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中国工程院院士邬贺铨针对5G业务发展提出五条建议

以下为邬贺铨院士演讲速记:

5G本身通过5G的技术无缝融合新一代信息技术,有非常广阔的应用前景。我归纳为四个方面:

第一,5G推动物联网发展到宽带大连接智联网。

过去的窄带物联网NBIoT只有有Kybit的量级的带宽,支持的连接数有限。现在5G可以支持100Mbps每秒的物联网信道,同时也可以支持一平方公里高达100万个传感器的联网。

    第二,5G助力云、网、边、端的协同,实现数字从采集、处理、传输、分析到决策的全过程。

    第三,5G开启了高清视频和虚拟现实、增强现实的应用,图的小动画是机器视觉利用5G在AR的眼镜来实现产品质量检测。

    第四,5G能激活数据,推动工业互联网的应用发展,将工业生产的全环节连接起来,实现智能制造。

    5G有一些特别的优势,有很优异的性能:

    首先,比如说超宽带。现在电信、联通联合组网有200M的带宽,可以支持的峰值达到2.7Gbps,未来毫米波频段还可以实现20GBT这么高带宽的信道。当然可以用在一些机器视觉,一些激光视频的传输等等。

    其次,低时延。5G的空口在高可靠、低时延场景上,可以控制时延到0.5毫秒,可以在工业上包括一些高铁司机的培训,一些特高压电网上得到很好的应用。

    再次,高精度地位。水平和垂直方向的定位可以控制在米级,未来在L17的版本还可以控制到0.3米,将来在一些自动驾驶,室内定位也会有很好的前景。

    第四,高可靠。可靠性可以到达6个9(99.9999%),在远程医疗,一些高精度要求的生产自动化有很好的应用。

    不过话又说回来,这些应用都是非常高端的,需要一些产业环境的配合。目前来讲应用开发之后,而且在将来这些高端的应用还是一个小众的市场,所以说5G的关键性能目前还是阳春白雪,实际上中国的5G从建设到现在才一年多,现在基站数已经到80万。以去年年底比较,中国5G用户数占到全网用户数大概是81%,占环球5G的用户数已经超过了85%,应该说发展势头很好。

    但是反映5G优势的那些特点的应用开发之后,5G目前还是面向消费应用为主。但超宽带缺乏内容支持,虚拟现实这些节目也比较少。5G特色的一些应用是面向产业,是为产业献计。但是产业应用的生态和消费应用是完全不同的,个性化比较明显,业务链很长,入门的门槛很高。在5G业务应用没有跟上的情况下,很难说投资回报,这限制了运营商建网的积极性。那么应该怎么发展呢?我有几点建议:

    第一,要创新超清视频内容和虚拟现实节目的开发模式。

    短视频是移动通信,特别是4G起来的特色应用,而且在4G用户里头,短视频主要是用户产生的,用户既是短视频的消费者,也是短视频的生产者。为了丰富5G的超清视频内容,也需要培育5G的超清短视频的内容,主要也要发动用户。同时,要鼓励互联网企业开发适合于5G终端安装的4K的短视频的工具软件APP,为用户在终端上自己生成4K的超清短视频提供一个平台。有了4K的视频的支撑能力,5G终端上也可以显示三维的视频,包括裸眼三维的视频。

    关于虚拟现实,虚拟现实节目的开发门槛比较高,通常需要专业的队伍。现在好的一面是并不一定需要头盔,比较轻便的眼镜式的虚拟现实终端已经开发出来,价格和手机相当。现在需要运营商跟虚拟现实终端的生态进行合作,鼓励更多的VR的开发。

    此外,VR作手机上显示,手机本身的能力还是有限的,更需要实现云、网、边、端的协同。现在5G有很强的边缘计算能力,应该说是有利于VR节目在手机上的显示。

    第二,要开发轻型的新空口设备,来扩展业务场景。

    我们知道有eMTC、eMTC这是低端的连接窄带物联网。5G还有能力支持eMBB、ULLC做超宽带、高可靠、低时延,这是高端的。一个低端和高端中间,还有一个中间的应用场景,比如说工业传感器,监控摄像头,可穿戴设备,医疗监控设备这些。它要比低端的带宽高,但是没有高端那么高带宽,高可靠性,低时延的要求。比如说通常带宽是10M-20M,上行50M,下行100M,时延5-10毫秒。当然更重要是要求低成本,低功耗。

 对于中间环节,没有那么高带宽,也没有这么严格的低时延,我们就可以简化基站设备。比如说我们可以天线不要用那么多,我们在FDD里头,我们只做半双工,还有在物理层下行的控制信道方面,我们可以减少盲解码的次数,来降低复杂性。还可以扩展不连续接收的功能,也就是说可以把它延长一点,这样在不影响可实现覆盖的情况下,可以降低设备的复杂性和降低能耗。

    第三,接入回传一体化。

    我们知道,基站通常是利用光纤连接到核心网。当然对于一些不太方便部署光纤的地方,特别是毫米波的应用上,太密集的基站这个时候对光纤的需求比较多,我们并不需要每个基站都通过光纤连接到核心网,基站可以利用无线跟另一个基站接力。这种无线可以跟用户接入的无线同一个频段,这就是接入回传一体化。

    接入回传一体化的应用,既可以替代光纤作为基站核心网的回传链路,也可以在室外毫米波的部署上,可以降低成本,实现多跳。另外可以作为室内到室内的桥接,另外可以在物联网上应用,因为物联网的节点本身是低功耗,低发现功率,所以直接所有的物联网节点直接连到基站的可能性并不都具备,有一些物联网的终端盒物联网的节点可以通过彼此的接力实现到网络的连接。

    第四,终端到终端的直接通信,新空口的边链路。

    传统的有上行链路,下行链路,是终端到基站。那么这里是终端到终端之间,那么它通过接口是PC5接口,这个边链路可以说应用主要在公共安全、应急通信,像救灾、应急对讲、车联网,车车到车,车到路边,车到停车场,车到红绿灯等等。还可以手机到手机的直接通信,就是D2D,可以不通过核心网,或者信令可以通过核心网,用户信道不通过核心网。还可以在物联网节点之间的通信,当然在这个方面,D2D应用方面还有很多研究开发的内容。

    第五,跟工控网关结合的5G工业模组。

    工业互联网的结构,底层通过现场控制层,通过PLC、可编程逻辑控制器,DSC分布控制系统,FCS现场控制总线等等,这些都是OT的产品,也就是说工业运行维护用的产品,他们通常采用十分轮询机制,基本上都是周期性的业务来进行。

    到工厂级,我们会连到IT网络,用IP的技术通常都是统计服用的机子。IT和OT之间标准不同,可以给互联互通带来一些难题,组网不那么灵活,也对柔性制造没有那么友好。

    另外一方面我们又开发5G的工业模组,这是实时工业互联网的关键。但是5G的工业模组是要跟我们生产现场的工业装备连在一起,或者说跟工厂的传感器连在一起。接口是多样性的,而且设备类型也是个性化的,甚至可能标准化不一。

    怎么解决这些难题呢?现在正好是边缘计算、物联网、时延网络IPv6、OPCUA过程控制用在对象连接和嵌入统一控制架构。这些技术发展很快,原有的这些功控装置时间比较长,涉及到更新信息。干脆在现在把5G的工业模组和上面的一些新一代信息技术结合,集成开发新型的工业网关。这样就可以在底层解决IT和OT的融合问题,也便于工业模组进入到工业环境里头。

    最后一点,谈一下基站和终端的智能技术。这里边举了三方面:

    第一个除了前面说的以外,一方面是多无线接入的双连接,一个终端同时连接5G的基站和4G的基站,其中以一个为主。为主的基站连接核心网,负责小区的接入,控制面的终结和服务质量的管理。另一个基站是为辅,它不直接连接核心网,通过链路连到主基站,这个时候主基站的管理。这样相当于为终端提供额外的一个载波,多一个信道带宽能力。好处是正常情况下是增加终端的能力,在低负载情况下,我们可以很灵活的减掉一个,可以减少发射功率。

    第二个技术叫自优化网络和最小化路侧。基于从终端发起的测量结果,还有从网络性能测量的结果,基于大数据的分析,我们可以实现网络的自优化,优化网络的覆盖,优化空口功率,优化小区间功率的协商。当然,根据这些我们测量、感知信道和负载的状况,可以在低负载时候关停部分小区,或者小区内关停部分AAU的通道,也可以在没有用户数据的时候关闭工房,这是节能很重要的措施。

    第三个是引入一个非激活的状态,在这个状态下进行小数据传输。这个非激活状态终端是出于省电的睡眠状态。但是跟完全的休眠不一样,它保持跟网络连接的时候的连接性,可以快速唤醒。在非激活状态仍然可以实现一些小数据的传输,这个时候相比激活状态大大的节省功耗,也节省了信令开销,实现终端的省电。

    最后,5G商用一年多,无论从基站的数量还是从用户数量看,它的商用规模发展速度跟4G的商用同期相比都是前所未有的。面向消费的应用和4G相比,用户体验还不明显,面向产业的应用的局面还没有打开。原因是5G的应用生态还跟不上网络部署和用户数量发展的步伐。

5G的产业生态的完善除了需要改进基站选址、电力补贴、产业链的成熟、内容生产,频谱供应等外部环境以外,还需要持续的技术创新。5G超宽带、低时延、高可靠、广覆盖、大连接的优势,不能只是适合于小众的高端用户才能感受。5G还要在常规的应用领域发挥比4G更好的性价比,为用户提供更好的体验。当前,产业界正在针对网络部署和应用场景的需要开发更多实用性的技术并形成标准化。以网络的生态来激活业务的生态,5G一定会出现我们现在还想象不到的新业务。

    谢谢大家!我的报告就到这里!

(文字未经本人审核)

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