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中国最早研究数据通信技术的邬贺铨院士:5G是未来科技战略的制高点
2019-06-12 08:35:00  来源:新华日报  作者:杨频萍 张 宣  
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  5G时代已经向我们走来,但在大多数用户眼中,5G代表着速度,中国工程院院士邬贺铨指出,5G支持500公里时速的高铁,峰值速率比4G提高30倍,更将关系到整个国家和社会的移动化和数字化。

  3个应用场景大提速

  在邬贺铨看来,5G绝对不仅仅只意味着更快的速度。如果说1G到4G是面向个人的,5G会面向产业互联网和智慧城市服务。移动互联网、工业互联网,将带动我们进入一个智能社会。

  与前几代通信相比,5G具体有以下三个应用场景:一个是增强移动宽带,速度将是现阶段的10倍;第二个是高可靠性,低时延,高可靠性具体表现在工业上的应用,低时延具体表现在车联网应用、远程医疗等;第三个是大连接:即能不能同时支持更多的用户接进来。

  5G跟4G比,5G的峰值速率比4G提高了30倍,用户平均体验数据率提高了10倍,频谱效率提高3倍,能支持500公里时速的高铁,接口延时减少了90%。连接密度做到一平方公里能有100万个传感器连到一个网上,能效提高100倍,流量密度提高100倍。

  怎么做到5G速率提升?通信有一个香农定理,整个移动网络的容量和用户带宽有关,和天线数有关,和基站有关。所以5G的无线接口的技术是四大方向,物理层增加可以接入的频率,甚至可以拓展到毫米波,增加带宽。基站使用大规模天线,增加天线数。另外,小区分裂,把小区越做越小,5G需要使用分层异构组网,要求更密集的基站,“5G基站数将是4G的4-5倍,带宽约10倍。中国现在的移动通信基站数已经是670万,5G时代会有3000多万的基站,基站数量会增加,而且5G基站的密集组网需要大量的光纤。5G核心网将从省网下沉到城域网。”据介绍,5G将重新定义电信网技术、推动移动网与固网技术的融合、计算与通信能力的集成,光纤通信技术将在5G时代发挥更大作用。

  多种业务形态面临变革

  邬贺铨说,5G出现会带动车联网的发展。5G低时延、高可靠、高宽带、大连接,而车联网要求时延很低,快速响应。

  车联网(Internet of Vehicles)是由车辆位置、速度和路线等信息构成的巨大交互网络。通过GPS、RFID、传感器、摄像头图像处理等装置,车辆可以完成自身环境和状态信息的采集;通过互联网技术,所有的车辆可以将自身的各种信息传输汇聚到中央处理器;通过计算机技术,这些大量车辆的信息可以被分析和处理,从而计算出不同车辆的最佳路线、及时汇报路况和安排信号灯周期。“现在摄像头跟红绿灯都装在一个电线杆上,物理上装在一起,实际上它们没有关联,摄像头看到没有车了,红绿灯还是红灯。通过我们5G的车联网,我们可以灵活调度整个交通,真正支撑智慧城市和智能交通。”

  现在的4G,看到刹车,到车停下来还要花很长时间,5G本身一毫秒的低时延,能够快速响应。另外5G的可靠性是99.999%,且带宽很宽,准确到厘米一级的高清地图都可以动态下载到车上。还有5G的大连接,现在5G目标是一平方公里支持100万个传感器上网,比如长安街上的双八车道,如果并排挤满了车,每个车上有几十个传感器,那一平方公里可能就有非常多的传感器了,只有靠5G才能保证这一百万个传感器同时连上网,所以,5G对于未来车联网是一个很重要的发展。

  “5G虽然不是对现有互联网的全面颠覆,但核心网跟4G比有很大的变革。当然,它在技术和运维管理上还有很多挑战。” 邬贺铨坦言,网络业务发展到现在,网络体系不变是没有出路的,任何网络体系的变革,都会涉及到产业链上下游各方利益的博弈,技术和管理流程再造的挑战。这些对运营商来讲是艰难的选择,但变革会开拓网络技术业务运用的创新空间。

  伴随着网络资源利用率和运营效率不高等问题的加剧,加之网络用户数接近天花板,现有网络体系和运营模式已经到了非变革不可的时候了。那么未来网络的实现路径是什么呢?邬贺铨提出,未来网络应该走革命路线,现在是时候采用SDN/NFV技术了,但我们无需全面改造所有的互联网,可以考虑部分改造。同时,5G的出现可以作为网络变革的切入点。

  高科技战略的必争之地

  5G有手机业务、智慧工厂业务、高速移动的汽车业务、高铁业务,这些业务带宽不一样,要求可靠性也不同,都走到一个物理设施上面,质量是没法保证的。所以我们需要把它分别处理,在物理设施不变的基础上,我们通过切片的办法把不同业务通过云平台,通过协同调度,按照它的业务要求,组织网络的资源来适应它的需要。所以,虚拟化的切片技术是5G的重要技术。

  邬贺铨表示,未来的5G功能就像APP一样,需要什么功能就调配这个APP,把移动端当成手机终端,把所有能力当作APP调用。因此未来的5G既实现控制与传输的分离,也实现业务的灵活调配。

  通信网络IT化与云化软件定义将成为未来的演进趋势,移动智能终端切入多种物联网功能并通过宽带无线连接到云端。5G的腾云驾雾将会支撑整个网络容量和个性化服务,强化终端职能,为创新提供空间。

  5G是高科技战略的必争高地, 到2035年,5G的市场规模会给全世界经济产出增加4.6%,约12.3万亿美元。在全世界,2035年5G将促使全世界GDP增加7%,约35000亿美元,新增就业岗位2200万。对中国来讲,到2035年5G将会增加GDP近1万亿美元,增加就业岗位近1000万。

  邬贺铨日前也表示,5G商用达到规模,还需要相当长的一段时间。5G建设周期可能会比4G还要长,如果每年的投资强度还跟以前相同,那么经过8至10年,投1万多亿元,差不多能完成。当然,运营商的投入还是希望通过业务运营得到回报,需要不断探索新的业务和应用。

  除了带来应用方面的改变,从普通用户的角度来看,5G还将激发基础科学的探索。邬贺铨表示,5G手机芯片需要5nm的工艺,未来的发展可能需要后摩尔时代的技术来支撑。“现在我们就在探索更高的频段,这里面就有很多基础研究问题,比如有些频段对下雨太敏感,有些频段对树叶遮挡敏感,如何研究电磁波的传播,这就是5G带来的课题。”

标签:邬贺铨;传感器;移动
责编:李苏珺
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