未来通信看哪里?中国已建成全球最大5G试验网

作者:中国科普博览部分文字取材自科普中国作品《5G离我们有多远?》

据新华社3月3日消息,在近日召开的世界移动通信大会全球5G测试峰会上,中国5G推进组副组长、中国移动(微博)技术部总经理王晓云表示,我国已建成全球最大5G试验网,爱立信、华为、诺基亚、中兴、大唐、英特尔等全球重要的系统、芯片、仪器仪表等领域企业共同参与了该项目。目前,由5G推进组组织的5G技术研发试验第一阶段测试已圆满结束,充分验证了无线和网络关键技术在支持5G场景需求的技术可行性,目前第二阶段试验已启动。

5G是什么?

我们所知道的3G,是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息,速率一般在几百kbps以上。而4G相比3G带宽更高,能够传输更高质量的视频及图像。4G能以100Mbps的速度下载,比拨号上网快2000倍,能满足几乎所有用户对于无线服务的要求。那么,什么是5G?它又有多快呢?

5G技术是为物联网而生,拥有更大的容量和更快的数据处理速度,通过手机、可穿戴设备和其它联网硬件推出更多的新服务将成为可能。5G技术为物联网提供了超大带宽,它的容量预计是4G的1000倍;4G网络是专为手机打造,没有为物联网进行优化,与4G相比, 5G网络可以支持10倍以上的设备;使用4G网络,你不能在手机上真正实时在线玩游戏,但使用5G网络却可以做到。

近两年来,作为新一代宽带无线移动通信发展的主要方向,5G受到世界各主要国家的高度重视,一些国家纷纷加快战略部署,力争抢占产业和技术“制高点”。我国目前在北京怀柔建设了全球最大的5G试验外场,试验网由国内外行业龙头企业参与,可提供端到端的测试环境,将有助于促进5G标准的形成和产业发展。

5G中的关键技术

如果要从技术细节描述5G,我们可能需要等到2020年,因为目前还没有任何电信公司或标准订定组织的公开文件中有提到5G,只有一个5G的国际标准已经通过,这个标准是现在对5G最细节与科学的描述。5G有两个关键技术:第一个是大规模MIMO技术,它是无线通信天线技术的一种,是Multiple-Input Multiple-Output的简称,即多路输入多路输出技术。这项技术简单来说就是将基站的单天线换为由多天线构成的天线阵列,然后与具有多天线的移动台进行通信。其通信原理是,把一份资料分割成多份,通过多重天线同步传送,由于传输信号在传送过程中可能会发生干扰,传输信号选择不同的反射或者穿透路径来避免。路径的不同可能造成到达接收端的时间不一致。为了防止资料因为时间延误无法重新组合,接收端也会具备多重天线接收信号。最终,利用一种算法将分开的资料重新整合,这样便可以正确且快速的传输资料流,从而大幅度地提升频谱利用率。第二种是多载波技术。载波,是指载有数据的特定频率的无线电波。多载波即是采用多个载波信号(将信道分成若干正交子信道),将需要传输的数据信号转换成并行的低速子数据流,然后调制到在每个子信道上进行传输。采用多载波技术主要是为了配合大规模MIMO技术,其具有频谱效率高、灵活性强以及复杂度低等特点。

5G将带来的革命性变化:电信业的巨变

5G对于行业与整个社会的影响无疑是会深远的,电信业会因为5G发生较大的变化,甚至是巨变。5G时代,电信网络会形成三层,传输层、管理层、业务层。在最早的电信体系中,这三层是融合在一起。一通电话就包括传输、管理和业务,这三者融合在一起。到了3G时代,传输层和业务层开始分离,电信运营商主要提供流量,成为管道,业务由大量互联网公司在参与。到了5G时代,除了传输的管道层和业务层,管理层将会变得更加重要,而整合体系都会发生质的变化。在传统的电信中,管理的无非是用户,或是某个终端,基本就是鉴权、计费。5G不仅是用户的管理、终端的管理,同一用户会使用大量的终端,对于不同的终端会采用不同的计费模式,管理会变得复杂,计费也会更加复杂。管理层和计费层的能力又是和业务层紧密相联。这个过程中,电信运营商是还以传输为核心,或是在传输的基础上,通过管理来影响业务层,形成和业务层更紧密的联系与合作。这在很大程度上会促使电信运营商的分化。守住传输,竞争能力较弱,因此除了做到传输,还要在管理层上找到自己位置和突破。

5G是高速度、低时延、低功耗、万物互联创造的一个新体系,绝不只是速度的提升。在技术的推动下,网络、管理、业务都会发生质的变化,产业也将会随之根本改变。这场变革的力量有可能超过今天的互联网。

据了解,在此次会议上,中国移动联合AT&T、沃达丰、华为、爱立信、大唐电信等企业共同发布宣言,将通过5G测试,推动5G全球统一标准,加强电信运营商、设备商和垂直行业合作伙伴间合作,共建5G全球统一生态。据之前从5G推进组获悉信息来看,中国移动、中国电信(微博)则透露,在完成第二阶段测试后,将会于2018年进行大规模测试组网。在相关国际机构公布5G正式标准后,进入网络建设阶段,最快于2020年正式商用5G网络。还从权威人士处获悉,如果各项工作进展顺利,三大运营商有望于2019年启动5G网络建设,网络建设总规模将和现有4G网络规模相当,预计整体投入超过5000亿元。

业内普遍认为,5G网络一旦正式商用,除了会使通信业进入新一轮发展期外,还将带动多个规模万亿级别的新兴产业。多个市场机构预测,车联网、大数据、云计算、智能家居、无人机等典型的物联网细分行业,在技术和应用层面上已相当成熟,但现有4G网络的通讯能力大大限制了上述产业的发展。随着5G的正式商用,网络问题将迎刃而解,上述产业将迎来快速发展期,人工智能、智能制造等产业也将随之崛起。此外,芯片、电子元器件、软件、智能硬件等产业链上下游也会进入升级期,其创投机会同样不可限量。

据之前经济参考报消息,对于5G,我国政府和产业界高度重视。早在2013年2月,工信部、发改委、科技部就联合成立IMT-2020(5G)推进组,对我国5G愿景与需求、5G频谱问题、5G关键技术、5G标准化等问题展开研究和布局。此外,中国移动、中国电信等运营商,以及华为、中兴等通信设备制造企业,也已在5G领域深耕多年,拥有大量的技术储备,特别是在网络构建、通信设备等关键技术领域,拥有明显的优势。

中国移动研究院副院长黄宇红介绍说,在5G时代,我国率先在亚太地区成立IMT-2020(5G)推进组,整合产、学、研、用精锐力量,积极向国际电信联盟等国际标准组织输出观点。目前国内的5G技术水平在多个领域和国外企业不相上下,甚至在一些关键技术上,还具有明显的优势。从此前国际组织的评估来看,我国企业确实具备了5G标准制定的主导能力。