在當今所處的信息時代,互聯網特別是移動互聯網已經成為社會性基礎設施,正在形成“云、網、端”的立體形態,將構建包含一切人、物、場景、設施,不僅人與人互聯,而且物與物相聯,萬物互聯的智能世界。構建萬物互聯智能世界的一項關鍵性數字技術,就是新一代移動通信技術。
從1G到5G的移動通信技術創新
1986年,第一代移動通信誕生于美國芝加哥。1G是模擬通信系統,用頻率區分用戶,在無線傳輸中采用模擬式的FM調制,只能應用在一般語音傳輸上,但信號不穩定、涵蓋范圍也不全面。1987年,廣東省開通全國第一個移動通信網,在全運會上正式啟動移動通信系統,因摩托羅拉和愛立信使用的不同頻段劃分為A網、B網。10年后歐洲開始領跑,移動通信技術進入諾基亞時代。2G是從模擬調制到數字調制,以時序區分用戶,主要制式有GSM和CDMA,具備高度的保密性,增加了系統容量,可以實現手機上網。1995年我國告別1G,全面采用2G通信技術。
進入21世紀不久,第三代移動通信技術成熟。3G是在新頻譜上制定的新標準,以碼道區分用戶,解決大數據傳輸速率過低問題,有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA和Wimax等4個技術標準。由于實現了高頻寬和穩定的傳輸,影像電話和大量數據的傳送更為普遍,移動通信具有更加多樣化的應用,所以3G被視為開創移動通信新紀元的關鍵。我國于2009年1月7日頒發3G牌照。第四代無線蜂窩電話通信協議,把多個維度利用起來,能夠傳輸高質量視頻圖像,實現100+ Mbps下載速度。4G在一個LTE標準下有FDD和TDD兩種制式,全球運營商予以廣泛部署,主要代表有Android、蘋果ios、windows移動設備等。其缺點主要是覆蓋范圍有限,數據傳輸有較大延遲。2013年12月,工信部向中國移動、中國電信、中國聯通頒發4G牌照。
經過30年的不斷發展,移動通信技術創新又將進入5G時代。從本質上講,從1G到4G的移動通信都是面向個人的,為人與人之間的溝通和交流提供產品和服務。而最新一代移動通信技術,則要面向整個世界的萬事萬物,面向所有行業,要建設產業互聯網和智慧城市,要打造智能社會和智能世界。
5G技術相比目前4G技術,其峰值速率將增長數十倍,從4G的100Mb/s提高到幾十Gb/s,可支持的用戶連接數增長到100萬用戶/平方公里,可以更好地滿足物聯網這樣的海量接入場景。同時,端到端延時將從4G的十幾毫秒減少到5G的幾毫秒。
5G研發進程與中國貢獻
2012年,國際電信聯盟ITU設立了“2012及之后的國際移動通信(IMT)項目”,提供了研發框架,并在2015年正式將“IMT-2020”確定為5G的法定名稱。2015年,全球移動通信標準化組織3GPP啟動5G標準的制定工作。2016年12月,ITU發布了5G網絡標準草案。2017年4月,ITU發布了第一份5G相關的國際標準。
由于5G技術蘊含著巨大的經濟、社會和戰略利益,歐、美、日、韓等國家和地區都希望能在技術標準上占據主導權,都投入巨大資源進行技術研發和布局。目前,各國在5G標準領域的爭奪戰正日益激烈。除了各國系統地展開技術研發外,行業主流公司也已在5G領域發力。手機芯片制造商高通正在加快5G芯片的研發,目前已經完成了各類技術測試,將根據最終的國際標準推出量產的5G手機芯片。諾基亞、愛立信等電信設備制造商也在加快5G關鍵技術的研發,并已和電信運營商展開相關合作。
5G時代,中國的華為是當之無愧的領跑者。早在2009年,華為就投入6億美元用于5G標準階段的研究。作為歐盟5G項目主要推動者、英國5G創新中心(5GIC)的發起者,華為積極構建5G全球生態圈,并與全球20多所大學開展緊密的聯合研究;華為對構建無線未來技術發展、行業標準和產業鏈積極貢獻力量。
從技術層面來講,華為已經在世界上獲得領先地位。中國移動、中興通訊等中國企業,經過多年持續攻關,也在5G研發方面作出了貢獻。
5G的誘人應用前景
高通發布5G產業報告預測,到2035年5G將在全球創造12.3萬億美元經濟產出,全球5G價值鏈將創造3.5萬億美元產出,同時創造2200萬個工作崗位。5G價值鏈平均每年將投入2000億美元,這將支持全球GDP的長期可持續增長。
5G作為新一代的移動通信技術,將為萬物互聯和人工智能的發展提供良好的通信保障,將帶來從單一領域創新向跨領域協同創新轉變,由面向個人服務向面向各行業服務轉變,因此5G產業生態需要聯合創新,深度了解各行業對信息技術的需求,打破行業壁壘,推動移動通信與各行業深度融合,探索與垂直行業共贏的全新商業模式,聯合創新項目,示范、資本、技術等多種方式促進跨行業融合。
正因為有了強大的通信和帶寬能力,5G網絡一旦應用,車聯網、物聯網、智慧城市、無人機網絡等概念都將變為現實。根據中國信息通信研究院發布的《5G經濟社會影響白皮書》預測,在5G的帶動下,物聯網市場將從2016年的9300億元增長到2020年的18300億元,車聯網市場將從2015年的330億元增長到2020年的2200億元。2019年1月16日,我國首個5G自動駕駛應用示范公共服務平臺在重慶正式啟動,自動駕駛汽車年內將在5G環境下開展測試研究。借助5G網絡的商用布局,自動駕駛可望在2025年進入市場推廣階段,實現人、車、環境協同一致的目標,推動汽車行業走向自動駕駛的智能時代。
此外,5G還將進一步應用到工業、醫療、安全等領域,能夠極大地促進這些領域的生產效率,創造出新的生產方式。比如,5G技術可以在遠程醫療中成功應用,因為它可以把延時降至接近即時。不久前,有一名外科醫生在福建省利用5G網絡,操控一個偏遠地區的機械臂進行外科手術,成功切除了實驗動物的肝臟,延時只有0.1秒。
可見,5G是實現萬物互聯的關鍵一環,會引發社會經濟的深刻變革。它提供了一個很好的創新平臺,將催生眾多新興產業。正因為應用前景廣闊,所以我國政府大力推動5G商用和加快5G商用步伐,這將有利于支撐服務經濟社會數字化轉型,同時促進強大國內市場。