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，其催生全新應用和改進現(xiàn)有應用的潛力，也得到了業(yè)界的廣泛認可。除了已經(jīng)出現(xiàn)的應用場景之外，業(yè)界普遍認為，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)布的一份報告預測，未來15年，5G將為全球經(jīng)濟貢獻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)服務業(yè)將成為最大的受益者。

圖1: 5G對全球經(jīng)濟的影響預測 (數(shù)據(jù)來源: GSMA) 

在中國市場，電信運營商們正在加快5G網(wǎng)絡的建設步伐。根據(jù)工信部公布的數(shù)據(jù)顯示，預計到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5G基礎設施建設，為5G應用的創(chuàng)新提供了強勁動力，5G的應用場景將更加豐富。

5G將深度賦能多種強大的應用場景

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

·       增強型移動寬帶（eMBB）：eMBB能夠為用戶提供高達20Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，從而讓消費者獲得更好的服務體驗，它可以支持增強現(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用。

·       海量機器類通信（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，支持海量的設備連接，使得每平方公里范圍內(nèi)可以連接的設備數(shù)量高達100萬臺。此應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)鍵任務的應用領(lǐng)域，這些應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，并非所有應用都需要使用5G技術(shù)的全部功能，有些應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)傳輸速率進行通信，屬于典型的mMTC應用。而遠程機器人手術(shù)則需要綜合eMBB和URRL的功能，因為該應用場景需要將大量的傳感器數(shù)據(jù)從機器人設備傳送給外科醫(yī)生，同時還要在手術(shù)過程中實現(xiàn)近乎實時的響應。

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

圖2: 廣泛的5G應用場景 (信息來源: ITU)

讀懂新興應用，洞悉5G的強大功能

正如上文所述，5G將對未來全球經(jīng)濟的繁榮做出貢獻，人們對此寄予厚望。盡管這些貢獻大多來自尚未出現(xiàn)的應用場景，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)注的應用案例。

表1：5G將帶來的優(yōu)勢預期

熱門應用一：自動駕駛汽車

無人駕駛汽車技術(shù)的發(fā)展在當前備受矚目，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，但分析人士預測，該領(lǐng)域在未來5年將出現(xiàn)強勁增長，而5G網(wǎng)絡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)境進行互動，并與其他車輛、路邊基礎設施、行人以及遠程數(shù)據(jù)中心等實體進行通信。這種互動需要依賴5G技術(shù)的強大功能才能得以實現(xiàn)：URLCC使車輛能夠進行實時響應并做出決策；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準中逐步制定了利用蜂窩技術(shù)支持V2X的技術(shù)規(guī)范。

圖3：3GPP V2X標準的演進（來源：5GAA,C-V2X部署時間表）

熱門應用二：遠程機器人手術(shù)

將從5G網(wǎng)絡的早期部署中獲益的另一個應用則是遠程機器人手術(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。以前，制約遠程手術(shù)發(fā)展的主要障礙就是響應時間。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)機器人進行直接控制。

目前愛立信正與倫敦國王學院（KCL）合作，開展基于5G技術(shù)的遠程手術(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，讓他們得以使用機器人設備對患者進行遠程手術(shù)。5G的eMBB功能可以用來傳輸機器人設備上先進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)絡已經(jīng)被成功應用到了遠程人體手術(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，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程人體開顱手術(shù)。

熱門應用三：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預測，到2020年，將有208億臺設備連接入網(wǎng)，而IHS Markit預計，到2030年，全球聯(lián)網(wǎng)設備的數(shù)量將到達1,250億臺。物聯(lián)網(wǎng)應用涉及大多數(shù)的行業(yè)，以智能傳感器或智能設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、飛機維護等多個領(lǐng)域。這些應用大多需要LPWAN技術(shù)，該技術(shù)的特點是能夠增強室內(nèi)、室外和地下的信號覆蓋，支持電池供電的設備。使用電池供電的設備只是偶爾需要傳輸數(shù)據(jù)，電池的使用壽命可以長達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)絡的LPWAN解決方案和產(chǎn)品。3GPP R13標準中對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)絡為89張，LET-M網(wǎng)絡為34張。意識到這項投資的重要性，3GPP已經(jīng)確認這兩種技術(shù)均符合5G標準，并將隨著5G標準的持續(xù)演進而強化mMTC 功能，從而確保了現(xiàn)有解決方案的平滑過度。

5G之旅才剛剛開始

雖然5G網(wǎng)絡的推出到現(xiàn)在僅有一年多，但即使是在5G網(wǎng)絡開始部署之前，人們對5G技術(shù)的熱情也異常高漲。分析師預測，5G將成為推動全球經(jīng)濟增長的新引擎，未來將為各個行業(yè)的發(fā)展帶來巨大機遇。5G真正的價值在于賦能新興應用，而不只是讓手機的網(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，擁抱無限商業(yè)機遇，創(chuàng)新的步伐勢必將會加速。

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