5G時(shí)代，萬(wàn)物互聯(lián)將至

千尋

錯(cuò)過(guò)了2G、3G、4G時(shí)代，中國(guó)在全球5G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)上有了比較有分量的話語(yǔ)權(quán)。美國(guó)時(shí)間11月17日凌晨，在3GPPRAN第187次會(huì)議關(guān)于5G短碼方案討論中，中國(guó)華為推薦的PolarCode（極化碼）方案獲得認(rèn)可，成為5G控制信道eMBB場(chǎng)景編碼的最終解決方案。

消息傳來(lái)，中國(guó)的媒體和IT行業(yè)一片振奮，有些媒體已經(jīng)喊出來(lái)中國(guó)掌握5G標(biāo)準(zhǔn)，華為碾壓高通之類的過(guò)于樂(lè)觀的口號(hào)。消息之后，更多理性的專家觀點(diǎn)和深度分析文章姍姍來(lái)到，對(duì)涉及的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了專業(yè)的解讀：“華為拿下5G時(shí)代系誤讀！華為短碼方案成功挺進(jìn)5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但說(shuō)趕超高通還為時(shí)過(guò)早”。

在4G成熟應(yīng)用并驅(qū)動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展的同時(shí)，5G時(shí)代正悄然來(lái)臨。智能制造、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智慧交通……不妨想象一下，萬(wàn)物互聯(lián)將會(huì)給生活帶來(lái)什么變化？引發(fā)何種行業(yè)變革？很多人可能會(huì)疑惑，在全球4G普及率還較低的時(shí)候，有必要開始討論5G嗎？5G時(shí)代離我們還有多遠(yuǎn)？

我們?yōu)槭裁葱枰?G

從1G到4G，主要解決人與人之間的溝通，5G將解決人與人之外的人與物、物與物之間的溝通，即萬(wàn)物互聯(lián)。所謂“5G”，是指第五代移動(dòng)通信技術(shù)，此前移動(dòng)通信領(lǐng)域經(jīng)歷了四代技術(shù)的發(fā)展，其特征是從模擬技術(shù)、數(shù)字技術(shù)一直走到現(xiàn)在的高速多媒體通信，可接入設(shè)備顯著增加，使用速率大大提高，能夠?yàn)橐苿?dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造必要的網(wǎng)絡(luò)條件。

中興通訊無(wú)線經(jīng)營(yíng)部總經(jīng)理張建國(guó)指出，到了5G時(shí)代，人不再是連接的主角，除了數(shù)十億人與人的連接，還將出現(xiàn)數(shù)百億甚至數(shù)千億人與物、物與物之間的連接，未來(lái)萬(wàn)物互聯(lián)的世界蘊(yùn)藏著巨大的機(jī)遇。因此，無(wú)論對(duì)于通信企業(yè)還是整個(gè)國(guó)家而言，掌握5G發(fā)展的主動(dòng)權(quán)就顯得異常重要。

在4G技術(shù)剛剛普及的今天，包括三星、愛立信、諾基亞、華為、中興等國(guó)內(nèi)外企業(yè)，都已在5G技術(shù)研發(fā)上積極跟進(jìn)。據(jù)三星公司介紹，4G技術(shù)更多的是為了提升移動(dòng)寬帶傳輸峰值速率和頻譜效率，目標(biāo)峰值速率是1Gbps；而5G會(huì)在移動(dòng)寬帶峰值速率上有大幅度增強(qiáng)，要達(dá)到20Gbps?！案鼮橹匾氖?，5G是對(duì)海量連接和低時(shí)延高可靠應(yīng)用兩個(gè)新應(yīng)用場(chǎng)景的性能進(jìn)行提升?！比侨驁?zhí)行副總裁、三星電子中國(guó)產(chǎn)品戰(zhàn)略及研發(fā)總裁王彤說(shuō)。

先說(shuō)海量連接?，F(xiàn)在，移動(dòng)通信還是以人和人之間的通信為主。隨著個(gè)人所攜帶的個(gè)人設(shè)備如智能手機(jī)、平板、PC、智能手表、VR等可穿戴設(shè)備的增加，這些設(shè)備之間，這些設(shè)備與家庭物品、社區(qū)物品如公共交通和物流工具等，將來(lái)都有望實(shí)現(xiàn)連接。這樣移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)需要接入的連接數(shù)將是非常巨大的，對(duì)于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)來(lái)講，這無(wú)疑是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，需要一些革新性的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)海量連接。

再說(shuō)低時(shí)延高可靠應(yīng)用。進(jìn)入可以將一切連接起來(lái)的時(shí)代之后，為了保障個(gè)人信息與財(cái)產(chǎn)安全，防御各種犯罪和恐怖活動(dòng)，需要更高層次的安全措施。否則不僅會(huì)造成個(gè)人隱私泄露、金融財(cái)產(chǎn)損失，而且還可能威脅到自動(dòng)駕駛汽車、遠(yuǎn)程控制等相關(guān)人員的生命安全。這些如遠(yuǎn)程醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)、智能工業(yè)控制等應(yīng)用，由于它們的特殊性，需要非常可靠的信息傳輸以及非常低的傳輸時(shí)延，這些應(yīng)用是傳統(tǒng)的4G系統(tǒng)無(wú)法滿足的，將會(huì)依賴于5G系統(tǒng)進(jìn)行低時(shí)延、高可靠的數(shù)據(jù)傳輸。

中興通訊CTO徐慧俊表示，經(jīng)?？吹竭@樣的新聞，由于交通堵塞，急救車沒(méi)能及時(shí)將病人送到醫(yī)院。那么，怎么才能避免這樣的事情出現(xiàn)呢？中興通訊正嘗試通過(guò)無(wú)線通信、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)、跨區(qū)域的交通數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通，甚至對(duì)實(shí)時(shí)路況進(jìn)行主動(dòng)分析。

把車與車之間、車與路之間，乃至更多的道路信息連起來(lái)，彼此分析各自的狀態(tài)，比如每輛車在哪里、以多快的速度在行駛、目的地是哪里、路上有沒(méi)有積水、前方有沒(méi)有紅燈等，然后得出最佳行駛方案，提供給駕駛員，甚至實(shí)現(xiàn)安全無(wú)人駕駛?！岸@些，都需要5G技術(shù)的支撐，因?yàn)槲覀冃枰M可能多的感知和盡可能快的交互?！毙旎劭≌f(shuō)。

5G網(wǎng)絡(luò)開啟物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代

根據(jù)目前各國(guó)研究，5G技術(shù)相比目前4G技術(shù)，其峰值速率將增長(zhǎng)數(shù)十倍，從4G的100Mb/s提高到幾十Gb/s。正因?yàn)橛辛藦?qiáng)大的通訊和帶寬能力，5G網(wǎng)絡(luò)一旦應(yīng)用，目前仍停留在構(gòu)想階段的車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)等概念將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。此外，5G還將進(jìn)一步應(yīng)用到工業(yè)、醫(yī)療、安全等領(lǐng)域，能夠極大地促進(jìn)這些領(lǐng)域的生產(chǎn)效率，以及創(chuàng)新出新的生產(chǎn)方式。

中國(guó)工程院院士、中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)鄔賀銓介紹，隨著5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，各類物聯(lián)網(wǎng)將迅速普及。他介紹，目前汽車與汽車之間還沒(méi)有通訊。有了5G網(wǎng)絡(luò)，就能讓汽車和汽車、汽車和數(shù)據(jù)中心、汽車和其他智能設(shè)備進(jìn)行通訊。這樣一來(lái)不但可以實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的汽車自動(dòng)駕駛，還能利用各類交通數(shù)據(jù)，為汽車規(guī)劃最合理的行進(jìn)路線。一旦有大量汽車進(jìn)入這一網(wǎng)絡(luò)，就能順利實(shí)現(xiàn)智能交通。

歐盟研究認(rèn)為，遠(yuǎn)程醫(yī)療也是5G重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。目前，實(shí)施跨越國(guó)界的遠(yuǎn)程手術(shù)需要租用價(jià)格昂貴的大容量線路，但有時(shí)對(duì)手術(shù)設(shè)備發(fā)出的指令仍會(huì)出現(xiàn)延遲，這對(duì)手術(shù)而言意味著巨大的風(fēng)險(xiǎn)。但5G技術(shù)將可以使手術(shù)所需的“指令-響應(yīng)”時(shí)間接近為0，這將大大提高醫(yī)生操作的精確性。在不久的將來(lái)，病人如果需要緊急手術(shù)或特定手術(shù)，就可以通過(guò)遠(yuǎn)程醫(yī)療進(jìn)行快速手術(shù)。

5G網(wǎng)絡(luò)同樣能讓普通用戶受益匪淺。除了多樣化、不卡頓的各類多媒體娛樂(lè)外，智能家庭設(shè)備也會(huì)接入5G網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供更為便捷的服務(wù)。例如，普通用戶下載一部8G高清電影的時(shí)間將從3G時(shí)代的70分鐘和4G時(shí)代的7分鐘，降低到短短的6秒鐘。除深刻地影響我們的生活，還將帶來(lái)數(shù)不清的新機(jī)會(huì)，當(dāng)然也將給傳統(tǒng)模式的保守者帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。

除上述應(yīng)用外，眾多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用也將成為5G大顯身手的領(lǐng)域。盡管目前物聯(lián)網(wǎng)尚未大規(guī)模應(yīng)用，但業(yè)界普遍認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)中接入的設(shè)備預(yù)計(jì)會(huì)超過(guò)千億個(gè)，對(duì)設(shè)備數(shù)量、數(shù)據(jù)規(guī)模、傳輸速率等提出很高的要求。由于當(dāng)前的3G、4G技術(shù)不能提供有效支撐，所以物聯(lián)網(wǎng)的真正發(fā)展離不開5G技術(shù)的成熟，同時(shí)也將成為推動(dòng)5G技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力之一。

搶占通信技術(shù)革命先機(jī)

目前，第三代合作伙伴計(jì)劃3GPP對(duì)5G定義了三大場(chǎng)景：eMBB、mMTC和URLLC。

eMBB對(duì)應(yīng)的是3D/超高清視頻等大流量移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)，mMTC對(duì)應(yīng)的是大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，而URLLC對(duì)應(yīng)的是如無(wú)人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化等需要低時(shí)延高可靠連接的業(yè)務(wù)。

這次決定的僅僅是eMBB場(chǎng)景編碼的最終解決方案，其他兩個(gè)場(chǎng)景用什么還沒(méi)討論。而在eMBB場(chǎng)景編碼中，中國(guó)華為推薦的PolarCode也僅僅是控制信道編碼的最終解決方案。數(shù)據(jù)信道編碼方案還是由美國(guó)提出的基于LDPC技術(shù)的編碼提案，華為的基于PolarCode的數(shù)據(jù)信道編碼方案未被采納。

就是說(shuō)三種場(chǎng)景只討論了一種eMBB，eMBB所用到的編碼，華為的PolarCode也僅僅贏了一場(chǎng)。對(duì)于中國(guó)通信企業(yè)來(lái)說(shuō)，要參與5G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定只是萬(wàn)里長(zhǎng)征的第一步。

盡管5G技術(shù)前景廣闊，但目前離正式商用仍有一段時(shí)間，5G標(biāo)準(zhǔn)也尚未正式確定。但毫無(wú)疑問(wèn)，在5G標(biāo)準(zhǔn)制定中掌握話語(yǔ)權(quán)，將會(huì)在新一代移動(dòng)通信技術(shù)革命中占據(jù)先機(jī)。

根據(jù)國(guó)際慣例，總部位于瑞士日內(nèi)瓦、主管信息通信技術(shù)事務(wù)的聯(lián)合國(guó)專門機(jī)構(gòu)—國(guó)際電信聯(lián)盟將是5G標(biāo)準(zhǔn)的最終決定機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)分配和管理全球無(wú)線電頻譜、制定全球電信標(biāo)準(zhǔn)，在全球信息通信領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

國(guó)際電信聯(lián)盟目前已經(jīng)啟動(dòng)5G標(biāo)準(zhǔn)研究工作，并明確了“IMT-2020及展望”項(xiàng)目的工作計(jì)劃，其中2016年將開展5G技術(shù)性能需求和評(píng)估方法研究，2017年底啟動(dòng)5G候選方案征集，2020年底完成標(biāo)準(zhǔn)制定。在這個(gè)過(guò)程中，包括歐盟在內(nèi)的各方均可向國(guó)際電信聯(lián)盟遞交申請(qǐng)。

歐盟已旗幟鮮明地強(qiáng)調(diào)，希望能確立全球統(tǒng)一的5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而不再是多種標(biāo)準(zhǔn)并存，以實(shí)現(xiàn)全球互通性和規(guī)模經(jīng)濟(jì)。事實(shí)上，由于5G技術(shù)與未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)息息相關(guān)，蘊(yùn)含著巨大的經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略利益，歐美日韓等國(guó)都希望能在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上占據(jù)主導(dǎo)權(quán)，因此也都早早進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)研發(fā)和布局。

早在2012年11月，歐盟就已啟動(dòng)總投資達(dá)2700萬(wàn)歐元的大型科研項(xiàng)目METIS，研發(fā)5G技術(shù)。該項(xiàng)目組研發(fā)陣容強(qiáng)大，現(xiàn)階段29個(gè)成員中包括阿爾卡特朗訊、愛立信、華為、諾基亞西門子等五家設(shè)備廠商，德國(guó)電信、DoCoMo、法國(guó)電信、意大利電信、西班牙電信五家運(yùn)營(yíng)商，以及歐洲眾多的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和寶馬集團(tuán)，還有大約80名專家全職參與該項(xiàng)目。

除了歐盟外，美國(guó)、韓國(guó)、日本也聯(lián)合國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商和電信設(shè)備制造商，開展了相應(yīng)的技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)布局。目前，各國(guó)在5G標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的爭(zhēng)奪戰(zhàn)正日益激烈。5月31日，在北京召開的首屆全球5G大會(huì)，各國(guó)的5G標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)均透露了各自研發(fā)的最新進(jìn)展。

日本5GMF秘書長(zhǎng)佐騰效平介紹，經(jīng)過(guò)一年半的工作，日本近期推出了《5GMF白皮書》，其目標(biāo)之一是到2020年，在東京奧運(yùn)會(huì)期間使用5G服務(wù)。他認(rèn)為，5G標(biāo)準(zhǔn)化工作還在開始階段，目前日本運(yùn)營(yíng)商DoCoMo已經(jīng)進(jìn)行了一些網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)，在提出5G標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，日本將具有一定的優(yōu)勢(shì)。

韓國(guó)在5G發(fā)展上態(tài)度積極，韓國(guó)5G論壇執(zhí)行委員會(huì)主席YoungnamHan表示，韓國(guó)的5G商用進(jìn)程將以服務(wù)2018年平昌冬奧會(huì)為關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)，未來(lái)兩年5G論壇將著重研究第二階段的測(cè)試工作，同時(shí)包括VR、AR以及系統(tǒng)開發(fā)等方面的工作。外界認(rèn)為，如果韓國(guó)能夠在2018年率先應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)，將在5G標(biāo)準(zhǔn)制定方面占據(jù)主動(dòng)。

美國(guó)5GAmericas主席Chrispearson介紹，該組織成員已經(jīng)進(jìn)行了很多測(cè)試工作，運(yùn)營(yíng)商AT&T會(huì)在2016年下半年進(jìn)行測(cè)試。

除了各國(guó)系統(tǒng)性的展開技術(shù)研發(fā)外，行業(yè)主流公司也已在5G領(lǐng)域發(fā)力。近期，手機(jī)芯片制造商高通就表示，正在加快5G芯片的研發(fā)，目前高通已經(jīng)完成了各類技術(shù)測(cè)試，預(yù)計(jì)到2018年將根據(jù)最終的5G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，正式推出量產(chǎn)的5G手機(jī)芯片。

中國(guó)加速布局5G網(wǎng)絡(luò)

在世界移動(dòng)通信的演進(jìn)歷程中，中國(guó)依次經(jīng)歷了2G跟蹤、3G突破、4G同步的階段。中國(guó)目前正在穩(wěn)步推進(jìn)5G研發(fā)工作，并已適當(dāng)?shù)仡I(lǐng)先于國(guó)際電信聯(lián)盟的工作時(shí)間表。在5G這個(gè)沒(méi)有硝煙的戰(zhàn)場(chǎng)上，我國(guó)當(dāng)然也不甘落后。工信部總工程師張峰此前就表示，我國(guó)將在2020年實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)商用。

我國(guó)IMT-2020（5G）推進(jìn)組于2013年2月由工信部、發(fā)改委和科技部聯(lián)合推動(dòng)成立，目前至少有56家成員單位，包括中興、華為、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和大唐電信等。

IMT-2020（5G）組長(zhǎng)單位國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心介紹，2013年開始，在IMT-2020推進(jìn)組的部署下，中心深入開展了一系列5G研發(fā)工作，主要承擔(dān)了頻譜需求、候選頻段、電磁兼容分析、頻譜使用效率評(píng)估等研究任務(wù)，包括牽頭承擔(dān)“IMT-2020候選頻段分析與評(píng)估”，重點(diǎn)參與“后IMT-Advanced移動(dòng)通信技術(shù)及發(fā)展策略研究”等國(guó)家科技重大專項(xiàng)，以及“第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)前期研究開發(fā)”。

除了國(guó)家層面的研究外，包括中移動(dòng)、華為、中興在內(nèi)的中國(guó)企業(yè)都已積極展開5G技術(shù)的研發(fā)和布局。2014年2月，中國(guó)移動(dòng)就公開表示，中國(guó)移動(dòng)將全力支持5G項(xiàng)目發(fā)展，并希望通過(guò)努力引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)界5G技術(shù)研發(fā)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，在移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)揮引領(lǐng)性作用。

近日，在北京舉辦的我國(guó)首屆5G創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上，中國(guó)IMT-2020（5G）推進(jìn)組宣布，國(guó)產(chǎn)5G技術(shù)目前已經(jīng)完成了第一階段的實(shí)驗(yàn)工作，各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)都已順利通過(guò)了驗(yàn)證。并向參與該階段實(shí)驗(yàn)的華為、中興通訊、大唐電信、愛立信、諾基亞上海貝爾（已經(jīng)合并）、英特爾、三星等，共7家國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)頒發(fā)了證書。

目前第一階段完成驗(yàn)證的關(guān)鍵技術(shù)包括：大規(guī)模天線、新型多址、新型多載波、高頻段通信等7個(gè)無(wú)線關(guān)鍵技術(shù)，以及網(wǎng)絡(luò)切片、移動(dòng)邊緣計(jì)算等4個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)。據(jù)悉，第二階段試驗(yàn)將重點(diǎn)開展面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、低時(shí)延高可靠和低功耗大連接三大5G典型場(chǎng)景的無(wú)線空口和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案的研發(fā)與試驗(yàn)，并計(jì)劃在2017年底前完成。

“目前，中國(guó)正在穩(wěn)步推進(jìn)5G研發(fā)工作，并已適當(dāng)?shù)仡I(lǐng)先于國(guó)際電信聯(lián)盟工作時(shí)間表。相信中國(guó)在5G標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程中發(fā)揮的作用將比4G時(shí)期進(jìn)一步提高，將為全球5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出不可替代的貢獻(xiàn)?！眹?guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心副總工程師黃標(biāo)這樣表示。

也有業(yè)內(nèi)人士表示，在5G戰(zhàn)略制高點(diǎn)的爭(zhēng)奪中，我國(guó)企業(yè)任重道遠(yuǎn)。北京鼎宏元正知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所高級(jí)合伙人李波對(duì)5G技術(shù)進(jìn)行專利檢索發(fā)現(xiàn)，截至2015年4月1日，世界主要申請(qǐng)人中，提交5G專利申請(qǐng)數(shù)量最多的是日本電報(bào)電話公司（NTT），申請(qǐng)量為61件；三星排在第二位，提交的專利申請(qǐng)量為53件；阿爾卡特朗訊公司作為傳統(tǒng)的通信業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，也提交了41件專利申請(qǐng)。

“我國(guó)華為在5G技術(shù)方面提交的相關(guān)專利申請(qǐng)為30件，東南大學(xué)、中興通訊、電信科學(xué)技術(shù)研究院等對(duì)5G技術(shù)也有一定的專利積累。從專利數(shù)量分布看，相較于日、韓、歐、美等國(guó)家和地區(qū)而言，我國(guó)的研發(fā)力量不夠集中，研發(fā)水平仍有待進(jìn)一步提升?！崩畈ㄌ寡浴?