在近日舉行的3GPP（第三代合作伙伴計劃）第80次TSG RAN會議上，5G NR標準SA（獨立組網）方案獲得發(fā)布，首個面向商用的5G標準出爐。5G時代離我們更近了一步，這無疑是個利好消息，畢竟利用5G網絡的峰值，下載一部8GB的電影只需要6秒，而4G網絡下，最快也要七到八分鐘。
除了最直觀的感受，5G或許將成為我們可能見到的最具影響力的技術變革之一，因為它不僅是通信技術的演進，更是一場從智能設備、無線技術、接入網、核心網到云端的跨行業(yè)革命。
獨立組網版的標準意味著5G的無線接口和核心網接口實現(xiàn)了端到端全新的業(yè)務承載能力，這也給垂直行業(yè)的應用帶來機遇。但另一方面，“這次凍結的標準依然屬于R15版本，是第一階段基礎版的5G標準。”工信部通信科技委常務副主任、中國電信科技委主任韋樂平告訴《中國科學報》記者，不論是從技術還是市場，5G的推廣應用仍面臨不小的挑戰(zhàn)。
真正的5G網絡
2017年底，5G的非獨立組網（NSA）標準第一個版本正式凍結，相對NSA，此次凍結的SA標準不再是4G網絡的補充與增強，也不再采用4G的EPC（演進分組核心網），而是采用全新的5G核心網，并具備體現(xiàn)5G特征的一系列功能：網絡切片、MEC（移動邊緣計算）、服務化架構等。
“本次凍結的獨立組網SA標準應該說是能夠體現(xiàn)5G特征的真正的5G網絡?！表f樂平在解釋5G網的進步之處時強調。
“從5G技術本身來看，它的特點是支持大帶寬、低時延、靈活可配制、適應移動互聯(lián)網等場景?！敝袊畔⑼ㄐ叛芯吭焊痹洪L王志勤在近日舉行的2018年IMT—2020（5G）峰會上表示?！?G支持全新的網絡架構，通過網絡切片、邊緣計算等技術的使用，能夠針對不同的行業(yè)用戶配置網絡整體資源，實現(xiàn)差異化的應用場景和性能的提升。”
雖然此次標準的制定對產業(yè)發(fā)展將有很大的推動作用，但這次凍結的標準依然屬于R15版本，離第二階段完整版的5G標準R16還存在不小差距。
3GPP會議上定義了5G的三大場景：eMBB（增強移動寬帶）、uRLLC（超高可靠超低時延通信）和mMTC（大連接物聯(lián)網）。韋樂平解釋說：“此次凍結的標準主要面向可能最先應用的eMBB商用場景，再加上部分低時延高可靠物聯(lián)網應用場景，而R16版將重點完成面向高可靠低時延uRLLC物聯(lián)網垂直應用等場景，這是5G真正差異化的新業(yè)務?！?/p>
“要完成R16階段的標準工作還需要至少15個月時間，到2019年9月份才能完成。”韋樂平補充道。
發(fā)展的車輪已經啟動，5G標準所確立的高速率、高容量、低時延和海量連接密度等目標，以及描繪的幾大重點應用場景，給電信行業(yè)帶來諸多新的機遇。據(jù)韋樂平介紹，就eMBB場景而言，可能的應用有4K高清視頻、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、遠程會診、遠程教育等；就uRLLC場景而言，可能的應用有工業(yè)控制、配電自動化、無人機控制、面向自動駕駛的V2X應用等；就mMTC場景而言，可能的應用有智慧城市、智能家居、工業(yè)信息化、智能物流等?！半S著實際網絡的部署和行業(yè)應用的拓展，更多的潛在應用都可能出現(xiàn)，想象空間很大?！?/p>
今年是關鍵一年
“5G第一版標準的發(fā)布為5G產業(yè)的研發(fā)奠定了很好的基礎，現(xiàn)在正是產業(yè)全力以赴投入研發(fā)的關鍵時間點?！蓖踔厩诒硎?。
技術本身并不是驅動5G發(fā)展的源動力，需求才是。王志勤介紹，行業(yè)應用是5G獲得成功的一個必備條件，IMT-2020（5G）推進組也在大力推進垂直行業(yè)的應用。
此外，5G推進組還專門成立了應用工作組，將部分先行領域和工業(yè)領域作為重點研究方向，包括高清視頻、AR/VR、無人機、電力行業(yè)、公安系統(tǒng)等領域。“目前已經跟這些行業(yè)開展深度的對接，把行業(yè)的需求映射到5G網絡的切片、資源配置和實現(xiàn)的具體方式，通過設施和應用示范配合實驗進一步推進?！蓖踔厩谡f。
自動駕駛被認為是目前最典型的5G應用場景之一。“對于智能汽車的安全與商用，無線通信網絡將起到關鍵性作用，包括智能車輛與人、車、路、云端服務等交互?！敝袊茖W院自動化研究所原副研究員、無人駕駛專家黃武陵向《中國科學報》記者表示。
據(jù)黃武陵介紹，5G可以在不依賴廣域網覆蓋的情況下完成車間和車路通信，現(xiàn)階段直連通信覆蓋可達1公里以上，高速和高密度下的通信時延小于20毫秒。“實現(xiàn)V2V（車到車）和V2I（車到基礎設施）通信，速度和容量都實現(xiàn)跨越，這對自動駕駛安全至關重要。例如，允許無人駕駛車輛遠程運維人員根據(jù)現(xiàn)場情況和車輛診斷信息實時評估并接管車輛的操控，避免事故發(fā)生。”
此外，5G網絡的安全性和連接性是其商機所在。在自動駕駛車輛上，人們更需要娛樂與通信連接，5G可滿足提供更高帶寬的需求。
“現(xiàn)階段，需要全面達成5G技術規(guī)范共識，解決技術上的不確定因素?！秉S武陵表示，例如，中國芯片廠商應加速推出適合車載環(huán)境的計算和通信芯片，網絡運營商確定如何針對智能網聯(lián)汽車的交通環(huán)境的新基站升級和部署。商業(yè)運營公司可與自動駕駛車輛車企聯(lián)手，確定和拓展駕駛安全、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理等領域的合作，并且簡化其數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)分析的管控流程，使得商業(yè)變得廉價，讓用戶愿意升級到5G網絡。
王志勤坦言，從研發(fā)的角度來看，今年是非常關鍵的一年，“希望通過今年一年產業(yè)的共同努力，實現(xiàn)5G系統(tǒng)的商用和預商用。”
我國仍存“致命”軟肋
5G為我們展現(xiàn)了一個美好的前景，同時也讓我們看到其中存在許多的挑戰(zhàn)。
在國家03專項支持之下，中國在通信標準的軟件實力上已經處于領先地位。這也得到韋樂平的肯定，“目前中國在國際通信標準的參與度上顯著提高，已經成為標準制定的主導者之一，特別在5G標準上中國的提案數(shù)量比4G時代有了很大的提升，提案的采納度也在逐漸提高”。
“但是，盡管我國標準提案數(shù)量巨大，在標準的必要核心專利上還不是很多，與提案的數(shù)量不成比例，這也反映了我國在基礎性研究實力上還不夠堅實?！表f樂平說。
談及影響5G發(fā)展的“致命性”軟肋，韋樂平認為相對標準而言，我國在實際高端芯片的研究制造上差距還較大，特別是在射頻芯片上差距更大，在手機射頻前端的份額幾乎為零，在毫米波段還沒有可商用化的芯片?！斑@方面不僅需要有相當強度的投入，還需要有很長時間的技術和經驗積累才行，必須早下決心，下大決心。”
從技術層面看，5G首先要面對覆蓋難的挑戰(zhàn)。據(jù)韋樂平介紹，由于頻段高、覆蓋差，必然需要有大量的小基站，靠多天線技術的波束賦形和快速掃描追蹤有望明顯改善，但能否根除覆蓋盲點，仍是一個不確定事件。
另外，濾波器的性能和集成，高速可調激光器的傳輸速率、距離和成本，網絡切片帶來的跨域、跨技術、跨平臺、跨廠家的端到端的技術和非技術的挑戰(zhàn)也不容忽視。
從市場層面看，究竟什么應用必須用5G？現(xiàn)在并不確定。業(yè)界所期待的物聯(lián)網應用能否在近期擔當業(yè)務收入的大任，也不樂觀。垂直行業(yè)對5G的熱情和積極性還停留在紙面上。
從投資回報層面看， 我國2015年開建4G，現(xiàn)在網絡負荷還很輕，2020年就開建5G， 僅僅5年時間不太可能收回4G的投資。其次， 5G的頻段高， 基站多（至少是1.8G的2倍）、基站貴（目標希望能降到4G的2倍）、功耗高（是4G的7倍），投資會大幅增加。究竟運營商能承擔多高的投資增加，什么業(yè)務能補償投資的增加？ 韋樂平認為，“這些目前還不清楚，指望流量收入希望不大，指望垂直行業(yè)帶來的物聯(lián)網收入，中近期也不靠譜，仍有待技術和業(yè)務的突破或者拉長投資期?！?。