5G，將如何改變社會(huì)生活？

作者：張春明（中國信息通信研究院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所工程師）

2月28日，在西班牙巴塞羅那，一名男子在世界移動(dòng)通信大會(huì)上的華為展區(qū)體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）游戲。（新華社記者? 郭求達(dá)? 攝）

5G推動(dòng)萬物互聯(lián)

5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)的簡稱，具有更大帶寬、更高速率、更低時(shí)延（簡單講，時(shí)延是從發(fā)出指令到收到指令這段時(shí)間）、更大連接等特性，應(yīng)用場景由傳統(tǒng)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)拓展到移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)，服務(wù)對象從傳統(tǒng)的人與人通信拓展到人與物、物與物通信，未來的發(fā)展目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)真正的萬物互聯(lián)。

當(dāng)前全球移動(dòng)通信從1G到4G，基本是以十年一代的規(guī)律進(jìn)行演進(jìn)，標(biāo)志性特征是傳輸速率的不斷提升，目標(biāo)是解決人與人之間的通信問題。具體來說，1G作為第一代模擬通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了語音通話；2G完成了從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)變，在支持語音通話的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了上網(wǎng)功能；3G時(shí)代，移動(dòng)通信的數(shù)據(jù)傳輸能力明顯提升，可支持語音、圖像和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)等；2010年左右進(jìn)入商用的4G，可支持高質(zhì)量的視頻傳輸和高速率的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，如手機(jī)導(dǎo)航、移動(dòng)支付等應(yīng)用，極大地方便了人們的生活。

與4G相比，面向2020年商用的5G從網(wǎng)絡(luò)能力上看，實(shí)現(xiàn)至少十倍于 4G 的峰值速率、毫秒級的傳輸時(shí)延和千億級的連接能力，支持超高清視頻傳輸和VR/AR（VR，虛擬現(xiàn)實(shí)，是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒有限制地觀察三維空間內(nèi)的事物；AR，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，是通過電腦技術(shù)將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)疊加到了同一個(gè)畫面或空間同時(shí)存在）等新的業(yè)務(wù)形態(tài)；在應(yīng)用方面，5G的應(yīng)用場景從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步拓展到移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，與工業(yè)、交通、醫(yī)療、智慧城市等經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域相融合，有效提升傳統(tǒng)行業(yè)的信息化水平，即“4G改變生活，5G改變社會(huì)”。此外，在終端設(shè)備方面，5G時(shí)代除智能手機(jī)外，車輛船舶、無人機(jī)、機(jī)器人、穿戴式設(shè)備、攝像頭都將內(nèi)置5G通信模塊，還有針對各行業(yè)的特殊定制類終端，5G終端形態(tài)將多種多樣。

5G支持三大應(yīng)用場景，將深刻改變社會(huì)

5G主要有三大應(yīng)用場景：增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）、低時(shí)延高可靠（uRLLC）、海量大連接（mMTC）。

增強(qiáng)移動(dòng)寬帶面向以人為中心的應(yīng)用，是傳統(tǒng)的4G主要應(yīng)用場景的增強(qiáng)，將為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供前所未有的極致體驗(yàn)，主要滿足超高清視頻、下一代社交網(wǎng)絡(luò)、浸入式游戲、全息視頻（全息是相對于平面影像而言的，平面影像只有物體的、一個(gè)視角的二維信息，而全息能顯示物體各個(gè)角度的所有信息尤其是深度信息，因此成像立體感強(qiáng)，形象也更逼真）等業(yè)務(wù)需求；低時(shí)延高可靠主要面向車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程手術(shù)等對時(shí)延和可靠性具有極高要求的行業(yè)；海量大連接主要面向物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)極多的場景，如智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智慧農(nóng)業(yè)等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)的應(yīng)用場景。

隨著5G技術(shù)和業(yè)務(wù)能力的不斷提升，移動(dòng)通信與物聯(lián)網(wǎng)及各類行業(yè)應(yīng)用加速融合，5G將逐步成為各行各業(yè)信息化和現(xiàn)代化發(fā)展的關(guān)鍵支撐技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，對促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

第一，5G將促進(jìn)人類交互方式再次升級，為用戶提供3D超高清視頻、VR/AR、浸入式游戲等更加極致的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

第二，5G將深刻改變生活方式，5G與家居、醫(yī)療、汽車、教育、旅游等行業(yè)融合滲透，帶來遠(yuǎn)程醫(yī)療、無人駕駛、智能家居、云桌面等新應(yīng)用。

第三，5G提升社會(huì)治理能力和效率，給城市管理、照明、抄表、停車、公共安全與應(yīng)急處置等行業(yè)帶來新型智慧應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)社會(huì)治理現(xiàn)代化。

第四，5G通過重塑傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，使行業(yè)變得更加數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。5G融入研發(fā)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等環(huán)節(jié)，可滿足人、物、機(jī)器等各要素之間全連接，實(shí)現(xiàn)泛在深度互聯(lián)和個(gè)性化定制。

以車聯(lián)網(wǎng)和醫(yī)療健康為例：

就車聯(lián)網(wǎng)而言，用戶通過3G/4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，可以體驗(yàn)到在線導(dǎo)航、歌曲下載等多媒體服務(wù)，以及基于車輛狀態(tài)信息采集與分析的線上養(yǎng)護(hù)管理和汽車保險(xiǎn)服務(wù)。但是，由于傳輸帶寬不足和網(wǎng)絡(luò)時(shí)延過大，3G/4G不能滿足高級別行駛安全與協(xié)同服務(wù)類業(yè)務(wù)。隨著技術(shù)在低時(shí)延高可靠方面能力的增強(qiáng)，5G可以支持緊急剎車、逆向超車預(yù)警，在交叉路口防碰撞預(yù)警，道路限速、危險(xiǎn)、交通燈提醒等主動(dòng)安全預(yù)警、交通出行效率提升類服務(wù)。5G的技術(shù)要求之一是能夠支持速度高達(dá)每小時(shí)500公里的設(shè)備，因此5G技術(shù)推動(dòng)的產(chǎn)業(yè)還包括無人駕駛汽車。例如，普通人踩剎車的反應(yīng)速度大約是0.4秒，而無人車在5G場景下的反應(yīng)速度有望不到1毫秒，這無疑是無人駕駛可能最終獲得使用者信任的基礎(chǔ)之一?；谲嚶?lián)網(wǎng)的自動(dòng)駕駛技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)時(shí)延性、可靠性要求極高，是5G可預(yù)見的主要應(yīng)用領(lǐng)域，如共享汽車、遠(yuǎn)程操作、自動(dòng)和輔助駕駛、自動(dòng)編隊(duì)行駛等。

醫(yī)療健康無線業(yè)務(wù)場景眾多，根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型，對網(wǎng)絡(luò)的帶寬和時(shí)延要求各有不同，可分為三類。第一類是基于醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)無線采集的醫(yī)療監(jiān)測與護(hù)理類應(yīng)用，如無線監(jiān)護(hù)、患者實(shí)時(shí)定位等，這類業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)傳輸速率要求不高。第二類是基于視頻與圖像交互的醫(yī)療診斷與指導(dǎo)類應(yīng)用，如實(shí)時(shí)調(diào)閱患者影像診斷信息的移動(dòng)查房、采用醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人的遠(yuǎn)程查房、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)會(huì)診、應(yīng)急救援和無線手術(shù)示教等，這類業(yè)務(wù)需要5G網(wǎng)絡(luò)提供大帶寬和低時(shí)延的通信保障。第三類是遠(yuǎn)程操控類應(yīng)用，如遠(yuǎn)程機(jī)器人超聲檢查、遠(yuǎn)程機(jī)器人內(nèi)窺鏡檢查和遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)，這種醫(yī)療操作類業(yè)務(wù)需要支持遠(yuǎn)程觸覺傳遞和眼球追蹤應(yīng)用，對5G低時(shí)延高可靠場景需求較為強(qiáng)烈。

全球多個(gè)國家明確5G計(jì)劃，5G進(jìn)入商用初期

從2012年開始，國際電信聯(lián)盟（ITU）組織全球業(yè)界開展5G愿景、技術(shù)趨勢、頻譜等方面的前期研究，推動(dòng)建立全球5G共識。2018年6月，國際主流的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)組織第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）完成了第一版5G標(biāo)準(zhǔn)，支持增強(qiáng)移動(dòng)寬帶和超高可靠低時(shí)延場景，預(yù)計(jì)2019年底左右完成滿足國際電信聯(lián)盟全部需求的完整5G標(biāo)準(zhǔn)，支持5G三大應(yīng)用場景。

在5G網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)方面，根據(jù)中國信息通信研究院數(shù)據(jù)中心監(jiān)測，目前全球共有70多個(gè)國家（地區(qū)）的近170家運(yùn)營商完成或者正在獲得許可，對5G支持和候選技術(shù)進(jìn)行測試或現(xiàn)場試驗(yàn)。

目前，5G處于商用初期階段。全球主要國家均高度重視5G發(fā)展，發(fā)布了國家戰(zhàn)略，計(jì)劃在2020年左右實(shí)現(xiàn)5G商用。據(jù)新華社2月26日報(bào)道，中國、韓國、日本、美國、歐美等國家和地區(qū)都已公布5G頻譜規(guī)劃，正在積極開展試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)部署和測試，為5G試商用做準(zhǔn)備。2018年，超過60個(gè)國家和地區(qū)的運(yùn)營商宣布5G商用計(jì)劃，截至2018年11月已有9家運(yùn)營商開始5G試商用。根據(jù)中國移動(dòng)、中國聯(lián)通和中國電信三大運(yùn)營商的規(guī)劃，我國計(jì)劃到2020年實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)正式商用。

5G重點(diǎn)應(yīng)用發(fā)展路徑逐步明確

根據(jù)應(yīng)用范圍，可以將5G應(yīng)用分為通用型應(yīng)用和行業(yè)應(yīng)用。VR/AR、無人機(jī)、高清視頻等應(yīng)用數(shù)量突出，未來可能應(yīng)用于各種5G場景，是5G重點(diǎn)通用型應(yīng)用；5G與各個(gè)行業(yè)融合發(fā)展，孕育新興信息產(chǎn)品和服務(wù)，產(chǎn)生各種5G行業(yè)應(yīng)用，智慧交通、醫(yī)療健康、公共安全與應(yīng)急處理和文體娛樂等領(lǐng)域的應(yīng)用項(xiàng)目最多。雖然目前多數(shù)5G應(yīng)用還屬于初期發(fā)展階段，但通過市場分析和預(yù)測，大部分應(yīng)用項(xiàng)目未來市場前景廣闊，對傳統(tǒng)行業(yè)的帶動(dòng)作用非常顯著。

5G初期以增強(qiáng)移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)為主。隨著5G規(guī)模商用逐漸成熟，VR/AR、高清視頻、無人機(jī)是5G的基礎(chǔ)性應(yīng)用，也是可預(yù)見最早成熟的業(yè)務(wù)。對于中低速海量大連接業(yè)務(wù)和部分低時(shí)延高可靠業(yè)務(wù)，4G能夠滿足部分需求，未來5G可以增強(qiáng)體驗(yàn)，是現(xiàn)階段和5G初期的重點(diǎn)業(yè)務(wù)，如智能抄表、可穿戴、物流跟蹤、車載信息服務(wù)。對于網(wǎng)絡(luò)通信能力要求較高的部分行業(yè)應(yīng)用場景，需要隨著5G網(wǎng)絡(luò)逐漸成熟和覆蓋完善進(jìn)行試驗(yàn)推廣，如遠(yuǎn)程手術(shù)、全路況自動(dòng)駕駛等。