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5G改变社会 还缺个毫米波?

2021-09-24 08:57 雷锋网
关键词:5G毫米波通信

导读:实际上,5G应用在垂直行业方面已经有所进展。

作者:包永刚

三年前,5G迎来了商用元年。三年的时间里,全世界已经有175个运营商开始部署5G。中国更是交出了漂亮的5G成绩单,目前已建成了超过100万个基站,5G终端数超过4.2亿。

在这期间,5G让超过600万网友“云登顶”珠穆朗玛峰,足不出户欣赏珠穆朗玛峰的壮美与险峻。也通过5G+云网技术见证了火神山、雷神山医院建设的中国速度。

都说“4G改变生活,5G改变社会”,5G确实已经频繁出现在我们的生活中,然而用上5G手机的普通消费者们还没感受到5G带来的独特体验。5G在工业和医疗等行业应用的优势也尚未体现。

5G为什么还没改变社会?为什么毫米波技术值得期待?

5G应用破冰,但缺少规模化效应

5G与此前的移动通信技术最大的不同在于这一代技术将不再只连接人与人,5G还将连接人与物、物与物,这也是5G能够改变社会的关键原因。

中国联通科技创新部总经理马红兵在第二届5G毫米波产业高峰论坛上说:“5G的高速率、低时延和大连接的特点,对于普通消费者来说感觉并不明显。5G要改变社会或者赋能千行百业,但赋能又很难,需要各方的协作,共同构建生态。

实际上,5G应用在垂直行业方面已经有所进展。中国电信技术创新总裁、中国电信首席专家、贝尔实验室院士毕奇在论坛上分享了一组数据,目前为止,电信在全国有4500多个垂直行业应用,从项目的分布情况看,50%以上在工业应用,20%是政府服务,交通和医疗各占10%左右。

中国移动研究院无线与终端技术研究所所长丁海煜也说,“我们到目前为止建设了70万个5G基站,在全球处于领先水平。这两年,我们选定了18个行业推动5G的规模化应用,包括矿山、港口、医疗、工厂等,做了近200个龙头示范项目,我们称之为‘样品房’,同时在推动4000多个‘商品房’落地。”

显然,5G在改变社会的探索上已经实现破冰,但目前面临的问题是实现5G应用的规模化效应。

国家远程医疗与互联网医学中心办公室主任、中日友好医院发展办主任卢清君给出一个粗略的统计数据,全国二级以上的医院有23000多家,目前开通5G基站的不到800家。“这其中有许多原因,包括安全、性能以及成本等。”

“5G在医疗领域的应用还是局限在一些小场景,目前很难看到不可替代的需求。”卢清君进一步表示,“我提炼了12大类比较适合5G+医疗的应用,比如远程会诊,病人影像和数据的传输,移动查房等。但我特意排除了远程操控手术,因为我们曾经在电信公司化巨大代价做重度保障的前提下尝试过,5G时延仅5毫秒,但因为终端导致的延迟让整个时延达到了256毫秒,这是医生难以接受的时延,并且成本非常高。”

“现在5G可以实现前所未有的应用,但还不是一个普及适用的技术。我们需要找到适合5G从1到N推广的场景,大规模使用形成规模化效应。”卢清君指出。

北汽福田汽车IT基础设施部/信息安全部高级经理张志强分享了5G在工业领域落地的情况。“我们应用5G的第一个项目是质量纠错,需要通过网络快速将高清照片传输到云上进行大数据分析并回传结果,尽快发现涂胶机器人的错误,保证车辆的出厂质量。以往,用传统网络很难做到,和联通合作利用5G能够更快发现问题,让我们看到了5G带来的红利。”

不过,在后续的智慧园区AGV小车的互联中,北汽福田并没有用5G,而是采用传统的Wi-Fi方式部署。“首要的原因还是成本,其次是对于技术成熟度和稳定性的担忧,考虑到产线投入生产后,如果一个厂房断了一条生产线,一天就要损失上百万,所以我们最终只在外围,包括工厂的安防体系中引入5G。”张志强表示。

总结起来,丁海煜认为5G要形成规模化应用面对着四大挑战,一个是网络性能不够好;二是成本不够低;三是网业协同不够深;四是端到端的标准化不够快。

毫米波加速5G改变世界

GSMA大中华区总裁斯寒指出,5G毫米波具备着多个突出优势,频率宽带容量大、易与波束赋形等结合,极低的时延,这些优势有利于工业互联网、AR、VR、云游戏、实时计算等行业的发展。

同时毫米波可以支持密集区域的部署,进行高精度定位,设备集成度高,有利于促进基站和终端的更加小型化。

毫米波是波长为1~10毫米的电磁波。高通公司中国区研发负责人徐晧表示:“对于通信行业,最珍稀的资源就是频谱,越低的频谱越稀有,越高的频谱资源越多。如果不用毫米波的频段不可能达到5G最高峰值速率,也不可能达到数据流量的需求。”

中兴通讯RAN产品市场副总经理刘爽还指出,由于毫米波波长很小,天线也可以做的很小,这可以降低毫米波设备的体积,拥有易部署的优势。

但提到毫米波绕不开的是毫米波覆盖范围、只支持视距传输、高成本的挑战。“20多年前这些问题确实是毫米波应用的挑战,但如今不管是射频元件、标准等都有非常大的突破,无论是覆盖、传输还是成本的问题都已经不再是毫米波应用的瓶颈。”徐皓说,“全世界已经有100多款5G的毫米波手机,基本上所有设备厂商也都能提供毫米波基站,5G毫米波已经是一个成熟的商用解决方案。”

可以用一组数据来说明毫米波的优势,高通与美国一运营商合作,采用毫米波和Sub-6GHz部署的5G网络,毫米波中频的传输速率是Sub-6GHz的6倍,是4G的18倍。

除了速度快,毫米波的时延也仅为Sub-6GHz的四分之一,能够满足虚拟现实,工业自动控制等的需求。

“毫米波和5G有很好的结合,大带宽、大速率、低时延。5G还有一个特点就是高可靠性,通过这三点结合,可以把现在工厂里面的有线以太网用无线以太网代替,这对工业制造的灵活性有积极意义。”徐皓同时指出,“这里讲的还是基于5G第一个版本的R15毫米波技术,后面的5G两个版本R16和R17中也做了非常多的毫米波增强,能够更好地支持5G更多的行业应用。”

雷锋网(公众号:雷锋网)了解到,今年7月,国家十部门印发《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》,通知指出,5G应用重点领域包括5G+信息消费、5G+融合媒体、5G+工业互联网、5G+车联网、5G+智慧物流、5G+智慧港口、5G+智能采矿、5G+智慧电力、5G+智能油气、5G+智慧农业、5G+智慧水利、5G+智慧教育、5G+智慧医疗、5G+文化旅游、5G+智慧城市。

“毫米波现在已经是成熟的商业解决方案,但并不是说所有的应用场景都适合于用毫米波,就像不是所有的场景都适合于用Sub-6GHz一样的,最适合用毫米波的场景是热点覆盖。”徐皓认为。

斯寒引用GSMA最新发布的5G毫米波经济性分析报告指出,5G毫米波在高密度城市部署和固定无线接入场景里,将为运营商带来明显的成本优化和增益。在高密度的室内场景里,也将降低每平方米的网络成本。

成本自然是技术成熟度之外影响5G大规模部署的关键。OPPO标准研究部部长杨宁指出,“毫米波整体的部署不管是从网络侧还是终端侧,器件的成本和芯片的成本相对于Sub-6还是高一点。”

毕奇从单机和每比特成本来看待成本的问题,“从单机成本的角度,3G到4G,4G到5G,初期的成本加了一两倍,但是它的速率加了10到20倍,使得每比特的成本大大下降。我认为毫米波是将来下一代移动通信技术6G演进的方向。”

他也同时分析了5G行业应用与成本之间的关系,垂直行业应用最大的一个瓶颈就是碎片化,碎片化会产生巨大的成本。想要解决5G毫米波的成本挑战,需要各方共同协作,通过找到不同行业的共性和个性,特别要把共性抽象出来,这样才能做到比较好的成本降低。

对于中国的毫米波的发展来说,频谱资源的分配也非常关键。斯寒说,“从亚太区域及全球来看,26GHz现在被部署和发放牌照最多的最热门的毫米波频段,另外37到40GHz也在美国和其他国家与地区得到了部署或牌照,是仅次于26GHz的热门频段。”

杨宁认为,“从整个产业的角度看,资源是发展的基础,如果资源分配仍然不明确,对于产业的推动作用效果不是那么显著,所以我们希望资源的分配能够进一步明确。”

当然,毫米波高速率带来的功耗问题也是需要面对的问题。

无论如何,毫米波技术的发展将是5G大规模,更广泛应用的关键。Sub-6+毫米波,毫米波+卫星通信或许能带来更多意想不到的可能。

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