安富利：5G將創(chuàng)造未來(lái)無(wú)限可能

盡管我們目前仍處在5G網(wǎng)絡(luò)部署的早期階段，但是5G技術(shù)的特性和功能已經(jīng)明確，其催生全新應(yīng)用和改進(jìn)現(xiàn)有應(yīng)用的潛力，也得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)可。除了已經(jīng)出現(xiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景之外，業(yè)界普遍認(rèn)為，5G將在醫(yī)療保健、汽車、智慧城市和工業(yè)自動(dòng)化等多個(gè)垂直領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更高水平的創(chuàng)新，這將切實(shí)改變我們生活的各個(gè)層面。多數(shù)分析師和行業(yè)評(píng)論家一致認(rèn)為，5G將為全球GDP的下一輪增長(zhǎng)提供新動(dòng)能。全球移動(dòng)通信系統(tǒng)協(xié)會(huì)（GSMA）近期發(fā)布的一份報(bào)告預(yù)測(cè)，未來(lái)15年，5G將為全球經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)2.2萬(wàn)億美元，其中制造業(yè)、公用事業(yè)以及金融和專業(yè)服務(wù)業(yè)將成為最大的受益者。

圖1: 5G對(duì)全球經(jīng)濟(jì)的影響預(yù)測(cè) (數(shù)據(jù)來(lái)源: GSMA) 

在中國(guó)市場(chǎng)，電信運(yùn)營(yíng)商們正在加快5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)步伐。根據(jù)工信部公布的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2020年底，全國(guó)開(kāi)通的5G基站數(shù)量將超過(guò)60萬(wàn)個(gè)。與此同時(shí)，5G用戶的數(shù)量也不斷增長(zhǎng)，目前累計(jì)終端連接數(shù)已超過(guò)1個(gè)億。此外，隨著新基建政策的提出，各地政府不斷加大投入，推進(jìn)5G基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為5G應(yīng)用的創(chuàng)新提供了強(qiáng)勁動(dòng)力，5G的應(yīng)用場(chǎng)景將更加豐富。

5G將深度賦能多種強(qiáng)大的應(yīng)用場(chǎng)景

5G網(wǎng)絡(luò)的功能可滿足三大應(yīng)用場(chǎng)景的需求，包括增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）、海量機(jī)器類通信（mMTC）、超可靠低時(shí)延通信（URLLC）。

·       增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）：eMBB能夠?yàn)橛脩籼峁└哌_(dá)20Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，從而讓消費(fèi)者獲得更好的服務(wù)體驗(yàn)，它可以支持增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、人工智能（AI）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等對(duì)帶寬需求比較高的應(yīng)用。

·       海量機(jī)器類通信（mMTC,即大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)）：mMTC能夠?qū)崿F(xiàn)廣域覆蓋和深度室內(nèi)穿透，支持海量的設(shè)備連接，使得每平方公里范圍內(nèi)可以連接的設(shè)備數(shù)量高達(dá)100萬(wàn)臺(tái)。此應(yīng)用場(chǎng)景通過(guò)提供低功耗廣域網(wǎng)（LPWA）技術(shù)來(lái)滿足快速增長(zhǎng)的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)需求。LPWA技術(shù)能使用較低功耗，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離覆蓋，其優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸可以支持小型和間歇性的設(shè)備數(shù)據(jù)塊（Data Blocks）。

·       超可靠低時(shí)延通信（URLLC）：URLLC適用于需要執(zhí)行許多關(guān)鍵任務(wù)的應(yīng)用領(lǐng)域，這些應(yīng)用需要超低的端到端時(shí)延（1毫米甚至更短）以及高可靠性和實(shí)用性。

實(shí)際上，并非所有應(yīng)用都需要使用5G技術(shù)的全部功能，有些應(yīng)用可能需要不同的功能組合，通常這會(huì)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程。例如，遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)傳感器使用電池供電，耗電量低、功耗低，采用低數(shù)據(jù)傳輸速率進(jìn)行通信，屬于典型的mMTC應(yīng)用。而遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)則需要綜合eMBB和URRL的功能，因?yàn)樵搼?yīng)用場(chǎng)景需要將大量的傳感器數(shù)據(jù)從機(jī)器人設(shè)備傳送給外科醫(yī)生，同時(shí)還要在手術(shù)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)近乎實(shí)時(shí)的響應(yīng)。

5G的網(wǎng)絡(luò)切片功能足以應(yīng)對(duì)這種需求的不斷變化，該功能可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行分割和管理，并且能夠根據(jù)不用應(yīng)用的需求做出動(dòng)態(tài)的調(diào)整。

圖2: 廣泛的5G應(yīng)用場(chǎng)景 (信息來(lái)源: ITU)

讀懂新興應(yīng)用，洞悉5G的強(qiáng)大功能

正如上文所述，5G將對(duì)未來(lái)全球經(jīng)濟(jì)的繁榮做出貢獻(xiàn)，人們對(duì)此寄予厚望。盡管這些貢獻(xiàn)大多來(lái)自尚未出現(xiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景，但我們可以按照下方表格所描述的方式對(duì)5G的潛在優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分類。此外，該表格還展示了目前已經(jīng)集成了5G技術(shù)功能且備受關(guān)注的應(yīng)用案例。

表1：5G將帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)預(yù)期

熱門應(yīng)用一：自動(dòng)駕駛汽車

無(wú)人駕駛汽車技術(shù)的發(fā)展在當(dāng)前備受矚目，百度Apollo、谷歌的Waymo、寶馬的Vision iNext概念車以及特斯拉的車型經(jīng)常成為媒體爭(zhēng)相報(bào)道的焦點(diǎn)。盡管這些所謂的無(wú)人駕駛車輛仍然處在研發(fā)階段，但分析人士預(yù)測(cè)，該領(lǐng)域在未來(lái)5年將出現(xiàn)強(qiáng)勁增長(zhǎng)，而5G網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及被視為推動(dòng)這一增長(zhǎng)的基本前提。

為了保障車輛的安全、可靠運(yùn)行，要求自動(dòng)駕駛汽車必須持續(xù)與周邊環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)，并與其他車輛、路邊基礎(chǔ)設(shè)施、行人以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心等實(shí)體進(jìn)行通信。這種互動(dòng)需要依賴5G技術(shù)的強(qiáng)大功能才能得以實(shí)現(xiàn)：URLCC使車輛能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)并做出決策；eMBB支持海量的數(shù)據(jù)傳輸，使得車輛在感知周圍環(huán)境并與之通信的過(guò)程中，處理高達(dá)200萬(wàn)Gbps的數(shù)據(jù)吞吐量；mMTC為道路兩側(cè)廣泛的傳感器網(wǎng)絡(luò)提供支持。支持自動(dòng)駕駛所需的蜂窩技術(shù)子集被稱謂車聯(lián)網(wǎng)（V2X），而且3GPP已在其不同版本的標(biāo)準(zhǔn)中逐步制定了利用蜂窩技術(shù)支持V2X的技術(shù)規(guī)范。

圖3：3GPP V2X標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)（來(lái)源：5GAA,C-V2X部署時(shí)間表）

熱門應(yīng)用二：遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)

將從5G網(wǎng)絡(luò)的早期部署中獲益的另一個(gè)應(yīng)用則是遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)。觸覺(jué)和視覺(jué)反饋對(duì)于此類手術(shù)而言至關(guān)重要，醫(yī)生必須在10毫秒之內(nèi)對(duì)這兩種類型的刺激做出反應(yīng)。以前，制約遠(yuǎn)程手術(shù)發(fā)展的主要障礙就是響應(yīng)時(shí)間。因此，迄今為止，施行手術(shù)時(shí)，醫(yī)生必須與患者身處同一物理環(huán)境中，一直對(duì)外科手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行直接控制。

目前愛(ài)立信正與倫敦國(guó)王學(xué)院（KCL）合作，開(kāi)展基于5G技術(shù)的遠(yuǎn)程手術(shù)研究。愛(ài)立信已經(jīng)開(kāi)發(fā)出專用的觸覺(jué)手套，它能夠?yàn)橥饪漆t(yī)生提供執(zhí)行手術(shù)的觸感，讓他們得以使用機(jī)器人設(shè)備對(duì)患者進(jìn)行遠(yuǎn)程手術(shù)。5G的eMBB功能可以用來(lái)傳輸機(jī)器人設(shè)備上先進(jìn)傳感器陣列所采集的觸覺(jué)數(shù)據(jù)以及來(lái)自手術(shù)室的視頻。5G的URLCC功能也至關(guān)重要，它可以將數(shù)據(jù)在10毫秒之內(nèi)從執(zhí)行遠(yuǎn)程手術(shù)的手術(shù)室傳輸給外科醫(yī)生。

令人欣喜的是，5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被成功應(yīng)用到了遠(yuǎn)程人體手術(shù)之中。2019年3月，解放軍總醫(yī)院海南醫(yī)院的主任醫(yī)師凌至培借助5G網(wǎng)絡(luò)，跨越3,000多公里，對(duì)位于北京的一名帕金森病患者成功實(shí)施了遠(yuǎn)程人體開(kāi)顱手術(shù)。

熱門應(yīng)用三：物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)的爆炸性增長(zhǎng)并沒(méi)有減弱的跡象，Gartner預(yù)測(cè)，到2020年，將有208億臺(tái)設(shè)備連接入網(wǎng)，而IHS Markit預(yù)計(jì)，到2030年，全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將到達(dá)1,250億臺(tái)。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用涉及大多數(shù)的行業(yè)，以智能傳感器或智能設(shè)備的使用為典型代表，涵蓋智能工廠、智慧城市、農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)、管道監(jiān)測(cè)、飛機(jī)維護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域。這些應(yīng)用大多需要LPWAN技術(shù)，該技術(shù)的特點(diǎn)是能夠增強(qiáng)室內(nèi)、室外和地下的信號(hào)覆蓋，支持電池供電的設(shè)備。使用電池供電的設(shè)備只是偶爾需要傳輸數(shù)據(jù)，電池的使用壽命可以長(zhǎng)達(dá)10年。

許多電信運(yùn)營(yíng)商一直在開(kāi)發(fā)基于NB-IoT或者LTE-M網(wǎng)絡(luò)的LPWAN解決方案和產(chǎn)品。3GPP R13標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)NB-IoT和LET-M技術(shù)有明確的定義。據(jù)GSMA公布的數(shù)據(jù)，截至2019年10月，全球已實(shí)現(xiàn)商用的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)為89張，LET-M網(wǎng)絡(luò)為34張。意識(shí)到這項(xiàng)投資的重要性，3GPP已經(jīng)確認(rèn)這兩種技術(shù)均符合5G標(biāo)準(zhǔn)，并將隨著5G標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)演進(jìn)而強(qiáng)化mMTC 功能，從而確保了現(xiàn)有解決方案的平滑過(guò)度。

5G之旅才剛剛開(kāi)始

雖然5G網(wǎng)絡(luò)的推出到現(xiàn)在僅有一年多，但即使是在5G網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始部署之前，人們對(duì)5G技術(shù)的熱情也異常高漲。分析師預(yù)測(cè)，5G將成為推動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新引擎，未來(lái)將為各個(gè)行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)巨大機(jī)遇。5G真正的價(jià)值在于賦能新興應(yīng)用，而不只是讓手機(jī)的網(wǎng)速變得更快。很顯然，我們目前還處在5G漫長(zhǎng)旅程的初期，但是隨著運(yùn)營(yíng)商不斷加大投入，以創(chuàng)建功能全面的5G網(wǎng)絡(luò)，擁抱無(wú)限商業(yè)機(jī)遇，創(chuàng)新的步伐勢(shì)必將會(huì)加速。

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