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(guó)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(jiǎng)”，以表彰其在5G通信技術(shù)中的創(chuàng)新與對(duì)移動(dòng)通信行業(yè)的貢獻(xiàn)。

　　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(dú)立組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，5G完成了第一階段全功能eMBB標(biāo)準(zhǔn)化工作;12月6日，中國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商獲得全國(guó)范圍5G中低頻段試驗(yàn)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(guó)5G商用建網(wǎng)的大幕。

　　在數(shù)字化轉(zhuǎn)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(yàn);(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(zhuǎn)型。

　　具有超級(jí)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(shù)字世界帶入每個(gè)人、每個(gè)家庭、每個(gè)組織，構(gòu)建萬(wàn)物互聯(lián)的智能世界。

　　另一方面，具有超級(jí)連接能力的5G網(wǎng)絡(luò)，將與數(shù)字化驅(qū)動(dòng)技術(shù)、實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)、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(tái)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(duì)5G技術(shù)指標(biāo)有明確訴求：

　　1-20Gbps的峰值速率

　　10-100Mbps的用戶(hù)體驗(yàn)

　　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(xiàn)。

　　以下，我們對(duì)具有原生的超級(jí)連接能力5G網(wǎng)絡(luò)的能力，及其對(duì)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)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(yàn)的拐點(diǎn)

　　5G-eMBB是用戶(hù)體驗(yàn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

　　基于互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的基本技術(shù)原理，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)容量是應(yīng)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(jí)接入速率，已經(jīng)超越互聯(lián)網(wǎng)接入，以及視頻通信應(yīng)用流量的基本速率，終端用戶(hù)體驗(yàn)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(yàn)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(yùn)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(yùn)營(yíng)商已經(jīng)由此帶來(lái)ARPU提升的經(jīng)濟(jì)效益。流量不限的MBB模式已經(jīng)成為移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商下一個(gè)增長(zhǎng)的驅(qū)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(tái)。同樣，5G的G比特級(jí)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(tái)。

　　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(shù)大幅增長(zhǎng);在歐洲，WTTX的速率已經(jīng)超越固網(wǎng)的接入速率;在美國(guó)，基于毫米波頻段的WTTX是5G預(yù)商用的第一個(gè)商業(yè)模式?？傊?G是固移融合的原生平臺(tái)。

　　更進(jìn)一步，5G的G比特級(jí)接入速率，是云游戲的原生平臺(tái)，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(guī)模普及。

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

　　比如，經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師資源稀缺，而即使有經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師，一年也只能前往數(shù)個(gè)偏遠(yuǎn)的站點(diǎn)提供現(xiàn)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(xùn)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(shè)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(shù)年時(shí)間培養(yǎng)的經(jīng)驗(yàn)與直覺(jué)。經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師，也可以通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)和AR應(yīng)用，快速獲取設(shè)備的相關(guān)參考信息，在更短的時(shí)間內(nèi)完成更多任務(wù)，從而為許多的產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)極大地提升效率。

　　2

　　與世界零距離的用戶(hù)體驗(yàn)

　　5G系統(tǒng)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(yīng)用得到普及。

　　多年的網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)體驗(yàn)研究表明，由于網(wǎng)絡(luò)延時(shí)遠(yuǎn)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(yàn)。5G是低延時(shí)原生平臺(tái)，進(jìn)而使能所有eMBB業(yè)務(wù)與世界零距離的用戶(hù)體驗(yàn)，也是VR/AR第一平臺(tái)。

　　5G低延時(shí)原生平臺(tái)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，隨著機(jī)器人機(jī)器學(xué)習(xí)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(yùn)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(tái)的基礎(chǔ)上，很多行業(yè)的幾毫秒延時(shí)的實(shí)時(shí)應(yīng)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(shè)備附近，從而降低機(jī)器決策的延遲，5G低延時(shí)原生與認(rèn)知計(jì)算的平臺(tái)，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(yùn)行在同一套物理基礎(chǔ)設(shè)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(xiàn)5G使能全行業(yè)數(shù)字化的支柱型技術(shù)。為每個(gè)行業(yè)應(yīng)用建設(shè)一張獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)顯然既不經(jīng)濟(jì)也不現(xiàn)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(tái)。

　　端到端網(wǎng)絡(luò)切片的優(yōu)勢(shì)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(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)往往需要論證數(shù)年之久才能投資上馬。基于端到端網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，運(yùn)營(yíng)商就可以按需生成或撤銷(xiāo)邏輯切片，從而實(shí)現(xiàn)更快的網(wǎng)絡(luò)定制、試錯(cuò)，以及實(shí)時(shí)的調(diào)優(yōu)、改進(jìn)。

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

　　作為端到端整網(wǎng)切片的原生平臺(tái)，5G切片網(wǎng)絡(luò)的生成，也為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)新的機(jī)會(huì)，既是主動(dòng)去引導(dǎo)需求，還是被動(dòng)適應(yīng)市場(chǎng)需求。這需要云管端協(xié)同的頂層設(shè)計(jì)及生態(tài)構(gòu)筑，不然，切片只是一個(gè)管道。

　　端到端切片與全云化，數(shù)字化，數(shù)字轉(zhuǎn)型，安全可信，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人工智能的結(jié)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(tái)。

　　5G原生超級(jí)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(gòu)

　　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(tái)。

　　5G網(wǎng)絡(luò)采用強(qiáng)化的加密算法，接入認(rèn)證一體化的能力。5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)延續(xù)4G的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)與核心網(wǎng)的安全分離架構(gòu)，即PDCP層加密和IPSec加密，從而無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)對(duì)用戶(hù)數(shù)據(jù)的不可見(jiàn)，確保5G網(wǎng)路無(wú)線(xiàn)接入的數(shù)據(jù)安全;核心網(wǎng)確保用戶(hù)認(rèn)證和用戶(hù)隱私。

　　隨著越來(lái)越多的生態(tài)合作伙伴參與到構(gòu)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(fù)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(duì)安全性進(jìn)行管理。

　　5G網(wǎng)絡(luò)確保只有經(jīng)過(guò)認(rèn)證的設(shè)備才能聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的安全規(guī)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(yùn)行，大規(guī)模的安全規(guī)范自動(dòng)化不僅能幫助管理海量的設(shè)備，還能保證這些設(shè)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(tái)，隨著5G技術(shù)可用性的成熟和升級(jí)，將加速萬(wàn)物互聯(lián)，萬(wàn)物在線(xiàn)化，即萬(wàn)物默認(rèn)在線(xiàn)。

　　到2024年，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量預(yù)計(jì)將超過(guò)220億臺(tái)，人們已經(jīng)無(wú)法手動(dòng)管理數(shù)量如此龐大的連接設(shè)備，因此，網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化是必由之路。

　　從運(yùn)營(yíng)商的角度，管理數(shù)十億設(shè)備將是挑戰(zhàn)，而電信運(yùn)營(yíng)商也將升級(jí)自己的服務(wù)產(chǎn)品，來(lái)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。

　　從技術(shù)上，基于服務(wù)架構(gòu)的5G核心網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的原生平臺(tái);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(shè)備的能力，而且可以在設(shè)備的整個(gè)生命周期內(nèi)對(duì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(gòu)買(mǎi)一臺(tái)機(jī)器，還將購(gòu)買(mǎi)相關(guān)服務(wù)。這種轉(zhuǎn)變也影響著電信運(yùn)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(hù)產(chǎn)業(yè)投資

　　5G設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)R15版本基本上實(shí)現(xiàn)了所有5G的新特性和新能力，5G-NR標(biāo)準(zhǔn)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(fù)建網(wǎng)投資。

　　在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)期，運(yùn)營(yíng)商關(guān)注的是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(yùn)營(yíng)的主流時(shí)間表。GSMA數(shù)據(jù)顯示，66個(gè)國(guó)家的154家運(yùn)營(yíng)商正在開(kāi)展5G測(cè)試工作，預(yù)計(jì)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(tái)，是構(gòu)建智能世界的基石。