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[导读]几十年来,我国移动通信经历了从无到有再到领先的发展过程,而5G注定是2018年通信业界关注的焦点。谁在基础标准研究方面确立了优势,谁就能够在市场竞争中抢占先机。

几十年来,我国移动通信经历了从无到有再到领先的发展过程,而5G注定是2018年通信业界关注的焦点。谁在基础标准研究方面确立了优势,谁就能够在市场竞争中抢占先机。抢占5G研究的战略制高点,有利于一改往日我国通信产业大而不强的面貌。自己掌握通信标准、自己建设通信网络,这对信息安全、甚至国家安全都可以带来极大的保障。

4月16日,美国商务部宣布禁止美国公司向中兴通讯销售电子技术或通讯元件,禁令有效期7年后,中国商务部也于4月17日公布了对原产于美国的进口高粱反倾销调查初步裁定,决定对原产于美国的进口高粱采取临时反倾销措施。消息一出,美国几大供应商的股价出现暴跌。

分析师称,美国此番针对中兴的举动或为限制中国5G技术的发展。早在此前美国叫停博通/高通并购案的一处细节中,就曾透露美国在5G领域对来自中国企业的挑战的担忧。美国担心高通和博通双方的并购会削弱高通的竞争力,使得华为等中国公司在5G标准制定上的影响力扩大。除了华为之外,中兴也在我国5G领域取得过多项重要突破。这也是中兴遭美禁购的主要原因之一。

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事实上,不止中国和美国在发展5G技术,其它国家也在一直不断推动5G技术的发展。

欧盟已决定发展使用694~790Mhz频率区段的5G宽带网络技术,主要电信服务供货商将能在2020年6月底前取得使用权;英国政府则在2017年3月公布了5G发展战略,民间企业(如Gigaclear)已开始让大型和中型企业付费试用5G高速网络;日本包括NTT Docomo、KDDI和软银等电信业者将在2020年正式提供5G通讯技术服务,全国性的部署则计划在2023年进行。

这么多国家研究5G技术美国都无视,为何偏偏对中国企业双重标准、刁难排斥?

5G之争,美国为何针对中国?

对于此前美国叫停博通/高通并购案,CFIUS在信中表示,在3G和4G时代,高通均为规则制定上的领导者,而这些优势也使得高通在5G科技发展和标准制定上依然居于领先地位,而5G标准的制定将显著的影响到美国“国家安全”。

“这至关重要,因为一个被削弱的高通将留给中国一个空间,其可以拓展自己在5G标准制定进程中的影响力。作为其搭建5G科技的努力的一部分,包括华为在内的中国企业,已在5G标准化工作中提升了他们的参与度。”信中写道,“考虑到关于华为和其他中国通讯行业公司相关的、众所周知的国家安全隐忧,中国如在5G领域取得支配地位将对美国国家安全造成巨大的负面影响。”

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而仅在2017年,中兴就曾在5G领域取得过多项重要突破。2月,中兴发布了5G全系列预商用基站,并首发基于IP+光的5G承载方案Flexhual;10月,中兴又与意大利Wind Tre和Open Fiber合作,启动了欧洲首个5G预商用网络;12月,中兴推出了基于服务化架构的5G核心产品。

2017年9月,华为全部完成中国5G研发试验二阶段测试全部测试,六大领域全面领先,具有最高的小区容量、最低的网络时延、最多的网络连接数、最全的5G验证频段、最完整的预商用系统和最丰富的5G应用案例。今年4月16日,华为的5G产品成功获得全球第一张CE-TEC(欧盟无线设备指令型式认证)证书。

中兴和华为在5G方面的优秀表现,足以让美国心慌慌。于是美国采用双重标准,迫使他们在美国市场不能正常化运营。另外美国监管机构还采取一项措施,禁止当地移动运营商使用联邦补贴购买中国企业生产的任何电信设备,包括华为、中兴在内。美国制约中国企业,也在为高通在5G方面的研究争取更多时间。美国一位这样就能制约中国5G技术的发展了吗?答案是否定的。

彭博分析师Shelly Banjo认为,美国对中兴长达七年的直接禁购倒逼中国加大力度发展自主科技产业。之后,中国对芯片、人工智能、5G的投入力度也将进一步加强。中美两国在科技领域的竞争进入白热化状态。

我国目前5G发展状况如何?

相关应用方面

据外媒报道,近日公布结果的一项美国研究显示,在发展被称为5G的第五代无线网络的竞赛中,中国略微领先于韩国和美国。由设在美国的无线网络运营商行业协会CTIA发布的研究结果表明,在自动驾驶汽车、远程医疗和其他技术所需的这种超高速无线网络系统的部署方面,美国落在了后面。

另外,中国电信与华为公司合作,在深圳完成5G无人机首飞试验及巡检业务演示。这是中国境内第一个基于端到端5G网络的专业无人机测试飞行,成功实现无人机360度全景4K高清视频的即时5G网络传输。

据台湾媒体报道,远端操控人员获得第一视角VR体验,通过毫秒级低时延5G网络,进行无人机远端敏捷控制,高效完成巡检任务。中国电信与华为合作,基于5G商用小型化CPE终端进行无人机空中资料传输,成功解决行业应用早期验证难题。

据参考消息网记者了解,把5G关键技术和创新产品形态应用于数字化低空覆盖,也是此次联合演示的一个亮点。深圳5G实验项目采用华为有源天馈系统(天馈系统是指天线向周围空间辐射电磁波),在增强现有水平区域覆盖能力的同时,大幅增加了垂直空间的容量和覆盖。

灵活的波束扫描和波束分层,满足多样化的场景覆盖要求。一方面有效提升城市高楼内覆盖和业务体验,另一方面可构建高可靠高性能的广覆盖低空网络,探索行业应用的可行性。

以前的移动网络是以“人”为主的地面覆盖,5G网络将扩展为从“人”到“物”的地面加空中的立体覆盖,实现低空数字化,促进无人机监管的完善,加速无人机应用的创新和发展。

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2月26日,华为、中国移动和瑞士ABB集团联合推出基于5G技术的远程控制机器人在西班牙巴塞罗那移动通信大会上亮相

专利方面

目前,5G标准尚未完全冻结。但从首次申请的5G相关专利情况来看,截止2015年,中国已经首次反超,在数量上处于第一的位置。从细分关键技术来看,中国基本全面领先:大规模天线技术是5G最为确定的关键技术,中国首次申请的大规模天线技术的专利数量占比超过一半,美国占据四成;超密集组网方面,中国是small cell项目主导者,首次申请专利占比接近50%;新型多址技术方面,中国具有深厚积累,华为、中兴和大唐均提出自主创新的新型多址技术方案,中国首次申请专利占比高达70%。

除此之外,DoCoMo和美国高通也有相关技术方案;高频技术方面,与5G其他三个关键技术相比,中国总体技术积累相对较弱;首次申请专利方面,美国以四成占比位居第一,中国占比超过20%,且主要是以大专为主。除了首次申请专利,目前中国企业代表担任主席、组长职务也处于历史最多,华为主导的PolarCode方案在3GPP会议的5G短码方案中战胜了高通主推的LDPC和法国主推的Turbo2.0,成为5G控制信道场景编码方案,中国技术标准推进话语权大幅提升。

中国在5G技术方面发展领先,那么她能为我们带来哪些改变呢?

掌握5G技术领先地位将怎样改变世界?

通信世界的演化很快,几乎10年就是一个时代,从上世纪90年代的2G,到2010年左右兴起的4G。近代人类社会的演进伴随的就是通信技术的演进,从最开始的电报,电话,到近代的移动通信技术,正是沟通便捷让加快了历史的进程。但通信行业本身也很尴尬,这是一个基础设施行业,承担着为应用提供管道的角色。今天的移动互联网风口很大程度上就是移动通信技术的进步挖出来的。所以通信技术本身的贡献需要从应用通信技术的应用体现出来,当然5G也不例外。

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要谈5G网络会怎样的改变世界,谈通信技术本身,必须谈及伴随着这种技术应运而生的应用。5G网络主要有三大特点,极高的速率(eMBB),极大的容量(mMTC),极低的时延(URLLC),我们就从这三个方面入手聊聊他将会给这个世界带来什么潜在的应用。

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高速率

5G可以说是站在巨人的肩膀上,依托4G良好的技术架构,5G可以比较方便的在其基础之上构建新的技术。未来的5G愿景最强烈的一个方面就是用户体验到的网络速率。4G现在已经很快了,但是还不够,5G要做到的目标是最大10Gbps(defined by METIS)。

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10Gbps是如何做到的呢?现在的移动网络工作在相对较低的频段,低频段的好处的是传播性能优越,可以使运营商用较少的成本(少量基站)达到很好的覆盖。但是有一点不足就是低频段的连续频率资源非常宝贵,在国外各大运营商会通过竞标的方式购买频段的使用权,而在我们国家是政府分配。在4G LTE中单个载波最大的频率范围是20MHz,通过载波聚合技术可以将多个非连续的载波合起来使用达到更高的速率,但是这样还依然不够。5G的一个特点就是高频,受限于高频的传播性能,所以很多的高频段频率资源没有被使用,这正是5G可以好好利用的资源。但是如何解决高频通信的传播问题呢?这就轮到大规模天线(massive MIMO)登场的时候了,高频资源的频率很高,波长就很短(毫米波),那么在天线设计的时候可以做到天线阵子和他们之间的距离很小,就可以在很小的范围内集成天线阵列。天线阵子数量的增加可以带来额外的增益,结合波束赋形,波束追踪技术以弥补高频通信在传播上的受限。

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如此高的速率可以支持什么应用呢?

1. 高速上传下载

2. 3D视频,4K甚至8K视频流的实时播放

3. 结合云技术,工作,生活和娱乐全都交给云

4. AR,VR与游戏生活相结合

5. Media everywhere 改变媒体传播的方式

大容量

物联网这个话题最近几年来一直占据着热门,但是受限于终端的功耗以及无线网络的覆盖,广域物联网仍处于萌芽的状态,伴随着5G网络的出现,可以预见未来它必将大热。

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5G将会通过什么技术手段来支持物联网技术的发展呢?首先看看它将如何解决物联网技术的核心问题:功耗问题是困扰着物联网技术发展的最大障碍,因为物联网的节点太多,而且由于很多条件的限制,终端没有办法充电,只有通过初次装入电池,寄希望于终端自身能够节省电能,使用越久越好。为了解决这个问题3GPP专门推出了针对广域物联网的窄带物联网技术,通过限定终端的速率(物联网终端对通信的实时性一般不高),降低使用带宽,降低终端发射功率,降低天线复杂度(SISO),优化物理层技术(HARQ,降低盲编码尝试),半双工使终端的耗电量降低。而5G还会在这个基础上走得更远,通过降低信令开销使终端更加省电,使用非正交多址技术以支持更多的终端接入。

大容量应用有哪些:

1. 物联网

2. 智慧城市

3. 智慧家居

4. 智慧电网

5. 智能放牧,种植

6. 物流实时追踪(以后不是查快递到没到,而是查它在哪条路上)

低时延高可靠

LTE网络的出现使移动网络的时延迈进了100ms的关口,使对实时性要求比较高的应用如游戏,视频,数据电话成为可能。而5G网络的出现,将会使时延降到更低,会为更多对时延要求极致的应用提供生长的土囊。

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降低时延的技术原理:LTE中的一个TTI是1ms,而5G将通过对帧结构的优化设计,将每个子帧在时域上进行缩短从而在物理层上进行时延的优化。相信在后期5G信令的设计上也会采用以降低时延为目标的信令结构优化。

低时延高可靠应用

1. 远程医疗手术

2. 远程驾驶

3. 车联网自动驾驶

4. 工业控制

小结

事实说话,即使有人从中作梗,也不能阻挡5G技术进步的脚步。核心技术靠买不是长久之计,只有自力更生才是硬道理。

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