5G开启万物互联时代:三大动力切换拉动万亿级市场

2018-01-13 15:11 来源:21世纪经济报道

1200公里之外的上海试验场中,一台真实的汽车正通过5G试验网连接在北京的远程驾驶平台上。起步、加速、转弯,在北京遥控上海的车辆与实时驾驶体验并无太大差别,5G的超低时延保证了日常驾驶习惯在远程操纵中的安全,超高速率也使车载高清摄像头将车外环境实时传回控制屏幕。

不久前在北京一次通信展上,一个由华为、中国移动与上汽集团合作搭建的5G远程驾驶平台,成为全场最引人瞩目的焦点。

用不了多久,这款雏形产品就会开出展会和试验场,开进人们的日常生活,开进这迎面而来的5G时代。

技术与需求的双轮驱动下,5G正在加速到来。移动通信技术的代际跃迁往往带来系统性能的指数级提升,并催生层出不穷的新业务,成为社会进步的标志性刻度。5G将实现千亿级别的连接、10Gbps的速率以及低至1毫秒的时延,这将带来超高清视频、虚拟现实等极致的通信体验,更有可能引爆车联网、工业互联网等多个垂直行业的快速发展。

相较于以往以人为主要连接标的,5G更加注重物的连接:5G的三大场景中,海量机器通信、低时延高可靠通信两大场景都是以物为主要连接对象。超大连接、广域覆盖和更低的功耗使以智慧城市、智能家居为代表的物联网开始与移动通信融合,5G还将广泛应用在远程控制、自动驾驶、工厂自动化等多个领域,预期千亿级的设备将接入到5G网络中来。一个万物互联的时代呼之欲出。

未来,5G将可能成为一种通用技术,像电力、互联网一样成为多个行业变革的催化剂。这将打开数万亿的市场空间。有分析预测,到2030年,5G直接带动的社会总产出、经济增加值将分别达6.3万亿元、2.9万亿元,创造就业机会800万个;到2035年5G将在全球创造12.3万亿美元的经济产出。

技术需求驱动5G加速迭代

自上世纪80年代以来,移动通信以每十年左右迭代一次的速度不断演化。遵循这一规律,移动通信如今正大踏步地迈向5G时代。

纵观历史,移动通信技术的代际跃迁往往使系统性能获得指数级提升,并催生层出不穷的新业务,成为社会进步的标志性刻度。

从1G到2G,移动通信完成了从模拟到数字的转变,在语音业务基础上,开始支持低速数据业务。从2G到3G,峰值速率超过2Mbps,支持视频电话等移动多媒体业务。4G传输能力比3G又提升了一个数量级,峰值速率可达100Mbps至1Gbps。即将到来的5G,将提供峰值10Gbps以上的速率、毫秒级时延和超高密度连接,实现网络性能新的跃升。

中国信通院移动互联网与大数据部副主任魏凯告诉21世纪经济报道记者,在技术与需求两方面因素的共同推动下,目前5G正在快速推进。

在技术上,他表示,5G将用更复杂的算法和更高的计算能力来置换传统的带宽,以快速发展的IT技术提升通讯能力。

他表示,摩尔定律(即每隔18-24个月,集成电路上可容纳的元器件数目便会增加一倍,计算性能也提升一倍)在通信领域持续发挥着作用,如今在发射端和接收端都可以用计算能力来提升通信的效率。

中国信通院无线与移动领域副主席李珊表示,技术上看,5G与此前几代通信最大的差别在于,后者都有一个核心的技术,比如3G有CDMA,4G有LTE,但5G与此不同,它是通过完善一组技术来提升性能,满足多样化的需求。比如利用大规模天线提高网络传输速率、利用密集组网满足热点的需求,通过简化空口结构和网络结构去降低时延和成本。

目前5G技术已经确定了8大关键能力指标:峰值速率达到10Gbps、频谱效率比IMT-A提升3倍、移动性达500公里/小时、时延低至1毫秒,用户体验数据率达到100Mbps、连接密度每平方公里达到10的6次方个、能效比IMT-A提升100倍、流量密度每平方米达到10Mbps,其中前四个是传统指标,后四个为新增指标。

由于关键指标的多元化,相对4G的单一场景,5G能够支持eMBB(增强移动宽带)、mMTC(海量机器通信)、uRLLC(低时延高可靠通信)三大场景。这使得5G能够满足VR、超高清视频等极致体验,支持海量的物联网设备接入,满足车联网和工业控制的严苛要求。

在魏凯看来,上述产业的发展需求正是驱动5G快速发展的另一大动力。

以超高清产业为例,北京交通大学光电子技术研究所教授徐征告诉21世纪经济报道记者,目前中国在超高清视频方面,面板等终端已经不成问题,但产品最大的瓶颈在于前端的传输,5G的落地有利于打破这一瓶颈。

高速率是5G的首要特点,其网络传输速率将达到10Gpbs,这意味着用户使用5G时可以在40秒内下载一个50G的超高清视频,这为4K/8K等超高清视频、VR/AR、极速下载、云服务等产业提供了强大的技术支撑。

“万物互联”时代来临

此前的移动通信主要解决人与人之间的通信,而5G将目标指向了万物互联:在未来的5G时代,人的连接只是一小部分,更多的是人与物、物与物之间的连接。5G的三大场景中mMTC、uRLLC两大场景都是以物的连接为目标。

5G将支持海量的机器通信。中国IMT-2020(5G)推进组组长、中国信通院副院长王志勤表示,随着以智慧城市、智能家居等为代表的相关场景与移动通信深度融合,预计千亿量级的设备将接入5G网络。她表示,到2030年,移动网络连接的设备总量就会超过一千亿。

近日,工信部赛迪智库无线电管理研究所研究员彭健告诉21世纪经济报道记者,5G将与下一代互联网IPv6相结合,催生海量物的连接。

正在推进的IPv6可以增加340万亿个IP地址,这将使地球上的一粒沙子都可以拥有自己的IP地址,加上5G千亿级别的接入能力,可以满足海量设备入网的需要。此外,正处于爆发式增长边缘的NB-IoT(窄带物联网)也将是5G商用的一个重要的前奏,前者已在共享单车、远程抄表、智慧城市等诸多领域取得了显著突破。

“在大连接方面,NB-IoT与5G非常相似,NB-IoT将面向5G来演进。”彭健表示,5G海量的机器通信需要降低功耗和成本,提升传感器等设备的电池续航能力,增加设备的寿命,“以前技术的功耗都比较高,而现在一个电池可以用十年,这也正是NB-IoT快速发展的重要原因。”

在低时延高可靠通信场景中,车联网是一个典型。多位受访对象向21世纪经济报道记者表示,车联网将成为5G技术率先落地的首个垂直应用。

彭健表示,不像其他物联网采取红外、蓝牙等不统一的标准,车联网在一开始就确定使用的是移动蜂窝技术,此前在4G背景下,LTE-V2X已经有了不少技术积累,随着5G的到来,车联网有望平滑过渡至5G-V2X。

在上述通信展上,华为的技术人员告诉21世纪经济报道记者,超低的时延是5G得以支撑这类应用的核心能力,这保证了网络的快速反应能力。一般情况下,3G的网络时延会到100毫秒,4G可以达到20-30毫秒,而5G网络的时延则进一步缩短到1毫秒。

这种差别可能在上网时体验并不明显,但对自动驾驶等关乎安全的行业却至关重要:如果一辆汽车以100公里每小时的速度行驶,30毫秒的网络时延意味着83.33厘米的移动距离,而1毫秒的移动距离仅为2.78厘米。实际上,不少交通事故就发生在这一念之间,有数据显示,司机的平均刹车反应时间大概是0.8秒,5G网络下自动驾驶的快速反应能力已经优于人类。

这一特性也将使5G广泛应用在重型设备的远程控制、工厂自动化、工厂实时监控、智能电网和远程手术等领域,极大地促进工业互联网、能源互联网、远程医疗的发展。

中国信通院近日的报告预计,到2030年,中国在工业互联网、远程医疗、车联网、能源互联网四大行业中的5G投入(通信设备和通信服务)将分别达到2000亿元、640亿元、120亿元和100亿元。

万亿级市场的三大动力

高通2017年发布的一份报告预测,到2035年5G将在全球创造12.3万亿美元的经济产出,从2020年至2035年间,5G对全球GDP增长的贡献相当于与印度同等规模的经济体。

一份报告认为,5G技术将成为和电力、互联网等发明一样的通用技术,成为多个行业转型变革的催化剂,并成为社会经济发展主要动力的一部分。

中国信通院随后发布的《5G经济社会影响白皮书》测算了5G对中国经济的影响:在总产出上,按照2020年5G正式商用算起,预计当年将带动约4840亿元的直接产出,2025年、2030年这一数字将分别增至3.3万亿、6.3万亿元。

值得注意的是,随着5G商用进程的不断推进,拉动产出增长的动力将会从网络建设到终端设备再到信息服务逐次切换。

在5G商用初期,大规模的运营商网络建设和5G网络设备投资可能是5G经济产出的主要来源。白皮书预计2020年,网络设备和终端设备收入合计约4500亿元。其中,电信运营商在5G网络设备上的投资超过2200亿元,各行业在5G设备方面的支出超过540亿元。

一位通信业内人士表示,早期投资主要侧重于5G基站建设,主要投向主设备以及配套的网络规划、建设、铁塔及传输等领域,并进而传导至射频器件、光模块、基站天线等方面。

他预计未来5G宏基站量将是4G的1.25倍,约为450万;预计单基站的平均成本将达到15.67万元,因而中国5G网络建设的总投资将达到7050亿元,较4G增长56.7%。

工信部赛迪智库无线电管理研究所所长李宏伟告诉21世纪经济报道记者,从4G到5G既要考虑技术上的跨越,又要考虑设备换代的成本,目前的4G网络并非需要全部更换,比如华为在设计自己的基站时已经考虑到了延续性,这有利于降低换代成本。“此外,网络建设要和终端的推广共同发力,否则公路修得再好,没车跑也是不行的。”

终端设备将是接替网络建设的另一个增长动力。白皮书预计,在5G商用中期,来自用户和其他行业的终端设备支出和电信服务支出将大幅增长,到2025年,上述两项支出有望达到1.4万亿和0.7万亿元。

终端方面,首当其冲的就是手机的更新换代。高通近期开展的一项5G消费者调查结果显示,超过86%的受访者需要或者愿意在下一部智能手机上使用更快的连接,超过50%的受访者有意向在5G智能手机上市后进行购买。

值得注意的是,5G时代,手机仅是入网设备中的一种,随着5G向垂直行业应用的渗透融合,5G支持的其他设备将会大量涌现。上述白皮书预计,2030年,各行业在5G设备上的支出超过5200亿元。

而在5G商用中后期,8K视频、虚拟现实教育系统等数字内容服务将走进千家万户,互联网企业与5G相关的信息服务收入有望出现显著增长。白皮书预计,到2030年,5G催生的互联网信息服务收入将达到2.6万亿元,其中,电信运营商流量收入所产生的GDP约9000亿元,各类信息服务商提供信息服务将产生约1.7万亿元的GDP。

“业内都说4G改变生活,5G改变社会。5G本身就是一个很长的产业链,包括上游的基站升级、中游的网络建设、下游的终端产品及应用服务。更重要的是,5G将成为一个‘赋能者’,它将广泛地渗透到工业、能源、医疗、教育、城市管理等各行各业,并有可能凭借新的性能引爆车联网等多个垂直行业,从而深刻地改变整个社会。”在上述展会上,华为的一位员工信心十足地说。


(21世纪经济报道)
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