5G能給我們帶來什么

海川

未來，在5G網(wǎng)絡的支撐下，智慧城市、智能制造、環(huán)境監(jiān)測、遠程手術(shù)、無人駕駛汽車等時髦概念將逐步成為現(xiàn)實，萬物互聯(lián)不是夢

有人曾經(jīng)用通俗的方法解釋從2G 到4G的變化：如果2G意味著只能看txt文本，3G則是gif 圖，4G則進入到視頻時代，那么5G呢？5G，顧名思義是第五代通信技術(shù)，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(wǎng)速的提升去描述5G似乎過于簡單化。

英國薩里大學5G創(chuàng)新研究中心的拉希姆教授在BBC的采訪中說：“如果你覺得5G意味著應用程序不再拖延，視頻不卡，網(wǎng)絡超負荷的不復存在，你可能是正確的，但是你只說出了故事的一半。5G 網(wǎng)絡將是對無線電頻譜資源的一次巨大的重修和協(xié)調(diào)統(tǒng)一。未來，在5G網(wǎng)絡的支撐下，智能城市、遠程手術(shù)、無人駕駛汽車和物聯(lián)網(wǎng)等時髦概念將逐步成為現(xiàn)實?！?/p>

雖然在國際上目前對5G尚沒有統(tǒng)一的定義，但業(yè)界普遍認為，5G的能力將不僅僅體現(xiàn)在上網(wǎng)速度上，低功耗、低時延、低成本、較高實際體驗速率等均將成為鑒定5G的關(guān)鍵指標。除了人與人之間的無縫連接，5G還能實現(xiàn)“人與物”及“物與物”之間的高速連接，實現(xiàn)在終端、無線、網(wǎng)絡、業(yè)務等領(lǐng)域的進一步融合及創(chuàng)新。

相對于4G通信，5G通信能夠提供覆蓋更廣泛的信號，而且上網(wǎng)的速度更快、流量密度更大，同時還將滲透到物聯(lián)網(wǎng)中，實現(xiàn)智慧城市、智能制造、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)自動化、醫(yī)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(lián)。

事件 中國企業(yè)獲全球5G標準“話語權(quán)”

2016年11月18日，在美國內(nèi)華達州舉行的國際移動通信標準化組織（3GPP）無線物理層（RAN1）第87次會議上，Polar Code被3GPP確定為5GeMBB（增強移動寬帶）場景的控制信道標準方案。

本次會議上，中國企業(yè)（以華為為代表）所主導的Polar Code正面迎戰(zhàn)兩大強勁對手：美國企業(yè)（以高通為代表）主導的LDPC碼（低密度奇偶校驗碼）、法國企業(yè)主導的Turbo碼。此前，Turbo碼被用在4G標準方案中，而LDPC碼已被確定為5GeMBB數(shù)據(jù)信道的編碼方案。最終，經(jīng)多輪爭奪，Polar Code被大會確立為5GeMBB控制信道的編碼方案。

“這對于華為等中國企業(yè)是絕對利好，在2G、3G、4G時代，中國企業(yè)只能跟隨別人的標準。5G時代，中國企業(yè)終于站上了參與國際通信標準制定的舞臺，這顯示了中國在通信領(lǐng)域的實力積累和不斷增強的話語權(quán)?！庇袠I(yè)內(nèi)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(yè)在5G產(chǎn)品、技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化、專利知識產(chǎn)權(quán)防御上取得的一次勝利。作為推進組核心成員之一，華為方面表示，這是5G標準的一個里程碑，將堅定電信運營商、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(yè)內(nèi)人士表示，Polar Code的引入將使5G網(wǎng)絡的用戶體驗獲得明顯提升，進一步提升中國5G標準的競爭力。

信道編解碼是無線通信領(lǐng)域的核心技術(shù)之一，其性能的改進將直接提升網(wǎng)絡覆蓋及用戶傳輸速率。而Polar Code與Turbo碼相比，在速率、延時、吞吐量、穩(wěn)定性等通信技術(shù)指標和場景上表現(xiàn)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(yè)對Polar碼的潛力已形成共識，并投入了大量研發(fā)力量對其在5G的應用方案進行深入研究、評估和優(yōu)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(fā)試驗第二階段技術(shù)規(guī)范發(fā)布會。本次發(fā)布會上，IMT-2020（5G）推進組副組長、中國移動技術(shù)部總經(jīng)理王曉云代表推進組發(fā)布了5G技術(shù)研發(fā)試驗第二階段規(guī)范。工信部信息通信發(fā)展司司長聞庫表示，本次發(fā)布的規(guī)范是5G樣機開發(fā)、系統(tǒng)技術(shù)方案驗證及5G產(chǎn)業(yè)鏈培育的基礎(chǔ)，對有效開展5G技術(shù)研發(fā)試驗具有重要意義。同時，聞庫對做好5G研發(fā)與技術(shù)試驗等工作提出了“四個注重”，注重標準與研發(fā)協(xié)同、注重產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)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(fā)第一階段測試，9月22日發(fā)布了測試結(jié)果。該階段主要完成了5G無線和網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù)的性能和功能測試，包括大規(guī)模天線、新型多址、新型多載波、高頻段通信等七個無線關(guān)鍵技術(shù)，以及網(wǎng)絡切片、移動邊緣計算等四個網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù)。測試結(jié)果顯示，上述關(guān)鍵技術(shù)可支持Gbps用戶體驗速率、毫秒級端到端時延、海量連接（每平方公里百萬連接）等多樣化5G場景需求。

至于第二階段的驗證測試重點，上述IMT-2020（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(wǎng)絡技術(shù)方案的研發(fā)及實驗，將于2017年底完成。據(jù)悉，我國5G技術(shù)研發(fā)試驗第二階段測試將基于統(tǒng)一的試驗平臺、統(tǒng)一頻率、統(tǒng)一設備和測試規(guī)范開展，并積極引導芯片、儀表廠商參與，開展產(chǎn)業(yè)鏈的對接測試。

背景 一個編碼為何會引起業(yè)界轟動？

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

早在上月葡萄牙里斯本召開的會議上，LDPC方案被確定為5G中長碼編碼方案。自此，5G標準又一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)取得突破性進展。曾經(jīng)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(jié)果顯示，通過Polar碼的使用和譯碼算法的動態(tài)選擇，同時實現(xiàn)了短包（大連接物聯(lián)網(wǎng)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(wěn)定的性能增益，使現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡的頻譜效率提升10%，還與毫米波結(jié)合達到27Gbps的速率。

實測結(jié)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(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)三大類應用場景需求。

一時間，有關(guān)“華為碾壓高通，拿下5G時代！”、“中國標準戰(zhàn)勝了美國標準、中國拿下5G時代霸主之位”的說法滾滾而來，顯然有些夸大其詞。

需要注意的是，這只是中國企業(yè)爭取5G話語權(quán)道路上的一小步?！叭绻?G標準比作早餐的菜單，現(xiàn)在只確定了是喝咖啡還是喝茶（技術(shù)大方向），至于具體是喝哪種茶或咖啡（具體的系統(tǒng)設計方案），則是下一個階段的事情了?！彪娮觿?chuàng)新網(wǎng)創(chuàng)始人張國斌如此說。

業(yè)內(nèi)資深技術(shù)人士表示，3GPP將Polar碼確定為5G eMBB場景控制信道的編碼方案，只是5G標準的一部分，雖說份量不小，但并不能稱之為中國制定5G技術(shù)標準，接下來還有很多環(huán)節(jié)。例如幀結(jié)構(gòu)、波形和多址等，只能說華為主導Polar碼成為5G標準的重要角色。

5G標準制定“長路漫漫”，現(xiàn)在Polar Code入選5G標準只是其中一步，還遠未到“中國主導5G”的時候。

技術(shù)是第一生產(chǎn)力，通信技術(shù)相對復雜，但誰掌握了標準技術(shù)即擁有了話語權(quán)和制高點，自然受益匪淺。30年前，高通公司把軍用的CDMA技術(shù)用于民用通信，推出了IS-95標準，成為與歐洲的GSM競爭的第二代移動通信系統(tǒng)，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譯碼算法讓產(chǎn)業(yè)界相信了CDMA代表了無線通信技術(shù)的發(fā)展方向，因此3G時代，WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA都采用了CDMA技術(shù)。如今，高通的絕大部分利潤就來自于基于該技術(shù)標準的專利授權(quán)。

在3G時代，中國雖然自主研發(fā)了TD-SCDMA，但是技術(shù)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(chuàng)的技術(shù)。這就導致美國高通動不動就控告中國公司侵權(quán)，索取額外專利費。

此次華為主導推動的Polar Code碼被3GPP采納為5GeMBB控制信道標準方案，是中國在5G移動通信技術(shù)研究和標準化上的重要突破。如此來看，也就明白一個Polar碼為何會在業(yè)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(shù)據(jù)傳輸速度最終可以達到驚人的800Gbps，比目前測試的最新技術(shù)快100倍。三星公司曾在2013年宣布正在測試1Gbps運行的網(wǎng)絡，記者當時激動地報道稱，1Gbps意味著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(wǎng)絡的容量將是巨大的。數(shù)據(jù)顯示，目前全球約有70億個網(wǎng)絡連接，到2020年全球網(wǎng)絡連接將達到1000億個。5G網(wǎng)絡的一個重要特征就是能承載1000億個網(wǎng)絡連接，這將為物聯(lián)網(wǎng)的進一步鋪開和萬物互聯(lián)時代的到來奠定重要基礎(chǔ)。目前網(wǎng)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(guī)模商用，將帶來大量人與物、物與物的連接，從而形成更廣闊和開放的物聯(lián)網(wǎng)世界。

第三，5G網(wǎng)絡的另一特點是穩(wěn)定性高，不會斷掉。專家預測，5G網(wǎng)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(xiàn)。這對安全至關(guān)重要，無論是遠程手術(shù)，還是智能交通都要求網(wǎng)絡不能在關(guān)鍵時刻掉鏈子。

另外，5G網(wǎng)絡的時延只有百萬分之一秒，這是人類所不能察覺的速度，比4G網(wǎng)絡快了約50倍。

未來5G的生活會是什么樣？清晨醒來，臥室的燈和空調(diào)自動開啟，當你來到衛(wèi)生間，洗臉水已自動調(diào)至合適的溫度，數(shù)碼牙刷記錄并上傳你的牙齒以及口腔的實時數(shù)據(jù)；戴上眼鏡，妻子帶著孩子正在上學的路上，通過眼鏡片上的虛擬現(xiàn)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，汽車帶著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(lián)網(wǎng)內(nèi)，人們就有了“千里眼”和“順風耳”，通過掌握物品的狀態(tài)、情況和數(shù)據(jù)，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(wǎng)絡控制家庭監(jiān)控設備找到文件，操控智能機。物聯(lián)網(wǎng)不僅可以讓你通過遠程控制的方式調(diào)節(jié)室內(nèi)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(xiàn)在還有多少空座。

新型的5G“多址技術(shù)”可以將移動網(wǎng)絡接入數(shù)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(wǎng)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(wǎng)絡，互不干擾自動行駛，優(yōu)化道路交通，解放駕車的碎片化時間。在車內(nèi)開視頻會議、玩游戲皆可實現(xiàn)。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(wèi)生棉條已陸續(xù)面世。

專家預測，萬物互聯(lián)了，“手機”的概念將會逐漸淡化。未來以手機為代表的智能終端將呈現(xiàn)融合化、微型化和多元化發(fā)展趨勢，移動智能終端的功能將與眼鏡、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(qū)為用戶提供1Gbps用戶體驗速率和10Gbps峰值速率，在流量熱點區(qū)域，可實現(xiàn)每平方公里數(shù)十Tbps的流量密度。簡單點來說就是覆蓋率更廣，速度更快，信號更好。

海量物聯(lián)網(wǎng)通信，不僅能夠?qū)⑨t(yī)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(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、森林防火等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標的應用場景，并提供具備超千億網(wǎng)絡連接的支持能力。簡單來說以后生活中的大部分物品實現(xiàn)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(yè)自動化等需要低時延高可靠連接的業(yè)務，能夠為用戶提供毫秒級的端到端時延和接近100%的業(yè)務可靠性保證。

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(yè)大學（TU Dresden）通信網(wǎng)絡教授Frank Fitzek的觀點一致：“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(lián)網(wǎng)設備的控制與操縱而打造的?！?

到2020年，預計全球?qū)⒂懈哌_500億臺—5000億臺的物聯(lián)網(wǎng)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(qū)總裁趙鈞陶說，“5G網(wǎng)絡將能在1平方公里的范圍內(nèi)為超過100萬臺物聯(lián)網(wǎng)設備提供超過100Mbps的平均數(shù)據(jù)傳輸速度。所以，5G是信息通信技術(shù)發(fā)展階段中的重要轉(zhuǎn)折點，其巨大變革力從此前的產(chǎn)業(yè)內(nèi)向全社會滲透。”

趙鈞陶認為，從相關(guān)國際組織到主要國家的政府和企業(yè)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(yè)和生態(tài)圈的底層基礎(chǔ)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(lián)網(wǎng)應用已經(jīng)令人嘆為觀止，當移動通信行進到5G時代，它的主要戰(zhàn)場從局限在消費領(lǐng)域擴展至和各個行業(yè)更加緊密地聯(lián)結(jié)，游戲規(guī)則也將不同。

“技術(shù)演進到今天這個階段，已經(jīng)完成了語音的提升、大數(shù)據(jù)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(lián)網(wǎng)與其他產(chǎn)業(yè)融合，對技術(shù)的要求不僅更高、更嚴苛，也更復雜，這也是5G的任務所在。5G需要在行業(yè)內(nèi)建立一套小生態(tài)系統(tǒng)和與其他產(chǎn)業(yè)深度結(jié)合的大生態(tài)系統(tǒng)。也就是說，跨產(chǎn)業(yè)協(xié)作極度重要?！壁w鈞陶說。

事實上，目前業(yè)界已經(jīng)開始全面考慮5G的多種場景與各種行業(yè)的應用需求，但是產(chǎn)業(yè)融合同樣不輕松，趙鈞陶說：“跨行業(yè)合作需要行業(yè)間進行有效交流，理解彼此的訴求，找準自身定位，探討共贏的合作方式?！?/p>

由于擁有低時延、大帶寬和高鏈接密度等優(yōu)勢，5G被業(yè)界認為是實現(xiàn)自動駕駛和車聯(lián)網(wǎng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。目前業(yè)界都將5G的商用鎖定在2020年之前，各汽車企業(yè)推出自動駕駛汽車的時間幾乎與此相同，并紛紛將自動駕駛汽車開上路面。

在第三屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會期間，諾基亞同浙江移動及當?shù)卣献鳎跒蹑?zhèn)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(lián)網(wǎng)解決方案Car-2-X”第一次在中國實現(xiàn)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(xiāng)市子夜路智能汽車和智慧交通示范區(qū)內(nèi)也進行了首次公開道路運營和體驗，首次在國內(nèi)全開放城市道路，實現(xiàn)全程無人工干預的L4級自動駕駛技術(shù)。

不僅是自動駕駛汽車，遠程醫(yī)療也將因5G成為家常便飯。醫(yī)生可以在千里之外為手術(shù)提供解決方案或給病人問診，甚至借助機器手臂進行手術(shù)。

從2G到4G，運營商提供的業(yè)務依然是語音、短信、數(shù)據(jù)等業(yè)務，屬于人與人的連接。而到了5G，物與物連接的崛起，網(wǎng)絡已成為整個社會運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，甚至物聯(lián)網(wǎng)已成為新的攻擊入口。

“過去，網(wǎng)絡受到攻擊我們頂多覺得某個網(wǎng)站上不去了?，F(xiàn)在網(wǎng)絡一旦受到攻擊，就可能意味著我們什么都不能干了。因為我們的生活、工作已經(jīng)離不開網(wǎng)絡?！逼婊?60公司董事長周鴻祎指出。

到2025年，相互連接的設備數(shù)量預計將超過1000億臺，而那些曾經(jīng)在科幻電影中出現(xiàn)的災難性情節(jié)已經(jīng)發(fā)生在現(xiàn)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(wǎng)絡攻擊，導致東海岸斷網(wǎng)。

周鴻祎說：“這次斷網(wǎng)來自幾十萬的攝像頭發(fā)起的攻擊，這實際上是第一起大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)攻擊。大規(guī)模利用物理設備和針對物理設備的攻擊將是物聯(lián)網(wǎng)時代的特征，同時這也是我們的挑戰(zhàn)?！?/p>

據(jù)周鴻祎介紹，360的全球網(wǎng)絡攻擊預警系統(tǒng)8月就已經(jīng)感知到了這次利用攝像頭的攻擊，并于9月在行業(yè)內(nèi)部就這種攝像頭的攻擊發(fā)出警告。隨著世界范圍內(nèi)智能硬件設備數(shù)量的增多，未來如果要防范復雜的智能硬件平臺上的攻擊，可能并不容易。

根據(jù)360全球網(wǎng)絡攻擊實時監(jiān)測預警系統(tǒng)跟蹤監(jiān)測，黑客入侵、控制了全世界十多萬臺智能硬件設備，組成了僵尸網(wǎng)絡，對美國互聯(lián)網(wǎng)域名解析服務商DYN進行DDoS攻擊，導致了這場災難。周鴻祎認為：“十多萬臺設備被控制發(fā)起的攻擊已經(jīng)讓半個美國網(wǎng)絡癱瘓，數(shù)十億設備如果被控制則足以讓全球互聯(lián)網(wǎng)癱瘓。”

“在這種情況下，沒有國家能夠成為網(wǎng)絡攻擊的旁觀者、幸存者，大家都將成為受害者。這就需要全球各個國家建立起協(xié)調(diào)和溝通機制，共同打擊網(wǎng)絡犯罪和網(wǎng)絡恐怖分子?！敝茗櫟t提議道。