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专栏
5G技术

1.5G的产业发展现状与未来展望

随着信息社会从网络化到智能化的转变,5G作为未来智能世界万物互联的基础技术,是当前信息技术制高点。在4G时代,有超过40亿人通过移动互联网连接。随着5G的发展,未来有更多人与人的互联,并且到2025年,预计有超过900亿的物通过无线互联,包括智能驾驶、智能制造、智能家居等垂直行业应用。

5G产业生态逐渐成熟,经过不懈努力,当前5G标准化已经从3G的3个标准、4G的2个标准,发展到全球统一标准。2018年6月14日已经冻结的R15标准,支持5G的eMBB(大带宽)应用,标志着5G正式具备商用条件。2019年底,5G的R16标准也将要冻结,支持uRLLC(低时延,高可靠)和mMTC(海量互联)应用,标志着5G将逐步赋能垂直行业数字化发展。各国政府对5G频段也纷纷做出规划,包括中国、美国、日本、韩国、英国、法国、德国等,3.5G赫兹频段的C波段成为全球主流频段。此外,在5G终端的发展上,2019年下半年,华为、三星等发布5G手机,预计两年后,5G的千元机将普及。支持行业应用的模组和终端将在2020~2021年上市,标志着5G全面向垂直行业的应用延伸。

展望未来,5G已经成为未来数字化转型的基础,成为社会经济发展的新发动机,促进业务创新,挖掘消费潜力,扩大消费总量,激发各个领域加大数字化投资。国内运营商5G网络投资在2023年将达到3000亿元人民币,之后逐渐回落。但是行业的5G应用投资将从2020年的540亿元达到2025年的1500亿元,此后还会继续增加。到2035年,5G全球创造的经济产出将达到12.3万亿美元,相当于所有美国消费者在2017年的全部支出,并超过了2016年中国、日本、德国、英国和法国的消费支出总和。2020~2035年,5G对全球实际GDP增长的贡献预计相当于一个与印度同等规模的经济体量。

2.各个国家从政策层面积极推进5G产业发展

5G作为未来数字化的基础设施,各国政府积极推进5G产业发展,争夺未来10年ICT新兴产业主导权。

中国政府一直积极推进5G产业的发展。2018年12月6日,工信部向三大运营商发布5G中低频段试验许可,紧接着12月19~21日召开的2019年中央经济工作会议明确将“加快5G商用步伐”列入2019年重点工作。2019年6月6日,工信部在北京正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放4张5G商用牌照,我国由此进入5G商用元年。中国信息通信研究院《5G产业经济贡献》认为,预计2020~2025年,我国5G商用直接带动的经济总产出达10.6万亿元,5G将直接创造超过300万个就业岗位。

美国把5G作为国家战略。2018年9月28日,特朗普召集美国四大运营商高管、FCC主席、国家经济委员会主任,发布“5G FAST”战略。加快5G频谱的发放,计划把800M、900M频段用于5G,释放更多的毫米波资源,更新基础设施政策。FCC发布行政命令,要求地方政府减轻小站建设负担,缩短获取站点的时间和降低难度。撤销“网络中立法”,进一步刺激投资和创新,鼓励基础设施投资,鼓励建设光纤网络。

韩国在4G发展基础上,瞄准5G全球第一波商用。韩国政府倡导全产业参与5G建设,在《未来增长动力落实计划》中积极实践国家层面5G战略,启动GIGA Korea项目,成立韩国5G Forum,力争全球领先地位。2018年6月韩国正式完成频谱3.5G和28G毫米波拍卖,2018年12月1日宣布5G网络商用,主要覆盖首尔,2019年韩国85个城市开始规模建设。

此外,2016年9月,欧盟宣布2020年各成员国中至少有一座城市实现5G商用,2025年覆盖城区和主干道。2018年2月欧盟第二次发布5G频谱意见,细化5G频谱,力争5G时代重回第一阵营。英国的目标是建立5G领导地位,到2030年为英国带来1730亿英镑的GDP增长。日本计划2020年面向奥林匹克运动会实现商用,2022年实现全国覆盖。

3.5G关键技术及其应用

3GPP对5G的定义中明确,在移动宽带领域支持峰值20Gbps速率,平均下行带宽100Mbps,频谱利用效率比4G提升3倍,支持高清视频、AR/VR等大带宽应用。在超低时延领域支持0.5毫秒的空口时延,支持自动驾驶、工业互联网等对实时性极致要求的场景。在移动性方面,支持低于每小时500千米的移动通信,满足高铁的通信需求。在海量连接方面,支持每平方千米100万连接数,支持物联网的应用。

5G新技术的应用是5G性能大幅提升的关键,比如信道编码、多天线、端到端切片网络等方面。

在信道编码方面,5G采用Polar(极化码)和LDPC码,Polar码是世界上唯一能够被理论上严格证明达到香农极限的信道编码方法,能够大大提高5G编码性能,减低设计复杂度,确保业务质量。

Massive MIMO多天线技术在4G的基础上,又做了大幅的提升,能够在水平和垂直平面通过更窄的波速实现更精准地面向用户,降低用户间的干扰,相比4G实现10倍的容量增益。

端到端切片网络是5G承载网络的技术变革。在5G时代,移动网络需要服务各种类型和需求的设备,包括移动宽带、大规模物联网、任务关键的物联网。他们都需要不同类型的网络,在移动性、计费、安全、策略控制、时延、可靠性等方面有各不相同的要求,单一的承载网络不能满足业务需求。网络切片,本质上就是将运营商的物理网络划分为多个虚拟网络,每一个虚拟网络根据不同的服务需求,比如时延、带宽、安全性和可靠性等来划分,以灵活的应对不同的网络应用场景。基于SDN、IPv6和FlexE技术结合的新一代5G承载网络,提升了网络性能,增强了灵活性,为5G商用提供了基础。

4.5G行业应用案例

4G改变生活,5G改变社会。4G时代得益于移动互联网的发展,使我们每个人的生活发生巨大变化,移动互联网在社交、购物、娱乐、金融服务等各个方面改变我们生活。5G将深入垂直行业,使千行百业发生巨大变化,构建数字化的智能世界。

在高清视频和VR类应用领域,5G使4K甚至8K的超高清视频和VR云端应用具备条件,未来十年5G用户月均流量有望增加7倍,其中90%将被视频消耗。2025年,VR/AR市场规模将超过800亿美元,在医疗领域将颠覆传统的医疗检测,在教育行业将成为标准的教育工具。

在自动驾驶领域,5G的超低时延满足远程驾驶、车辆实时控制等需求。5G V2X车联网与ADAS(高级驾驶辅助系统)的结合将最终实现无人驾驶。5G V2X业务场景包括车辆编队驾驶、传感器扩展、先进驾驶和远程驾驶。

在智能电网领域,差动保护的端到端的时延要小于15毫秒,5G的低时延网络很好地满足了这一需求,相比自建光纤网络成本节省了80%。另外,5G网络切片具有与电力专网同等级的安全隔离型,建网成本节省了约30%。基于5G和无人机视频回传可以实现自动巡检,基于5G物联网可以实现自动计量,减少人工维护的成本。

在工业互联网领域,5G网络超低时延数据传输和超高密度的连接提供了智能工厂远程操控大量工业机器人所需要的高精度、高强度交互,同时增强云与边缘计算的协同。

5.5G在金融行业试点:网点转型

银行具有非常突出的“连锁经营”特点,分布在各地的网点,曾是银行接触客户最主要的媒介。随着移动互联网的兴起,网上银行、手机银行等线上渠道正在悄然改变人们的生活习惯,银行网点也出现缩减数量的迹象。尽管网点规模在收缩,但是下降幅度很小。例如,中国工商银行2018年缩减的网点数量不到全部网点数量的1%,未来物理网点仍是银行运营、销售和解答客户咨询的重要渠道之一,不可取代,但是转型不可避免。在5G网络技术支持下,银行网点向智能化又迈出了一大步。

银行网点的转型,将以围绕业务为中心转变为以新产品营销和客户体验为中心。另外,移动银行、远程银行成为未来新的亮点,扩大银行覆盖范围,精准服务客群。混业经营的银行将出现,银行融入更多的生活场景,比如家居银行、咖啡银行、汽车银行等,提供泛金融服务。而在这些过程中,云计算、人工智能、5G、物联网等金融科技将发挥重要的作用,为网点创新和转型发展带来了全新的机遇。

未来的网点技术架构,将是“端边管云”一体化架构,网点不在是一个孤立的孤岛,而是云端利用AI、大数据等技术,依托5G和IoT的边缘计算能力,实现金融营业厅人、物、环境的融合,将科技无缝融入营业厅网点,支持从人脸VIP识别、门禁管理、大屏/VR互动等,做到营业厅业务及环境可视、可控、可管,构建创新的金融5G营业厅,实现智能化转型。

(1)通过5G、WiFi、NB-IoT等网络接入设备,支持营业厅设备多种方式互联、快速搭建,实现设备数据远端高速接入和视频大带宽数据高速回传。

(2)基于API集成平台支持设备、应用、物联网、大数据及AI间跨网跨云集成,消除物理世界与数字世界的隔阂,打造智慧银行营业厅创新应用及创新体验。

(3)基于边缘计算能力与云端大数据AI技术结合,实现边缘侧视频分析、人脸抓拍,VIP识别、大屏实时互动等边缘侧数据的实时分析处理,提供个性化科技体验。

(4)结合大数据、AI、IaaS、PaaS等技术提供云端数字化转型平台,支撑智能网点应用的构建,实现对5G智能营业厅的集中式管理。

参考文献

全球移动通信协会:《中国移动经济发展报告2019》,2019年3月。

中国互联网络信息中心:第44次《中国互联网络发展状况统计报告》,2019年2月。

中国互联网络信息中心:第43次《中国互联网络发展状况统计报告》,2018年8月。

尼尔森市场研究:《2018年中国移动支付境外旅游市场发展与趋势白皮书》,2019年2月。

益普索:《2018第四季度第三方移动支付用户研究报告》,2019年3月。

易观千帆:2018年第4季度《中国第三方支付移动支付市场季度监测报告》,2019年3月。

国家金融与发展实验室:《中国支付清算发展报告(2019)》,2019年6月。

中国人民银行:《中国人民银行关于进一步加强银行卡风险管理的通知》,2017年3月。

中国银监会:《中国银监会办公厅关于加强网络信息安全与客户信息保护有关事项的通知》,2016年11月。

中国人民银行:《中国人民银行办公厅关于开展支付安全风险专项排查工作的通知》,2018年9月。 ovnt1RV0Mt723lPasQcmNHqdqzTcYYh609FKwyTWCTCuQIiXxTn8lRrIMt6snS+p

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