華為5G首席科學(xué)家：誰無暴風(fēng)勁雨時 守得云開見日出

本文作者：華為5G首席科學(xué)家、華為Fellow童文博士，2018年獲得由國際電器與電子工程師協(xié)會授予的“杰出行業(yè)領(lǐng)袖獎”，以表彰其在5G通信技術(shù)中的創(chuàng)新與對移動通信行業(yè)的貢獻。

2019年是5G產(chǎn)業(yè)進入全面商用的關(guān)鍵一年，全球5G網(wǎng)絡(luò)的部署已經(jīng)啟動。

2018年6月，5G獨立組網(wǎng)標準凍結(jié)，5G完成了第一階段全功能eMBB標準化工作;12月6日，中國三大運營商獲得全國范圍5G中低頻段試驗頻率使用許可;2019年1月10日，工信部宣布發(fā)放5G臨時牌照，拉開我國5G商用建網(wǎng)的大幕。

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮的推動下，5G將開啟移動互聯(lián)網(wǎng)的新階段。特別是，5G網(wǎng)絡(luò)的初期部署將(1)普及移動互聯(lián)網(wǎng)極致的用戶體驗;(2)推動物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新，進而推動移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的新一代轉(zhuǎn)型。

具有超級連接能力的5G網(wǎng)絡(luò)，將承載10億個場所的連接，50億人的連接，500億物的連接，把數(shù)字世界帶入每個人、每個家庭、每個組織，構(gòu)建萬物互聯(lián)的智能世界。

另一方面，具有超級連接能力的5G網(wǎng)絡(luò)，將與數(shù)字化驅(qū)動技術(shù)、實時大數(shù)據(jù)、云技術(shù)、人工智能融為一體，帶來產(chǎn)業(yè)的革命性變化：也就是，連接平臺化、萬物在線化、全云化、萬物即插即慧。

5年前，在產(chǎn)業(yè)定義5G階段，我們對5G技術(shù)指標有明確訴求：

1-20Gbps的峰值速率

10-100Mbps的用戶體驗

1-10毫秒的端到端延時

1-100倍的網(wǎng)絡(luò)能耗效率提升

不忘初心，5G的這些基本能力將在2019年兌現(xiàn)。

以下，我們對具有原生的超級連接能力5G網(wǎng)絡(luò)的能力，及其對產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型和變革進行進一步的解讀。

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極致用戶體驗的拐點

5G-eMBB是用戶體驗的轉(zhuǎn)折點。

基于互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的基本技術(shù)原理，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)容量是應(yīng)用流量的4~5倍時，網(wǎng)絡(luò)的擁塞和延時趨近于零。

也就是說，5G的G比特級接入速率，已經(jīng)超越互聯(lián)網(wǎng)接入，以及視頻通信應(yīng)用流量的基本速率，終端用戶體驗開始發(fā)生本質(zhì)變化，進入“無限網(wǎng)絡(luò)容量”的體驗時代，即終端用戶感受就像網(wǎng)絡(luò)有無限的容量。

目前，全球70%的運營商已經(jīng)提供流量不限的MBB業(yè)務(wù)，并且其中40%的運營商已經(jīng)由此帶來ARPU提升的經(jīng)濟效益。流量不限的MBB模式已經(jīng)成為移動運營商下一個增長的驅(qū)動力。

5G的來臨，適逢其時，是流量不限的MBB模式的原生平臺。同樣，5G的G比特級接入速率，已經(jīng)超越固定互聯(lián)網(wǎng)接入的基本速率需求，5G也是流量不限的FBB模式的原生平臺。

全球已經(jīng)有230張網(wǎng)絡(luò)開始進行WTTX的改造，WTTX的用戶數(shù)大幅增長;在歐洲，WTTX的速率已經(jīng)超越固網(wǎng)的接入速率;在美國，基于毫米波頻段的WTTX是5G預(yù)商用的第一個商業(yè)模式?？傊?，5G是固移融合的原生平臺。

更進一步，5G的G比特級接入速率，是云游戲的原生平臺，將使能50Mbps速率，20毫秒延時，小于15%的抖動的云游戲業(yè)務(wù)大規(guī)模普及。

從5G-eMBB新生業(yè)務(wù)的角度來看，5G的G比特級接入速率，將使AR技術(shù)得到更加廣泛的應(yīng)用，許多行業(yè)的現(xiàn)場維護與現(xiàn)場服務(wù)也將因此受益。

比如，經(jīng)驗豐富的工程師資源稀缺，而即使有經(jīng)驗豐富的工程師，一年也只能前往數(shù)個偏遠的站點提供現(xiàn)場服務(wù)。借助5G-eMBB網(wǎng)絡(luò)和AR技術(shù)，那些尚處于培訓(xùn)階段的工程師，只需通過手中的平板，就能立即獲取相關(guān)設(shè)備的信息，就能快速做出正確而最優(yōu)的決策，而不再依賴于需要數(shù)年時間培養(yǎng)的經(jīng)驗與直覺。經(jīng)驗豐富的工程師，也可以通過5G網(wǎng)絡(luò)和AR應(yīng)用，快速獲取設(shè)備的相關(guān)參考信息，在更短的時間內(nèi)完成更多任務(wù)，從而為許多的產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)場服務(wù)極大地提升效率。

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與世界零距離的用戶體驗

5G系統(tǒng)的空口及無線接入網(wǎng)確保端到端低延時，從而使能VR等高端eMBB業(yè)務(wù)，特別是實時視頻業(yè)務(wù)和應(yīng)用得到普及。

多年的網(wǎng)絡(luò)用戶體驗研究表明，由于網(wǎng)絡(luò)延時遠低于人類的近百毫秒的視覺感知延時，網(wǎng)絡(luò)兩端的用戶具有身臨其境，天涯咫尺與世界零距離的體驗。5G是低延時原生平臺，進而使能所有eMBB業(yè)務(wù)與世界零距離的用戶體驗，也是VR/AR第一平臺。

5G低延時原生平臺的廣泛部署，將催生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新與變革。

5G在自動駕駛和工業(yè)等領(lǐng)域創(chuàng)造了全新的創(chuàng)新用例，隨著機器人機器學(xué)習(xí)等技術(shù)的進一步突破，5G技術(shù)的普及和全云化，將推動各行各業(yè)自身業(yè)務(wù)的提升，如制造業(yè)、運輸/物流業(yè)，智慧城市領(lǐng)域等。特別是，在5G原生低延時平臺的基礎(chǔ)上，很多行業(yè)的幾毫秒延時的實時應(yīng)用，如輔助駕駛、自動駕駛、智能化的算力都需要盡可能下沉部署在終端設(shè)備附近，從而降低機器決策的延遲，5G低延時原生與認知計算的平臺，進而開啟萬物即插即慧的新時代。

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端到端網(wǎng)絡(luò)切片的5G網(wǎng)絡(luò)

5G網(wǎng)絡(luò)為不同垂直行業(yè)服務(wù)運行在同一套物理基礎(chǔ)設(shè)施上，生成相互隔離的不同5G網(wǎng)絡(luò)切片，端到端的網(wǎng)絡(luò)切片將是實現(xiàn)5G使能全行業(yè)數(shù)字化的支柱型技術(shù)。為每個行業(yè)應(yīng)用建設(shè)一張獨立的網(wǎng)絡(luò)顯然既不經(jīng)濟也不現(xiàn)實，5G網(wǎng)絡(luò)就是一張物理網(wǎng)絡(luò)支持多個邏輯切片的原生平臺。

端到端網(wǎng)絡(luò)切片的優(yōu)勢之一：未來的業(yè)務(wù)和商業(yè)模式創(chuàng)新需要大量嘗試，但傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)往往需要論證數(shù)年之久才能投資上馬?；诙说蕉司W(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，運營商就可以按需生成或撤銷邏輯切片，從而實現(xiàn)更快的網(wǎng)絡(luò)定制、試錯，以及實時的調(diào)優(yōu)、改進。

端到端網(wǎng)絡(luò)切片的另一個優(yōu)勢：每個切片都是一個相對獨立的自治子系統(tǒng)，端到端的網(wǎng)絡(luò)切片的安全是5G網(wǎng)絡(luò)的獨特技術(shù)創(chuàng)新，針對不同的行業(yè)應(yīng)用需求進行對端到端應(yīng)用的可信安全適配。

作為端到端整網(wǎng)切片的原生平臺，5G切片網(wǎng)絡(luò)的生成，也為運營商帶來新的機會，既是主動去引導(dǎo)需求，還是被動適應(yīng)市場需求。這需要云管端協(xié)同的頂層設(shè)計及生態(tài)構(gòu)筑，不然，切片只是一個管道。

端到端切片與全云化，數(shù)字化，數(shù)字轉(zhuǎn)型，安全可信，基于機器學(xué)習(xí)的人工智能的結(jié)合使5G無線接入網(wǎng)將超越管道的角色，成為一個泛在平臺。

5G原生超級連接能力與使能業(yè)務(wù)(2013年華為5G白皮書)

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安全可信的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

與4G網(wǎng)絡(luò)一樣，5G網(wǎng)絡(luò)是原生的安全業(yè)務(wù)平臺。

5G網(wǎng)絡(luò)采用強化的加密算法，接入認證一體化的能力。5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)延續(xù)4G的無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)的安全分離架構(gòu)，即PDCP層加密和IPSec加密，從而無線接入網(wǎng)對用戶數(shù)據(jù)的不可見，確保5G網(wǎng)路無線接入的數(shù)據(jù)安全;核心網(wǎng)確保用戶認證和用戶隱私。

隨著越來越多的生態(tài)合作伙伴參與到構(gòu)建5G端到端服務(wù)中來，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)也正變得越來越復(fù)雜，提供安全的端到端服務(wù)，需要從網(wǎng)絡(luò)到用戶的整個過程中對安全性進行管理。

5G網(wǎng)絡(luò)確保只有經(jīng)過認證的設(shè)備才能聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)自動化的安全規(guī)范和入侵防御功能也得到進一步普及和增加。由此，進而確保企業(yè)業(yè)務(wù)的安全正常運行，大規(guī)模的安全規(guī)范自動化不僅能幫助管理海量的設(shè)備，還能保證這些設(shè)備整個生命周期里的安全。

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海量連接與網(wǎng)絡(luò)自動化

5G網(wǎng)絡(luò)是原生的海量連接平臺，隨著5G技術(shù)可用性的成熟和升級，將加速萬物互聯(lián)，萬物在線化，即萬物默認在線。

到2024年，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量預(yù)計將超過220億臺，人們已經(jīng)無法手動管理數(shù)量如此龐大的連接設(shè)備，因此，網(wǎng)絡(luò)自動化是必由之路。

從運營商的角度，管理數(shù)十億設(shè)備將是挑戰(zhàn)，而電信運營商也將升級自己的服務(wù)產(chǎn)品，來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。

從技術(shù)上，基于服務(wù)架構(gòu)的5G核心網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)自動化的原生平臺;5G網(wǎng)絡(luò)將普及物聯(lián)網(wǎng)連接服務(wù)，由此衍生的電信服務(wù)提供商將更進一步，不僅為企業(yè)提供管理聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的能力，而且可以在設(shè)備的整個生命周期內(nèi)對其進行管理并確保其安全性。

此外，5G的業(yè)務(wù)模式和定價模式的創(chuàng)新將發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變，越來越多的企業(yè)將改變自身的業(yè)務(wù)模式，從單一的產(chǎn)品銷售轉(zhuǎn)變到銷售增值服務(wù)。舉例來說，企業(yè)將不再僅僅購買一臺機器，還將購買相關(guān)服務(wù)。這種轉(zhuǎn)變也影響著電信運營商，促使其改變物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的業(yè)務(wù)與定價模式。

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5G網(wǎng)絡(luò)的前向兼容保護產(chǎn)業(yè)投資

5G設(shè)計原則是前向兼容，以支撐5G網(wǎng)絡(luò)的敞口創(chuàng)新。

第一階段標準R15版本基本上實現(xiàn)了所有5G的新特性和新能力，5G-NR標準的不斷演進將原生地支持新特性及新需求，如R16版本提供完整的高可靠連接能力，以及V-2X和工業(yè)物連網(wǎng)的基本能力。而這些業(yè)務(wù)的引入不需要重復(fù)建網(wǎng)投資。

在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)期，運營商關(guān)注的是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的低成本和高效率，5G網(wǎng)絡(luò)為產(chǎn)業(yè)提供10倍以上的每比特成本降低，以及大幅度的能效提升。

2019年5G商用是全球主流電信運營的主流時間表。GSMA數(shù)據(jù)顯示，66個國家的154家運營商正在開展5G測試工作，預(yù)計到2025年將有110張5G網(wǎng)絡(luò)。盡管風(fēng)云變幻，5G的陽光正在全球普照!

總之，5G是萬物連接的原生平臺，是構(gòu)建智能世界的基石。