5G“超宽带”时代的未来通信

5G“超宽带”时代的未来通信本站　　2010年到2020年全球移动数据流量增长将超过200倍，2010年到2030年将增长近2万倍，未来全球移动通信网络连接的设备总量将达到千亿规模

　　2010年到2020年全球移动数据流量增长将超过200倍，2010年到2030年将增长近2万倍，未来全球移动通信网络连接的设备总量将达到千亿规模。对于通讯网络，人类不会朝着单一追求速度的方向无限地迈进，而是在一个拥有相对极值的阶段保持一定时间的稳定。

　　当前随着4G在全球规模商用，全球产业界已经将研发重点投向2020年及未来的5G技术研究。近来最引人关注的，莫过于韩国三星公司对外宣布已成功研发出首个基于5G核心技术的移动传输网络，这意味着手机用户有望在不到一秒时间内完成一部高清电影的下载。但对用户而言，恐怕依然存有疑义：4G已经来了，我们线G吗？

　　与2G时代传递一张照片需要花费几个小时相比，到了4G时代，下载一部高清电影只是几十秒的事，这样的通讯体验，人们似乎已经没有什么可不满足的了。

　　但是，根据预计，2010年到2020年全球移动数据流量增长将超过200倍，2010年到2030年将增长近2万倍；中国的移动数据流量增速高于全球平均水平，预计2010年到2020年将增长300倍以上，2010年到2030年将增长超4万倍。发达城市及热点地区的移动数据流量增速更快，2010年到2020年上海的增长率可达600倍，北京热点区域的增长率可达1000倍。

　　除此之外，未来全球移动通信网络连接的设备总量将达到千亿规模。预计到2020年，全球移动终端（不含物联网设备）数量将超过100亿，其中中国将超过20亿。到2030年，全球物联网设备连接数将接近1000亿，其中中国超过200亿。

　　可以想见的是，4G时代的通信管道很可能被未来十年爆炸式增长的移动数据流量所堵塞。这就不难理解，为什么4G到来没多久，各国已经开始未雨绸缪，投入到紧张的5G技术研发中。

　　北京邮电大学经济管理学院教授、信息经济与竞争力研究中心主任曾剑秋告诉《中国科学报》记者，一般而言，移动通信技术的发展有10年商用一代、10年研发一代的规律。上个世纪90年代推出2G技术、2000年推出3G技术，以及2010年的4G技术。因此，在这个时间节点提出5G，并非空穴来风。

　　据了解，当前全球有多个组织都在关注5G研究，包括主要由移动运营商组成的NGMN、欧盟推出的全球首个大规模国际性5G科研项目METIS以及由中国政府主导的IMT-2020（5G）推进组等。

　　在年初的2014年巴塞罗那世界通信大会（MWC）期间，下一代移动通信网络联盟（NGMN）宣布发起针对5G的全球项目。由19家国际领先运营商首席技术官组成的NGMN董事会已经决定将NGMN的未来工作重点放在定义5G的端到端需求上，同时认为5G的范围将大大超出无线月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立，作为5G推进工作的工作沟通平台，目标是组织国内各方力量、并拓展国际合作，以共同讨论5G国际标准发展。最近，IMT-2020（5G）推进组也正式发布了《5G愿景与需求》。

　　曾剑秋表示，在推进5G技术研发的过程中，中国与韩国、美国、欧洲等几乎处于同一起跑线G市场将不可避免地出现激烈的竞争。

　　如果用简单的方法来描述移动通信，主要是两个指标：一个是带宽，容量有多大；一个是速率，传输有多快。而本质上两者的含义没有什么不同。

　　曾剑秋说，如果仅用带宽来解释，3G时代是十兆带宽、4G时代是百兆带宽，而5G时代则是千兆带宽。如果更形象地描述，把移动通信管道比作高速公路，假定3G时代是2个车道，4G时代就是20个车道，5G时代则是200个车道。

　　“对普通用户而言，5G网络相当于无限宽带，想干什么都没问题。”在他看来，尽管这是一个理论极值，用户不可能独享移动通信管道，在实际共享过程中未必能达到，但相对于4G时代，带宽和速率将有质的改变。“我们可以称它为超宽带。”

　　“也许有人会问，照此下去，移动通信是否还会朝着10G甚至100G的方向发展？”曾剑秋表示否定，“人类对于通讯网络的追求并不会朝着单一追求速度的方向无限地迈进。而是在一个拥有相对极值的阶段保持一定时间的稳定。”目前看来，他认为5G时代就将是这样一个阶段。

　　电信企业在描述5G时，不仅仅将5G定义为是更高速率、更大带宽、更强能力的接术，还强调是面向业务应用和用户体验的智能网络。

　　“对用户而言，速度就是最简单、直观的体验。”曾剑秋告诉《中国科学报》记者，人们也许有所不知，早在2G时代就已经存在移动互联网了，那时的WAP业务正是提供手机上网服务的。当时业内甚至认为，这将成为一项“杀手级”业务，因为移动办公的实现指日可待了。但是现实是，由于带宽不足，该业务并没有获得成功；同样，3G时代的重要目标就是推出视频业务，比如视频通话，也被称为下一个“杀手级”业务，但也是受制于带宽，并没有线G在此基础上有了很大的提升，但本质上还是向5G发展的过渡阶段。

　　飞象网总裁、通信业知名观察家项立刚也强调，事实上不同阶段移动通信网络技术的目标并没有太大的变化，许多业务应用并非只能在某一阶段才能实现，只是在流畅程度上存在差异，从而在不同阶段影响用户体验。

　　与4G一样，5G也是服务于移动互联网和物联网的，如果有所差别，那就是在具有超高流量密度、超高连接数密度、超高移动性等特征的场景下例如超高清、3D和浸入式视频的流行将会驱动数据速率大幅提升；8K（3D）视频经过百倍压缩之后传输速率仍需要大约1Gbps；增强现实、云桌面、在线游戏等业务，对上下行数据传输速率提出挑战；未来大量的个人和办公数据将会存储在云端，海量实时的数据交互也需要超高的传输速率，并且会在热点区域对移动通信网络造成流量压力，5G可以不受约束地实现这些应用服务。

　　韩国未来创造科学部曾提出，未来5G的五大核心服务将是未来社会网络服务、移动立体视频、智能服务、超高速服务、超高清和全息图。

　　不过，项立刚也不止一次指出，虽然在移动互联网+物联网的发展模式下，网速是一切应用的基础，但是如何将通讯网络与大数据、智能感应融合到一起，实现真正的移动、智慧生活，并不是单靠移动通讯网络的建设就能完成的。“速度不是唯一的，对于移动通讯网络，无论是消费者还是市场都应该抱有更为理性的期待。”

　　既然4G是向5G发展的过渡阶段，国内三大电信运营商在4G基站中的巨额投入是否值得，这是否是一种浪费？

　　曾剑秋的观点是，从第一代移动通讯到第二代移动通讯，然后到第三代移动通讯，到移动通讯，再到第五代移动通讯，这是一个平滑演进的过程，不能逾越。而且从第二代移动通讯开始使用的数字技术具有后向兼容性，也就是说，在5G时代，4G、3G、2G都可以向下兼容同时并存。

　　事实上，即使在5G时代，从信息速率来看，既需要支持3D全息实时会议这类大带宽业务，也需要支持几十个小时甚至更长时间才突发一些小数据包的抄表业务；从延迟来看，既需要支持延迟要求5ms以下的即时控制类业务，也需要支持对延迟不敏感的背景下载业务；从移动速度来看，既需要支持高铁甚至航空器的高速和超高速场景，也需要支持静止和低速的场景。因此，不同的移动通讯技术仍可以在合适自己的领域发挥作用。

　　同时，在可以预见的未来，通讯终端也将会支持5～10个甚至更多不同的无线通信技术，包括TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、GSM、WCDMA、WiFi、红外、蓝牙、FM等。

　　“5G时代移动通讯的一大特点是网络融合，运营商并不是孤立建网，而是提供一个融合网络的通讯平台。”曾剑秋说，如果能从这个角度理解未来通信，人们也就不必纠结于究竟是选择TD还是FDD了。