新基建浪潮下5G的发展与应用前景

东沙湖基金小镇 2020-07-23 15:36

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编者按:本文来自东沙湖基金小镇,创业邦经授权转载。

近日,中国电信股份有限公司上海分公司移动互联网部高级督导马丹受邀进行线上直播,分享了新基建浪潮下5G的发展与应用前景。摘要如下:

新基建的内涵与任务

新基建的内涵

近几年“新基建”这个词非常热门,政府多个重大会议中明确提出要加快“新基建的建设”,新基建越来越受到国家的重视。

新基建的概念分为三个部分:

第一、信息基础建设,主要指基于新一代信息技术演化生成的基础设施,比如5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设置,以人工智能、云计算、区块链为代表的新技术基础设置,以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施。

第二、融合基础建设,主要指深度应用互联网、大数据、人工智能等技术,支撑传统基础设施转型升级,进而形成的融合基础设施,比如智能交通基础设施,智能能源基础设施等。

第三、创新基础建设,主要是指支撑科学研究,技术开发,产品研制的具有公益属性的基础设施,比如重大科技基础设施、科教基础设施、产品技术创新基础设施等。

从18世纪开始到20世纪,历经了3次工业革命,每次科技革命都会推动一轮基础建设,现在21世纪又迎来了第四次工业革命,以新一代信息技术和数字化为核心的新型基础设施。

那新基建新在哪里?和传统基建的区别是什么?

  • 多元主体共建。从2019年开始,随着新基建里5G的大热,企业、市场都很积极的参与到数字转型升级,参与的主体渗透经济社会各个领域。

  • 新一代信息技术和数据的应用。新基建深度融合越来越多的新兴信息技术,并演进形成新的基础设施形态。

  • 技术迭代升级迅速。新基建技术性强,技术在不断升级,部分技术还不稳定,数字基础设施需要迭代式开发。

  • 互联互通需求更高。产业在进行信息化改造时,需要统一的建设标准,技术规范更为重要。

  • 价值影响。新基建短期着眼于稳投资,保增长,促就业,慧民生;长期着眼于支撑经济社会数字化转型。

  • 对技能和创新型人才需求大。新基建的建设和运营对技术要求高,需要大量的技术型人才和融合型人才。

新基建的任务

新基建最重要的是三个领域:5G、数据中心、人工智能。

新基建的重要领域-5G

5G产业链包括标准体系、芯片、器件、系统设备、终端、运营等关键领域环节,还包括大量的5G衍生的服务和应用。5G是数字经济的关键支持,支撑经济社会数字化,网格化,智能化转型的关键数字基础,对经济有积极的促进作用。

新基建的重要领域-数据中心

随着数据中心越来越受到大家的关注,边缘计算也成为了网红话题。5G的边缘计算是双链式,可以分为两个部分,一部分是通信的业务、通信的数据转发、通信的本地数据存储;第二部分是计算力、存储力。

新基建的重要领域-人工智能

人工智能现在中国主要还是专业化的智能,但未来一定是通用化的,有望成为一个能提供算法、算力和通用的人工智能功能的平台,支撑所有的人工智能的应用。

2019年上海经信委发布了《上海5G产业发展和应用创新三年行动计划》,今年5月7日市政府新一轮发布会上再次介绍了《上海市推进新型基础设施建设行动方案》,它在新基建提到了上海计划,共有35条,主要有四个大方面,未来要建3.4万个5G基站,新建科技和产业基础设施,还有电动汽车充电桩,新增智能配送终端。

上海新基建行动方案的四大重点领域:新网络、新设施、新平台、新终端

  • 新网络。这里特别提了卫星互联网基础设施,星链项目整体计划发射4.2万颗卫星,截至到6月份已经发射了500多个卫星,以前是高轨,现在是低轨,速率基本上和5G差不多 。目前大家都在竞争太空轨道的规划,ITU在分配太空轨道的时候说:谁先申请谁先用,后来的要让一些先用的,看下来的确是要抢卫星低轨空间轨道 。

  • 新平台。这是跟计算中心相关的,还有大的数据中心、城市大脑,这部分都会进行布局。

  • 新设施。这个是关于科技方面的基础设施。上海要做X射线大设施建设,开展下一代光子科学设施预研。

  • 新终端。终端就是物联网终端,包括新能源终端、配送终端、智慧道路、车联网。

关于卫星互联网,这里还要讲一些关于星链的知识。星链计划的设计理念是构筑一个覆盖全球的廉价太空通信系统,旨在为全球消费者提供廉价、快读的宽带互联网服务,其优势是低成本的火箭发射和卫星。星链原先计划发射1.2万个卫星,在2018年发射了两颗实验星,在今年年底计划发射800颗卫星,先是在加拿大、美国进行试商用。星链对我们的影响,从企业角度,星链会催生出新的生产链。

5G行业最新进展

5G行业的最新进展方面,通过标准、频段、终端芯片、国家政策这几个方面进行讲解,在讲解这些内容之前,我们先来了解一下通信和互联网的发展。

先来看一下互联网的演进,大致可以分为语音时代、移动互联网时代、万物互联三个时代。从iPhone开始,3G时代开始变革,移动互联网开始出现,到了4G的时候,发展成为了中国的杀手锏-移动支付,也迎来了消费型的互联网,我们目前就处于第二代移动互联网,接下来进入5G,5G将MEC这个点变成通讯和IT的融合点,为行业赋能做行业的数字化改造。

然后再来看一下移动通信的发展。从1980的第一代到2020,移动通讯已经发展到第五代。第五代的新技术体现在三大场景的实现,全新的网络架构,全新的无线关键技术 。

5G不单纯是一个网络技术,而是一个基础、土壤,上面会有IT技术、AI、大数据技术等等,是一个系统性的概念,然后才变成万物互联,作用于生产、数字转型,这需要很多人来共同参与完成。

目前5G全球布局,中国美国基本上属于战略方面的部署,日韩是经济方面,追求经济效益。韩国是第一个把5G作为商用的国家,不同于以往运营商卖流量的模式,韩国是把视频业务、AR游戏结合起来捆绑销售,做成了To C的业务。美国主要是固移融合,做无线宽带,光纤成本高,进入边远郊区。

5G的标准

和5G标准相关的有两个组织:ITU(国际电信联盟)和3GPP(第三代合作伙伴计划)。ITU是各个政府组成的联合国组织,主要是提供一个愿景。而3GPP负责提供具体实施标准怎么做,在4G之前还有一个组织是3GPP2,主要是高通主导的CDMA,从4G开始只有一个标准化组织3GPP。2017年12月,非独立组网的5G已经冻结,2018年6月是独立组网5G冻结,5G有三个版本R15、R16和R17。R15版本聚焦在eMBB场景,R16实现uRLLC,这是低时延高可靠的场景。大连接目前还没有标准。

5G芯片

目前5G芯片第一梯队是高通、华为和三星;第二梯队是紫光、联发科。5G处理数据增多,耗电量也会随之增加,需要高性能的芯片才能匹配,目前用的最多的是7纳米,未来还可会出现5纳米、3纳米。高通5纳米芯片年底可以商用。

5G芯片的高性能也推动着5G终端的发展,以手机、可穿戴设备、机器人为代表的5G终端多样化发展,目前已有200多款5G终端发布上市。截止2020年3月底,全国5G用户数量超过2000万,全国开通5G基站20万个,中国广电正在全国40个大中型城市建设基于700MHz频段5G网络。

5G频谱

人类可以识别使用的电磁波频率范围是3kHz—300GHz,移动通讯现在主要是700MHz-3.5GHz,卫星通讯的频段是12GHz-75GHz之间, 频谱越往上带宽越多,高带宽就很容易实现,但它的覆盖会很差。目前工信部也在考虑毫米波段用于5G,我国高频器件的产业链不完善 。国内的频谱分配如下图所示。

5G组网有两种,NSA(非独立组网)和SA(独立组网),现在布网都是NSA,NSA只是作为过渡的方案,SA是5G最终目标架构,要实现网络切片、MEC以及低时延、高可靠、大连接都需要独立组网,核心网云化后才可以支持更多场景,关键的两个能力边缘计算、企业专网都是和SA相关。

5G现在面临的挑战

  • 商业模式不清晰,流量模式无法带来营收,5G行业应用还处于初级探索,高不确定性,有待多方合作探索。

  • 需求碎片化,解决方案碎片化。每个行业的需求不同,解决方案也是不同的,因此会带来更高的布网复杂度和成本。

  • 需要满足的关键指标多样化。在为不同的行业提供解决方案时,还要考虑到移动性、安全性、延时性、可靠性。

  • 5G应用,网络,终端,基础软硬件协同需加强。行业终端不成熟,5G应用业务标准,互联互通标准,测试认证标准需要持续投入。

  • 工信部近两年不仅举办5G征集大赛还出台了相应的政策,希望可以在5G应用、产业方面推进整个生态的建设,建造一个大的生态圈。

5G场景与应用

5G场景

5G的场景涉及到三个方面:

  • 增强的移动宽带。通过测试终端可以达到1Gbps以上的下载速度,目前NSA上行速率 100Mbps左右,如果是SA组网,上行速率会增加,上行的速率不够,会限制5G的场景应用。

  • 高可靠和低时延通信。在低时延方面有些工业互联网要求1毫秒,现在还不能实现。目前测试下来时延是小于20毫秒。

  • 海量机器通信。目前还没有标准,5G的R17版本还没有,应该会推迟。

经常看的5G之花,是中国提供给ITU的5G之花,中国提的八大指标都被采用了。

5G的新技术总结起来有三个方面:

  • 新频谱资源。

  • 新网络架构。

  • 5G新空口。

5G的业务应用

5G的精彩在于它是一个复杂系统,是最前沿的通信业务和IT业务的集成,IT能力才是5G精彩的真正源头。5G系统分 4层:技术能力层、应用支持层、应用能力层、业务层,把每层组合起来,形成一个大的生态层,基于生态层,衍生出5G的业务发展图景。

云网融合,打造5G业务支撑能力。

面向个人和家庭场景用户,借助5G网络,结合云资源和边缘计算能力,解决用户随时随地休闲娱乐。

不同的工业、智能家居、车联网在数字化转型时,满足多样化的需求,不仅要有综合性解决方案能力,还要有个性化的解决方案,例如组网如何设计、网络如何结合,和现有的IT系统怎么结合?

5G MEC

MEC是以边缘网络+边缘计算资源为基础,提供连接、计算、能力、应用的积木式组合,为用户就近提供服务。网络和云是要融合的,同时是一个生态圈,它要把所有东西整合起来,成为算力存储的基础。目前我们也用了一些应用场景,比如视频加速、直播。

5G专线

5G专线主要应用在工业,临时展馆,还有有线的备份等。

5G多视角+无人机

多视角,未来应用会很广。未来在一个展览会或者一个娱乐场所(演唱会),通过多视角和无人机拍摄,你可以站在任何的角度去看,将眼睛延伸到各种视角,提升视觉体验,如果再结合VR协同就会形成沉浸式的体验。

无人机可以和很多行业进行结合,比如体育赛事,建筑外部的机器检修等等。但目前无人机商用模式还没有出来,因为用的很散,也没有找到可规模化的方式。

5G AR

AR眼镜的应用会先在To B行业兴起,再向个人推广。

  • 远程维修。戴上眼镜以后会知道设备的信息,它会推送到眼镜上,然后还可以远程指导,后台平台可以发送数据,你在现场修的时候就有专家指导,甚至实现交互。

  • 广告行业的应用,比如汽车的广告,在街上看到这个车可以用手机拍,然后就告诉你广告信息、什么车型、去哪里买。

  • 远程医疗的应用,远程医疗就是远程会诊、远程指导,这部分会先来。

  • AR游戏,通过和手机的配合,可以在虚拟和现实中来回切换。

  • AR购物,你在家里拍张照片,通过VR眼镜,在网上可以看到这个桌子放在你家是什么样。

5G的爆发点未来会聚焦在媒体直播、工业、医疗、交通四个方面。

5G@媒体直播

5G的媒体直播通过自由视角、多屏多视角、裸眼VR等可以让现场观赛体验升级,也会带来很多新的玩法。

5G@工业互联网

工业互联网现在有三大方面可以做:5G+AI+云的图像识别检测、5G远程/自动控制、5G的大带宽回传。像比较危险的地方,条件特别恶劣的地方,比如矿山、煤矿都可远程/自动控制来进行协作。码头的车辆AGV运货到码头一路会传视频未来,这个部分就是大带宽回传的应用。

5G@医疗

医疗方面的应用最先落地的是基于医疗设备数据无线采集的医疗监测与护理类应用,如无线监护、无线输液等,其次就是基于视频图像的医疗诊断与指导类应用,如远程施教、机器查房等。 远程操控类应用,如远程B超、远程内窥镜、远程手术等部分涉及到法律、伦理和监管,而且对时延的要求较高,这部分应该是比较后才能实现。

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