李进良:4G当前还有很大用处,会和5G长期共存

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  • 5G网络(5G Network)是第五代移动通信网络,它的峰值理论传输速度可达每8秒1GB,比4G网络的传输速度快10倍以上。打个比方,一部1G的电影可在8秒之内下载完成。随着5G技术的诞生,用智能终端分享3D电影、游戏以及超高画质(UHD)节目的时代正向我们走来。所以,各个国家都在加大对5G的研发投入力度和商用测试,5G俨然已经成为了2019年最重要的技术风口。那么,5G可以应用在哪方面呢?5G时代,中国应该做什么?

    腾讯科技近日发起“5G讲坛”系列策划,邀请行业专家、企业高管、投资人士等众多知名人物,详细解读关于5G的各种疑问。

    嘉宾简介

    李进良,中国电子科技集团公司第七研究所教授级高级工程师。信息产业部电子科学技术委员会委员,享受政府特殊津贴专家,中国移动通信联合会常务理事,中国通信学会会士。

    划重点

    5G不仅仅是移动互联网有需求,物联网也有。移动互联网要解决人和人的连接,物联网要解决物和物的连接,还有解决人和物的连接,在这种情况下,就产生了爆炸性的移动数据流量增长。

    4G时代都是各个行业独自为战,到了5G时代就是众多的垂直行业要跨行业、跨领域融合,就会产生更多的业态和新的商业模式,是今后新价值的增加点。

    4G当前还是有很大的用处,所以未来比较长的时间4G、5G要并存,4G不会马上退市。现在需要的是让2G退市。

    以下为对话李进良教授实录:

    腾讯科技:很多国家、企业都在说要大力发展5G技术,5G究竟有哪些特征,让我们如此看重这项技术?

    李进良:对这个问题需要和前面四代联系起来才能说清楚,5G和前面四代有个很大不同的特征:1G主要的标志性技术是频分多址(FDMA),2G的标志性技术是时分多址(TDMA),3G的标志性技术是码分多址(CDMA),而4G是正交频分多址(OFDMA)。1G、2G、3G、4G都有一个标志性换代的标志,每一代比前面一代的频谱效率或数据速率都依次提高了。到了现在5G,由于现在新一轮的科技革命和产业变革,比如说人工智能、大数据、云计算,有跨行业、跨领域的融合,所以对于移动通信的技术提出了更高的要求。

    前面四代都是满足人和人的通信,但是刚才说的科技革命,是希望移动通信不是仅仅满足人和人的通信,而是要转到物和物、人和物的智能互联,也就是物联网。

    5G是有两大驱动力,第一个是移动互联网,第二个是物联网。现在的需求是希望速率更高,到目前还没有什么革命性的技术,还是用4G的技术,可以叫做4G的加强,还是用正交频分多址,还有MIMO,也就是多输入多输出的天线。

    但是你要满足人和物、物和物连接的需要,就产生了新的技术要求,就必须要时延非常短,要高可靠,要大量的连接。原来1G、2G、3G、4G的时候,没有这些需求,就不会在每平方公里有百万个连接,没有这么大。但物和物连接就不同了,比如说你和我现在连接是我们两个人的,但是要是我家里的连接,我家里起码十几个电器,像电冰箱、微波炉、空调等等,每一个物件都要连接,这样就产生了一大堆的连接数。

    另外将来要无人驾驶,要用机器人实现工业生产,就必须时延要求短,要短到一个毫秒。这样一来5G和原来四代有大的不同,要极低时延,极低的,不是一点点,是毫秒级的。要高可靠,要有大的连接。

    原来4G可能几十个毫秒,到了5G是一个毫秒。连接数,在一平方公里内要连接一百万以上。再就是流量密度,同一块地方比如同一平方公里的地方要比原来的4G有更大的吞吐量,大十倍以上。

    另外5G还有三个主要的效能,第一是频谱效率,就是单位频谱资源提供的吞吐量,提升5~15倍,也就是同样的频段宽度提供的吞吐量,要比4G要提高几倍到十几倍。第二是能源效率,同样一个焦耳能够传输的数据的比特数,要比4G提高百倍以上。第三是成本效率,每单位成本所能传输的比特数,提升百倍以上。同样花的钱5G要便宜,也就是说又要马儿跑得快,又要马儿吃的少。

    由于5G与前4代以不同多址接入技术革新为换代标志大大不同,5G的概念便由过去的无线技术为主向网络技术延伸,由“标志性能力指标”与“网络关键技术”来共同定义。5G是什么?就不是像前4代那样一句话可以定义的,而是移动互联网与物联网结合,在传承前4代优良基因的基础上,综合采用无线与网络多种先进技术比4G提高10倍以上性能,最终实现的全球统一的新一代移动通信网。

    腾讯科技:4G在2013年刚刚商用,现在就开始5G商业化,这样是否有些操之过急?

    李进良:这些其实都是移动互联网时代的观点。我刚才谈了5G不仅仅是移动互联网,而是物联网,要解决人和人的连接,还要解决物和物的连接,还有解决人和物的连接,在这种情况下,就产生了爆炸性的移动数据流量增长。

    比如说我们要VR、AR,4G满足不了这些要求。有海量的设备要连接,很多物要连接,这些4G也满足不了。由于人工智能的发展,可以无人驾驶、无人工厂,这样就必须要有非常低的时延。由于不断涌现的这些需求,4G不能满足要求。加上刚才说的人工智能、大数据、云计算的发展,这些就促成了人们都觉得要搞一个比4G更全面、更快、更好的系统,5G就是这么来的。

    如果仅仅是通话、仅仅是人和人的通信,4G还可以凑合,但是也有些不行了,比如说体育竞赛,我在家里面不能到现场去,我希望能看到现场的竞赛,这时候4G就满足不了了,必须用5G很高的速率能够高清晰的、超高清晰的直播。

    当然,4G还是有很大的用处,所以未来比较长的时间4G、5G要并存,4G不会马上退市。到今天为止,我觉得2G是需要退市了,现在联通已经开始让2G退市了,中国移动的包袱很重,原来GSM搞的很大、用的人很多,所以退市起来就困难的多一些了。4G还有需要,还会和5G并存相当长的时间。

    腾讯科技:4G催生了中国移动互联网的爆发,到了5G时代,会带哪些产业带来机遇?

    李教授:4G改变生活,5G改变社会,2017年的时候到中国来的留学生,特别是非洲国家的学生,他们深切感受到由于4G的发展,中国的应用非常方便,比如移动支付、网络购物、共享单车等等,“新四大发明”的顺口溜的确是“出门不用带钱包,市里单车随处跑,外卖很快送到家,高铁四通又八达”。这就是4G改变了生活。

    5G时代的使用价值在哪里呢?我们过去有个“老3C”,第一个是通信(Communication),第二个是消费电子(Consumer),第三个是计算机(Computer)。5G时代就要转向新的3C,第一个是连接(Connect),第二个是控制(Control),第三个是融合(Convergence)。

    过去的就是人和人的连接,到了5G是人和物、物和物的连接,叫做万物互联。过去通信只是信息的交互流动,到了5G的时候,信息流是通过控制行为实现工业自动化、自动化,比如说远程医疗、远程教育。过去都是各个行业独自为战,到了5G时代就是众多的垂直行业要跨行业、跨领域融合,就会产生更多的业态和新的商业模式,是今后新价值的增加点。

    总而言之,5G将通过创新应用改变社会。使用5G网络的不仅是人,还有各种物体,比如厨房里煤气监测仪与控制中心的网络连接、物流仓库里机器人与货架的连接等等。5G网络及其相关应用,跟整个社会运行都强关联。我们可以从5G创新应用场景作为典型来分析:

    自动驾驶领域。基于5G的毫秒级网络时延与极高可靠性必然促使车联网的自动驾驶技术高速发展,这是5G可预见的主要应用领域;当无人物流车、无人出租车、无人公交车等等获得广泛应用之后快递小哥、出租车司机、公交车司机这些行业的从业人员将面临失业,社会分工中的这一类人群即将消失。

    自动驾驶未来的汽车上的5G设备带宽会做到1个G,可以看作是一种大型移动终端,除了汽车上需要大量传感器与5G终端设备之外,沿着汽车的道路两边实际上有大量传感器与5G网络设备,它不停地要把汽车运营、管理、加油站、充电桩、维修站等的数据传到网络上,同时还要有反馈,这对整个道路网络建设会有很大带动,这势必影响一大批与交通相关具有共同的物质条件和生活方式而互相联系起来的人群。

    健康医疗领域。应用5G技术于智慧健康产业的远程医疗、医疗影像诊断,通过仿生人眼机理的双摄像头获取人体器官、手术等的立体信息大数据流,经5G的1Gbps超高用户体验速率技术远程传输到异地,通过双屏立体观象器不失真的立体显示图像和视频,实现实时监控医疗情况,对偏僻乡村实施远程条件下的会诊、影像、超声、心电、手术等;这样医院的布局及人们就医的物质条件和生活方式必然面临重大变革。

    工业互联网领域。5G技术与工业控制深度融合,如汽车智造、智慧油田支撑先进制造业智能化发展。工业互联网是基于新一代信息技术的互联网与工业系统全方位深度融合所形成的产业和应用生态,是工业智能化发展的关键综合信息基础设施。当以人工智能的机器人代替蓝领劳动的无人工厂、无人商店等等兴起之后,传统的产业工人必将升级为具有高级科技学识的工程技术人员。

    智慧城市领域。将5G技术应用到城市管理中,如智能抄表、智慧校园、智慧社区、智慧家庭等;将改变信息交互方式,提高实时信息处理能力、加快响应速度,增强业务弹性和连续性,提高城市智慧管理水平,促进社会各项事业的全面和谐发展。城市的政府机关,电、水、气、热、信息等管网以及物业管理的机构组成,相关人群的职能分工必然改观。

    超高清视频领域。随着5G率先成熟的应用,如面向智慧冬奥的5G超高清视频、8k+VR即摄即传直播互动应用将使得文体娱乐进入4k/8k时代;在重大活动现场和重要地点实现超高清视频支持,推动超高清视频产业AR/VR等和5G产业协同发展成新兴产业形态。要知道,现在一部好的十几分钟的VR视频,体量就有十多个G甚至几十个G,想在线看,得等5G的速度。到了5G时代,由于更高的速度、更低的时延等等,大家随时随地都能使用更高网速要求的应用,如在线看VR影视、玩VR游戏等等。这势必使得文体娱乐行业发生革命性的变化。

    腾讯科技:5G的网速要比4G速度要快很多,可能是几十倍的差距。5G比4G网络更快的背后的技术原因是什么呢?

    李进良:这是有两个因素,第一个因素是中国从3G开始,使用的多天线就是MIMO技术,多输入、多输出。在3G我们TD-SCDMA的时候是多根智能天线,它是利用无线传播的窄波束,就是让传输信号集中在一个方向上,所以可以提高传输距离,也提高服务的用户数,提高系统的容量。

    到了4G还是这个技术,它是沿着既定的方向前进,4G的时候多天线变成大规模天线,原来我们是2根天线收、2根天线发,后来提高到4根天线发、4根天线收,到了5G是64根天线发、64根天线收,还有128根天线收和发。现在正在研究1024根天线,在理论上和实践上,都证实了MIMO技术可以提高速率,可以扩大系统的容量。

    5G从网络技术方面也有很大的发展。网络技术也只有我们中国3G TD-SCDMA开始使用软件无线电,用软件来提升各种硬件的功能,来改善不同的算法,这样来提高运行的速率。

    为了要满足更大的容量,5G在网络方面要超密集组网,比如说奥运会,至少奥运会的比赛现场一下子涌入成千上万的人,大家都一块用手机,这时候原有的3G、4G都不够用的。这时候为什么慢呢?就是用的人多了,就把速率拉下来了。5G这时要“超密集组网”,可以在这个局部的热点区域,比如说运动场、校园、地铁来满足很多人的需要。如果能力很强,你再多也不要紧,所以速率就不会降下来。所以说5G速率的提高,一个是用MIMO技术,一个超密集组网术。超密集组网技术将来就要用到毫米波了,美国在毫米波的应用上面他们是做了很多工作的,中国今年还需要继续做测试。

    腾讯科技:普通用户很关心的话题就是基站辐射,您认为5G的辐射真的有这么夸张吗?已经会达到影响人类身体健康这么一种程度吗?

    李进良:关于辐射的问题,国际上为了保证人类的健康有一个标准,我们中国有一个比国际还要更严格的标准。一个网络建设要经过网络设计、站址选择和业主商谈、设备进场、安装、施工等等环节,所以这个方面任何一个环节阻碍都会影响施工进度。特别是城市规模大,构造也复杂。现在环保意识加强,关注基站辐射,所以产生了基站选址难、进站难等等麻烦。

    2008年,当时我们国家承诺2008年奥运会的时候,要用上中国的TD-SCDMA的3G。当时中国移动就碰到了困难,很多选址选不上,老百姓不让进去,所以后来北京市重视了这个问题。广州由于市领导的重视,采取先外围、后中心的建设方针,凡是市政建设中适合站址的,都首先来提供应用。还有一个是充分利用原来基站的站址来共用,所以当时在广州采取这些措施之后,共用达到了80%。后来北京市政府把市政当中的公共建筑拿来应用,就解决了这些问题。

    现在到了5G时代,我认为这个问题更容易解决了。为什么?建立了一个铁塔公司,用不着三大运营商自己找地址了。铁塔公司的东西,大家可以共用了。原来我到一个地方去,这个山头有一个铁塔是中国移动的,不远的地方又有一个铁塔是中国联通的,现在有了铁塔公司之后,三个运营商都可以挂到这些铁塔上面了,现在的设备都做的很小了。所以政府的重视、铁塔公司的成立,还有媒体要进行宣传。按照国际标准,特别是按照中国比较严格的标准,对人体是没有太大的影响。

    对辐射的恐惧,实际上是人们在环保意识加强以后产生的一种恐惧,所以这需要媒体把这个标准、危害性说清楚。就像我们现在5G用的频率,比微波炉频率高一点。这个问题需要媒体跟老百姓宣传,希望我们政府把一些公共建筑拿来用,来减少这个矛盾,把铁塔公司的铁塔共用起来,不要三个运营商都去造站址,这样5G的问题应该说更容易解决。

    最后我想再多说几句话, 5G是一系列科技革命的奠基石,是工业制造2025的助推器,所以我们必须全国一条心,群策群力。我们一定要把5G这一仗打赢,五年之后中国大不一样了。

    不仅仅是几个运营商或者通信行业,还有各个垂直行业,像医疗、城市安全、电力、交通都要协同起来,都要把各自的垂直行业和5G结合起来,我们就可以实现5G改变社会。

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