發布時間:2021-02-20 文章來源:鴻宇科技 瀏覽次數:2160
2020年:5G規模化應用元年
中國的5G實驗室于2019年10月31日正式啟動商用,但是真正的商用網絡建設規模化是在2020年。在2020年,我們征服新冠肺炎疫情,疫情催熱了對5G的需求,中國的新基建戰略加快了5G的建設速度。在2020年,中國的5G建設就直接走進了獨立組網的階段,到年底,中國新增5G基站58萬座,累計達到了71.8萬個,5G的連接數超過了2億,居全球首位。GSMA(全球移動通信系統協會)曾預測,在2020年年底,中國的5G占到全球5G連接數的85%,中國的5G在全球5G中明顯占據舉足輕重的位置。
工信部已宣布在2021年中國將再新建60萬個5G基站,5G將實現新一代信息技術的無縫融合。
我們走過了第一代移動通信,是模擬的,一個蜂窩小區依靠頻率的不同區分用戶;以GSM為代表的2G是數字的,以時間的不同區分用戶;3G都是CDMA,以碼道的不同區分用戶;4G把頻率的、時間的、碼道的多重因素復合起來,提升峰值速率達到100M;5G多址方式是4G的演進,當然5G將峰值速率提高到20個G,但未來還有6G。
5G主要依靠無線技術,是超密集的組網,把蜂窩做得更密,大規模天線,把空分復用的因素綜合進來,全頻譜接入,增加更多的頻率利用,還有物理層的改進。使得5G實現了增強移動寬帶、高可靠低時延、廣覆蓋大連接,事實上除了無線技術,5G在網絡技術上突出了云化、虛擬化、網絡切片。
5G跟4G比,在多項性能上有1到2個數量級的提升。5G雖然是無線技術,但是它的高寬帶、低時延、大連接、高可靠,把云計算、物聯網、大數據、人工智能、區塊鏈,以及工業互聯網等新一代信息技術無縫地融合,打通了數據從采集、傳輸、存儲、處理、分析、決策的全過程,發揮了數據作為生產要素的作用。
5G助力云網邊端,協同數據處理,借助5G的傳輸,終端的計算可以向云—邊—端遷移,終端不需要下載核心軟件,降低了終端的成本,即插即用。而且云—邊—端數據的協同會降低延時,改進用戶的體驗。舉例說,像VR視頻,如果僅靠手機來實現渲染,整個手機會發熱,而且用戶體驗效果差,會出現卡頓。現在手機與邊緣計算、云計算相合作,由手機負責前景,變化比較快的交互;AI計算負責背景以及云負責整個綜合的處理。如果由手機渲染效果,每秒只能是5到7幀;如果是云—邊—端協同,每秒就可以實現58到60幀,用戶的體驗得以大幅改進。這種應用不僅在消費領域,而且在工業互聯網、車聯網等場景也需要云—邊—端的協同。根據IDC的預測,未來將有超過50%的數據會在邊緣上來處理,5G還推動物聯網發展到寬帶大連接的智能網。
2016年,國際上通過了MBIOT窄帶物聯網標準,它能支持20K比特和250K比特每秒的信道,但這是窄帶的。而大量的物聯網應用要求寬帶,現在5G可以實現100M比特每秒的物聯網信道,而且5G還能支撐1平方公里100萬個傳感器聯網。更進一步,我們可以把物聯網的芯片、物聯網的操作系統嵌入到物聯網終端,使得AI跟IoT結合,變成AIoT,即我們稱之為的智聯網。還可以把區塊鏈嵌入到物聯網之中,使得物聯網接入認證、數據加密和授權安全得到更好的保障。
5G性能提升帶來的應用拓展
通過5G的連接,我們不僅上網、上云,還可以上鏈。從網絡互聯到數據互聯,以及價值互聯;從物聯網到智聯網,到信聯網,從萬物互聯到萬物智聯,到萬物信聯。
5G開啟了超清視頻的時代,我們現在的高清視頻是2K,未來我們還要發展到4K、8K。8K和2K比不僅是分辨率提高了16倍,幀也從原來每秒25幀到120幀,每個像素的比特數從8比特到16比特,視寬、視域也大大增擴。
5G的高帶寬和低時延實現了高清視頻的實時遠端直播,5G支持超清和高運動速度的視頻直播和3D視頻的應用。5G本身可以同步運動場上的多個機位的攝像頭,可以把多個機位的信號同時上傳,讓場外的觀眾都像場內觀眾一樣隨心所欲觀看某一個角度的視頻。當然,多機位視頻也可以在后臺重新合成為一個360度的視頻。5G的高運動速度特別適合于高速運動,像2022年的北京冬奧會,我們在高山滑雪運動員的頭盔和雪橇上裝上5G的攝像頭,場外的觀眾就可以跟運動員一樣感受到高度、難度、溫度、速度。高山滑雪的運動速度是每小時250公里,三維視頻因為5G而可以變得有更多的應用場景,現在3D通常都是降低一半清晰度,左眼一半、右眼一半。所以,只有到8K的視頻,三維視頻才能得到類似4K這樣的清晰度,甚至比4K更好一點,而普通的2K視頻清晰度降一半,那效果就打了折扣。
5G還激活虛擬現實、增強現實的應用,比如,國鐵南昌機務段,讓高鐵的司機戴上5G和VR的頭盔眼鏡,模擬出高鐵行車過程中可能面臨的場景來訓練司機。依靠5G+AR/VR眼鏡,可以實現機器視覺質量檢測,也可以進行模擬教學。
在消費領域,5G+VR也可以在電商平臺上購物時,在手機上看到自己穿上選中的衣服樣子的虛擬景象。
當然更多的5G應用是在工業上,它把工業生產的各個環節關聯起來,實現數據的全程盤活,如數學建模、協同設計、智能制造、機器視覺、數字孿生、供應鏈管理、市場管理等。但5G的關鍵性能現在還沒有完全開發利用起來,比如說超寬帶,現在中國電信與中國聯通聯合建網,可以有200M的載波,合起來可以支持峰值速率到2.7Gbps。未來使用毫米波的頻段,峰值速率還可以到20個G。這樣可以實現什么呢?可以實現在生產環節利用激光視頻掃描機器零件,生成一個實際的三維模型,然后通過5G傳到后臺,與預存的理論三維模型比對,可以精確地檢測產品的質量。
前面所說的5G+AR/VR,可以很好實現機器視覺產品質量的檢測。
5G的另一個關鍵性能是低時延,它在高可靠應用環境、場景可以做到0.5毫秒。
除了5G+VR培訓高鐵司機以外,工業電機與PLC合并成邏輯控制器,它的時延要求需要低于0.25毫秒,車聯網的要求,L4階段要1到10個毫秒,特高壓電網要求低于3毫秒。這些都需要5G的低時延來支撐。
5G還有一個能力是定位。對于80%的終端,水平室外定位的精度大概10米。室內定位垂直的精度是3米,垂直精度跟我們現在的衛星導航定位已經相當了。室內定位精度,不論垂直和水平都優于3米,而現在衛星導航是做不到室內定位的。
新的一年,5G標準會演進到R17,它的定位精度會進一步提升到0.3米。這種定位能力在自動駕駛、碼頭裝卸、室內定位上得到很好的實際應用。
5G還有一個特點是可靠性。它的高可靠性的指標優于99.9999%。主要是在什么情況下應用呢?遠程駕駛、自動泊車、特高壓電網,以及一些高可靠的機械加工。
這些5G性能在2020年有些已經在應用了,但是大部分還沒有真正把5G的關鍵性能在應用上體現出來。我們相信5G的優異性能會開創數字化、智能化轉型的新業態,會推動信息化、工業化融合的新內容。
5G關鍵應用預示著新的巨大機會
2G全球商用是在1991年,中國是在1994年。2G的數字終端能力帶起來了短信、手機QQ、支付寶等;3G全球商用是在2001年開始的,中國是在2007年開始的;3G的數據傳輸能力催生了智能手機、移動電子商務、微博、O2O,以及微信等。這些應用都是在3G開始的時候沒想到的。4G全球商用是在2010年開始的,中國是在2013年。4G的寬帶能力帶起來了掃碼支付、共享單車、網約車、共享電商、移動智能搜索,還有短視頻。這些應用也是在4G出現以后才興盛起來的。
5G,中國與全球發達國家同步在2019年開始商用。5G的云端智能融合能力,將會帶來超清視頻、虛擬現實、智聯網、工業互聯網、車聯網。但是實際上未來5G的應用遠遠不限于此。根據移動通信發展的歷史,移動通信的新業態是網絡能力具備以后催生的,5G一定會產生出現在還想象不到的新應用。
5G的潛力有待發揮,在垂直行業的應用還會激發出更多、更大規模的新業態。
有咨詢公司預測,2035年5G會使全球增加13萬億美元的產出,對應的GDP增加7%,全球是13.6萬億美元,中國是1.1萬億美元。
不僅5G,人工智能也會因為5G而得到更廣泛的應用,麥肯錫曾經預測,2035年人工智能會為全球GDP增加1.2個百分點,對應經濟產出增加13萬億美元。埃森哲預測,2035年人工智能使全球利潤率提高38%,相當于經濟增長14萬億美元;2030年工業互聯網能夠為全球經濟帶來14.2萬億美元的經濟增長;5G、人工智能、工業互聯網三者的結合,分別帶來13萬億美元、13萬億美元、14萬億美元的經濟增長。保守一點計算,到2035年,如果將GDP算入經濟增長,5G、人工智能、工業互聯網會在2035年使全球經濟增長40萬億美元。
現在,5G的商用標志著我國互聯網發展的又一個關鍵時期。中國互聯網走過了26年,經歷了四次大的磨煉。
第一次是2000年網絡泡沫的破滅。
第二次是2003年“非典”的爆發。
第三次是2008年國際金融危機的爆發。
第四次是新冠肺炎疫情的爆發。
再加上中國網絡科技企業被列為打壓對象的逆全球化脫鉤,對我國又是一次嚴峻考驗。在這個過程中,總有互聯網企業等不到新時代的到來就被大浪淘沙或者錯失了發展機會。但每一次也預示著新的機會,而且危機過后仍會開啟新的網絡時代。
目前,5G的商用其影響將比移動互聯網的到來更深遠,只有敏銳地抓住潮流趨勢,加快創新驅動、業務轉型的企業,才能開拓新的藍海。
我國14億大眾是中國互聯網航船的壓艙石,中國高質量發展新格局將開拓互聯網更大的發展空間。5G商用更展現了互聯網發展的新一輪黃金時期,也是傳統企業數字化轉型的關鍵時期。
5G的商用無疑是2020年全球科技與產業發展的一件大事。中國的5G部署走在了全球的前面。5G作為新一代信息技術無縫融合的紐帶,打通了數據從采集、傳送到分析、決策的全過程,強化了數據作為生產要素的作用,成為數字產業化和產業數字化的引擎。
目前,我國5G網絡覆蓋有待擴展,與5G配套的內容開發和產業生態急需完善,社會與經濟領域的新動能價值尚未充分發揮。
新基建將加快5G網絡的部署,并開拓更大的應用空間。5G發展的前景廣闊,但需要持續地創新去實現。