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5G专题

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5G网络概况(2)

发布时间:2019-06-12 浏览次数:0

六、主要功能

5G网络的主要目标是让终端用户始终处于联网状态。5G网络将来支持的设备远远不止是智能手机——它还要支持智能手表、健身腕带、智能家庭设备如鸟巢式室内恒温器等。5G网络是指下一代无线网络。5G网络将是4G网络的真正升级版,它的基本要求并不同于无线网络。

传输速率

其5G网络已成功在28千兆赫(GHz)波段下达到了1Gbps,相比之下,当前的第四代长期演进(4G LTE)服务的传输速率仅为75Mbps。而此前这一传输瓶颈被业界普遍认为是一个技术难题,而三星电子则利用64个天线单元的自适应阵列传输技术破解了这一难题。[13]

未来5G网络的传输速率可达10Gbps,这意味着手机用户在不到一秒时间内即可完成一部高清电影的下载。[14]

5G网络意味着超快的数据传输速度。2013年5月,三星宣称,它的即将推出的5G技术每秒能够传输超过1G的数据。相对而言,相对较快的LTE网络每秒可传输大约60M的数据,这大约相当于0.05G。这样的无线网络速度将比你用任何智能手机体验到的速度都要快很多。谷歌宣称,即使以每秒1G的速度,也能够用不到两分钟的时间下载一部全高清的电影。[15]

智能设备

5G网络中看到的最大的改进之处是它能够灵活地支持各种不同的设备。除了支持手机和平板电脑外,5G网络将还需要支持可佩戴式设备,例如健身跟踪器和智能手表、智能家庭设备如鸟巢式室内恒温器等。

在一个给定的区域内支持无数台设备,这就是科学家的设计目标。在未来,每个人将需要拥有10-100台设备为其服务。不过科学家很难弄清楚支持所有这些设备到底需要多大的数据容量。[16]

网络链接

5G网络不仅要支持更多的数据,而且要支持更多的使用率。5G网络,改善端到端性能将是另一个重大的课题。端到端性能是指智能手机的无线网络与搜索信息的服务器之间保持连接的状况。

在发送短信或浏览网页的时候,在观看网络视频时,如果发现视频播放不流畅甚至停滞,这很可能就是因为端到端网络连接较差的缘故。[17]

电池寿命

下一代无线网络还将会带来智能手机和移动设备电池寿命的大幅提升。因为有很多较小的任务需要应用程序不停歇地运行。电子邮件应用程序会反反复复向服务器发送请求信息,查核是否有新的电子邮件到来。

有很多应用程序会不断地发送些短小的信息,请求信息虽然短小,但是它们会随着时间的推移不断地蚕食手机的电池电量。在贝尔实验室的团队有一项任务就是找出处理这些请求信息的更好的办法。如果能够处理好这些信息,那么我就能极大地提升平板电脑的电池寿命。[18]

七、网络优点

速度

5G承诺在大多数条件下都能为4G网络提供出色的速度。高通公司在移动世界大会展示了一个模拟,该模拟预测了3.5 GHz 5G Massive MIMO的490 Mbit / s中值速度和28 GHz mmWave的 1.4 Gbit / s中值速度。 6 GHz以下频段的5G NR速度可能略高于具有相似数量的频谱和天线的4G,尽管某些3GPP 5G网络将比某些先进的4G网络慢,例如T-Mobile的LTE / LAA网络在曼哈顿达到500+ Mbit / s 。

5G规范也允许LAA(许可协助访问),但尚未得到证实。将LAA添加到现有4G配置可以每秒增加数百兆比特的速度,但这是4G的扩展,而不是5G标准的新部分。

通信延迟低

延迟是将消息从发送方传递到接收方所需的时间。低通信延迟是5G的一个改进。较低的延迟可以帮助5G移动网络实现多人移动游戏,工厂机器人,自动驾驶汽车以及其他需要快速响应的任务。

新用例

5G网络的特性,包括极高带宽,超低延迟和高密度连接,有望实现许多通过旧网络标准无法实现的新用例。

八、发展前景

三星在5G网络上的取代技术突破,将给全球5G网络研发带来活力,并推动其商业化进程,同时有助于5G网络技术国际标准的制定。[19]

为抢占未来市场,当前全球多个国家已竞相展开5G网络技术开发,中国和欧盟正在投入大量资金用于5G网络技术的研发。[20]

当前全球多个国家已竞相展开5G网络技术开发,中国和欧盟都为此投入了大量资金和研发力量。三星在5G网络上取得的技术突破,将进一步加剧全球5G网络研发的竞争,加速其商业化进程。三星电子DMC研究所有关专家表示,随着移动网络数据传输速度的突飞猛进,画质超过全高清4倍-8倍的超高清(UHD)影像以及3D立体影像制作业也将迎来发展的新时期。

九、技术测试

2014年7月,爱立信宣布,在5G无线技术一项无线测试中,传输速度峰值达到了5Gbps。无线传输速度达到5Gbps,比LTE连接标准快了250倍,标志着无线传输速度再创新纪录。这一传输速度,无论对于智能手机,还是汽车、医疗和其他设备而言,均将受益于此。网络达到5Gbps速度,下载一部50GB的电影仅需80秒钟,而这一速度为谷歌光纤1Gbps传输速度的5倍。[21]

但5Gbps传输速度仅为实验室理想状态下的数据,而实际商业部署则要等到2020年。

据悉,爱立信曾与日本的NTT Docomo、韩国的SK Telecom展开过5G网络测试。爱立信表示,鉴于当前北美市场LTE网络的高普及率,5G网络可能会率先达到这一市场,北美市场尚无运营商对5G网络进行任何承诺。[11]

2016年8月4日,诺基亚与电信传媒公司贝尔再次在加拿大完成了5G信号的测试。在测试中诺基亚使用了73GHz范围内的频谱,数据传输速度也达到了现有4G网络的6倍。[22]

十、商用进程

工信部此前发布的《信息通信行业发展规划(2016-2020年)》明确提出,2020年启动5G商用服务。根据工信部等部门提出的5G推进工作部署以及三大运营商的5G商用计划,我国将于2017年展开5G网络第二阶段测试,2018年进行大规模试验组网,并在此基础上于2019年启动5G网络建设,最快2020年正式推出商用服务。[23]

2015年9月,中国联通已公布新一代网络架构CUBE-Net 2.0。望基于NFV的物联网核心专网,成为5G核心网的部分。[24]

3GPP正式通过了5G SA的标准。随后爱立信、英特尔、中国移动研究院及江苏移动就率先成功展示了首个符合3GPP独立组网(SA)标准的异厂商5G新空口(NR)互通,加速了5G新空口标准网络的产业成熟。

此次三方合作测试是在爱立信北京实验室完成的,主要测试了符合3GPP SA标准的5G新空口互联互通测试(IoDT),在3.5GHz频段的100MHz带宽上实现了异厂商数据传输。据记者了解,此次测试采用了爱立信5G新空口基站和英特尔5G新空口终端 (MTP)原型。[25]

2018年3月22日,重庆2018物联网生态高峰论坛暨重庆移动5G示范工程启动、NB-IoT商用发布在重庆举办,同时宣布启动重庆移动5G规模组网建设及应用示范工程,重庆地区最大的窄带物联网正式商用。

2018年5月,OPPO研究院标准研究中心总监唐海称,OPPO预计于2019年推出5G预商用产品,2020年实现规模化商用。

2018年6月1日,长三角地区主要领导座谈会发布的成果显示,三省一市正在积极谋划制定5G先试先用行动。

2018年12月1日,韩国三大运营商SK、KT与LG U+同步在韩国部分地区推出5G服务,这是新一代移动通信服务在全球首次实现商用。

2019年1月,广东联通联合中兴通讯在深圳5G规模测试外场,打通了全球第一个基于3GPP最新协议版本的5G手机外场通话(FirstCall), 率先在5G网络下畅享了微信、视频等精彩应用,对5G商用进程意义重大。

2019年2月20日,韩国副总理兼企划财政部部长洪南基提到,2019年3月末,韩国将在全球首次实现5G的商用。[15]

2019年3月30日,首个行政区域5G网络在上海建成并开始试用。

2019年4月3日,广东省人民医院与广东高州市人民医院完成全国首例AI+5G手术,成功为心脏病患者“补心”。手术期间的AI技术是由曾靠“贪心算法”成功追回被抢车的圣母大学计算机系终身副教授史弋宇团队提供。这次手术也是AI在临床上的一次落地应用。[17]

2019年4月5日,韩国三大电信运营商韩国电信公司、SK电讯株式会社以及LG U+正式开始为大众办理5G手机入网手续。此次提供了不同档位的5G套餐,月资费从5.5万韩元(约合325元人民币)到13万韩元(约合769元人民币)不等。韩国由此成为全球率先对普通用户开通5G商用网络的国家之一。[19]

2019年6月6日,中国工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照。[26]

十一、网络试商用

海南省政府办公厅公布《海南省信息基础设施水平巩固提升三年专项行动方案(2018-2020年)》,方案透露,海南2018-2020年计划投资120亿元以上,总体上建成高质量高水平的通信网络。超前规划5G网络部署建设,推动琼海在国内先行推进5G网络试点建设,并争取海口成为建设试点城市。

2018年海南开展博鳌5G网络试点建设工作并争取海口5G试点建设,在博鳌年会核心区域建设5G试点基站,实现VR/AR、远程医疗、外场支援、物联网、智慧城市、智能家居、智能物流等连接量较大的应用在5G网络上承载,优先在博鳌地区推广5G商用。同时,海口5G规模组网开始试点,在重点园区、城区建设5G实验网。

到2019年,海南将开始在各市县开展5G网络试商用,优先布局主城区和重点园区、高校等人流量较大的区域。2020年,海南将全面开展5G商用网络建设,实现全省各城区及重要景区、交通枢纽、会展及重要园区等重点区域5G网络覆盖,智慧城市、智慧小区、产业互联网、智能网联汽车逐步发展。

十二、最新进展

根据目前各国研究,5G技术相比目前4G技术,其峰值速率将增长数十倍,从4G的100Mb/s提高到几十Gb/s。也就是说,1秒钟可以下载10余部高清电影,可支持的用户连接数增长到100万用户/平方公里,可以更好地满足物联网这样的海量接入场景。同时,端到端延时将从4G的十几毫秒减少到5G的几毫秒。

正因为有了强大的通讯和带宽能力,5G网络一旦应用,目前仍停留在构想阶段的车联网、物联网、智慧城市、无人机网络等概念将变为现实。此外,5G还将进一步应用到工业、医疗、安全等领域,能够极大地促进这些领域的生产效率,以及创新出新的生产方式。

中国工程院院士、中国互联网协会理事长邬贺铨介绍,随着5G网络的应用,各类物联网将迅速普及。他介绍,目前汽车与汽车之间还没有通讯。有了5G网络,就能让汽车和汽车、汽车和数据中心、汽车和其他智能设备进行通讯。这样一来不但可以实现更高级别的汽车自动驾驶,还能利用各类交通数据,为汽车规划最合理的行进路线。一旦有大量汽车进入这一网络,就能顺利实现智能交通。

欧盟研究认为,远程医疗也是5G重要的应用领域之一。目前,实施跨越国界的远程手术需要租用价格昂贵的大容量线路,但有时对手术设备发出的指令仍会出现延迟,这对手术而言意味着巨大的风险。但5G技术将可以使手术所需的“指令—响应”时间接近为0,这将大大提高医生操作的精确性。在不久的将来,病人如果需要紧急手术或特定手术,就可以通过远程医疗进行快速手术。

5G网络同样能让普通用户受益匪浅。除了多样化、不卡顿的各类多媒体娱乐外,智能家庭设备也会接入5G网络,为用户提供更为便捷的服务。

除上述应用外,众多物联网应用也将成为5G大显身手的领域。尽管目前物联网尚未大规模应用,但业界普遍认为,物联网中接入的设备预计会超过千亿个,对设备数量、数据规模、传输速率等提出很高的要求。由于当前的3G、4G技术不能提供有效支撑,所以物联网的真正发展离不开5G技术的成熟,同时也将成为推动5G技术发展的动力之一。

十三、如何确立

根据3GPP此前公布的5G网络标准制定过程,5G整个网络标准分几个阶段完成。R15阶段,预计到2018年6月,完成独立组网的5G标准(SA),支持增强移动宽带和低时延高可靠物联网,完成网络接口协议。R16阶段,预计在2019年12月,完成满足ITU(国际电信联盟)全部要求的完整的5G标准。整个5G标准在ITU会议上全面通过,预计还要到2020年。5G技术标准由3GPP确定之后,也会经过ITU国际电信联盟认定。“一定程度上,ITU成员代表是其所在国及政府立场,ITU的会议通过,某种程度上相当于‘盖章’认定,代表一项标准的方案被承认为最后的官方结果,也意味着这一国际标准的正式确定”

十四、社会评价

贝尔实验室无线研究部副总裁西奥多·赛泽表示,5G并不会完全替代4G、WiFi,而是将4G、WiFi等网络融入其中,为用户带来更为丰富的体验。通过将4G、WiFi等整合进5G里面,用户不用关心自己所处的网络,不用再通过手动连接到WiFi网络等,系统会自动根据现场网络质量情况连接到体验最佳的网络之中,真正实现无缝切换。

欧盟数字经济和社会委员古泽·奥廷格表示,5G必须是灵活的,能够满足人口稠密地区、人口稀疏地区以及主要的交通线等各种场景的需要。

对信息通信业而言,今年全国“两会”透露的信息着实令人振奋。不仅李克强总理在政府工作报告中指出我国已建成全球最大的4G网络,为4G点赞,而且“十三五”规划纲要(草案)中明确提出,将积极推进第五代移动通信(5G)和超宽带关键技术研究,启动5G商用。


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