在近日舉行的3GPP（第三代合作伙伴計劃）第80次TSG RAN會議上，5G NR標準SA（獨立組網）方案獲得發布，首個面向商用的5G標準出爐。5G時代離我們更近了一步，這無疑是個利好消息，畢竟利用5G網絡的峰值，下載一部8GB的電影只需要6秒，而4G網絡下，最快也要七到八分鐘。
除了最直觀的感受，5G或許將成為我們可能見到的最具影響力的技術變革之一，因為它不僅是通信技術的演進，更是一場從智能設備、無線技術、接入網、核心網到云端的跨行業革命。
獨立組網版的標準意味著5G的無線接口和核心網接口實現了端到端全新的業務承載能力，這也給垂直行業的應用帶來機遇。但另一方面，“這次凍結的標準依然屬于R15版本，是第一階段基礎版的5G標準。”工信部通信科技委常務副主任、中國電信科技委主任韋樂平告訴《中國科學報》記者，不論是從技術還是市場，5G的推廣應用仍面臨不小的挑戰。
真正的5G網絡
2017年底，5G的非獨立組網（NSA）標準第一個版本正式凍結，相對NSA，此次凍結的SA標準不再是4G網絡的補充與增強，也不再采用4G的EPC（演進分組核心網），而是采用全新的5G核心網，并具備體現5G特征的一系列功能：網絡切片、MEC（移動邊緣計算）、服務化架構等。
“本次凍結的獨立組網SA標準應該說是能夠體現5G特征的真正的5G網絡。”韋樂平在解釋5G網的進步之處時強調。
“從5G技術本身來看，它的特點是支持大帶寬、低時延、靈活可配制、適應移動互聯網等場景。”中國信息通信研究院副院長王志勤在近日舉行的2018年IMT—2020（5G）峰會上表示。“5G支持全新的網絡架構，通過網絡切片、邊緣計算等技術的使用，能夠針對不同的行業用戶配置網絡整體資源，實現差異化的應用場景和性能的提升。”
雖然此次標準的制定對產業發展將有很大的推動作用，但這次凍結的標準依然屬于R15版本，離第二階段完整版的5G標準R16還存在不小差距。
3GPP會議上定義了5G的三大場景：eMBB（增強移動寬帶）、uRLLC（超高可靠超低時延通信）和mMTC（大連接物聯網）。韋樂平解釋說：“此次凍結的標準主要面向可能最先應用的eMBB商用場景，再加上部分低時延高可靠物聯網應用場景，而R16版將重點完成面向高可靠低時延uRLLC物聯網垂直應用等場景，這是5G真正差異化的新業務。”
“要完成R16階段的標準工作還需要至少15個月時間，到2019年9月份才能完成。”韋樂平補充道。
發展的車輪已經啟動，5G標準所確立的高速率、高容量、低時延和海量連接密度等目標，以及描繪的幾大重點應用場景，給電信行業帶來諸多新的機遇。據韋樂平介紹，就eMBB場景而言，可能的應用有4K高清視頻、虛擬現實、增強現實、遠程會診、遠程教育等；就uRLLC場景而言，可能的應用有工業控制、配電自動化、無人機控制、面向自動駕駛的V2X應用等；就mMTC場景而言，可能的應用有智慧城市、智能家居、工業信息化、智能物流等。“隨著實際網絡的部署和行業應用的拓展，更多的潛在應用都可能出現，想象空間很大。”
今年是關鍵一年
“5G第一版標準的發布為5G產業的研發奠定了很好的基礎，現在正是產業全力以赴投入研發的關鍵時間點。”王志勤表示。
技術本身并不是驅動5G發展的源動力，需求才是。王志勤介紹，行業應用是5G獲得成功的一個必備條件，IMT-2020（5G）推進組也在大力推進垂直行業的應用。
此外，5G推進組還專門成立了應用工作組，將部分先行領域和工業領域作為重點研究方向，包括高清視頻、AR/VR、無人機、電力行業、公安系統等領域。“目前已經跟這些行業開展深度的對接，把行業的需求映射到5G網絡的切片、資源配置和實現的具體方式，通過設施和應用示范配合實驗進一步推進。”王志勤說。
自動駕駛被認為是目前最典型的5G應用場景之一。“對于智能汽車的安全與商用，無線通信網絡將起到關鍵性作用，包括智能車輛與人、車、路、云端服務等交互。”中國科學院自動化研究所原副研究員、無人駕駛專家黃武陵向《中國科學報》記者表示。
據黃武陵介紹，5G可以在不依賴廣域網覆蓋的情況下完成車間和車路通信，現階段直連通信覆蓋可達1公里以上，高速和高密度下的通信時延小于20毫秒。“實現V2V（車到車）和V2I（車到基礎設施）通信，速度和容量都實現跨越，這對自動駕駛安全至關重要。例如，允許無人駕駛車輛遠程運維人員根據現場情況和車輛診斷信息實時評估并接管車輛的操控，避免事故發生。”
此外，5G網絡的安全性和連接性是其商機所在。在自動駕駛車輛上，人們更需要娛樂與通信連接，5G可滿足提供更高帶寬的需求。
“現階段，需要全面達成5G技術規范共識，解決技術上的不確定因素。”黃武陵表示，例如，中國芯片廠商應加速推出適合車載環境的計算和通信芯片，網絡運營商確定如何針對智能網聯汽車的交通環境的新基站升級和部署。商業運營公司可與自動駕駛車輛車企聯手，確定和拓展駕駛安全、數據處理與數據管理等領域的合作，并且簡化其數據連接、數據存儲及數據分析的管控流程，使得商業變得廉價，讓用戶愿意升級到5G網絡。
王志勤坦言，從研發的角度來看，今年是非常關鍵的一年，“希望通過今年一年產業的共同努力，實現5G系統的商用和預商用。”
我國仍存“致命”軟肋
5G為我們展現了一個美好的前景，同時也讓我們看到其中存在許多的挑戰。
在國家03專項支持之下，中國在通信標準的軟件實力上已經處于領先地位。這也得到韋樂平的肯定，“目前中國在國際通信標準的參與度上顯著提高，已經成為標準制定的主導者之一，特別在5G標準上中國的提案數量比4G時代有了很大的提升，提案的采納度也在逐漸提高”。
“但是，盡管我國標準提案數量巨大，在標準的必要核心專利上還不是很多，與提案的數量不成比例，這也反映了我國在基礎性研究實力上還不夠堅實。”韋樂平說。
談及影響5G發展的“致命性”軟肋，韋樂平認為相對標準而言，我國在實際高端芯片的研究制造上差距還較大，特別是在射頻芯片上差距更大，在手機射頻前端的份額幾乎為零，在毫米波段還沒有可商用化的芯片。“這方面不僅需要有相當強度的投入，還需要有很長時間的技術和經驗積累才行，必須早下決心，下大決心。”
從技術層面看，5G首先要面對覆蓋難的挑戰。據韋樂平介紹，由于頻段高、覆蓋差，必然需要有大量的小基站，靠多天線技術的波束賦形和快速掃描追蹤有望明顯改善，但能否根除覆蓋盲點，仍是一個不確定事件。
另外，濾波器的性能和集成，高速可調激光器的傳輸速率、距離和成本，網絡切片帶來的跨域、跨技術、跨平臺、跨廠家的端到端的技術和非技術的挑戰也不容忽視。
從市場層面看，究竟什么應用必須用5G？現在并不確定。業界所期待的物聯網應用能否在近期擔當業務收入的大任，也不樂觀。垂直行業對5G的熱情和積極性還停留在紙面上。
從投資回報層面看， 我國2015年開建4G，現在網絡負荷還很輕，2020年就開建5G， 僅僅5年時間不太可能收回4G的投資。其次， 5G的頻段高， 基站多（至少是1.8G的2倍）、基站貴（目標希望能降到4G的2倍）、功耗高（是4G的7倍），投資會大幅增加。究竟運營商能承擔多高的投資增加，什么業務能補償投資的增加？ 韋樂平認為，“這些目前還不清楚，指望流量收入希望不大，指望垂直行業帶來的物聯網收入，中近期也不靠譜，仍有待技術和業務的突破或者拉長投資期。”。