5G,热气腾腾

本文来自微信公众号“笔记侠”(ID:Notesman),世界经理人经授权转载。

内容来源:2019年11月3日,在长江创创图灵计划首期班开学模块的课程中,中国联通网络技术研究院未来网络研究部主任、高级工程师王友祥先生进行了精彩授课。笔记侠作为合作方,经长江创创及讲者审阅,授权发布。

大家好。我从2015年开始研究网络技术,2017年-2018年又开始进行业务研究,这两年走访了很多企业,与它们探讨合作。今天,为大家分享我的体会。

一、 互联网生态链

1.互联网的发展历程

① 脱离纸媒,走向屏幕

信息产业的发展为大家带来了便利性,因此大众视野逐步脱离了纸媒,转向屏幕。

但互联网体验越来越好的同时,也带来很多新问题,比如今日头条的AI推送,用户每天看到的新闻都是自己喜欢的,但却同时受到信息传递封闭的影响。

今天,中国互联网企业发展得很好,一方面是自身在互联网时代迎来了腾飞;另一方面是中国把路修得非常好,信息便利让业务运转顺利,造福了整个行业。

② 从横向整合到垂直整合

垂直整合,以华为为例,有终端、芯片、设备、云,也有To C市场和To B市场,将来还会有内容市场。

而我们原来看到的,更多是横向整合。比如设备是华为的,手机是VIVO的,内容是百度、搜狐的,制造又是另外一家企业的。

近两年,垂直整合的趋势明显增强。比如美国思科,想要收购爱立信,变成垂直整合;美国的AT&T(美国电话电报公司),原来只提供移动网和固网,现在却收购了很多媒体,变成内容公司。

大家希望通过垂直整合,构建一套完整的生态链,连阿里和百度也投资了很多企业,逐步构建自己完整的生态链。

2.信息产业的发展

整体来看,社会信息化依赖于整个信息产业的发展,目前较大的信息产业有以下几个:

第一,云计算。已经渗入到企业的方方面面,从公有云到私有云,从中心云到边缘云,以后还会逐渐渗透到个人应用的方方面面。

第二,物联网。这些年走得非常艰辛。

第三,大数据。大数据和人工智能是相辅相成的,因为人工智能很多的算法构建模型需要不停用数据训练、迭代,这取决于数学的发展,没有这么多数据迭代训练,人工智能也不会很好地发展。

如今,人工智能和大数据的连接更强了,有更多的数据使它们进入了新的阶段;另外,2017年软银孙正义提出人工智能的拐点已来,大数据和人工智能的发展也越来越好。

3.产业互联网的发展

互联网刚开始是用于军事的,后来用到了教育领域,再后来用于消费领域。随着乔布斯将iPhone引进中国之后,手机多了各种应用,我们的互联网生活变得更加丰富。

现在移动用户的手机远远超过16亿部,人均超过1部。To C端的发展已经到了瓶颈阶段,产业互联网正在寻求突破。

首先,要构建一个基础设施把管道拉通,让行业进行数字化转型,然后才能通过产业互联网获利。

这几年国家也在努力把5G和工业互联网结合,希望工业互联网将物联网和IT结合,融合内网和外网。

产业互联网正在向前发展,从原来B2C、C2C到现在整个企业平台用户B2B2C、互联网+的状态,大家都在顺应这个趋势。

例如,腾讯现在有产业互联网BG(笔记侠注:通常在用于企业内部,一般译为“业务组”、“业务单元”或“事业群”),它在重新构建事业群;

阿里云事业群已经做得非常好了,它的产业互联网正在往物联网、云和其它内容发展。

二、互联网发展的三大板块 

1.网络

首先要构建一个优质的网络,可能是互联网、移动互联网、物联网等。

如果不把物联网放在移动互联网的范畴内,可能会有单独的物联网出现。

因为物联网有很多是移动通讯之外的,例如免费的Lora(低功耗局域网无线标准),可以自己搭建;还有未来的5G,以及马上用到的区块链、低空卫星等。

网络化是要把物理世界和现实世界连接起来,把连接做得更好。

2.计算

人工智能到来之后,计算、算力变得越来越重要,而且确实是在连接之后遇到了瓶颈,需要在计算这方面实现飞跃。

3G和4G用的技术是20年前的,4G已经把全球信息产业数学、物理积累的技术用光了。

而5G用了新的技术,比如数据性的编码LDPC(笔记侠注:一种具有稀疏校验矩阵的分组纠错码),是由MIT(麻省理工学院)的教授发明的,至今已经有40多年了;

华为的Polar码(笔记侠注:极化码,是一种前向错误更正编码方式,用于讯号传输)也发明将近20年了,来自一个土耳其教授的数学论文。

1996年,3G用了多天线的创新技术,美国教授把矩阵理论和信息产业结合起来,发展到4G的时候,这一份标准已经用了15年左右。

多天线技术带来信息革命之后,到5G阶段,物理层已经没有大的创新技术点了。于是我们就把原来的4个、8个天线变成12个、16个、20个,把原来军 用的雷达技术拿过来用。

5G没有真正意义上的创新技术,所以现在要重视计算,重视基础物理研究、材料研究、芯片研究,要做原创的研究。

因为5G走得太快了(比3G、4G要快很多),可能未来6G会更快(我们已经启动研究了),所以技术需要不停地迭代。

上面是信息技术,下面是物理和数学技术,没有这两个原创的底层技术支撑,信息技术很难发展,各种技术叠加带来的是庞杂的系统,并不是原创的革命。

3.交互

① 移动通信对社会的影响

2G时代:手机代替了固话(大哥大来了),电话可以随身携带了;

3G时代:有了短信、办公、上网;到了后期,智能手机、OS和APP开启了移动互联网时代;

4G时代:高速互联网。4G是非常成功的一代,唯一缺憾就是IP语音做得不太完善,语音系统太复杂,涉及的网元太多了。我们需要做好系统组网,做好接口优化,这件事情做了好几年,至今还存在很多问题。

比如打电话经常会掉线或是对方听不清,就是因为VOIP(笔记侠注:基于IP的语音传输)一直没做好。希望到5G时代,能把语音进一步简化,做得更好。

5G时代:在4G增强的基础上实现万物互联、万物智联。同时,一些新技术也在同期发展,包括人工智能、大数据、云计算,原来的云计算已经走到中心、到边缘、现在到云原生、到微服务化,已经逐渐贯穿到我们的生活。

2G、3G、4G对产业升级也有一些影响和颠覆,手机变成了我们寸不离手的工具,于是社交、媒体、交通也被改变,催生了很多大公司。

5G改变社会,4G改变生活。我们希望5G能够颠覆中国的传统产业。

在4G阶段,腾讯、阿里已经是头部企业了。

Facebook的很多应用其实并没有腾讯做得好;阿里的商业模式也在被别人效仿;而华为的老师爱立信已经逐渐被华为超越,华为也在往前进入深水区。

我们希望信息高速公路建好之后,可以催生更多的产业,有更多类似于BAT的大公司出现。

② 所有制的变迁

2G时代所有制是以国企为主,3G和4G时代从国企变成了民企,5G时代还没有到来,现在是群雄逐鹿的时代,我们希望能够有更多的企业做起来。

③ 竞争格局

竞争格局是5G的另外一个问题。中美博弈,但其实美国连5G设备制造企业都没有,所以5G产业链是中美竞争的凸显点。

我们已经从跟跑到并跑,未来要领跑。原来说是5G的竞赛,现在已经到了网络强国、科技强国之间的竞争了。

我们能看到的从移动通讯到5G会面临的一些问题,这恰恰也是未来的机会所在。

三、5G的三大应用场景

1.增强移动宽带

国际电信联盟(ITU)最初定义的4G速率是150兆,而5G是10G-20G,但是目前使用6GHz以下频段的话只能实现10G的小区峰值速率。

现在测到最快是电信和联通两家共用了200兆的频宽,测到单个用户的速率是2.8G,也就是不到1秒就能下载完一部电影。

而在未来,5G能够使得手机的像素更好,从标清、高清到2K视频、4K视频,实现飞跃式地发展,连接更多的设备。

比如现在平台城市部署所用的摄像头,很多具有人工智能分析的功能,对带宽要求非常高,未来可以通过5G实现更大带宽的连接。

2.物联网技术

现在物联网有NB-IoT窄带物联网(笔记侠注:万物互联网络的一个重要分支),还有eMTC(物联网的应用场景)技术;NB的带宽小,能够支持更多的连接,终端的功耗更小,有语音支持能力,而eMTC需要的带宽会大一些。

此外,还有蓝牙、ZigBee(一种支持崩溃恢复的原子广播协议)这些物联相关的协议。

2015年,5G最初讨论性能指标的时候,起步是1平方公里100万个连接,现在的NB网络能够实现一平方公里大概10万个连接。

3.降低时延

时延问题是5G时代带给我们的一个创新性、飞跃式的东西。

时延有两个层面:

① 业务时延

手机传输信息到基站从10毫秒减少到5G的1毫秒,但这不是业务的时延。

比如我们看视频,手机把这个信号发给基站,基站打包发给地面机房,机房是传输设备,再从传输设备到核心网。

例如河北的核心网在石家庄,唐山用户的信号传到石家庄,如果是腾讯视频就查找腾讯视频的路由列表,查找最近的CDN(构建在数据网络上的一种分布式的内容分发网),找到这个视频,再返回链接,这是端到端的业务时延。

时延对看视频影响不太大,可能从1秒变成0.6秒。应用比较大的业务有自动驾驶、工业控制等。

所以业务时延主要是面向To B行业的,To C行业可能感受不到。但这也是5G能够带来的最大优势。

4G最好的网速能到1G,最快能实现人均24-28M的下载速度。5G要求是20G,但20G峰值速率需要用到毫米波,目前只能做到10G。

我们希望未来5G用户的平均体验是100兆,就是用手机3秒下载完一部手机电影。

② 空口时延

空口时延是面向智能驾驶和垂直行业精准控制用的,连接密度是为了物联网发展。

希望能量效率能够提升100倍,这样,基站功耗就能比原来高很多。而这就需要芯片从16纳米到7纳米,未来5纳米之后3纳米非常难了,可能要用石墨烯或者其它技术。

但是一定要往下走,不然能量功耗会非常高。

四、5G技术知多少

1.毫米波

5G要实现20G的峰值速率,就要用毫米波。毫米波带宽很大,普通用户短期内还很难用上。毫米波也存在很多问题,频率高使得覆盖半径小,且高频对器件要求也很高。

还要有大规模天线的使用,现在手机天线是围着一圈,大概有4根,好一点的可能有8根。但未来毫米波可能有64根天线,就需要手机天线做成面板状,可能还会有玻璃天线等。

未来的接收难度在于天线不好做,毫米波来了,发射端相对容易些,但是终端接收天线的设计是一个问题。

芯片的工艺需要继续往前做。现在16纳米比较多,我们希望能够做到7纳米,轻量化对我们也有好处。

2.网络

从网络整体来看,希望通过网络给不同的业务加载不同的资源,比如原来打电话、上网都是用同一套流程,或者物联网用同一套流程,这是不公平的。

未来车联网要高保障、低时延,可以给它不同的资源,不同的QoS(服务质量)要求。

网络是什么?基站、终端、还有地下传输网。基站接收完信号要通过光纤传送到核心网,传输网络是一环一环的,从接入环到汇聚环到骨干网,传输网系统里有很多交换机、路由器等设备。

整体来看,5G网络能够带来产业的变革,原来光纤光模块和交换机是1G的,现在要升到50G、100G,整个网络在全面升级,升级带来了产业的发展。

有卖交换机的,再往下有芯片、制造、光器件一系列的产业升级,卖服务器的,做云的升级。

3.专利

5G系统涉及很多设备,设备和设备之间要互联,回到最底层,一定要有一套行之有效的标准。一流的企业做标准,掌握了标准、专利才能掌握核心竞争力。

2018年已经完成了第一版标准,正在做的第二个版本能够解决连接和时延的问题,大概在2020年3月份完成,6月对外发布,标准定完之后6个月会有设备,9-12个月有芯片和终端。

技术专利就是核心竞争力,4G的时候中国专利达到22%已经很高了。到5G的第一个版本已经达到34%,遥遥领先于其他国家。

为什么说韩国信息产业好,三星和LG两家公司的基础专利就占了4G的22%,5G占到25%,它能不断地迭代发展。

五、5G发展的四个阶段

整个全球5G的进展,分成四波。

第一波:政府主导推动。

技术推动来做需求探索,以引领为目标,政府大力推动,如韩国、美国和中国。

第二波:垂直行业业务驱动。

能够真正把网络建设跟业务收益结合,相对理性。

第三波:有便宜的设备、网络建设的经验。

前面已经尝试过设备好不好用等一系列问题,可以用低成本把网络建设得很好,整个产业链已经成熟完善。

第四波:关键节点“2020”。

2020年是一个关键时间点,标准协议第二版本已经完成,网络建设会基于此协议版本的设备进行,能够满足三大业务场景的需求。

最后一波是到2030年的“6G”,2025年之后开始要进行6G的标准研究,可能3年左右完成协议的制定。

六、5G对行业发展的影响

从电信运营商角度来看,基本上就是“三架马车”的升级:

1.对于个体用户

5G能够把用户生活体验的东西变得更好,例如AR、VR和交互类会变得非常好,同时还有自动驾驶。

2.对于家庭

① 家庭娱乐

中国的家庭娱乐基本不赚钱,同时中国现在的年轻人已经越来越不爱看电视了。对个体用户来看,可以分为室内和室外两大生活场景,主要是看怎么构建内容。

a.泛娱乐类就是视频类、云端融合类的,以视频和游戏为主,能带动整个产业链去发展的2K、4K、8K,AR、VR或者沉浸式游戏结合起来的。

b.生活类的即通过智慧生活和沟通类的。

② 智能家居

大家一直在研究智能家电连接控制点,到底是路由器还是语音盒子,还是手机终端,这些年一直在博弈、发展。但最起码现在家里设备联网已经变得很容易了。

③ 智能安防

未来这个产业会发展起来,包括和物流的结合,家居产业结合。

3.垂直行业

原来我们跟垂直行业的合作就是提供一条专线,现在可以通过5G三大特性进行赋能,比如切片、边缘计算。

① 娱乐业

还是面临年轻人不爱在家看电视的问题,希望未来能够改变。

② 数字健康和数字家庭

数字健康未来肯定是一个非常大的产业,这个产业在国外发展得非常好,如欧洲、美国。未来中国人对生活品质有更高的追求,数字健康会有很多机会和发展。

③ 惠及国计民生医疗类

比如通过可穿戴设备和家庭感应,把信息传给终端医生检测,或者通过智能的反馈告诉你身体的指标等这些情况。还会有养老类的,比如利用定位安防和急救,还有远程陪伴。

④ 智慧教育

中国教育分布特别不均匀,大城市教育好,偏远地区很多人没有受到那么好的教育,因为没有好的教育条件和老师,但通过远程教育可以在一定程度上弥补和改变现在教育不平衡的情况。

⑤ 智能交通

智能交通是一个非常重要的产业,涉及到的因素有很多,5G网络的低时延特性可以使得自动驾驶快速发展。

⑥ 智慧电网

国家批复了230M的电力专网频率,但是全国建设了几千个站之后发现存在很多问题,它只有7M的带宽,不能承载所有国家电网业务的需求,所以现在需要跟5G融合。

⑦ 智慧政府

现在做得比较多的是平安城市,平安城市里摄像头、交通系统这两张网是独立的。

现在摄像头的连接有两种方式,第一种买带宽,无线带宽不够用;第二种使用光纤连接,但不是所有地方都铺设光纤,而且铺设光纤的成本也非常高。

所以,现在摄像头就变成两种形式——

第一种,有光纤的。摄像头里加人工智能,可以做人脸识别,未来可能还要加语音分析,把所有的信息都收集上去,需要很大的带宽。

第二种,只用无线,带宽有限。摄像头进行部分的数据处理,之后压缩传到云中心做进一步的分析处理;另外,很多码头以此在做智慧港口等。

这是我今天的分享,谢谢大家。

本文经授权发布,不代表世界经理人立场。如若转载请联系原作者。

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