景的控制信道标準方案。

本次會議上,中國企業(以華為為代表)所主導的PolarCode正面迎戰兩大強勁對手:美國企業(以高通為代表)主導的LDPC碼(低密度奇偶校驗碼)、法國企業主導的Turbo碼。此前,Turbo碼被用在4G标準方案中,而LDPC碼已被确定為5GeMBB數據信道的編碼方案。最終,經多輪争奪,PolarCode被大會确立為5GeMBB控制信道的編碼方案。

“這對于華為等中國企業是絕對利好,在2G、3G、4G時代,中國企業隻能跟随别人的标準。5G時代,中國企業終于站上了參與國際通信标準制定的舞台,這顯示了中國在通信領域的實力積累和不斷增強的話語權。”有業内人士情不自禁地說。

而中國IMT-2020(5G)推進組的一家參與方也表示,這是中國企業在5G産品、技術成果産業化、專利知識産權防禦上取得的一次勝利。作為推進組核心成員之一,華為方面表示,這是5G标準的一個裡程碑,将堅定電信運營商、設備商、芯片和終端廠商等各方共同合作的信念和決心。有通信業内人士表示,PolarCode的引入将使5G網絡的用戶體驗獲得明顯提升,進一步提升中國5G标準的競争力。

信道編解碼是無線通信領域的核心技術之一,其性能的改進将直接提升網絡覆蓋及用戶傳輸速率。而PolarCode與Turbo碼相比,在速率、延時、吞吐量、穩定性等通信技術指标和場景上表現最佳,僅需更低的信噪比即可達到相同的誤碼性能。以華為為主的中國企業對Polar碼的潛力已形成共識,并投入了大量研發力量對其在5G的應用方案進行深入研究、評估和優化,在傳輸性能上取得了突破。

11月20日,IMT-2020(5G)推進組于北京召開了5G研發試驗第二階段技術規範發布會。本次發布會上,IMT-2020(5G)推進組副組長、中國移動技術部總經理王曉雲代表推進組發布了5G技術研發試驗第二階段規範。工信部信息通信發展司司長聞庫表示,本次發布的規範是5G樣機開發、系統技術方案驗證及5G産業鍊培育的基礎,對有效開展5G技術研發試驗具有重要意義。同時,聞庫對做好5G研發與技術試驗等工作提出了“四個注重”,注重标準與研發協同、注重産業鍊構建、注重頻譜研究、注重國際合作。

此前,由IMT-2020(5G)推進組牽頭組織,我國于2016年1月啟動了5G研發第一階段測試,9月22日發布了測試結果。該階段主要完成了5G無線和網絡關鍵技術的性能和功能測試,包括大規模天線、新型多址、新型多載波、高頻段通信等七個無線關鍵技術,以及網絡切片、移動邊緣計算等四個網絡關鍵技術。測試結果顯示,上述關鍵技術可支持Gbps用戶體驗速率、毫秒級端到端時延、海量連接(每平方公裡百萬連接)等多樣化5G場景需求。

至于第二階段的驗證測試重點,上述IMT2020(5G)推進組某參與方透露,第二階段的核心是高速、低時延、低功耗的典型5G場景的無線空口和網絡技術方案的研發及實驗,将于2017年底完成。據悉,我國5G技術研發試驗第二階段測試将基于統一的試驗平台、統一頻率、統一設備和測試規範開展,并積極引導芯片、儀表廠商參與,開展産業鍊的對接測試。

背景一個編碼為何會引起業界轟動?

編碼和調制是無線通信技術中最核心最深奧的部分,被稱為頂級的通信技術。信道編解碼在基礎通信框架中位于物理層位置,其性能的改進将直接提升網絡覆蓋及用戶傳輸速率。

早在上月葡萄牙裡斯本召開的會議上,LDPC方案被确定為5G中長碼編碼方案。自此,5G标準又一個關鍵環節取得突破性進展。曾經壟斷3G和4G時代編碼的Turbo2.0編碼由于支持者少,未來很可能會退出。

有測試結果顯示,通過Polar碼的使用和譯碼算法的動态選擇,同時實現了短包(大連接物聯網場景)和長包(高速移動場景,如自動駕駛等低時延要求)場景中穩定的性能增益,使現有的蜂窩網絡的頻譜效率提升10%,還與毫米波結合達到27Gbps的速率。

實測結果證明Polar碼可以同時滿足超高速率、低時延、大連接的移動互聯網和物聯網三大類應用場景需求。

一時間,有關“華為碾壓高通,拿下5G時代!”、“中國标準戰勝了美國标準、中國拿下5G時代霸主之位”的說法滾滾而來,顯然有些誇大其詞。

需要注意的是,這隻是中國企業争取5G話語權道路上的一小步。“如果把5G标準比作早餐的菜單,現在隻确定了是喝咖啡還是喝茶(技術大方向),至于具體是喝哪種茶或咖啡(具體的系統設計方案),則是下一個階段的事情了。”電子創新網創始人張國斌如此說。

業内資深技術人士表示,3GPP将Polar碼确定為5GeMBB場景控制信道的編碼方案,隻是5G标準的一部分,雖說份量不小,但并不能稱之為中國制定5G技術标準,接下來還有很多環節。例如幀結構、波形和多址等,隻能說華為主導Polar碼成為5G标準的重要角色。

5G标準制定“長路漫漫”,現在PolarCode入選5G标準隻是其中一步,還遠未到“中國主導5G”的時候。

技術是第一生産力,通信技術相對複雜,但誰掌握了标準技術即擁有了話語權和制高點,自然受益匪淺。30年前,高通公司把軍用的CDMA技術用于民用通信,推出了IS-95标準,成為與歐洲的GSM競争的第二代移動通信系統,也就是我們常說的2G時代。

2G時代,GSM取得了勝利,但高通公司主導的Viterbi譯碼算法讓産業界相信了CDMA代表了無線通信技術的發展方向,因此3G時代,WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA都采用了CDMA技術。如今,高通的絕大部分利潤就來自于基于該技術标準的專利授權。

在3G時代,中國雖然自主研發了TD-SCDMA,但是技術上依然無法與其相提并論。即便到了4G時代,中國TD-LTE有了一定的突破,但是其核心長碼編碼Turbo碼和短碼咬尾卷積碼,都不是中國原創的技術。這就導緻美國高通動不動就控告中國公司侵權,索取額外專利費。

此次華為主導推動的PolarCode碼被3GPP采納為5GeMBB控制信道标準方案,是中國在5G移動通信技術研究和标準化上的重要突破。如此來看,也就明白一個Polar碼為何會在業界引起轟然大波了。

焦點5G的應用價值有多大

先來看看5G有何不同,首先,同3G和4G相比,5G速度超快。專家認為,5G數據傳輸速度最終可以達到驚人的800Gbps,比目前測試的最新技術快100倍。三星公司曾在2013年宣布正在測試1Gbps運行的網絡,記者當時激動地報道稱,1Gbps意味着不到半分鐘便可下載一部高清電影。而800Gpbs速度相當于1秒鐘可以下載30部高清電影。

其次,5G網絡的容量将是巨大的。數據顯示,目前全球約有70億個網絡連接,到2020年全球網絡連接将達到1000億個。5G網絡的一個重要特征就是能承載1000億個網絡連接,這将為物聯網的進一步鋪開和萬物互聯時代的到來奠定重要基礎。目前網絡連接仍以人與人之間的連接為主,但可穿戴設備、智能家居、智能汽車等智能設備的大規模商用,将帶來大量人與物、物與物的連接,從而形成更廣闊和開放的物聯網世界。

第三,5G網絡的另一特點是穩定性高,不會斷掉。專家預測,5G網絡的可靠性相當于光纖連接,能夠保證突然中斷的情況不再出現。這對安全至關重要,無論是遠程手術,還是智能交通都要求網絡不能在關鍵時刻掉鍊子。

另外,5G網絡的時延隻有百萬分之一秒,這是人類所不能察覺的速度,比4G網絡快了約50倍。

未來5G的生活會是什麼樣?清晨醒來,卧室的燈和空調自動開啟,當你來到衛生間,洗臉水已自動調至合适的溫度,數碼牙刷記錄并上傳你的牙齒以及口腔的實時數據;戴上眼鏡,妻子帶着孩子正在上學的路上,通過眼鏡片上的虛拟現實顯示,孩子向你揮手說早安;你吃過早餐,遙控你的汽車自動開到門口接你,汽車帶着你自動行駛在馬路上,你在車上開啟了視頻會議……

以上便是未來5G生活的場景。在5G物聯網内,人們就有了“千裡眼”和“順風耳”,通過掌握物品的狀态、情況和數據,從而更好地管理和操控它們。比如,你出差忘帶了一個文件,可以立刻通過網絡控制家庭監控設備找到文件,操控智能機。物聯網不僅可以讓你通過遠程控制的方式調節室内溫度,甚至在列車還未到站的時候就可以告訴等車的乘客們現在還有多少空座。

新型的5G“多址技術”可以将移動網絡接入數量提高近百倍。目前我們的4G僅可以連接手機等少量設備,而5G網絡除了手機以外,還可以連接近百件設備,大到一輛車,小到一根針。

汽車變成大“手機”接入網絡,互不幹擾自動行駛,優化道路交通,解放駕車的碎片化時間。在車内開視頻會議、玩遊戲皆可實現。同樣,智能化生活方式已慢慢進入尋常百姓家。智能雨傘、水杯、餐具甚至智能女性衛生棉條已陸續面世。

專家預測,萬物互聯了,“手機”的概念将會逐漸淡化。未來以手機為代表的智能終端将呈現融合化、微型化和多元化發展趨勢,移動智能終端的功能将與眼鏡、手表、鞋服等可穿戴設備融合。

5G所提倡的三大場景:增強型移動寬帶,按照計劃能夠在人口密集區為用戶提供1Gbps用戶體驗速率和10Gbps峰值速率,在流量熱點區域,可實現每平方公裡數十Tbps的流量密度。簡單點來說就是覆蓋率更廣,速度更快,信号更好。

海量物聯網通信,不僅能夠将醫療儀器、家用電器和手持通訊終端等全部連接在一起,還能面向智慧城市、環境監測、智能農業、森林防火等以傳感和數據采集為目标的應用場景,并提供具備超千億網絡連接的支持能力。簡單來說以後生活中的大部分物品實現全部智能化。

低時延、高可靠通信,主要面向智能無人駕駛、工業自動化等需要低時延高可靠連接的業務,能夠為用戶提供毫秒級的端到端時延和接近100%的業務可靠性保證。

1000億個

5G網絡的一個重要特征就是能承載1000億個網絡連接,這将為物聯網的進一步鋪開和萬物互聯時代的到來奠定重要基礎。

啟示重要武器:5G不是比4G多1G

有很多人同德國德勒斯登工業大學(TUDresden)通信網絡教授FrankFitzek的觀點一緻:“5G聽起來就像是4G的進一步升級,但其實不然,它是為了物聯網設備的控制與操縱而打造的。”

到2020年,預計全球将有高達500億台—5000億台的物聯網設備互相連接,這些設備大部分都不會是智能手機。

“在還未誕生時,5G就被賦予連接萬物的使命。”愛立信中國區總裁趙鈞陶說,“5G網絡将能在1平方公裡的範圍内為超過100萬台物聯網設備提供超過100Mbps的平均數據傳輸速度。所以,5G是信息通信技術發展階段中的重要轉折點,其巨大變革力從此前的産業内向全社會滲透。”

趙鈞陶認為,從相關國際組織到主要國家的政府和企業之所以都在5G上花費巨大的精力,根本原因在于,5G是連接所有行業和生态圈的底層基礎設施,是卡位未來的重要武器。

智能手機的計算能力、處理能力和互聯網應用已經令人歎為觀止,當移動通信行進到5G時代,它的主要戰場從局限在消費領域擴展至和各個行業更加緊密地聯結,遊戲規則也将不同。

“技術演進到今天這個階段,已經完成了語音的提升、大數據的處理、海量的應用,以及向個人消費者的滲透。但要談及移動互聯網與其他産業融合,對技術的要求不僅更高、更嚴苛,也更複雜,這也是5G的任務所在。5G需要在行業内建立一套小生态系統和與其他産業深度結合的大生态系統。也就是說,跨産業協作極度重要。”趙鈞陶說。

事實上,目前業界已經開始全面考慮5G的多種場景與各種行業的應用需求,但是産業融合同樣不輕松,趙鈞陶說:“跨行業合作需要行業間進行有效交流,理解彼此的訴求,找準自身定位,探讨共赢的合作方式。”

由于擁有低時延、大帶寬和高鍊接密度等優勢,5G被業界認為是實現自動駕駛和車聯網通信的關鍵技術。目前業界都将5G的商用鎖定在2020年之前,各汽車企業推出自動駕駛汽車的時間幾乎與此相同,并紛紛将自動駕駛汽車開上路面。

在第三屆世界互聯網大會期間,諾基亞同浙江移動及當地政府合作,在烏鎮子夜路延長線公路上進行車輛安全駕駛實地演示,它的“5G車聯網解決方案Car-2-X”第一次在中國實現了超低時延的車輛安全輔助駕駛。百度的18輛無人車在桐鄉市子夜路智能汽車和智慧交通示範區内也進行了首次公開道路運營和體驗,首次在國内全開放城市道路,實現全程無人工幹預的L4級自動駕駛技術。

不僅是自動駕駛汽車,遠程醫療也将因5G成為家常便飯。醫生可以在千裡之外為手術提供解決方案或給病人問診,甚至借助機器手臂進行手術。

從2G到4G,運營商提供的業務依然是語音、短信、數據等業務,屬于人與人的連接。而到了5G,物與物連接的崛起,網絡已成為整個社會運轉的基礎,甚至物聯網已成為新的攻擊入口。

“過去,網絡受到攻擊我們頂多覺得某個網站上不去了。現在網絡一旦受到攻擊,就可能意味着我們什麼都不能幹了。因為我們的生活、工作已經離不開網絡。”奇虎360公司董事長周鴻祎指出。

到2025年,相互連接的設備數量預計将超過1000億台,而那些曾經在科幻電影中出現的災難性情節已經發生在現實生活中。近年來,智能硬件的蓬勃興起,但與之而來的安全問題卻沒有得到應有的重視。因而,在2016年的10月下旬,美國遭遇了史上最大的一次網絡攻擊,導緻東海岸斷網。

周鴻祎說:“這次斷網來自幾十萬的攝像頭發起的攻擊,這實際上是第一起大規模的物聯網攻擊。大規模利用物理設備和針對物理設備的攻擊将是物聯網時代的特征,同時這也是我們的挑戰。”

據周鴻祎介紹,360的全球網絡攻擊預警系統8月就已經感知到了這次利用攝像頭的攻擊,并于9月在行業内部就這種攝像頭的攻擊發出警告。随着世界範圍内智能硬件設備數量的增多,未來如果要防範複雜的智能硬件平台上的攻擊,可能并不容易。

根據360全球網絡攻擊實時監測預警系統跟蹤監測,黑客入侵、控制了全世界十多萬台智能硬件設備,組成了僵屍網絡,對美國互聯網域名解析服務商DYN進行DDoS攻擊,導緻了這場災難。周鴻祎認為:“十多萬台設備被控制發起的攻擊已經讓半個美國網絡癱瘓,數十億設備如果被控制則足以讓全球互聯網癱瘓。”

“在這種情況下,沒有國家能夠成為網絡攻擊的旁觀者、幸存者,大家都将成為受害者。這就需要全球各個國家建立起協調和溝通機制,共同打擊網絡犯罪和網絡恐怖分子。”周鴻祎提議道。
   

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