第五代移动通信技术（5G）与物联网被视为继大数据、云计算和互联网之后的第三次信息产业浪潮，世界各国政府和巨头科技公司纷纷布局5G产业版图。我国“十三五”规划也明确提出，要积极地推进5G发展，2020年提供5G的商用。
5G技术是未来通信行业发展的重要方向。近日，意大利经济发展部正式公布5G预商用实验网中标结果，中国公司中兴通讯将与意大利第一大移动运营商Wind Tre、意大利领先有线运营商OpEnFiber合作，建设欧洲第一个5G预商用网络。第五代移动通信技术实现全面商用正在进入倒计时。
4G“修路”，5G“造城”
5G与4G有什么不同？“4G促进了移动互联网的繁荣，而5G将与各行各业深度融合，带来‘万物互联’新机遇。”中国移动通信有限公司研究院无线与终端技术研究所项目经理陈卓如此总结5G与4G的区别。他表示，随着全球移动互联技术的进一步发展，4G通信技术的发展将面临巨大的挑战。
陈卓提供了这样两组数据：预计2020年和2030年，我国移动互联网流量将分别增长8倍和 119倍；预计2030年，全球物联设备数量接近1000亿，中国超过200亿。这就意味着，未来十年，移动互联终端的“流量”和“连接”急剧增长，并将大幅超出目前4G技术的容量能力。此外，以增强/虚拟现实（AR/VR）、超高清视频、裸眼3D等为代表的高清视频业务的用户体验速率需求不断提高，4G的承载能力亦不足以提供持续的技术支撑。
以AR/VR为例，中国信息通信研究院泰尔终端实验室天线与定位部副主任安旭东介绍道，移动状态下要随时随地提供AR/VR进行实时高清视频交互，对上下行传输速率都提出较高要求，需要提供60Mbps（如4K、2D视频）~960Mbps（如8K、3D视频）的速率；在时延方面，要达到用户对移动网络时延基本无感知需要约10毫秒的端到端时延。这些要求在高移动性、广覆盖、高密度的应用场景中都会给4G技术带来巨大压力，“而5G可以满足AR/VR随时随地、高速率、低时延业务需求”。
不只AR/VR领域，5G技术还可以满足车联网低时延、高速、高可靠性的业务需求，将重新定义汽车安全，促使车联网创新应用成为现实；5G技术可以促进工业互联网发展，低时延以及高可靠性的业务特点满足部分工业控制类的需求；蜂窝物联网的丰富能力助力“互联网+”发展；5G技术还将极大扩展云端智能机器人的能力和服务范围。
5G带来了更强性能、更多场景和全新生态。陈卓表示，“4G主要追求速率，5G关注三大关键性能指标，体验速率更快、连接数密度更高、空口时延更低；5G不仅考虑人与人也考虑人与物、物与物；相比于4G的‘修路’，5G则是‘造城’，需要打造跨行业融合生态。”
产业化与标准制定正推进
移动通信技术的代际更迭通常以十年为周期，每一次新技术的出现都会带来频谱效率和容量的成倍提升，引发新的产业革命。5G移动通信将提供前所未有的用户体验和物联网连接能力。未来几年，物联网和5G技术将带来价值万亿美元的巨大市场。
移动互联网和物联网的发展为5G提供了广阔的应用前景，安旭东表示，产业结构随5G商用的深化而改变，5G初期，网路和终端设备收入将占主导，为94%；5G末期，互联网信息服务收入将成为最主要收入。“未来，信息服务的就业将超过设备制造和运营商，成为带动就业的最主要增长点。”
安旭东提供的数据显示，预计2020年，5G技术将带动约4840亿元的直接经济产出，2020~2030年期间的年均复合增长率为29%，5G经济持续高速增长；到2030年，5G对当年GDP增长贡献率将达到5.8%，创造800多万就业机会。具体到我国，预计2030年，5G技术创造直接和间接经济产出分别为6.3万亿元（约1万亿美元）和10.6万亿元（约1.6万亿美元）。
5G成为全球业界的研发焦点，发展5G技术、制定5G标准已经成为业界共识。安旭东表示，“我国已加快开展5G技术的研发和产业布局，在5G标准研发和5G全球话语权抢夺上呈现出赶超之势。”
目前，5G技术已进入技术方案验证和标准研制的关键阶段。陈卓从标准、试验、生态三个方面介绍了中国移动三位一体推动面向2020年的5G商用实施规划：制定统一标准，2018年6月第一版标准出炉，2019年完成5G标准制定；大规模试验带动产业发展；创新服务/商业模式，培育产业生态。陈卓说，“试验规划方面，关键技术验证已于2016年完成，今年主要在北京、上海、广州、宁波、苏州等7个城市进行外场样机试验。2018年将进行规模试验，覆盖范围扩大到20个城市。到2019年，实现在100多个城市的预商用试验，2020年正式实现规模商用。”
政企合作化解商用难题
尽管5G移动通信技术的各种可能性为我们描绘出了美好的未来图景，但是，5G商用推进的过程中依然面临诸多难题。对此，安旭东表示，增强移动宽带、海量机器类通信和超高可靠低时延通信等极度差异化的需求给5G技术带来完全不同的挑战。
从运营商到芯片、终端再到测试等，5G产业链都将面对巨大挑战。安旭东表示，从设备上讲，新旧技术共存、新空口增加复杂性、与其他技术融合都将带来一系列技术难题；多制式、多技术需要成倍的成本增加，高频段、更多支撑新空口的仪表也将成为技术应用的成本负荷；而新场景的引入使得技术操作的复杂性大大增加，其效率问题不得不引起重视。此外，关键技术还存在面向专用场景和面向通用场景的划分，这也对5G的推进提出了较高的要求。
“综合而言，5G技术面临的主要挑战包括性能挑战和效率挑战两个方面。”陈卓认为，综合未来市场的趋势、用户和业务需求，性能方面的挑战主要体现为对更高体验速率、接近零时延、海量设备连接、高流量密度以及更高速移动的要求；从可持续发展（包括频谱、能源、成本等）角度考虑，更高频谱效率、更低单位比特成本、更高能效是5G克服技术难题实现效率目标的重要维度。
面对如此挑战，来自政府层面的投入和战略引导成为各国抢占5G制高点的重要举措，这其中，5G网络频谱的分配无疑为科技企业和研究机构等5G技术研发主体开辟了道路。美国、英国及欧盟等相继分配5G频谱，争先参与到这场激烈的国际竞争中来。我国在5G技术方面的顶层设计也为其快速发展发挥了重要的引导作用，中央和地方政府都高度重视5G新一代移动通信技术战略布局。
2017年6月，工信部无线电管理局发布中国5G毫米波频段规划征求意见，分配24.75-27.5GHz、37-42.5GHz为我国5G毫米波试验频段，并公开征集频率规划意见。安旭东介绍道，毫米波技术是5G移动通信的重大革命性技术，其独有的高载频、大带宽特性是实现5G超高数据传输速率的主要手段，能满足高速发展的移动互联网等领域对流量宽带的巨大需求，将带动天线、芯片、终端、测试、标准等产业链的全面革新。
作者：赵利利
来源：《中国科学报》
