作者:林落 来源: 发布时间:2019-7-12 16:11:12
5G:历经风雨 方见彩虹

 
当下,“5G”俨然成为整个科技界乃至全球最热门的话题。“5G改变社会”“打开巨大发展空间”“开启‘万物互联’新纪元”……兴许是4G网络带来太多惊喜,因此人们对于5G的到来满怀憧憬。
 
伴随着4张5G商用牌照的相继发放,中国正式进入“5G商用元年”。此举一出,几乎立刻点燃了相关专家、业内人士、媒体与广大公众的热情。5G时代,似乎一触即发。
 
但实际上,5G发牌也仅仅是为中国5G商用打响了发令枪。想要实现5G的真正普及,仍需要在顶层设计、产业协同、技术创新、网络运维等多方面做出持续不断的努力。而这一切,都需要时间和耐心。
 
翘首期待“中国芯”
 
5G产业涵盖终端设备、芯片元件、通信运营等相关行业的各个环节。而其中,芯片堪称是支撑5G发展的关键技术要素。
 
虽然我国目前在5G技术研发、标准研究等理论层面取得了令人瞩目的竞争优势,但客观地讲,在基础制造工艺特别是元器件的研发制造上,我国距离世界一流水平还有相当大的差距。
 
这一点也得到了工信部原副部长刘利华的确认:“比如手机中的基带芯片、射频芯片,只有极少数国内企业可以自己设计;5G手机主流采用的7纳米级芯片,我们现在还做不了;还有一些必需的射频器件,我们虽然能做,但批量生产的话,质量和价格都没有竞争力。这里面都存在很多问题。”
 
当下,5G芯片的关键装备及配套材料均由外企掌控,导致依赖进口严重,再加之5G芯片整个产业链上下游协同性严重不足,这些都将5G手机厂商推向了国外芯片企业的怀抱。要么“做不了”,要么“没竞争力”,这几乎成为大多数国内芯片企业发展的“掣肘”。
 
想要在芯片上突出重围,推动产业发展与加强技术创新一个都不能少。对此,中国信息通信研究院王骏成撰文指出,必须长期持续投入,出台鼓励扶持政策,大力推进我国5G芯片技术产业的发展;同时要加强5G芯片设计、制造、封测以及装备材料配套等基础核心技术的发展,形成有效的专利布局。
 
实际上,国家早早就意识到了我国在5G芯片发展上的短板所在。《“十三五”国家信息化规划》及国家科技重大专项等均为5G芯片的发展提供了良好的政策支撑环境,我国也顺利完成了5G技术研发试验第三阶段的系统验证测试阶段,这些都为自主芯片发展创造了抢跑条件。
 
与国家政策相呼应的,是企业的自力更生。当前,海思、展讯等国内企业不约而同加快了5G基带芯片的研发进程;华为更是自2009年就开始投资5G技术和产品研发,目前已实现全系列业界领先自研芯片的规模商用,产品包括全球首款5G基站核心芯片组天罡和5G终端基带芯片巴龙。
 
组网路曲折漫长
 
从被称为“中国4G元年”的2013年,到实现全国4G人口覆盖率98%的2017年,中国整整花费了4年时间。
 
尽管中国移动方面宣布将加快5G网络部署,并预计在今年9月底前就会为超过40个城市提供5G服务,但网络建设毕竟不是一蹴而就的,其不仅需要设备商提供足够的设备,还需要芯片制造商实现技术突破,网络运营商部署网络。因此,冲出起跑线的5G在2019年究竟能跑多远,还是个未知数。
 
其实,除了整个产业链的协同问题,5G网络建设本身也并非尽善尽美,仍有一些技术问题亟待突破。
 
比如,与4G一个明显的不同在于,为满足高流量密度和高峰值速率的要求,5G将会采用超密集组网架构。也就是说,5G网络将会建设大量的小微基站,站与站之间的距离可能仅有10 米甚至更小。
 
对此,中国移动通信集团设计院有限公司上海分公司宋红兵等认为,超密集组网在提升系统容量的同时也会引入许多新的问题,例如海量部署小微基站会使大量低速移动用户面临频繁切换问题;大规模节点间资源协同以及干扰协调等问题,也相比4G网络处理复杂度呈指数级上升。
 
其实,超密集组网带来的“麻烦”还不止如此。更为现实的是,运营商必须要在基站建设和维护上花上一笔天价费用。
 
一组来自于4G的数据或许能为我们提供一些参考:截至2017年年末,中国电信、中国移动、中国联通三家电信运营商在4G 网络上的建设规模至少是8000 亿元,从整体上看,目前运营商的4G 投入成本也尚未收回。
 
根据中信建投的数据,我国2019年起将正式开启5G建设,2020年起大规模建设。预计未来5G基站量将是4G的两倍,运营商5G建网主体投资可能将达1.23万亿元,较4G投资增长68%。可以说,资金将成为当前运营商发展5G面临的最主要问题。
 
这一点从三大电信运营商2019年略显保守的投资计划中便可窥见一二。在今年5月召开的中国电信股东大会上,中国电信董事长柯瑞文表示,预计今年用于5G的投资为90亿元人民币;中国联通表示今年在5G上的投资预算为60亿~80亿元;中国移动今年在5G方面初步预期投入3万~5万个基站。
 
所以,5G组网仅靠运营商“砸钱”是远远不够的,还需要国家层面“开绿灯”。
 
2013年8月,我国正式实施“宽带中国”战略。在国家战略的支持下,运营商大刀阔斧地发展4G网络,提高宽带基础设施水平,两年内便建成全球规模最大的4G网络,新增4G用户超过3亿户,总数达7.34亿。
 
即将到来的5G时代,同样需要这样一个国家级战略,从顶层为运营商推进5G网络建设提供财政、税收和投融资等多方面的政策支持,帮助运营商降低5G网络建设成本,缓解运营商资金压力,共享5G发展红利。
 
应用场景待开拓
 
此前,国际电信联盟(ITU)定义了5G的三大主要应用场景,分别为增强型移动宽带(eMBB)、大规模机器类通信(mMTC)及低时延高可靠通信(uRLLC)。
 
简而言之,eMBB主要追求人与人的极致通信体验;mMTC主要体现物与物的通信需求;uRLLC主要针对人与物之间的通信及控制以及对时延和可靠性要求极高的应用,如自动驾驶等。
 
但目前媒体和分析人士宣传的大多数5G应用场景,还都是“阳春白雪”,远没有“下载一个10G视频仅耗时9秒”来的实惠和直接。
 
“5G应用场景还是太少,目前仅仅只是网速更快,并没有更多的实际用途,拓宽5G原生应用场景才是当务之急。”一名不愿具名的业内人士告诉记者。
 
为更好了解新网络能力所能带来的商业机会,华为率先发布了《5G时代十大应用场景白皮书》。在白皮书中,华为将云VR/AR、车联网、智能制造、智慧能源、无线医疗、无线家庭娱乐、联网无人机、社交网络、个人AI辅助、智慧城市列为“最能体现5G能力的十大应用场景”。
 
的确,5G为移动运营商及其客户提供了极具吸引力的商业模式。但为了支撑这些商业模式,未来网络必须能够针对不同服务等级和性能要求,高效地提供各种新服务。运营商不仅要为各行业的客户提供服务,更需要快速有效地将这些服务商业化。
 
可喜的是,近年来,各地5G应用场景呈现爆发式增长,在主要应用场景中5G均有不俗的表现,这其中运营商功不可没。
 
比方在车联网方面,2017年6月,中国移动、上海汽车和华为共同首次展示了5G远控驾驶。智能概念车在5G超低时延的支持下,转向、加速和制动等实时控制信号得到了保障。根据权威行业分析机构ABI Research预测,到2025年,5G连接的汽车将有望超过5000万辆。
 
在无线医疗方面,5G的表现更是相当抢眼。今年3月,中国移动携手华为助力中国人民解放军总医院,成功完成了全国首例基于5G的远程人体手术——帕金森病“脑起搏器”植入手术。本次手术通过5G网络,跨越近3000公里,开启了5G远程手术的新篇章。
 
网络安全放心头
 
几年前,4G席卷而来之际,人们就曾对其网络安全性提出过质疑。如今面对5G,人们的担忧有增无减。
 
这种担心并非杞人忧天。整体来看,5G确实通过增加和改进安全特性,在网络安全上实现了较大进步。但5G信号传输的开放性、无线终端的位置移动性、无线信道环境的不稳定性及无线网络的复杂性等特点,也决定了其安全系统必然存在严峻挑战。
 
今年3月,360集团发布了一份《5G网络安全研究报告》,报告结合360在5G网络安全方面的研究,对当前已有的5G网络安全研究成果和3GPP相关标准进行了梳理。
 
报告指出,从目前的分析来看,5G安全仍面临着前所未有的更大挑战。短期内5G的安全特性难以发挥,并且伪基站问题将长期存在。另一方面,新技术还带来新的安全挑战。比如,网络切片技术使得网络边界模糊,5G对用户位置隐私的保护提出更高要求,低时延业务扩大了网络安全的攻击面,5G在促进物联网发展的同时,也会成为黑客攻击的重点目标。
 
正如中国信息通信研究院副院长何桂立在2019 C3安全峰会上所说的:“安全的内涵正从现实社会的安全延伸到数字社会的安全,网络的安全程度将决定人们是否能够顺利进入一个新的时代。”
 
为此,360呼吁,5G的网络安全技术,需要产业界、网络安全企业和政府主管部门共同努力,继续加强研究和应对。
 
基于上述考虑,国际标准化组织3GPP提交了5G相关安全研究报告,之后有关工作组又发布了安全标准,定义了5G系统的安全架构及流程,研究了物理层、认证机制、用户隐私、网络切片等安全内容,覆盖了用户设备、无线接入网络、核心网络三大组成部分。
 
除了在技术层面保障安全,对于智能网联汽车等新型应用场景,目前也尚未有成型的法律法规及监管措施。面对新业态,仍需要国家和行业组织出台相关法律法规规范使用情况,只有这样才能让5G摒弃雾霾,阳光地服务人们的日常生活。■
 
《科学新闻》 (科学新闻2019年6月刊 封面)
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