物聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛、VR等新興業(yè)務的出現(xiàn),正在催生出強大的5G需求。為滿足新型業(yè)務的需求,各國紛紛將5G提升到國家戰(zhàn)略高度,加快5G研發(fā)和布局。例如,在我國,北京、上海、杭州等幾十個城市已獲準成為5G試點城市。
5G是指符合IMT-2020要求和3GPP R15/R16標準的無線系統(tǒng)。5G的發(fā)展和推行是為了滿足現(xiàn)在的“IoE”趨勢。IoE全稱為“Internet of Everything”,也就是萬物互聯(lián)。世界上各種設備通過高速網(wǎng)絡互聯(lián)以達成高效協(xié)同工作是IoE的理想狀態(tài)。
作為第五代移動通信技術,5G具備超高速率、超低時延、超高密度三大性能,其應用場景包括人工智能、自動駕駛、交通控制等。從其超低時延性能來看,開車的時候,人從發(fā)現(xiàn)情況到腳踩剎車,反應時間一般是0.4秒,也就是400毫秒。而5G只要1毫秒就可以做出反應。
具體而言,5G技術具有以下特性。
第一,網(wǎng)速快、延遲低。相比于4G,5G的數(shù)據(jù)吞吐量更高,延遲更低,移動性更強。關于5G的理論速率,各家公司對外宣傳的都不一樣。有的說為1Gbit/s(125MB/s)的,有的稱可達10Gbit/s(1250MB/s)的,還有的聲稱可達20Gbit/s(2500MB/s)。 根據(jù)OpenSignal 2018年2月發(fā)布的報告,現(xiàn)階段全球4G網(wǎng)速平均值為16.9Mbit/s(2.11MB/s),4G網(wǎng)速最快的國家有著45Mbit/s(5.625MB/s)左右的平均速率。所以不管5G最終是1Gbit/s還是20Gbit/s,都要比現(xiàn)在的4G快得多。在延遲方面,5G的理論數(shù)值為1ms,幾乎相當于沒有。 第二,高連接密度下的穩(wěn)定性。5G能夠在城市中心、大型辦公樓商業(yè)區(qū)、早晚高峰地鐵和節(jié)日高峰旅游景點等聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量多的區(qū)域保持穩(wěn)定性。這樣每臺設備都能同時同地順暢使用低延遲的高速網(wǎng)絡。 第三,頻段更高。為了達到如此高的速率,5G網(wǎng)絡將使用頻率更高的無線電頻段。目前4G頻段處在0.8GHz~3GHz,其中絕大多數(shù)都是2.5GHz以下。而5G將會使用更高的頻段,2.5GHz~100GHz都是5G的潛在頻段區(qū)間。
由于上述技術特性,未來的移動網(wǎng)絡將更加給力。移動端高清流媒體服務的興起是消費者需要5G速率的主要原因。具有高分辨率(4K)或HDR的視頻、具備AR(增強現(xiàn)實)和VR(虛擬現(xiàn)實)技術的視頻和碼率高的音樂都屬于高清流媒體。其中超高清視頻和AR/VR視頻的數(shù)據(jù)吞吐量都高得驚人,5G讓這種規(guī)格的視頻直播成為了可能。
5G的先進技術特性也將使得無人駕駛更為安全。目前的機器遠沒有人類聰明,不具備人類隨機應變的能力,所以無人駕駛汽車需要額外的通信輔助才能安全地在道路上行駛。在理想狀況下,路上所有車輛、路標、信號燈和行人之間都會有流暢、不停歇的通信交流。這樣所有交通參與者就能最大程度地了解實時路況,彌補無人駕駛汽車隨機應變能力差的缺陷。
由于車輛行駛速度快,路況瞬息萬變,交通參與者之間的交流必須有超低延遲和超快反應速度,這時5G網(wǎng)絡就派上了用場。
用5G聯(lián)網(wǎng)以后,自動駕駛的車輛可以交叉通過十字路口。因為車與車之間是聯(lián)網(wǎng)的,5G的超高速率、超低時延、超高密度可以使自動駕駛得到更好體驗。如果上述設想成為現(xiàn)實,那么道路利用率會大大提高,有可能交通規(guī)則也要重寫了。
無論是看視頻、移動支付,還是其他各種應用,4G網(wǎng)絡都已經(jīng)能夠很好地支撐了,為什么還需要5G呢?我認為這里至少有三個理由。
第一,大數(shù)據(jù)發(fā)展的需要。從3G以后,手機流量就一直爆炸性地增長。統(tǒng)計顯示,2G時候,平均每人每月的流量大概是30MB;到了3G,每人每月的平均流量變成了300MB,增加了10倍;到了4G以后,平均每人每月的流量是3GB左右,又大約增加了10倍。據(jù)專家統(tǒng)計,如果放開使用,目前每人每月至少需要20GB的流量,現(xiàn)在的4G網(wǎng)絡顯然無法承受,速度會變得很慢,所以從大數(shù)據(jù)的角度來講,我們需要5G。 第二,物聯(lián)網(wǎng)迫切需要5G。如果每人一部手機,全球70多億手機已經(jīng)飽和了,但是如果連接到物的話,就不一樣了,可能每人10個、100個,甚至1000個連接,現(xiàn)有的網(wǎng)絡是無法承受的。 第三,人工智能需要5G。人工智能是用科學技術來模仿、延伸、擴大人的智能,如果把計算機當作大腦,移動通信系統(tǒng)就是一個神經(jīng)系統(tǒng),而人工智能對神經(jīng)系統(tǒng)提出了非常高的要求。以自動翻譯為例,現(xiàn)在出國不會說英文也沒問題,可以下載一個翻譯軟件,說一句中文軟件就會自動翻譯成英文,在翻譯上把這種方式叫做交傳,就是一句中文一句英文,交替地來翻譯。但是我們有時候在談判、開會的時候,需要的是同傳,也就是講話的所有內(nèi)容馬上就可以連貫地翻譯出來,現(xiàn)在4G的速率、時延很難做到,但5G足夠支持實現(xiàn)自動翻譯的同傳系統(tǒng)。
5G的標準化已經(jīng)進入到了最后階段,工業(yè)和信息化部組織的5G技術試驗,也進入到了第三階段,并且已經(jīng)進入尾聲,預計到2020年5G就會投入商業(yè)運營?,F(xiàn)在,我們需要的是盡快地讓5G變?yōu)楝F(xiàn)實,在更大程度上提升網(wǎng)絡能力,有利地促進數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展。
對于智能交通、智慧城市來說,5G技術的發(fā)展意義重大。在智能交通建設領域,5G技術的主要功能是解決交通擁堵問題,為出行者提供全面、優(yōu)質的信息服務。在5G技術發(fā)展的過程中,網(wǎng)絡維度與寬度不斷擴展,容納的信息越來越多。在此形勢下,智能駕駛對網(wǎng)絡的容量、可靠性、時延均提出了更高的要求。
隨著5G網(wǎng)絡與人工智能逐漸融入智能交通系統(tǒng),交通系統(tǒng)的安全性、可靠性、效率不斷增強。借助新一代通信網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)處理能力,整個智能交通系統(tǒng)的運行效率不斷提升,能量損耗持續(xù)下降,整個運輸過程變得更安全、更便捷。
車聯(lián)網(wǎng)的構建、無人安全駕駛的實現(xiàn)離不開5G技術。無人駕駛汽車與車聯(lián)網(wǎng)的通信需要以互聯(lián)網(wǎng)為媒介,需要互聯(lián)網(wǎng)將汽車導航信息、位置信息、各傳感器數(shù)據(jù)上傳到云端或者車輛終端,僅憑LTE-V2X和DSRC等通信技術,這一過程無法實現(xiàn),需要5G技術不斷拓展網(wǎng)絡寬度,降低網(wǎng)絡延時。
與當前的車聯(lián)網(wǎng)通信技術相比較,5G系統(tǒng)的關鍵能力指標有了大幅提升,比如5G網(wǎng)絡傳輸時延可達毫秒級,為行車安全提供了強有力的保障;5G網(wǎng)絡峰值速率可達10~20Gbit/s,可滿足車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下人與交通基礎設施之間的實時通信需求。
2017年9月,為推動車聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展,增進部門協(xié)同,實現(xiàn)“制造強國”建設目標,國家制造強國建設領導小組車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項委員會第一次會議在北京正式召開,會議提出在新一代信息技術與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合的背景下,我國要緊抓機遇,推動車聯(lián)網(wǎng)、汽車產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展,推動自動駕駛技術實現(xiàn)創(chuàng)新應用,提高交通運行效率,節(jié)省各類資源,實現(xiàn)節(jié)能減排,減少環(huán)境污染,減少交通事故的發(fā)生,促使生產(chǎn)力得以進一步解放。這些措施不僅有利于制造強國戰(zhàn)略的推進落實,還有利于推進供給側結構性改革、實現(xiàn)制造強國或網(wǎng)絡強國建設目標、培育新的經(jīng)濟增長點。
車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不僅需要汽車、信息通信等行業(yè)實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展,還需要交通運輸、車輛管理等領域實現(xiàn)數(shù)字化改革,各行業(yè)、各領域進行充分協(xié)作。現(xiàn)如今,通過各方努力,在車聯(lián)網(wǎng)關鍵技術方面,我國已取得了重大突破,已基本建成測試示范區(qū)和融合創(chuàng)新生態(tài)體系。
根據(jù)工信部的規(guī)劃,到2020年,我國將正式開始5G商用網(wǎng)絡的部署。5G商用網(wǎng)絡與4G、3G不同,它用一種新技術對不同的頻譜、頻道、服務做了融合。能實現(xiàn)車輛高效率調(diào)度、信息共享的智能交通系統(tǒng)的運行需要建立網(wǎng)絡連接,而當前的網(wǎng)絡系統(tǒng)無法滿足大數(shù)據(jù)的實時傳輸需求,5G網(wǎng)絡商用,也是智能交通和車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的訴求所在。