日前，深圳信息通信研究院主任沈浩濤做客“深圳市民文化大講堂”，主講《5G，未來(lái)正來(lái)》。在講座中，他介紹了5G的特點(diǎn)和最新發(fā)展，展望了5G技術(shù)未來(lái)在智慧城市、智能家居、自動(dòng)駕駛、智慧醫(yī)療等場(chǎng)景的應(yīng)用。
 

 

　　5G的前世

　　5G，首先要澄清一下它的概念，5G的這個(gè)G是英語(yǔ)單詞Generation的縮寫，意思是第五代移動(dòng)通信。

　　其實(shí)，從古至今，人類一直都在探索向遠(yuǎn)方通信的方法。比如，古代修長(zhǎng)城，一旦有外敵入侵，可以迅速把信息傳到后方。后來(lái)有人養(yǎng)信鴿，信鴿有固定的路線，從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)傳遞消息。

　　一直到近代，人類才真正發(fā)明了聲波、電波之間轉(zhuǎn)換的技術(shù)，發(fā)明了電話。有了電話之后，又發(fā)展成為無(wú)線通信技術(shù)，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行通信。上世紀(jì)80年代末，我們經(jīng)常在一些香港大片里看到，做生意的老板左手一個(gè)BP機(jī)，右手一個(gè)大哥大，正在談著大生意?？梢哉f(shuō)，通信的發(fā)展改善了人類的生活質(zhì)量。

　　第一代移動(dòng)通信1G是語(yǔ)音的，采用模擬的技術(shù)。它就像月老的紅線，牽著兩端，兩邊在通話的時(shí)候，單獨(dú)占用一個(gè)頻段，不用的時(shí)候這個(gè)頻段就讓出來(lái)給另外的用戶使用。它存在的問(wèn)題是使用效率特別低，通信非常不安全，它只是初步解決了遠(yuǎn)端移動(dòng)通話的場(chǎng)景需求。

　　那時(shí)候我們國(guó)家一窮二白，市面上出現(xiàn)的終端設(shè)備都是國(guó)外品牌，其中以摩托羅拉為主，第一代設(shè)備就是摩托羅拉8001。

　　很快，我們來(lái)到了第二代2G的時(shí)代，以諾基亞為代表。2G開(kāi)創(chuàng)了時(shí)間段的概念，可以在同一個(gè)頻率不同的時(shí)間段來(lái)傳遞語(yǔ)音，這就實(shí)現(xiàn)了效率的提升。這是移動(dòng)通信技術(shù)的一大飛躍。

　　因?yàn)橛辛藬?shù)字調(diào)制技術(shù)，所以各種器件都變小了，生產(chǎn)出了一大批具有代表性的移動(dòng)終端設(shè)備，主流就是手機(jī)。那時(shí)的手機(jī)有很多功能，比如說(shuō)可以發(fā)短信，屏幕上可以顯示來(lái)電，可以編輯文本。所以說(shuō)，2G時(shí)代進(jìn)入了文本的時(shí)代。此外，還出現(xiàn)了一些像“貪吃蛇”這樣的簡(jiǎn)單游戲，也可以上網(wǎng)，不過(guò)只是非常簡(jiǎn)單的頁(yè)面。

　　我們國(guó)家雖然起步較晚，但當(dāng)時(shí)也跟上了移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的步伐，出現(xiàn)了一些國(guó)有品牌，比如TCL、波導(dǎo)。波導(dǎo)當(dāng)時(shí)的廣告語(yǔ)是“手機(jī)中的戰(zhàn)斗機(jī)”，宣傳它很耐用，各項(xiàng)指標(biāo)都很堅(jiān)挺。

　　2G只能產(chǎn)生文本和普通的項(xiàng)目功能，所以叫作功能機(jī)。而隨著數(shù)據(jù)的大量交換，漸漸催生了3G。到了3G時(shí)代，我們才真正進(jìn)入了智能手機(jī)的時(shí)代。為什么這樣說(shuō)？因?yàn)橹悄苁謾C(jī)有了操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)的豐富應(yīng)用直接誕生了像應(yīng)用商店這種功能，它可以下載鈴聲和壁紙，還有了一些初級(jí)網(wǎng)絡(luò)游戲。

　　這個(gè)階段催生了一些新生代的智能手機(jī)品牌，比如HTC、酷派、MTK。值得一提的是，芯片發(fā)生了翻天覆地的變化，芯片制造商生產(chǎn)出了很小的芯片，卻集合了超強(qiáng)的功能。

　　我們大家現(xiàn)在所處的是4G通信時(shí)代。它和3G最大的區(qū)別在于，它極大地豐富了數(shù)據(jù)包的細(xì)分。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是把每一個(gè)數(shù)據(jù)包賦予一種顏色，而接收端則有足夠細(xì)致的分辨率，這樣在同一個(gè)時(shí)間，一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路上有很多不同的顏色，從而極大提升了數(shù)據(jù)鏈路的使用效率。

　　再加上全世界寬帶硬件上的大量建設(shè)和投入，極大地拓寬了帶寬。大批量的文件可以實(shí)現(xiàn)傳輸，視頻的使用催生了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及，而移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)則進(jìn)一步促進(jìn)了電子商務(wù)的迅猛發(fā)展。在這期間，中國(guó)形成了國(guó)產(chǎn)手機(jī)的巨大市場(chǎng)，形成了以華為為首的眾多國(guó)產(chǎn)手機(jī)制造商，還誕生了其他很多智能家居、智能穿戴、智能車載等產(chǎn)品。
 

 

　　5G的特征和指標(biāo)

　　有這樣一種說(shuō)法：4G改變生活，5G改變社會(huì)。

　　為什么這樣說(shuō)？因?yàn)閺?G到4G一路走來(lái)，所解決的問(wèn)題仍是人與人交互的問(wèn)題，4G時(shí)代通過(guò)通信變革改善了我們的溝通方式和消費(fèi)模式;而5G時(shí)代來(lái)臨以后，將從根本上改變生產(chǎn)環(huán)節(jié)，改變我們對(duì)整個(gè)人類社會(huì)的認(rèn)識(shí)，甚至可以改變生產(chǎn)要素，所以說(shuō)5G能夠改變整個(gè)社會(huì)。

　　5G究竟給移動(dòng)通信技術(shù)帶來(lái)了怎樣的變革呢？5G采用了非常復(fù)雜的技術(shù)，極大地提高了頻率和帶寬的使用效率，各類指標(biāo)大幅升級(jí)。5G根據(jù)頻段分為低頻和高頻兩個(gè)部分，低頻為6GHz以下的頻段，高頻為6GHz至50GHz之間的頻段。頻率與波長(zhǎng)是成反比的，頻率越高波長(zhǎng)越短，5G高頻部分的波長(zhǎng)以毫米為單位計(jì)算，高頻部分就被稱為毫米波。無(wú)線電波低頻部分已經(jīng)被充分占用，所以5G采用了高頻部分的頻率。

　　在規(guī)劃初期，我國(guó)提出了5G的9個(gè)主要指標(biāo)，目前ITU(國(guó)際電信聯(lián)盟)采納了其中的8個(gè)指標(biāo)，這是非常值得我們中國(guó)驕傲的?，F(xiàn)在我來(lái)具體講講這8個(gè)指標(biāo)。

　　1、峰值速率。5G的峰值速率最高可以到多少？20G比特/秒。也就是說(shuō)，1秒鐘可以發(fā)送20乘以10的9次方比特這么大的量。

　　2、體驗(yàn)速率。每個(gè)用戶體驗(yàn)到的速率可以達(dá)到每秒100兆比特，這是一個(gè)很大的進(jìn)步。

　　3、頻譜效率。是指每單位小區(qū)或面積內(nèi)，每單位頻譜資源提供的吞吐量。這個(gè)指標(biāo)5G比4G提高了3倍。

　　4、移動(dòng)性能。是指在保持正常的連續(xù)數(shù)據(jù)交換的情況下最高時(shí)速移動(dòng)能有多快。5G的移動(dòng)性能可以達(dá)到每小時(shí)500公里。

　　5、時(shí)延。通俗來(lái)講就是反應(yīng)速度，是數(shù)據(jù)從一個(gè)端到另外一個(gè)端需要的時(shí)間。5G的時(shí)延是1毫秒，那是相當(dāng)快的速度。

　　6、連接數(shù)密度。5G可以允許每平方公里內(nèi)有100萬(wàn)個(gè)設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，比4G提高了10倍。

　　7、網(wǎng)絡(luò)能效。就是指每單位能量能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。這個(gè)數(shù)據(jù)5G比4G提高了100倍。

　　8、流量密度。就是單位時(shí)間、單位面積里能夠傳輸?shù)牧髁浚?G的流量密度能夠達(dá)到4G的100倍。
 

 

　　5G的未來(lái)應(yīng)用

　　5G有這么過(guò)硬的指標(biāo)，我們未來(lái)能在哪些地方應(yīng)用呢？

　　5G的應(yīng)用分為三大塊：增強(qiáng)移動(dòng)寬帶，超高可靠低時(shí)延，海量機(jī)器類通信。

　　第一，增強(qiáng)移動(dòng)寬帶。如果用一句話來(lái)形容，那就是“辦事快”。總的來(lái)說(shuō)，它解決了大視頻流量的需求，再大的文件都可以傳輸，而且網(wǎng)速很快。

　　目前AR/VR的應(yīng)用并不普及，因?yàn)橛龅搅藘蓚€(gè)短板：一是網(wǎng)絡(luò)速度不夠快，視覺(jué)效果差，容易產(chǎn)生眩暈感。二是屏幕不清晰。未來(lái)，超高清晰的屏幕加上超快的5G速度，可以解決AR/VR的短板問(wèn)題。戴上AR/VR眼鏡之后，眼前是虛擬的高樓大廈，你進(jìn)去可以買東西，可以吃飯，也可以到體育場(chǎng)里去踢球。

　　還比如開(kāi)遠(yuǎn)程會(huì)議，幾乎和現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議沒(méi)什么區(qū)別，你可以清晰地看到每一個(gè)人，聽(tīng)到每個(gè)人的發(fā)言。

　　尤其是電視直播，中國(guó)排球超級(jí)聯(lián)賽實(shí)現(xiàn)過(guò)一次5G+真4K直播，在現(xiàn)場(chǎng)用超高清的攝像機(jī)拍下畫面，經(jīng)后臺(tái)編輯很快就可以直播。它與現(xiàn)在4G最大的區(qū)別在于畫面更加清晰。

　　第二，超高可靠低時(shí)延。也就是“不拖沓”。

　　剛才介紹了5G的時(shí)延是1毫秒，也就是千分之1秒。舉例來(lái)說(shuō)，假如一輛汽車以每小時(shí)120公里的速度在高速公路上行駛，時(shí)延為1毫秒的話，一旦遇到緊急情況，汽車自動(dòng)剎車的制動(dòng)距離僅為3厘米。那么低時(shí)延可以應(yīng)用在哪些地方呢？

　　首先當(dāng)然是無(wú)人駕駛技術(shù)，我更習(xí)慣稱之為智能車聯(lián)。智能車聯(lián)包括3個(gè)層面。首先，在車?yán)锝ㄒ粋€(gè)局域網(wǎng)，你的手機(jī)可以和車載機(jī)相連接。車?yán)镞€有沒(méi)有油？車有沒(méi)有發(fā)生故障？這些信息可以隨時(shí)反饋到你的手機(jī)上，也可以直接反饋到4S店。然后是車路協(xié)同，通過(guò)車上的傳感器和5G網(wǎng)絡(luò)，可以清晰地知道前后左右其他車和你之間的距離以及它們的行駛速度和方向，可以識(shí)別路上的行人、斑馬線和紅綠燈等。最后結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能，就可以掌握方圓50公里內(nèi)所有車輛的行駛狀態(tài)，主動(dòng)、智能地安排行駛路線?？梢哉f(shuō)，只有實(shí)現(xiàn)了5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，無(wú)人駕駛才能真正變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

　　其次，低時(shí)延還可以應(yīng)用到智慧醫(yī)療領(lǐng)域。有了5G，醫(yī)生就可以在北京操作設(shè)備，為病人進(jìn)行遠(yuǎn)程手術(shù)。目前，一些小的手術(shù)已經(jīng)可以遠(yuǎn)程操作，但特別復(fù)雜的手術(shù)還不行。

　　5G對(duì)智慧醫(yī)療的貢獻(xiàn)不止于此?，F(xiàn)在，我們?nèi)メt(yī)院看病，往往是排隊(duì)1小時(shí)，看病5分鐘。如果所有的醫(yī)療設(shè)備都裝上5G模塊，有些病人就不需要到醫(yī)院去排隊(duì)，你只要在家就可以量血壓、做體檢，完成看病程序。此外，數(shù)據(jù)庫(kù)里有病人長(zhǎng)期以來(lái)的病歷和治療情況，可以全程跟蹤病人的健康狀況，真正實(shí)現(xiàn)主動(dòng)預(yù)警和精準(zhǔn)醫(yī)療。

　　第三，海量機(jī)器類通信。用一句形象的話來(lái)說(shuō)，就是“擠不爆”。

　　這主要應(yīng)用于智慧城市的場(chǎng)景。智慧城市可以讓數(shù)量非常龐大的城市公共設(shè)施連到網(wǎng)絡(luò)上，路燈、下水道井蓋、交通攝像頭、水表電表等，因?yàn)閿?shù)量太龐大，所以網(wǎng)絡(luò)必須有巨大的容量。

　　之前提到，5G還可以改變生產(chǎn)環(huán)節(jié)、完善生產(chǎn)環(huán)節(jié)。未來(lái)，在工廠的自動(dòng)化生產(chǎn)線上，布滿了各種正在工作的機(jī)械臂。而且，一旦某個(gè)環(huán)節(jié)缺少零配件，網(wǎng)絡(luò)上立即就會(huì)顯示出來(lái)，并將需要的零配件送過(guò)去。所有的生產(chǎn)設(shè)備也都與網(wǎng)絡(luò)相連，設(shè)備出現(xiàn)了故障，很快就會(huì)知道問(wèn)題出在哪里。

　　如果哪一批產(chǎn)品出了問(wèn)題，生產(chǎn)廠家需要花很長(zhǎng)的時(shí)間去尋找信息，或者根本就無(wú)法找到。但到了5G時(shí)代，每一件產(chǎn)品里都會(huì)有一個(gè)身份，保存了各種產(chǎn)品信息，這樣，每一家企業(yè)都可以建立起龐大的系統(tǒng)管理生產(chǎn)要素，每一個(gè)制造出來(lái)的產(chǎn)品都可以追溯得到，這將使生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到極大的提升。

　　總而言之，5G是個(gè)美好的事物，它會(huì)給我們的生活帶來(lái)豐富多彩的應(yīng)用，從而讓我們的生活、我們的社會(huì)變得更加美好。