日前,美国地方移动运营商C-Spire宣称,将联手诺基亚于今年7月进行“即将到来的5G现场测试”。无独有偶,爱立信也于日前宣布,已和中国联通就5G等下一代网络技术签署合作协议,并启动5G无线测试床外场试验。
5G这朵“移动”之花长啥样,何时可绽放?近日,未来移动通信论坛在京举办“5G和未来网络国际研讨会”,来自业界产学研领域的大咖齐聚一堂。请与记者一道,听,5G“花”开的声音。
5G长啥样
自提出至今,5G走进公众视野已近3年。尽管知名度颇高,但截至目前没人能清楚描述5G究竟是什么。这次会议几经商讨,5G模样日渐清晰。
“增强移动宽带(eMBB)、海量机器类通信(mMTC)、超可靠低时延(eMTC)”,关于5G未来应用场景,国际电信联盟(ITU)如是描述。具体而言,Gbps(千兆比特每秒)移动宽带数据接入、智慧家庭、智能建筑、语音通话、智慧城市、三维立体视频、超高清晰度视频、云工作、云娱乐、增强现实、行业自动化、紧急任务应用、自动驾驶汽车等,都将是其重点支持的业务。
“简单说,5G主要致力于极速、降费,这对老百姓来说是个非常现实的问题。”国家863计划宽带网科技专项专家组组长尤肖虎称。
有多快?有人曾比喻,“如果3G网速是清风,4G网速是暴风,那么5G网速应该就是龙卷风”。2013年,韩国三星公司曾测试过1Gbps的5G网络,该网速下载一部高清电影只需1秒。根据国际电信联盟的预计,未来,5G网络至少有每秒20G的速度,而目前,4G/LTE的峰值传输速率为每秒100M。
不过,极速并非5G唯一的意义。在尤肖虎看来,相对已有的移动通信技术,5G更加注重用户需求,力求为用户带来全新体验,未来移动交互式游戏、3D、虚拟现实及全息图像等新型移动业务应用,都将纳入5G系统的技术需求。想象一下,当你戴上虚拟现实头盔,对着手机,身临其境地“冲浪”“滑雪”,这种游戏体验有多酷。
当然,解决超高速率、超密集区域的网络问题也是5G的题中应有之义。“现在国人出行习惯刷手机,但目前的2G、3G、4G无法在高铁350公里的时速下保持正常使用。我们期待5G时代,即便在500公里的时速环境中用户也能获得高质量的移动宽带接入。”中国工程院院士邬贺铨说。
与3G、4G不同,5G不再单纯地强调峰值传输速率,用户体验速率、频谱效率、移动性、时延、连接密度、网络能量效率和流量密度等都将是其努力追求的目标。“随时随地万物互联。”专家们如是期待。
有啥新烦恼
或许有人疑惑,现在的4G已基本满足普通用户日常需要,此时发力5G研究是否为时过早?
正所谓“凡事预则立,不预则废”。早在3年前,各国、诸通信机构就将5G研究提上议事日程,并快马加鞭,这主要源于日益增长的移动数据和即将到来的物联网时代的挑战。
“中国90%的互联网用户通过手机上网,不到两年的时间,中国4G用户就达到了4亿,这是一种怎样的增长速度!”高通中国区董事长孟檏称。根据思科Visual Networking Index(可视网络指数,简称VNI)预测,到2020年,全球将有55亿人(占总人口的70%)拥有一部移动设备,因为智能手机使用量的增加,全球移动流量将以两倍于人口增速的速度增长。这意味着,由移动设备(包括手机、平板电脑、智能手表等)带来的数据量将在这段时间增长8倍。“现有的4G网络很难支撑这样的需求。”有关专家指出。
更重要的是,物联网时代的到来让移动网络面临更严峻挑战。“互联网发展前15年,全球互联网连接了不到10亿个终端,主要是电脑,从2000年到2015年得益于移动互联网的发展,联网终端迅猛增长,但粗略统计不到100亿。”孟檏说,随着物联网时代的到来,当各种可穿戴设备、可植入传感器、智能服装等像手机一样接入互联网,联网终端有可能达到500亿甚至上千亿,由此产生的数据量无法想象。
5G研究迫在眉睫,但面临的诸多挑战不容乐观。以无线频段为例,任何一个新的移动网络标准都需要运营商使用新的无线信号频段,5G也不例外。然而尴尬的是无线频段资源已经有限。欧盟CONNECT部门有关负责人曾指出,无线频段将成为5G手机网络和早期试运行的主要障碍,5G网络需要优化频段的使用,这是全球都要面临的挑战,然而大部分优质的频段目前都已经被其他无线业务所占用。
解决这一难题,可以选择使用更高频的频段,如6GHz。但问题也接踵而至。“原来,用户终端可通过基站覆盖实现通信,但6GHz以上的频段信号穿透力较差,如何解决在室内的覆盖也将是一个挑战。”邬贺铨称。
再比如,5G网络需要多学科深度交叉综合突破,这就对研究者提出了更为综合的知识要求。“5G网络涉及8个维度KPI(关键性能指标)的综合平衡,涉及到eMBB、mMTC、工业互联网等相互矛盾的需求,能否用网络切片和虚拟化等技术满足这些需求?另外,5G网络体系的协同方面,如何实现接入云和光网的协同,转发云和IP的协同?”尤肖虎抛出一系列问题。
何时能商用
事实上,技术攻坚只是一方面。“忘了关4G,一觉醒来你的房子就归移动了”,“4G速度快得让你资产回到10年前”……网上流传的类似段子道出4G资费过高的现实。5G时代,伴随网络传输能力的大幅提升,用户势必将消费更多流量。未来,如何尽可能降低通信资费,让5G不再成为普通民众不可承受之重,是专家们不得不考虑的一个问题。
一个利好的消息是,5G资费的调整已引起业界人士的关注。“让消费者用得起5G,需要工信部、运营商共同努力。我已向工信部建言‘希望5G到来时,相关资费可降低10倍以上。”邬贺铨称。
不过,除了资费问题,手机终端也将是未来5G应用面临的一只拦路虎。按照5G网络20Gbps的速度,现有的手机存储芯片写入速度将跟不上,极速的上网体验自然无从享受。“虽然现在随着芯片不断缩小、芯片成本快速降低,但若发展到10纳米、7纳米时,芯片成本或将快速上升。”根据国家科技重大专项核高基专项总师魏少军的计算,未来5G手机有可能一夜回到贵族价位——如上世纪90年代,一部手机卖到三四万元。
尽管5G之路困难重重,但各国对5G商用早已按捺不住,跃跃欲试。韩国计划于2018年平昌冬奥会上普及5G技术。日本则提出,2020年前推出5G商用无线网络,为2020年东京奥运会做准备。“随时随地万物互联”的5G就要触手可及?
“好比4G,起初第一个版本并非人们想象中的那样,网络传输速度一下子达到10M/秒,20M/秒,但不断演化才有了如今的4G。”尤肖虎说,通往5G的路很多,其中不乏一些捷径。比如,在4G的基础上将移动天线数量增加至64或128,这也可称之为“5G”,只是这样的5G距离我们期待的目标还有很大差距。
“先期的5G商用只是5G的某些性能和功能的商用,并不意味着像现在一样每个消费者都可以用终端接入5G网络。”在邬贺铨看来,刚开始商用的5G也许只为少数用户提供服务,不过一旦商用后,产业发展进程将势如破竹。“另外,5G的出现不会将现有的移动网络全部取代,一开始还将是多个网络并存。”他强调。