投中网
投中网APP
  • iOS App

  • Android App

公众号矩阵
  • 超越J曲线

  • 偏见实验室

  • 氢元子

  • 象三一

  • CV智识

  • Proptech研习社

  • 东四十条资本

  • 投中网

投稿 搜索
登录 | 注册
投中网  >  商业深度  >  正文

【CV荐书】《5G时代》:5G的三大场景及六大基本特点

投中网   |   项立刚
2019-06-07 12:01:14

我们真正了解什么是5G吗?我们准备好迎接5G时代席卷而来的智能化和数据浪潮了吗?5G时代会出现什么样的社会变化?我们该如何规划5G时代的生活?

随着5G的商用,人类将进入一个将移动互联、智能感应、大数据、智能学习整合起来的智能互联网时代。在5G时代,由于移动互联的能力突破了传统带宽的限制,同时时延问题和大量终端接入能力得到根本解决,智能感应、大数据和智能学习的能力将充分发挥,并整合成强大的体系。这个体系将改变生活的方方面面。

我们真正了解什么是5G吗?我们准备好迎接5G时代席卷而来的智能化和数据浪潮了吗?5G时代会出现什么样的社会变化?我们该如何规划5G时代的生活?

今天,投中网为大家推荐的《5G时代》一书,通过对5G的三大场景、六大特点、核心技术、全球格局等进行清晰地介绍,回答了“什么是真正的5G”的问题。

1.jpg

以下内容节选自《5G时代》,由中国人民大学出版社授权发布:

5G的三大场景

谈到5G,自然离不开场景,就是在什么地方使用。对此,国际标准化组织3GPP定义了三大场景:eMBB(Enhanced Mobile Broadband)——3D/超高清视频等大流量增强移动宽带业务;mMTC(Massive Machine Type Communication)——大规模物联网业务;uRLLC(UltraReliable LowLatency Communications)——无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务。

eMBB:增强移动宽带是指在现有移动宽带业务场景的基础上,用户体验速度大幅提升。今天我们使用4G网络,一般的用户实际体验速度上传6Mbps,下载50Mbps,这个速度远不能满足用户的需求,体验也不够好,尤其是对一些大流量要求较高的业务,如视频直播等来讲。4G视频直播上传只有6Mbps左右的速度,无法提供高清视频,在一些人员集中的场所,即便是这个速度也无法保证。增强移动宽带的价值,就是把原来的移动宽带速度大大提升,达到理论1Gbps左右,用户的体验会发生巨变。

增强移动宽带对于大量需要带宽的业务重要性不言而喻,比如直播、高清视频、高清视频转播、VR体验等。美、德等国,因为光缆的部署较差,依然存在一定程度的上网限制问题,使用增强移动宽带可在一定程度上弥补光缆的不足,提升用户宽带上网的体验。eMBB可以在独立组网情况下部署,也可以在非独立组网情况下部署:主体网络是4G,但是在重点地区部署增强移动宽带。

eMTC:大规模物联网,实现海量机器类通信。5G的最主要价值之一,就是突破了人与人之间的通信,使得人与机器、机器与机器的通信成为可能。大量的物联网应用需要进行通信,物联网应用的通信有两个基本要求:低功耗和海量接入。

大量的物联网应用比如电线杆、车位、井盖、家庭门锁、空气净化器、暖气、冰箱、洗衣机等都要接入网络中,相当多的物联网无法使用固定电源供电,只能使用电池,如果通信部分需要较大的功耗,就意味着部署起来非常困难,这将大大限制物联网的发展。eMTC提供的能力就是要让功耗降至极低的水平,让大量的物量网设备可以一个月甚至更长时间不需要充电,从而方便地进行部署。

大量的物联网应用的加入,也带来另一个问题,就是应用终端会极大增加。预计2025年,中国的移动终端产品会达到100亿,其中有80亿以上物联网终端,这就需要网络有能力支持大量的设备接入,目前的4G网络显然没有能力支持这样庞大的接入数,eMTC将提供低功耗、海量接入的能力,支持大量的物联网设备的接入。

uRLLC:超高可靠超低时延通信。传统的通信中,对于可靠性的要求是相对较低的,但是无人驾驶、工业机器人、柔性智能生产线,却对通信提出了更高的要求,这样的通信必须是高可靠和低时延的。

所谓高可靠就是网络必须保持稳定性,保证在运行的过程中,不会拥堵,不会被干扰,不会经常受到各种外界的影响。而以前的4G网络时延最好只能做到20毫秒,但是uRLLC却要求时延做到1~10毫秒,这样的时延才能提供高稳定、高安全性的通信能力,从而让无人驾驶、工业机器人在接受命令时第一时间做出反应,迅速、及时地执行命令。这就需要采用边缘计算、网络切片等多种技术来提供技术支持,保证更多高可靠的通信场景。

上述三大场景基本上代表了世界移动通信业对于5G的基本愿景。

5G的六大基本特点

5G的三大场景不仅要解决人们一直关注的速度问题,让用户在使用通信时获得更快的速度,而且对功耗、时延等提出了更高的要求,一些方面完全超出了人们对传统通信的理解,要把更多的能力整合到5G中。在这三大场景下,5G还拥有完全不同于传统移动通信的特点,有些特点并不包括在三大场景中,但必须要逐渐完善,成为5G体系的特点。 5G具有六大基本特点:

高速度

每一代移动通信技术的更迭,用户最直接的感受就是速度的提升。

3G时代刚到,人们大为惊喜,但几年以后,日益增长的需求已不是3G可以满足的,于是人们开始期待4G。4G时代到来,网速取得重大突破,人们惊叹不已,移动手机上传输文件、观看视频完全不会再卡壳,下载一部高清电影只需几分钟。而5G的速度高达1Gbps,最快可达10Gbps,速度单位已不再以Mb计算,下载一部超清电影只需几秒,甚至1秒不到,快得像火箭!这种令人叹为观止的高速度,5G时代将全面应用到所有智能技术移动终端产品上。

网速的大幅提升能保证我们的网络体验品质。最开始的网上内容叫新闻组,没有图像,只有文字内容。那时候有个朋友过年给我发了一个经过高度压缩的问候视频,只有2M,但是我花了好几个小时来下载。在3G时代,我们使用微博等功能的时候,有图片的话都被默认为缩略图,想看的时候需要点击一下才能打开,在4G时代,这些图片就都是默认打开的,这也是网络速度得到大幅提升的结果。

5G时代,值得我们注意的不仅仅是手机,高速度的5G网络将承载增强移动宽带(eMBB)的应用场景,最贴近日常生活的就是在家里用智能电视收看超高清视频。与此同时,多样终端产品也在积极研发当中,以迎接5G时代带来的超高速度所成就的大流量应用。

4G用户一般体验的速度可以做到上传6Mbps,下载50Mbps,通过载波聚合技术可以达到150Mbps左右。5G理论上可以做到每一个基站的速度为20Gbps,每一个用户的实际效度可能接近1Gbps,如此高的速度不仅是用户下载一部超清电影1秒钟完成那么简单,它还会给大量的业务和应用带来革命性的改变。

在传统互联网和3G时代,受到网络速度影响,流量是非常珍贵的资源,所有的社交软件都是访问机制,就是用户必须上网,才能收到数据。而4G时代,网络速度提高,带宽不再是极为珍贵的资源了,社交应用就变成了推送机制,所有的信息都可以推送到你的手机上,你随时可以看到,这意味着你的手机是永远在线的,这样的改变让用户体验发生了天翻地覆的变化,用户量也出现了井喷式增长。

5G速度大大提升,也必然会对相关业务产生巨大影响,不仅会让传统的视频业务有更好的体验,同时也会催生出大量新的市场机会与运营机制。

高速度也会带来新的商业机会。虚拟现实(Visual Reality,VR)就可能借5G实现突破。今天VR的体验很差,很重要的一个原因就是速度无法支持。VR要想很好地实现高清传输,需要150Mbps以上的带宽,这在大部分网络中都无法实现。5G的到来,会大大改善VR的体验,VR产业的大发展完全可期。

高速度还会支持远程医疗、远程教育等从概念转向实际应用。远程医疗可行的基础就是低成本,同时又需要高清晰的图像传输,需要低时延的操作,这些都要以高速度的网络作为基础。

高速度是5G不同于4G最显著的一个特点。人类对于速度的追求是永无止境的,所以也永远没有所谓的够用,3G不够用,4G不够用,5G也会不够用。人类会一直追求用各种新技术来支持更大的带宽、更高的速度,并在此基础上支持更多的服务,让传统的业务和服务有更好的体验。

泛在网

各种业务的大发展对5G网络提出了更高的要求,网络需要无所不包,广泛存在。只有无处不在的网络,才能支撑日趋丰富的业务和复杂的场景。例如,目前,我们在地下停车场,如果没有网络,虽然有一定的麻烦,但还可以忍受。如果无人驾驶广泛采用,地下停车场仍无网络,这些无人驾驶汽车就无法自动进入车库停车充电,因此这个网络必须广泛存在。

泛在网有两个层面:一个是广泛覆盖,一个是纵深覆盖。广泛覆盖是指人类足迹延伸到的地方,都需要被覆盖到,比如高山、峡谷,此前人们很少去,不一定需要网络覆盖,但是到了5G时代,这些地方就必须要有网络存在,因为无论是智能交通还是其他业务,都需要通过稳定可靠的网络进行管理,在没有网络的地方是无法管理的。同时,通过覆盖5G网络,可以大量部署传感器,进行自然环境、空气质量、山川河流的地貌变化甚至地震的监测,5G可以为更多这类应用提供网络。

纵深覆盖是指人们的生活中已经有网络部署,但需要进入更高品质的深度覆盖。今天,大部分人家中已经有了4G网络,但卫生间等狭小空间的网络质量经常不是太好,地下车库大多没信号,想要在这种环境中处理事情,会面临无网络的尴尬。5G时代,以前网络品质不好的卫生间、没信号的地下车库等特殊场所,都能而且需要被高质量的网络覆盖。因为未来家里的抽水马桶可能是需要联网的,马桶可能可以自动帮你做尿常规检查并传到云端,通过大数据对比,确定你的健康情况,通过各方面的提升来改善你的身体状况,这可能会成为智能健康管理体系的一个重要组成,进而对人的身体改善起到非常重要的作用。

从某种程度上来说,泛在网比高速度还重要。试想一下,如果只是建一个覆盖少数地方、速度很高的网络,并不能保证大面积5G服务与体验,相当于一种优质产品只有极少的人能够体验,这肯定是不行的。在3GPP的三大场景中没有提泛在网,但泛在的要求是隐含在所有场景中的。

在4G时代以前,我们常常会遇到手机没信号或者信号弱的问题,尤其是在较偏远的地方。因为在3G和4G时代,我们使用的是宏基站。宏基站的功率很大,但体积也比较大,所以不能密集部署,导致离它近的地方信号很强,离它距离越远,信号越弱。但到了5G时代,微基站将会逐步建立,几乎不用再担心信号不足的问题。

微基站,即小型基站。微基站的部署可弥补宏基站的空白,覆盖宏基站无法触及的末梢通信,为泛在网的全面实现提供可能,使得所有的智能终端都能突破时间、地点和空间的限制,在任何角落连接到网络信号。

低功耗

随着技术的不断发展,网络速度变得越来越快,同时设备功耗也变得越来越高。谷歌眼镜之所以不能大规模商用,很大一部分原因就是功耗太高,用户体验太差。

从这个角度而言,降低功耗是个很大的问题,5G要支持大规模物联网应用,就必须考虑功耗方面的要求。一个实际的例子是,可穿戴产品近年来取得一定的发展,但也遇到很多瓶颈,其中体验较差,是难以进入普通民众生活的主要原因。比如智能手表,每天甚至几个小时都需要充电,导致用户的体验非常差。未来,物联网产品都需要通信与能源,虽然今天可以通过多种手段实现通信,但能源的供应大多只能靠电池,为了确保产品的使用时间长,必须把功耗降下来,让大部分物联网产品一周充一次电,或者一个月充一次电,以改善用户体验,越来越丰富的物联网产品才会得到普通大众的广泛接受。

低功耗主要采用两种技术手段来实现,分别是美国高通等主导的eMTC和华为主导的NB-IoT。

eMTC基于LTE协议演进而来,为了更加适合物与物之间的通信,也为了成本更低,对LTE协议进行了裁剪和优化。eMTC基于蜂窝网络进行部署,其用户设备通过支持1.4MHz的射频和基带带宽,可以直接接入现有的LTE网络。eMTC支持上下行最大1Mbps的峰值速率。

NB-IoT的构建基于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。

NB-IoT不需要像5G的核心技术一样重新建设网络。虽然NB-IoT的传输速度只有20K左右,但却可以大幅降低功耗,使得设备有很长的时间不用换电池。这一特点对于各种设备的大规模部署都是有好处的,也能满足5G对于物联网应用场景低功耗的要求。NB-IoT和eMTC一样,是5G网络体系的一个组成部分。

低功耗的要求非常广泛,举一个典型的例子。对于河流的水质监测,几十公里或是几公里设立一个监测点,监测结果不够准确,要找到污染源非常困难,而设立大量常规的监测点,成本又太高,这就需要设立大量成本低的监测点,及时回传数据。如果采用低功耗技术,将监测器布置在河流沿线,半年换一次电池,维护的成本就很低,从而形成有价值的应用。

低时延

5G的一个新场景是无人驾驶、工业自动化的高可靠连接。正常情况下,人与人之间进行信息交流,140毫秒的时延是可以接受的,不会影响交流的效果。但对于无人驾驶、工业自动化等场景来说,这种时延是无法接受的。5G对于时延的终极要求是1毫秒,甚至更低,这种要求是十分严苛的,但却是必需的。3G网络时延约100毫秒,4G网络时延约20~80毫秒,到了5G时代,时延将会逐步下降至1~10毫秒。

5G低时延的特点,必将使自动驾驶和车联网等领域迎来大爆发。通常来说,无人驾驶汽车需要中央控制中心和车进行互联,车与车之间也应该进行互联,在高速前进中,一旦需要制动,需要瞬间把信息传送到车上,车的制动系统会迅速做出反应。100毫秒左右的时间,车会向前冲出几米,这就需要在最短的时延内,把信息传送到车上并得到及时反应,否则后果不堪设想。

不仅如此,相关交通枢纽上还将部署大量传感器和摄像头拍下视频,通过大数据传输形成动态流量图,行人可轻松直观地看到交通实况,智能交通体系将全面建成。该技术还有望用于比赛实况转播,人们在移动终端上即可看到个性化的体育赛事直播,进行全方位无死角观看。

智慧交通的应用只是5G时代的开端,而真正的王者,是无人机。

在无人驾驶飞机上,低时延的要求同样很高。比如,当成百上千架无人驾驶飞机编队飞行时,为了确保安全,每一架飞机之间的距离和动作要极为精准,哪怕是其中一个信息传输延迟太久,都有可能引发重大灾难性事故。而在工业自动化领域,机械臂在操作零件组装时,要想做到高度精细化,制造出高质量的产品,也需要超低时延。

当前,在传统的人与人通信,甚至人与机器通信时,要求都没有这么高,因为人的反应相对较慢,也不需要机器那么高的效率和精细化。要满足低时延的要求,必须在5G网络建构中找到减少时延的办法。可以预见,边缘计算这样的技术将被用到5G的网络架构中。

万物互联

移动通信的基本联系方式是蜂窝通信,现在一个基站基本只能连四五百部手机,国际电信联盟的期望是每一平方公里有100万个终端。爱立信有一个预测,人类未来会有500亿个连接。我们现在的预测是,到2025年,中国会有100亿个移动通信的终端。

传统的通信中,终端是非常有限的,这是因为在固定电话时代,电话是以人群来定义的,比如说家里一部电话,办公室一部电话。而手机时代,终端数量大爆发,因为手机是按个人来定义的。4G时代的智能终端产品已不再局限于移动手机,智能手环、平板电脑、智能电器、无人机等都已进入人们的日常生活。

为什么说到2025年中国会有100亿个移动通信的终端?有两个方面的原因。

第一个原因是,到了5G时代,终端不再按人来定义,而是每个人可能拥有数个终端,每个家庭拥有数个终端。届时,智能产品将更加层出不穷,并且通过网络相互关联,形成真正的智能物联网世界。以后的人类社会,人们不再有上网的概念,联网将会成为常态。

数据显示,2018年,中国移动终端用户已经达到15亿,其中以手机为主。从发展趋势来看,5G时代接入网络中的终端,不再以手机为主,还会扩展到日常生活中的更多产品。换句话说,眼镜、笔、皮包、腰带、鞋子等都有可能接通入网络,成为智能产品。家中的门窗、门锁、空气净化器、加湿器、空调、冰箱、洗衣机都可以接入5G网络,相互之间进行信息传递,普通家庭真正成为完全智能化的智慧家庭。

第二个原因是,社会生活中以前不可能联网的设备也会联网工作,变得更加智能。比如汽车、井盖、电线杆、垃圾桶这些公共设施,之前的功能都非常单一,谈不上什么智能化。而5G将赋予这些设备新的功能,成为智能设备。所谓4G改变生活,5G改变社会,其要义就在于此。

大数据以前是通过传统渠道获得信息,如果未来我们有100亿个终端可以传输数据,那么我们拥有的数据量将会大大增加。有了这么大的数据量,人工智能的能力才会变得强大,才会变得有价值,这对于社会效率的提高是非常有价值的。

5G时代还会创造出很多以前人们日常生活中没有的新产品,比如家中会有环境宝这样的产品,用来进行室内空气品质的监测,并根据监测结果智能控制家中的空气净化器、空调,甚至暖气。马桶也将更加智能化,不但可以冲洗,还可以进行日常身体的健康检查。

重构安全体系

安全似乎并不是3GPP讨论的基本问题,但依个人之见,它也应该成为5G的一个基本特点。具体来说,传统的互联网要解决的是信息传输速度、无障碍传输问题,自由、开放、共享是互联网的基本精神,但建立在5G基础上的智能互联网,功能更为多元化,除了传统互联网的基本功能,更要建立起一个社会和生活的全新体系。正因如此,智能互联网的精神也变成了安全、管理、高效、方便。

其中,安全是对5G时代的智能互联网的首位要求。没有安全保证,可以不建5G;5G建设起来后,如无法重新构建安全体系,将会产生巨大的破坏力。

可以设想一下,如果无人驾驶系统很容易被攻破,像电影剧情一样,道路上的汽车可能很容易被黑客控制。如果智能健康系统被攻破,大量用户的健康信息被泄露。如果智慧家庭被入侵……这个世界将会变成何等模样?这些可怕的场景不应该出现,安全问题也不是修修补补可以解决的。

在5G的网络构建中,在底层就应该解决安全问题。从网络建设之初,应该加入安全机制,信息应该加密,网络不应该是开放的,对于特殊的服务需要建立起专门的安全机制。网络不是完全中立、公平的。举一个简单的例子。在网络保证上,普通用户的上网服务,如果只有一套系统保证网络畅通,用户可能会面临拥堵。但在智能交通领域,需要多套系统保证其安全运行,保证其网络品质,在网络出现拥堵时,必须保证智能交通体系的网络畅通,且这个体系也不是一般终端可以接入并实现管理与控制的。

根据全国电子商务交易额统计,手机支付的用户比例已经从2014年的33%上升到如今的超过75%。在将来5G时代的物联网中,每一个商品都将装上传感器,完成无人值守和自动购买。目前,无人超市正在全国部分城市试点。

在目前的移动支付体系中,安全问题也是一重大隐患,盗卡盗号、支付诈骗和非法融资的情况屡见不鲜,这也成为很多用户不愿选择移动支付的主要原因。而到了5G时代,有了大数据、云计算和人工智能的技术,移动支付的安全性问题将会逐步解决。各大金融机构已经紧跟时代步伐,研发新的智能支付产品,智能终端有望成为移动金融安全终端,新的安全体系将会重构。

随着5G的到来,传统的互联网TCP/IP协议也将面临考验。传统互联网的安全机制非常薄弱,信息都是不经加密就直接传输,这种情况不能在智能互联网时代继续下去。随着5G的大规模部署,将会有更多的安全问题出现,世界各国应该就安全问题形成新的机制,最后建立起全新的安全体系。

智能交通

在5G时代以前,交通工具的发展经历了几大阶段。最原始的交通工具是人的双脚,然后是被人类驯化的马、驴以及马车、牛车等,同时,轿子与畜力工具长期并存,再往后,随着蒸汽机出现,汽车、火车代替了原始的交通工具。随着文明的飞速发展,人类上天入地下海也变得司空见惯。在即将到来的5G时代,人类的交通工具将变得更加智能,功能更为强大。

电影《速度与激情8》中有一个颇为惊险的场景:网络恐怖分子通过计算机间接控制了上千辆汽车,使其在街头横冲直撞,成为杀人武器。

这不是导演的臆想,实际上汽车的远程控制已经不是一个新话题了。如今,将手机通过移动通信网络连接就形成了移动互联网。同理,将无处不在的汽车看作是一个个终端,将车通过移动通信网络连接,就形成了车联网。

简要来说,所谓车联网技术,就是信息通信、智能汽车等多种技术的深度融合。在3G和4G时代,车联网技术不够成熟,关键的障碍是通信系统的数据传输速度不够快,物与物之间的信息传递还未真正建立起来。进入5G时代后,超高速传输将打破这个瓶颈,自动驾驶指日可待。

可以预见,5G给交通领域带来的巨大变革,无人驾驶绝对是关键的一环。

2018年2月,美国加利福尼亚州成为首个允许没有人类安全驾驶员监督的无人驾驶汽车进行公路测试的州,这意味着像Uber(优步)和谷歌旗下的Waymo公司正在加速将无人驾驶汽车推向市场。

而在地球另一端的中国,无人驾驶汽车也出现喜人局面。据中国新闻网报道,2018年3月22日,在北京街头,几辆外形独特的轿车平稳前进,这些汽车顶部装着不断旋转的仪器,刹车、减速、转弯、平稳行驶,似乎与正常行驶的汽车没什么区别。然而,透过车窗可以看到,坐在汽车驾驶座上的司机却双手放在膝上,完全由汽车自动驾驶。这是北京市首批自动驾驶测试试验的现场,当天,北京市交管局向百度发放了北京市首批自动驾驶测试试验用临时号牌,三辆自动驾驶汽车辆正式上路测试。除了北京,上海、重庆等多个城市也先后出台了无人驾驶汽车路测政策,无人驾驶汽车项目如雨后春笋般涌现,行业热度迅速升温。

不论是政策法规层面还是技术层面,自动驾驶都在逐渐完善,而这些车辆将如何影响我们的生活,仍然是个充满想象力的问题。在5G时代,自动驾驶必将对社会产生革命性影响。

此外,5G时代,道路也将被重新定义。在城市化进程中,交通是经济社会发展的命脉。如今,关于出行的话题也越来越多,我们的交通方式相比从前已经发生了巨大的变化。无论是出行方式的多样性,还是出行的便捷度、舒适度、安全性,都得到了全方位的提升。但一个残酷的现实是:道路拥堵、停车困难、交通事故频发等问题也越发严重。

交通系统具有时变、非线性、不连续、不可测、不可控的特点。在过去缺少数据的情况下,人们在“乌托邦”的状态下研究城市道路交通。但随着即时通信、物联网、大数据等技术的发展,数据采集全覆盖、解构交通出行逐渐成为了可能,一场交通系统的革命已经到来。

注:本书由 中国人民大学出版社 推荐,文章内容为该出版社授权发布

欢迎更多合作伙伴加入!也欢迎勾搭小编,微信:wmh4178,备注“书”

本文为投中网原创文章,转载或内容合作请点击转载说明,违规转载法律必究

0

第一时间获取股权投资行业新鲜资讯和深度商业分析,请在微信公众账号中搜索投中网,或用手机扫描左侧二维码,即可获得投中网每日精华内容推送。

发表评论

 / 200

全部评论

—— 没有更多评论了 ——
—— 没有更多评论了 ——