作者丨周雅
全球5G標準又有大動向:
北京時間6月9日,在匈牙利布達佩斯召開的3GPP RAN第96次會議上,5G R17標準正式凍結。這意味著,5G標準演進的第一階段圓滿結束(即5G R15、R16、R17的標準已完成)。
都說時間檢驗真理,那么把時間套用到無線通信界,或許也能看出5G進化的底層邏輯。3G啟動從2000年伴隨新世紀的曙光到來,4G的發(fā)令槍打響于2010年,5G的元年可從2020年算起——在這樣的節(jié)奏下,相信誰都能看出一個共識:無線通信標準這件事,每十年就會按部就班、守著年歷演進。不過事實真如此嗎?
先說結論,標準的演化并非不鳴不飛,只等到一個年代節(jié)點,才一鳴驚人。實際上,標準迭代工作是循序漸進的,且在這過程中,經常會出現(xiàn)一些——劇透。
在無線通信十年一代的「大版本」之間,每過一段時間,都會有一個中間「小版本」出爐。小版本的更新,就因為版本號之“小”,很容易被忽視,然而,小版本才是那個預言家,其所預言的某個新特性,才是撬動哪個新應用、挖掘出哪個新場景的關鍵點,更是面向下一個大版本“草蛇灰線、伏脈千里”的技術伏筆。
R17作為5G進化的一大步,似乎就具有這樣的潛質。
5G的小版本演進——從R15到R20一共有6個階段。較早的是2017年到2019年完成的R15和R16,這兩個版本又被稱作5G的“基礎標準“和“完整標準”,最新的R17則是5G“增強版本”。但從R18到R20,標準命名就會改換門庭為“5G-A”(5G-Advanced,即第二輪5G創(chuàng)新,更先進的5G),超越5G的一般概念范疇。因此,在5G標準的更新周期中,R17充當了一個承上啟下的角色,它既宣布了5G標準上半場的收尾,又吹響了業(yè)界邁向5G標準下半場(5G-A),甚至邁向6G的號角。
5G是一個龐大的系統(tǒng)工程,從研發(fā)、標準化、工程設計、產品推出到商用落地,融合了行業(yè)很多從業(yè)者的努力。如果我們把眼光放長遠一點,要想讓技術真正落到實處,就需要產業(yè)界上下擰成一股繩。從這個角度看,R17非常值得分析。
01//更快的時間,更短的反射弧
通信標準的演化,不是空穴來風,它的靈感來源,總是與解決某個問題而相伴相生。
R17所包含的內容很多,但萬變不離其宗,「快」是最繞不開的根本目標。快,要解決的關鍵問題是「數據膨脹」。
聯(lián)合國一份報告曾做過統(tǒng)計,從1980年代以來,全世界存儲數據信息的能力大約每40個月就要翻一番。而隨著智能手機的普及,移動數據流量更是起了帶頭大哥的作用,每年都要增長近一倍。
因此,盡管網速從未停止增長,但即使是最普通的消費者,也會抱怨,網速永遠不夠快。在指數級增長的數據傳輸需求面前,“網速“和“數據量”之間的“速度差”持續(xù)存在。這個“追擊問題” 該如何求解?作為5G標準演進的推動者之一,高通公司中國區(qū)研發(fā)負責人徐晧指出,從大方向上,答案其實很簡單,那就是開拓更高的「頻譜」,比如毫米波。
高通的思路是,通信技術的本質是用電磁波傳輸信息。而要增加無線傳輸速率,也就只有兩種方法,一是增加頻譜利用率,二是增加頻譜帶寬。在頻率利用率總會達到極限的情況下,將頻譜擴展到毫米波,是提高5G速率的不二法門。
所以,高通在R17版本上的第一個關鍵發(fā)明領域,就是支持毫米波頻段的擴展,定義了一個被稱為FR2-2的全新獨特頻率范圍(從52.6 GHz到71 GHz)。更關鍵的是,頻段包括了全球免許可的60 GHz頻段(57 GHz至71 GHz),這會讓公共網絡和企業(yè)專網的5G部署變得更加容易。
但是,僅僅是“網速之快”還不夠,與之相呼應的,還要一個強調“反饋時間”的“時間之快”,類似人體的“反射弧”——時延。在5G三大場景里,它又被稱為URLLC(高可靠低時延)。低時延幾個字看起來專業(yè),但其實國內幾億 “農藥玩家” 大概都遭遇過時延之痛。因為一旦他們游戲畫面的右上角,一個表示通信時延的數字變紅,就意味著自己將無法順利控制角色,被擊殺就在一瞬間了。
如果玩家在手游這個基本消費級場景都需要低時延,未來在AR/VR元宇宙中的娛樂互動場景,想避免畫面跟不上導致的頭暈,就更需要低時延了。
而在工業(yè)互聯(lián)網等產業(yè)互聯(lián)網場景中,企業(yè)用戶對時延的追求更是達到了極致。在制造業(yè)工廠中,工業(yè)機器人的協(xié)同管理,和產品線的實時控制,往往要求時延達到“個毫秒級”。對于時延的問題,毫米波同樣有用武之地。
“快”和“低時延”保證了網絡中的個體體驗,讓每一個用戶有更好的通信感受,讓每一個物聯(lián)網單元有更高的使用效率。但對網絡而言,還有一個更重要的命題要解決,那就是如何提高網絡的總體經濟價值。和它關聯(lián)的名詞叫規(guī)模,和它關聯(lián)的規(guī)則,叫梅特卡夫定律。
02//規(guī)模之王,價值之王
梅特卡夫定律由學者喬治·吉爾德在1993年提出,但最終以計算機網絡先驅、3Com公司的創(chuàng)始人梅特卡夫命名。其內容是:一個網絡的價值,等于該網絡內的節(jié)點數的平方,而且該網絡的價值與聯(lián)網的用戶數的平方成正比。也就是說,一個網絡的用戶數目越多,那么整個網絡和該網絡內的每臺電腦的價值也就越大。
從以萬臺計算的主機網絡,到幾億規(guī)模的PC互聯(lián)網,再到幾十億規(guī)模的移動互聯(lián)網,充分驗證了梅特卡夫定律有效性。
但是,在全球智能手機用戶接近40億的情況下,我們還有可能讓網絡規(guī)模更大嗎?5G專家的答案是,依然有可能。雖然消費者用戶已經逐漸飽和了,但是物聯(lián)網設備正在迎頭趕上,這就是通信人經常會提到的一句口號:萬物互聯(lián)。
實際上,物聯(lián)網設備規(guī)模,也已經早早超越了人際網絡,根據全球移動通信系統(tǒng)協(xié)會(GSMA)數據顯示,在2020年,全球物聯(lián)網設備連接數就超過了126億個,未來三年這個數字還要再翻一番,達到246億個。井噴式的數據,或將帶來井噴性的挑戰(zhàn),而R17對此也有應對之策——擴大物聯(lián)網設備的支持種類。
在5G標準支持下,如果說數據流量是機器的“食物”,那么設備就是食物鏈的頂層。面向eMBB/URLLC(高帶寬、低時延)特性的高性能終端,包括新型智能手機,有VR、AR眼鏡,以及某些高性能工業(yè)設備。
而處于信息食物鏈另一端的則是eMTC/NB-IoT(廣物聯(lián))設備。這類終端的復雜度低,時延不敏感,對帶寬要求也不高。典型代表,譬如采集電表數據的表計行業(yè)終端,實現(xiàn)共享單車連接的低端資產跟蹤設備,和低端的可穿戴設備等。
對此高通的思路是,在R17中引入了一項新技術NR-Light (5G RedCap),讓處于中間位置的終端運行得更好,兼顧了性能與功耗等平衡。其中就包括工業(yè)傳感器、監(jiān)控攝像頭、智能電網等工業(yè)設備,也包括高端可穿戴設備、高端物流跟蹤設備等。
參差多態(tài),方是幸福本源。顯然,當高、中、低不等水平要求的終端,都有了更好的標準特性支持,我們所預言的萬物互聯(lián),才有可能真正實現(xiàn),或者說才得以更高質量的實現(xiàn)。
03//突破極限,天地一體
移動互聯(lián)網的出現(xiàn),讓麥克盧漢的地球村設想得以實現(xiàn)。每時每刻,移動網絡的信號都在你我頭頂上空傳遞。
但是,支撐這些信號傳遞的基站天線,其底座總離不開大地的支撐。在一些特殊場景中,比如在海洋海島,或者偏遠山區(qū)等地帶,基站無法建設之地,就成了網絡無法覆蓋的“連接不毛之地”。
這個局面,也將在R17發(fā)布后發(fā)生改變。據高通介紹,在R17中,面向「移動寬帶」和「低復雜度物聯(lián)網」兩個使用場景,有兩個項目都是努力將衛(wèi)星通信,引入到5G通信的框架中來。
其中第一個項目采用5G NR框架來進行衛(wèi)星通信,實現(xiàn)了從地面到衛(wèi)星的固定無線接入(簡稱FWA)回傳,能夠為智能手機直接提供低速率數據服務和語音服務,即移動寬帶。而第二個項目,則側重支持低復雜度eMTC和NB-IoT終端衛(wèi)星接入,從而擴大網絡覆蓋范圍。從去年開始,全球海洋貿易物流,就成為全球產業(yè)鏈穩(wěn)固與否的焦點,衛(wèi)星通信接入之后,就可以在5G全球資產追蹤(例如海上集裝箱)等場景中發(fā)揮關鍵作用。
我們在一開始就談到,R17,是宣告5G-A到來,甚至是通向6G繞不開的關鍵點。業(yè)界也普遍認為,天地一體網絡,將有可能成為未來6G的核心愿景之一。而衛(wèi)星通信能力,也將在5G-A中持續(xù)演進,成為3GPP R18工作計劃的一部分。
圖:高通推動5G NR Release 17中的五大關鍵技術發(fā)明
04//無標準,無應用;無協(xié)作,無生態(tài)
標準,是無線通信的基礎。但是標準是否夠分量,最關鍵還是應用落地。這就導致每次提到5G,就一定有個老生常談的問題 “5G的殺手級應用是什么?”
對于此,高通徐晧的看法是,當每一代移動通信技術商用時,殺手級應用都需要一定的時間來醞釀。從技術側來說,5G已經做到了更高的速率、更低的時延和更高的可靠性,假以時日,殺手級的應用一定能夠被孵化出來。
歷史經驗,同樣能證明上述說法的邏輯。世界第一個3G牌照發(fā)放于1999年的芬蘭,成為當時世界上第一個發(fā)放"通向未來"的移動牌照的國家。但是,3G移動互聯(lián)網的黃金年代,要從2007年第一代iPhone被喬布斯呈上舞臺才開始。抖音,已經成為一款風靡全球的短視頻社交軟件,它的上線時間是2016年;王者榮耀,是全球最火爆的手游APP,它的上線時間則是2015年。與4G的最早啟動節(jié)點,它們的發(fā)布都有5年左右的時間差。
從這個角度看,或許,新一代殺手級應用的新場景,已經在世界某個角落露出了它的苗頭,只是我們現(xiàn)在還無法看得非常清晰。
不過,眾所周知的是,5G的新場景,新應用,將會從傳統(tǒng)的移動消費互聯(lián)網,延伸擴展到行業(yè)端的產業(yè)互聯(lián)網。這就要求通信技術力量,和傳統(tǒng)行業(yè)力量有更深入的合作和交流。以高通公司為例,這家通信技術公司從一開始就明晰5G的愿景不止于智能手機領域,而在于支持更大的生態(tài)系統(tǒng)和更多垂直行業(yè)。
因此,對高通來說,也不會僅把自身精力僅停留在發(fā)明上,而是通過“發(fā)明-分享-協(xié)作”的商業(yè)模式,將創(chuàng)新與商業(yè)伙伴分享,幫助合作伙伴打造出更吸引人、更有針對性的產品,使整個產業(yè)受益,從而建立一個良好的產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。具體而言,高通曾推出5G領航計劃,帶動了一批國產手機品牌發(fā)展壯大與全球5G商用加速。著眼于物聯(lián)網的機會,高通又在2020年,與中國移動、移遠通信、廣和通、芯訊通、美格智能、有方科技等20多家產業(yè)生態(tài)伙伴聯(lián)合發(fā)起了5G物聯(lián)網創(chuàng)新計劃。可以說,有生態(tài)強,才有5G強。沒有生態(tài)之協(xié)作,也難有應用之開拓。
不積跬步,無以至千里。有了3G、4G的歷史經驗,我們目前雖然尚不清楚5G殺手級應用的具體樣貌,但是可以肯定的是,全新的應用、全新的終端形式和全新的使用場景,必將伴隨新技術和技術背后的推動者而來。
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