華為5G首席科學(xué)家：誰(shuí)無(wú)暴風(fēng)勁雨時(shí) 守得云開(kāi)見(jiàn)日出

　　本文作者：華為5G首席科學(xué)家、華為Fellow童文博士，2018年獲得由國際電器與電子工程師協(xié)會(huì )授予的“杰出行業(yè)領(lǐng)袖獎”，以表彰其在5G通信技術(shù)中的創(chuàng )新與對移動(dòng)通信行業(yè)的貢獻。

　　2019年是5G產(chǎn)業(yè)進(jìn)入全面商用的關(guān)鍵一年，全球5G網(wǎng)絡(luò )的部署已經(jīng)啟動(dòng)。

　　2018年6月，5G獨立組網(wǎng)標準凍結，5G完成了第一階段全功能eMBB標準化工作;12月6日，中國三大運營(yíng)商獲得全國范圍5G中低頻段試驗頻率使用許可;2019年1月10日，工信部宣布發(fā)放5G臨時(shí)牌照，拉開(kāi)我國5G商用建網(wǎng)的大幕。

　　在數字化轉型浪潮的推動(dòng)下，5G將開(kāi)啟移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的新階段。特別是，5G網(wǎng)絡(luò )的初期部署將(1)普及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)極致的用戶(hù)體驗;(2)推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng )新，進(jìn)而推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的新一代轉型。

　　具有超級連接能力的5G網(wǎng)絡(luò )，將承載10億個(gè)場(chǎng)所的連接，50億人的連接，500億物的連接，把數字世界帶入每個(gè)人、每個(gè)家庭、每個(gè)組織，構建萬(wàn)物互聯(lián)的智能世界。

　　另一方面，具有超級連接能力的5G網(wǎng)絡(luò )，將與數字化驅動(dòng)技術(shù)、實(shí)時(shí)大數據、云技術(shù)、人工智能融為一體，帶來(lái)產(chǎn)業(yè)的革命性變化：也就是，連接平臺化、萬(wàn)物在線(xiàn)化、全云化、萬(wàn)物即插即慧。

　　5年前，在產(chǎn)業(yè)定義5G階段，我們對5G技術(shù)指標有明確訴求：

　　1-20Gbps的峰值速率

　　10-100Mbps的用戶(hù)體驗

　　1-10毫秒的端到端延時(shí)

　　1-100倍的網(wǎng)絡(luò )能耗效率提升

　　不忘初心，5G的這些基本能力將在2019年兌現。

　　以下，我們對具有原生的超級連接能力5G網(wǎng)絡(luò )的能力，及其對產(chǎn)業(yè)的轉型和變革進(jìn)行進(jìn)一步的解讀。

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　　極致用戶(hù)體驗的拐點(diǎn)

　　5G-eMBB是用戶(hù)體驗的轉折點(diǎn)。

　　基于互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的基本技術(shù)原理，當網(wǎng)絡(luò )容量是應用流量的4~5倍時(shí)，網(wǎng)絡(luò )的擁塞和延時(shí)趨近于零。

　　也就是說(shuō)，5G的G比特級接入速率，已經(jīng)超越互聯(lián)網(wǎng)接入，以及視頻通信應用流量的基本速率，終端用戶(hù)體驗開(kāi)始發(fā)生本質(zhì)變化，進(jìn)入“無(wú)限網(wǎng)絡(luò )容量”的體驗時(shí)代，即終端用戶(hù)感受就像網(wǎng)絡(luò )有無(wú)限的容量。

　　目前，全球70%的運營(yíng)商已經(jīng)提供流量不限的MBB業(yè)務(wù)，并且其中40%的運營(yíng)商已經(jīng)由此帶來(lái)ARPU提升的經(jīng)濟效益。流量不限的MBB模式已經(jīng)成為移動(dòng)運營(yíng)商下一個(gè)增長(cháng)的驅動(dòng)力。

　　5G的來(lái)臨，適逢其時(shí)，是流量不限的MBB模式的原生平臺。同樣，5G的G比特級接入速率，已經(jīng)超越固定互聯(lián)網(wǎng)接入的基本速率需求，5G也是流量不限的FBB模式的原生平臺。

　　全球已經(jīng)有230張網(wǎng)絡(luò )開(kāi)始進(jìn)行WTTX的改造，WTTX的用戶(hù)數大幅增長(cháng);在歐洲，WTTX的速率已經(jīng)超越固網(wǎng)的接入速率;在美國，基于毫米波頻段的WTTX是5G預商用的第一個(gè)商業(yè)模式?？傊?，5G是固移融合的原生平臺。

　　更進(jìn)一步，5G的G比特級接入速率，是云游戲的原生平臺，將使能50Mbps速率，20毫秒延時(shí)，小于15%的抖動(dòng)的云游戲業(yè)務(wù)大規模普及。

　　從5G-eMBB新生業(yè)務(wù)的角度來(lái)看，5G的G比特級接入速率，將使AR技術(shù)得到更加廣泛的應用，許多行業(yè)的現場(chǎng)維護與現場(chǎng)服務(wù)也將因此受益。

　　比如，經(jīng)驗豐富的工程師資源稀缺，而即使有經(jīng)驗豐富的工程師，一年也只能前往數個(gè)偏遠的站點(diǎn)提供現場(chǎng)服務(wù)。借助5G-eMBB網(wǎng)絡(luò )和AR技術(shù)，那些尚處于培訓階段的工程師，只需通過(guò)手中的平板，就能立即獲取相關(guān)設備的信息，就能快速做出正確而最優(yōu)的決策，而不再依賴(lài)于需要數年時(shí)間培養的經(jīng)驗與直覺(jué)。經(jīng)驗豐富的工程師，也可以通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò )和AR應用，快速獲取設備的相關(guān)參考信息，在更短的時(shí)間內完成更多任務(wù)，從而為許多的產(chǎn)業(yè)的現場(chǎng)服務(wù)極大地提升效率。

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　　與世界零距離的用戶(hù)體驗

　　5G系統的空口及無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)確保端到端低延時(shí)，從而使能VR等高端eMBB業(yè)務(wù)，特別是實(shí)時(shí)視頻業(yè)務(wù)和應用得到普及。

　　多年的網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)體驗研究表明，由于網(wǎng)絡(luò )延時(shí)遠低于人類(lèi)的近百毫秒的視覺(jué)感知延時(shí)，網(wǎng)絡(luò )兩端的用戶(hù)具有身臨其境，天涯咫尺與世界零距離的體驗。5G是低延時(shí)原生平臺，進(jìn)而使能所有eMBB業(yè)務(wù)與世界零距離的用戶(hù)體驗，也是VR/AR第一平臺。

　　5G低延時(shí)原生平臺的廣泛部署，將催生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng )新與變革。

　　5G在自動(dòng)駕駛和工業(yè)等領(lǐng)域創(chuàng )造了全新的創(chuàng )新用例，隨著(zhù)機器人機器學(xué)習等技術(shù)的進(jìn)一步突破，5G技術(shù)的普及和全云化，將推動(dòng)各行各業(yè)自身業(yè)務(wù)的提升，如制造業(yè)、運輸/物流業(yè)，智慧城市領(lǐng)域等。特別是，在5G原生低延時(shí)平臺的基礎上，很多行業(yè)的幾毫秒延時(shí)的實(shí)時(shí)應用，如輔助駕駛、自動(dòng)駕駛、智能化的算力都需要盡可能下沉部署在終端設備附近，從而降低機器決策的延遲，5G低延時(shí)原生與認知計算的平臺，進(jìn)而開(kāi)啟萬(wàn)物即插即慧的新時(shí)代。

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　　端到端網(wǎng)絡(luò )切片的5G網(wǎng)絡(luò )

　　5G網(wǎng)絡(luò )為不同垂直行業(yè)服務(wù)運行在同一套物理基礎設施上，生成相互隔離的不同5G網(wǎng)絡(luò )切片，端到端的網(wǎng)絡(luò )切片將是實(shí)現5G使能全行業(yè)數字化的支柱型技術(shù)。為每個(gè)行業(yè)應用建設一張獨立的網(wǎng)絡(luò )顯然既不經(jīng)濟也不現實(shí)，5G網(wǎng)絡(luò )就是一張物理網(wǎng)絡(luò )支持多個(gè)邏輯切片的原生平臺。

　　端到端網(wǎng)絡(luò )切片的優(yōu)勢之一：未來(lái)的業(yè)務(wù)和商業(yè)模式創(chuàng )新需要大量嘗試，但傳統的電信網(wǎng)絡(luò )往往需要論證數年之久才能投資上馬?；诙说蕉司W(wǎng)絡(luò )切片技術(shù)，運營(yíng)商就可以按需生成或撤銷(xiāo)邏輯切片，從而實(shí)現更快的網(wǎng)絡(luò )定制、試錯，以及實(shí)時(shí)的調優(yōu)、改進(jìn)。

　　端到端網(wǎng)絡(luò )切片的另一個(gè)優(yōu)勢：每個(gè)切片都是一個(gè)相對獨立的自治子系統，端到端的網(wǎng)絡(luò )切片的安全是5G網(wǎng)絡(luò )的獨特技術(shù)創(chuàng )新，針對不同的行業(yè)應用需求進(jìn)行對端到端應用的可信安全適配。

　　作為端到端整網(wǎng)切片的原生平臺，5G切片網(wǎng)絡(luò )的生成，也為運營(yíng)商帶來(lái)新的機會(huì )，既是主動(dòng)去引導需求，還是被動(dòng)適應市場(chǎng)需求。這需要云管端協(xié)同的頂層設計及生態(tài)構筑，不然，切片只是一個(gè)管道。

　　端到端切片與全云化，數字化，數字轉型，安全可信，基于機器學(xué)習的人工智能的結合使5G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)將超越管道的角色，成為一個(gè)泛在平臺。

　　5G原生超級連接能力與使能業(yè)務(wù)(2013年華為5G白皮書(shū))

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　　安全可信的網(wǎng)絡(luò )架構

　　與4G網(wǎng)絡(luò )一樣，5G網(wǎng)絡(luò )是原生的安全業(yè)務(wù)平臺。

　　5G網(wǎng)絡(luò )采用強化的加密算法，接入認證一體化的能力。5G網(wǎng)絡(luò )架構延續4G的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)與核心網(wǎng)的安全分離架構，即PDCP層加密和IPSec加密，從而無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)對用戶(hù)數據的不可見(jiàn)，確保5G網(wǎng)路無(wú)線(xiàn)接入的數據安全;核心網(wǎng)確保用戶(hù)認證和用戶(hù)隱私。

　　隨著(zhù)越來(lái)越多的生態(tài)合作伙伴參與到構建5G端到端服務(wù)中來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)也正變得越來(lái)越復雜，提供安全的端到端服務(wù)，需要從網(wǎng)絡(luò )到用戶(hù)的整個(gè)過(guò)程中對安全性進(jìn)行管理。

　　5G網(wǎng)絡(luò )確保只有經(jīng)過(guò)認證的設備才能聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)化的安全規范和入侵防御功能也得到進(jìn)一步普及和增加。由此，進(jìn)而確保企業(yè)業(yè)務(wù)的安全正常運行，大規模的安全規范自動(dòng)化不僅能幫助管理海量的設備，還能保證這些設備整個(gè)生命周期里的安全。

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　　海量連接與網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)化

　　5G網(wǎng)絡(luò )是原生的海量連接平臺，隨著(zhù)5G技術(shù)可用性的成熟和升級，將加速萬(wàn)物互聯(lián)，萬(wàn)物在線(xiàn)化，即萬(wàn)物默認在線(xiàn)。

　　到2024年，聯(lián)網(wǎng)設備的數量預計將超過(guò)220億臺，人們已經(jīng)無(wú)法手動(dòng)管理數量如此龐大的連接設備，因此，網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)化是必由之路。

　　從運營(yíng)商的角度，管理數十億設備將是挑戰，而電信運營(yíng)商也將升級自己的服務(wù)產(chǎn)品，來(lái)應對這一挑戰。

　　從技術(shù)上，基于服務(wù)架構的5G核心網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)化的原生平臺;5G網(wǎng)絡(luò )將普及物聯(lián)網(wǎng)連接服務(wù)，由此衍生的電信服務(wù)提供商將更進(jìn)一步，不僅為企業(yè)提供管理聯(lián)網(wǎng)設備的能力，而且可以在設備的整個(gè)生命周期內對其進(jìn)行管理并確保其安全性。

　　此外，5G的業(yè)務(wù)模式和定價(jià)模式的創(chuàng )新將發(fā)生巨大轉變，越來(lái)越多的企業(yè)將改變自身的業(yè)務(wù)模式，從單一的產(chǎn)品銷(xiāo)售轉變到銷(xiāo)售增值服務(wù)。舉例來(lái)說(shuō)，企業(yè)將不再僅僅購買(mǎi)一臺機器，還將購買(mǎi)相關(guān)服務(wù)。這種轉變也影響著(zhù)電信運營(yíng)商，促使其改變物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的業(yè)務(wù)與定價(jià)模式。

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　　5G網(wǎng)絡(luò )的前向兼容保護產(chǎn)業(yè)投資

　　5G設計原則是前向兼容，以支撐5G網(wǎng)絡(luò )的敞口創(chuàng )新。

　　第一階段標準R15版本基本上實(shí)現了所有5G的新特性和新能力，5G-NR標準的不斷演進(jìn)將原生地支持新特性及新需求，如R16版本提供完整的高可靠連接能力，以及V-2X和工業(yè)物連網(wǎng)的基本能力。而這些業(yè)務(wù)的引入不需要重復建網(wǎng)投資。

　　在5G網(wǎng)絡(luò )建設期，運營(yíng)商關(guān)注的是網(wǎng)絡(luò )建設的低成本和高效率，5G網(wǎng)絡(luò )為產(chǎn)業(yè)提供10倍以上的每比特成本降低，以及大幅度的能效提升。

　　2019年5G商用是全球主流電信運營(yíng)的主流時(shí)間表。GSMA數據顯示，66個(gè)國家的154家運營(yíng)商正在開(kāi)展5G測試工作，預計到2025年將有110張5G網(wǎng)絡(luò )。盡管風(fēng)云變幻，5G的陽(yáng)光正在全球普照!

　　總之，5G是萬(wàn)物連接的原生平臺，是構建智能世界的基石。