2020年10月28日 | 安富利：5G让未来精彩纷呈

尽管我们目前仍处在5G网络部署的早期阶段，但是5G技术的特性和功能已经明确，其催生全新应用和改进现有应用的潜力，也得到了业界的广泛认可。除了已经出现的应用场景之外，业界普遍认为，5G将在医疗保健、汽车、智慧城市和工业自动化等多个垂直领域实现更高水平的创新，这将切实改变我们生活的各个层面。多数分析师和行业评论家一致认为，5G将为全球GDP的下一轮增长提供新动能。全球移动通信系统协会（GSMA）近期发布的一份报告预测，未来15年，5G将为全球经济贡献2.2万亿美元，其中制造业、公用事业以及金融和专业服务业将成为最大的受益者。

图1: 5G对全球经济的影响预测 (数据来源: GSMA) 

在中国市场，电信运营商们正在加快5G网络的建设步伐。根据工信部公布的数据显示，预计到2020年底，全国开通的5G基站数量将超过60万个。与此同时，5G用户的数量也不断增长，目前累计终端连接数已超过1个亿。此外，随着新基建政策的提出，各地政府不断加大投入，推进5G基础设施建设，为5G应用的创新提供了强劲动力，5G的应用场景将更加丰富。

5G将深度赋能多种强大的应用场景

5G网络的功能可满足三大应用场景的需求，包括增强型移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）、超可靠低时延通信（URLLC）。

增强型移动宽带（eMBB）：eMBB能够为用户提供高达20Gbps的数据传输速率，从而让消费者获得更好的服务体验，它可以支持增强现实（AR）、人工智能（AI）和虚拟现实（VR）等对带宽需求比较高的应用。

海量机器类通信（mMTC,即大规模物联网）：mMTC能够实现广域覆盖和深度室内穿透，支持海量的设备连接，使得每平方公里范围内可以连接的设备数量高达100万台。此应用场景通过提供低功耗广域网（LPWA）技术来满足快速增长的移动物联网需求。LPWA技术能使用较低功耗，实现远距离覆盖，其优化的数据传输可以支持小型和间歇性的设备数据块（Data Blocks）。

超可靠低时延通信（URLLC）：URLLC适用于需要执行许多关键任务的应用领域，这些应用需要超低的端到端时延（1毫米甚至更短）以及高可靠性和实用性。

实际上，并非所有应用都需要使用5G技术的全部功能，有些应用可能需要不同的功能组合，通常这会是一个动态变化的过程。例如，远程物联网传感器使用电池供电，耗电量低、功耗低，采用低数据传输速率进行通信，属于典型的mMTC应用。而远程机器人手术则需要综合eMBB和URRL的功能，因为该应用场景需要将大量的传感器数据从机器人设备传送给外科医生，同时还要在手术过程中实现近乎实时的响应。

5G的网络切片功能足以应对这种需求的不断变化，该功能可以对网络资源进行分割和管理，并且能够根据不用应用的需求做出动态的调整。

图2: 广泛的5G应用场景 (信息来源: ITU)

读懂新兴应用，洞悉5G的强大功能

正如上文所述，5G将对未来全球经济的繁荣做出贡献，人们对此寄予厚望。尽管这些贡献大多来自尚未出现的应用场景，但我们可以按照下方表格所描述的方式对5G的潜在优势进行分类。此外，该表格还展示了目前已经集成了5G技术功能且备受关注的应用案例。

表1：5G将带来的优势预期

热门应用一：自动驾驶汽车

无人驾驶汽车技术的发展在当前备受瞩目，百度Apollo、谷歌的Waymo、宝马的Vision iNext概念车以及特斯拉的车型经常成为媒体争相报道的焦点。尽管这些所谓的无人驾驶车辆仍然处在研发阶段，但分析人士预测，该领域在未来5年将出现强劲增长，而5G网络的广泛普及被视为推动这一增长的基本前提。

为了保障车辆的安全、可靠运行，要求自动驾驶汽车必须持续与周边环境进行互动，并与其他车辆、路边基础设施、行人以及远程数据中心等实体进行通信。这种互动需要依赖5G技术的强大功能才能得以实现：URLCC使车辆能够进行实时响应并做出决策；eMBB支持海量的数据传输，使得车辆在感知周围环境并与之通信的过程中，处理高达200万Gbps的数据吞吐量；mMTC为道路两侧广泛的传感器网络提供支持。支持自动驾驶所需的蜂窝技术子集被称谓车联网（V2X），而且3GPP已在其不同版本的标准中逐步制定了利用蜂窝技术支持V2X的技术规范。

图3：3GPP V2X标准的演进（来源：5GAA,C-V2X部署时间表）

热门应用二：远程机器人手术

将从5G网络的早期部署中获益的另一个应用则是远程机器人手术。触觉和视觉反馈对于此类手术而言至关重要，医生必须在10毫秒之内对这两种类型的刺激做出反应。以前，制约远程手术发展的主要障碍就是响应时间。因此，迄今为止，施行手术时，医生必须与患者身处同一物理环境中，一直对外科手术机器人进行直接控制。

目前爱立信正与伦敦国王学院（KCL）合作，开展基于5G技术的远程手术研究。爱立信已经开发出专用的触觉手套，它能够为外科医生提供执行手术的触感，让他们得以使用机器人设备对患者进行远程手术。5G的eMBB功能可以用来传输机器人设备上先进传感器阵列所采集的触觉数据以及来自手术室的视频。5G的URLCC功能也至关重要，它可以将数据在10毫秒之内从执行远程手术的手术室传输给外科医生。

令人欣喜的是，5G网络已经被成功应用到了远程人体手术之中。2019年3月，解放军总医院海南医院的主任医师凌至培借助5G网络，跨越3,000多公里，对位于北京的一名帕金森病患者成功实施了远程人体开颅手术。

热门应用三：物联网

物联网的爆炸性增长并没有减弱的迹象，Gartner预测，到2020年，将有208亿台设备连接入网，而IHS Markit预计，到2030年，全球联网设备的数量将到达1,250亿台。物联网应用涉及大多数的行业，以智能传感器或智能设备的使用为典型代表，涵盖智能工厂、智慧城市、农业监测、管道监测、飞机维护等多个领域。这些应用大多需要LPWAN技术，该技术的特点是能够增强室内、室外和地下的信号覆盖，支持电池供电的设备。使用电池供电的设备只是偶尔需要传输数据，电池的使用寿命可以长达10年。

许多电信运营商一直在开发基于NB-IoT或者LTE-M网络的LPWAN解决方案和产品。3GPP R13标准中对NB-IoT和LET-M技术有明确的定义。据GSMA公布的数据，截至2019年10月，全球已实现商用的NB-IoT网络为89张，LET-M网络为34张。意识到这项投资的重要性，3GPP已经确认这两种技术均符合5G标准，并将随着5G标准的持续演进而强化mMTC 功能，从而确保了现有解决方案的平滑过度。

5G之旅才刚刚开始

虽然5G网络的推出到现在仅有一年多，但即使是在5G网络开始部署之前，人们对5G技术的热情也异常高涨。分析师预测，5G将成为推动全球经济增长的新引擎，未来将为各个行业的发展带来巨大机遇。5G真正的价值在于赋能新兴应用，而不只是让手机的网速变得更快。很显然，我们目前还处在5G漫长旅程的初期，但是随着运营商不断加大投入，以创建功能全面的5G网络，拥抱无限商业机遇，创新的步伐势必将会加速。