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，未來正來》。在講座中，他介紹了5G的特點和最新發(fā)展，展望了5G技術(shù)未來在智慧城市、智能家居、自動駕駛、智慧醫(yī)療等場景的應(yīng)用。
 

 

　　5G的前世

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

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

　　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)展成為無線通信技術(shù)，可以隨時隨地進行通信。上世紀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BP機，右手一個大哥大，正在談著大生意?？梢哉f，通信的發(fā)展改善了人類的生活質(zhì)量。

　　第一代移動通信1G是語音的，采用模擬的技術(shù)。它就像月老的紅線，牽著兩端，兩邊在通話的時候，單獨占用一個頻段，不用的時候這個頻段就讓出來給另外的用戶使用。它存在的問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端移動通話的場景需求。

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

　　很快，我們來到了第二代2G的時代，以諾基亞為代表。2G開創(chuàng)了時間段的概念，可以在同一個頻率不同的時間段來傳遞語音，這就實現(xiàn)了效率的提升。這是移動通信技術(shù)的一大飛躍。

　　因為有了數(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終端設(shè)備，主流就是手機。那時的手機有很多功能，比如說可以發(fā)短信，屏幕上可以顯示來電，可以編輯文本。所以說，2G時代進入了文本的時代。此外，還出現(xiàn)了一些像“貪吃蛇”這樣的簡單游戲，也可以上網(wǎng)，不過只是非常簡單的頁面。

　　我們國家雖然起步較晚，但當時也跟上了移動通信技術(shù)發(fā)展的步伐，出現(xiàn)了一些國有品牌，比如TCL、波導(dǎo)。波導(dǎo)當時的廣告語是“手機中的戰(zhàn)斗機”，宣傳它很耐用，各項指標都很堅挺。

　　2G只能產(chǎn)生文本和普通的項目功能，所以叫作功能機。而隨著數(shù)據(jù)的大量交換，漸漸催生了3G。到了3G時代，我們才真正進入了智能手機的時代。為什么這樣說？因為智能手機有了操作系統(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，還有了一些初級網(wǎng)絡(luò)游戲。

　　這個階段催生了一些新生代的智能手機品牌，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，卻集合了超強的功能。

　　我們大家現(xiàn)在所處的是4G通信時代。它和3G最大的區(qū)別在于，它極大地豐富了數(shù)據(jù)包的細分。簡單來說，就是把每一個數(shù)據(jù)包賦予一種顏色，而接收端則有足夠細致的分辨率，這樣在同一個時間，一個數(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現(xiàn)傳輸，視頻的使用催生了移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，而移動互聯(lián)網(wǎng)則進一步促進了電子商務(wù)的迅猛發(fā)展。在這期間，中國形成了國產(chǎn)手機的巨大市場，形成了以華為為首的眾多國產(chǎn)手機制造商，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

　　有這樣一種說法：4G改變生活，5G改變社會。

　　為什么這樣說？因為從1G到4G一路走來，所解決的問題仍是人與人交互的問題，4G時代通過通信變革改善了我們的溝通方式和消費模式;而5G時代來臨以后，將從根本上改變生產(chǎn)環(huán)節(jié)，改變我們對整個人類社會的認識，甚至可以改變生產(chǎn)要素，所以說5G能夠改變整個社會。

　　5G究竟給移動通信技術(shù)帶來了怎樣的變革呢？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，各類指標大幅升級。5G根據(jù)頻段分為低頻和高頻兩個部分，低頻為6GHz以下的頻段，高頻為6GHz至50GHz之間的頻段。頻率與波長是成反比的，頻率越高波長越短，5G高頻部分的波長以毫米為單位計算，高頻部分就被稱為毫米波。無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，我國提出了5G的9個主要指標，目前ITU(國際電信聯(lián)盟)采納了其中的8個指標，這是非常值得我們中國驕傲的?，F(xiàn)在我來具體講講這8個指標。

　　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，1秒鐘可以發(fā)送20乘以10的9次方比特這么大的量。

　　2、體驗速率。每個用戶體驗到的速率可以達到每秒100兆比特，這是一個很大的進步。

　　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。這個指標5G比4G提高了3倍。

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

　　5、時延。通俗來講就是反應(yīng)速度，是數(shù)據(jù)從一個端到另外一個端需要的時間。5G的時延是1毫秒，那是相當快的速度。

　　6、連接數(shù)密度。5G可以允許每平方公里內(nèi)有100萬個設(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。這個數(shù)據(jù)5G比4G提高了100倍。

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

 

　　5G的未來應(yīng)用

　　5G有這么過硬的指標，我們未來能在哪些地方應(yīng)用呢？

　　5G的應(yīng)用分為三大塊：增強移動寬帶，超高可靠低時延，海量機器類通信。

　　第一，增強移動寬帶。如果用一句話來形容，那就是“辦事快”。總的來說，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，因為遇到了兩個短板：一是網(wǎng)絡(luò)速度不夠快，視覺效果差，容易產(chǎn)生眩暈感。二是屏幕不清晰。未來，超高清晰的屏幕加上超快的5G速度，可以解決AR/VR的短板問題。戴上AR/VR眼鏡之后，眼前是虛擬的高樓大廈，你進去可以買東西，可以吃飯，也可以到體育場里去踢球。

　　還比如開遠程會議，幾乎和現(xiàn)場會議沒什么區(qū)別，你可以清晰地看到每一個人，聽到每個人的發(fā)言。

　　尤其是電視直播，中國排球超級聯(lián)賽實現(xiàn)過一次5G+真4K直播，在現(xiàn)場用超高清的攝像機拍下畫面，經(jīng)后臺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，超高可靠低時延。也就是“不拖沓”。

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

　　首先當然是無人駕駛技術(shù)，我更習(xí)慣稱之為智能車聯(lián)。智能車聯(lián)包括3個層面。首先，在車里建一個局域網(wǎng)，你的手機可以和車載機相連接。車里還有沒有油？車有沒有發(fā)生故障？這些信息可以隨時反饋到你的手機上，也可以直接反饋到4S店。然后是車路協(xié)同，通過車上的傳感器和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、智能地安排行駛路線。可以說，只有實現(xiàn)了5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，無人駕駛才能真正變?yōu)楝F(xiàn)實。

　　其次，低時延還可以應(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，為病人進行遠程手術(shù)。目前，一些小的手術(shù)已經(jīng)可以遠程操作，但特別復(fù)雜的手術(shù)還不行。

　　5G對智慧醫(yī)療的貢獻不止于此?，F(xiàn)在，我們?nèi)メt(yī)院看病，往往是排隊1小時，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，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)庫里有病人長期以來的病歷和治療情況，可以全程跟蹤病人的健康狀況，真正實現(xiàn)主動預(yù)警和精準醫(yī)療。

　　第三，海量機器類通信。用一句形象的話來說，就是“擠不爆”。

　　這主要應(yīng)用于智慧城市的場景。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，因為數(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，在工廠的自動化生產(chǎn)線上，布滿了各種正在工作的機械臂。而且，一旦某個環(huán)節(jié)缺少零配件，網(wǎng)絡(luò)上立即就會顯示出來，并將需要的零配件送過去。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，很快就會知道問題出在哪里。

　　如果哪一批產(chǎn)品出了問題，生產(chǎn)廠家需要花很長的時間去尋找信息，或者根本就無法找到。但到了5G時代，每一件產(chǎn)品里都會有一個身份，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，每一個制造出來的產(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是個美好的事物，它會給我們的生活帶來豐富多彩的應(yīng)用，從而讓我們的生活、我們的社會變得更加美好。