安富利：5G將創(chuàng)造未來無限可能

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)自動化等多個垂直領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更高水平的創(chuàng)新，這將切實改變我們生活的各個層面。多數(shù)分析師和行業(yè)評論家一致認(rèn)為，5G將為全球GDP的下一輪增長提供新動能。全球移動通信系統(tǒng)協(xié)會（GSMA）近期發(fā)布的一份報告預(yù)測，未來15年，5G將為全球經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)2.2萬億美元，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。

在中國市場，電信運營商們正在加快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)計到2020年底，全國開通的5G基站數(shù)量將超過60萬個。與此同時，5G用戶的數(shù)量也不斷增長，目前累計終端連接數(shù)已超過1個億。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)勁動力，5G的應(yīng)用場景將更加豐富。

5G將深度賦能多種強(qiáng)大的應(yīng)用場景

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

●   增強(qiáng)型移動寬帶（eMBB）：eMBB能夠為用戶提供高達(dá)20Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，從而讓消費者獲得更好的服務(wù)體驗，它可以支持增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）、人工智能（AI）和虛擬現(xiàn)實（VR）等對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)100萬臺。此應(yīng)用場景通過提供低功耗廣域網(wǎng)（LPWA）技術(shù)來滿足快速增長的移動物聯(lián)網(wǎng)需求。LPWA技術(shù)能使用較低功耗，實現(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延（1毫米甚至更短）以及高可靠性和實用性。

實際上，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，通常這會是一個動態(tài)變化的過程。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，因為該應(yīng)用場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，同時還要在手術(shù)過程中實現(xiàn)近乎實時的響應(yīng)。

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

讀懂新興應(yīng)用，洞悉5G的強(qiáng)大功能

正如上文所述，5G將對未來全球經(jīng)濟(jì)的繁榮做出貢獻(xiàn)，人們對此寄予厚望。盡管這些貢獻(xiàn)大多來自尚未出現(xiàn)的應(yīng)用場景，但我們可以按照下方表格所描述的方式對5G的潛在優(yōu)勢進(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。

圖1 5G對全球經(jīng)濟(jì)的影響預(yù)測 (數(shù)據(jù)來源: GSMA) 

熱門應(yīng)用一：自動駕駛汽車

無人駕駛汽車技術(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)常成為媒體爭相報道的焦點。盡管這些所謂的無人駕駛車輛仍然處在研發(fā)階段，但分析人士預(yù)測，該領(lǐng)域在未來5年將出現(xiàn)強(qiáng)勁增長，而5G網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及被視為推動這一增長的基本前提。

為了保障車輛的安全、可靠運行，要求自動駕駛汽車必須持續(xù)與周邊環(huán)境進(jìn)行互動，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)中心等實體進(jìn)行通信。這種互動需要依賴5G技術(shù)的強(qiáng)大功能才能得以實現(xiàn)：URLCC使車輛能夠進(jìn)行實時響應(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)境并與之通信的過程中，處理高達(dá)200萬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2 廣泛的5G應(yīng)用場景(信息來源: ITU)

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應(yīng)用則是遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)。觸覺和視覺反饋對于此類手術(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)時間。因此，迄今為止，施行手術(shù)時，醫(yī)生必須與患者身處同一物理環(huán)境中，一直對外科手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行直接控制。

目前愛立信正與倫敦國王學(xué)院（KCL）合作，開展基于5G技術(shù)的遠(yuǎn)程手術(shù)研究。愛立信已經(jīng)開發(fā)出專用的觸覺手套，它能夠為外科醫(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)備對患者進(jìn)行遠(yuǎn)程手術(shù)。5G的eMBB功能可以用來傳輸機(jī)器人設(shè)備上先進(jìn)傳感器陣列所采集的觸覺數(shù)據(jù)以及來自手術(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，對位于北京的一名帕金森病患者成功實施了遠(yuǎn)程人體開顱手術(shù)。

表1 5G將帶來的優(yōu)勢預(yù)期

熱門應(yīng)用三：物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)的爆炸性增長并沒有減弱的跡象，Gartner預(yù)測，到2020年，將有208億臺設(shè)備連接入網(wǎng)，而IHS Markit預(yù)計，到2030年，全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將到達(dá)1,250億臺。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、管道監(jiān)測、飛機(jī)維護(hù)等多個領(lǐng)域。這些應(yīng)用大多需要LPWAN技術(shù)，該技術(shù)的特點是能夠增強(qiáng)室內(nèi)、室外和地下的信號覆蓋，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達(dá)10年。

許多電信運營商一直在開發(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。意識到這項投資的重要性，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度。

圖3 3GPP V2X標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)（來源：5GAA,C-V2X部署時間表）

5G之旅才剛剛開始

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)開始部署之前，人們對5G技術(shù)的熱情也異常高漲。分析師預(yù)測，5G將成為推動全球經(jīng)濟(jì)增長的新引擎，未來將為各個行業(yè)的發(fā)展帶來巨大機(jī)遇。5G真正的價值在于賦能新興應(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漫長旅程的初期，但是隨著運營商不斷加大投入，以創(chuàng)建功能全面的5G網(wǎng)絡(luò)，擁抱無限商業(yè)機(jī)遇，創(chuàng)新的步伐勢必將會加速。