十年磨5G 长征才刚开始...

十年磨5G 长征才刚开始

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5G使万物互联变得可能,人工智能则将赋予机器人智慧,融合人工智能和5G将可促进整体社会生产方式的改进和发展。

电信业自多年前开始便为市场大幅描述了5G场景,从万物联网、自驾汽车、远程手术等,诸多创新技术无不让人充满期待。随着新加坡资讯通信媒体发展局(简称IMDA)宣布将在今年中发出4张5G网络牌照,5G时代俨然已在转角处。惟按照过往2G、3G和4G网络的演变过程,每一代网络从发布到成熟阶段普遍经历了一段长达10年的周期,这意味着中短期内我们不太可能感受到5G网络对人们实际生活所将带来的改变。

(此文刊载在《时代财智》 2020年3月/4月刊 )

文:史特芙

自中国湖北省武汉市于2019年底爆发新型冠状病毒(COVID-19)疫情后,中国当局在华为(Huawei)提供技术支援下,通过“5G远程会诊”,让远在北京的优质医疗专家团队,通过远程视频连线的方式,与武汉火神山新型冠状病毒感染肺炎专科医院的一线医务人员一同对病患进行了远程会诊。

两地医疗专家需要分享病患的电脑断层扫描(CT)片等医疗档案进行即场诊断,高清画质成了关键之一,华为上述系统就支持1080P高清画质。进一步提高了病例诊断和救治的效率与效果,某程度上缓解了武汉一线医护人员调配紧张、工作超出负荷的情况,也减少了外地医疗专家往返疫区的风险。

5G带来的颠覆性革命

上述5G应用场景为全球展示新一代网络可以如何为高效实施疫情诊治助力。上述同样的场景未来也可以用在新加坡的医疗行业。5G的高网速和低延迟(low-latency)特征是让远程手术变得可行的关键因素,意即医生可以在根据5G网络传输的即时高清画面,于千里之外操控手术器械在手术室为病患进行手术。

塔塔通信有限公司(Tata Communications Limited;简称塔塔通信)驻新加坡业务发展、联盟和伙伴战略、移动和物联网全球主管萨切德瓦(Amit Sachdeva)向《时代财智》指出:“通过5G,不但可以支持老年护理需求,甚至可以利用无人机来侦测潜在的登革病毒(Dengue virus)黑区,帮助新加坡政府防止相关疾病的传播。”

萨切德瓦解释,从4G到5G的飞跃是巨大的,远超过了之前从3G到4G的转变。为了说明差异性,他以目前4G最高达到每秒1千兆(gigabit)的传输速度为例,下载一部高清短片需要大约一个小时,反观5G将下载速度提高到每秒10千兆,这意味着下载完一部高清电影只需几秒钟的时间。

“4G和5G另一最大差异是,5G可以将移动连接的延迟降低到近乎零,这是4G做不到的。此外,要在新加坡发展自动驾驶汽车,5G的超低延迟是关键,它对物联网(IoT),尤其是联网汽车至关重要,因为要在车辆和智能城市系统之间同时传输大量的数据,就需要低延迟和高速连接。”

他也指出,5G还将显著提高虚拟现实(VR)和增强现实(AR)的结合,再加上5G带来的超高保真度性能,料将改变球迷与民众在体育或娱乐活动中的互动方式。所谓保真度就是指电子设备输出再现输入信号的相似程度,保真度越高,无线电接收机输出的声音或电视机输出的影像就越逼真。 

塔塔通信有限公司(Tata Communications Limited)驻新加坡业务发展、联盟和伙伴战略、移动和物联网全球主管萨切德瓦(Amit Sachdeva)

尽管新加坡比韩国、中国和美国在推展5G方面要慢了许多,但新加坡备受看好将是全东南亚第一个推出5G服务的国家,而新加坡政府的愿景便是成为5G应用和服务创新的全球领跑者,通过释放5G的全部潜力,促进各行各业朝数字化经济转型,巩固新加坡作为全球商业、贸易和互联互通中心的竞争优势。

新加坡资讯通信媒体发展局(IMDA)早于去年10月向国内4家移动网络运营商(MNOs)寻求提案,分别是M1、Singtel、StarHub和TPG Telecom,邀请他们竞标计划于今年中发放的5G移动网络频谱,提交竞标建议书的日期已在2月17日截止。

届时,IMDA将会发放两张拥有相等频谱包的全面发展独立组网(standalone)5G移动网络牌照,以及两张各可构建800兆赫(MHz)超大带宽(Bandwidth)通信系统的频谱牌照,后者将能够在非独立组网(non-standalone)的基础上部署毫米波(millimeter wave)频谱,意即利用其现有的4G基础设施,提供本地化的5G服务和更高的宽带速度。

5G需要更多微基站

信息服务公司埃信华迈(IHS Markit)旗下技术、媒体和电信首席分析师林炜(Wayne Lam)解释,除了中国移动一开始就是独立组网之外,当前市场上许多的5G网络都是建立在现有4G网络上的,意即目前市场上的5G基本上就是4G,外加新的无线电(New Radio),这好比目前的长期演进技术(简称LTE)网络,是从旧一代网络到新一代网络的过渡版本。

独立组网指的是新建一个现有的网络,包括新基站、回程链路(backhaul)以及核心网(Core Network)。林炜指出:“为了最大化投资,并稳步推进网络建设,整个行业基本上都是遵循非独立组网向独立组网这一演进路径前进。”

他表示,5G以实现延迟低于1毫秒为目标,而要实现超低延迟,大规模物联网和关键任务应用等技术,这种状态只有在独立组网中才能够兑现,并非一朝一夕的事情,所以中短期内要释放5G全部潜能不太可能发生。

他解释,5G目前大致可以分成两种主流频段,第一种为sub 6GHz(也就是6GHz以下),另一种则是介于24GHz至70GHz之间的毫米波高频段。“采用的若是6GHz以下的5G频段,波长(wavelengths,也指覆盖面)和现有的蜂窝网络4G LTE频段相似,网速每秒可能只有数百兆位的速率。要达到每秒2Gbps(两千兆极速光纤)的5G速率,只能使用覆盖面有限的毫米波,但短处是信号只能短距离传输。”

如果说以前的4G基站(base station;亦称信号塔)可以覆盖整个村子,现在的5G基站则基本只能覆盖一个街区,树木、双层玻璃和建筑物之类的东西会阻挡毫米波的信号。虽说5G覆盖范围缩小了,但一个小空间内可以容纳的用户数量则比4G多很多。

为此,想要保证5G高速率和广覆盖需求,电信商就需要对现有的基站进行巨大的升级和扩展,并增设基站的数量。然后,5G采用的是大规模多输入多输出系统(mMIMO),意即在发送端和接收端都使用多根天线,在收发之间构成多个信道的天线系统。由于天线数量增多了,电信商甚至可以按需调整各别天线,将几根天线指向某一个用户,让这个用户享受更好的服务,做到按需调整服务。

5G商用化进程挑战重重

新加坡科技工商协会(SGTech)就《时代财智》的咨询,向新加坡4家电信运营商提出采访要求,但大部分运营商均以目前仍在提交建议书阶段,不适宜发言而拒绝接受采访,当中只有一家运营商愿意以不具名的方式就本杂志的提问做出了部分回应。

该运营商指出,国内各家运营商目前已经着手为商用化5G服务做好部署的准备,信手拈来就有近期StarHub和新加坡南洋理工学院(NYP)宣布的合作项目,双方将共同设立一个5G应用与体验中心(APEX 5G),在StarHub的3.5GHz中频和处于试跑阶段的28GHz高频频谱上,建立一个充满活力和革新的5G生态系统、促进行业间的协作、孵化超级5G骨干人才和测试新的5G用例。

然后,在今年的妆艺大游行(Chingay parade)中,M1也和来自中国的技术供应商华为携手利用5G独立网络为今年的活动增添许多新科技元素,包括部署一架摄像无人机捕捉游行中的最大亮点,堪称世上最长的舞龙,通过添加特殊的AR效果,现场传输到网络进行直播,供观众在线观看,增强观众的真实体验。

Singtel在去年6月份也宣布与新加坡科技研究局(A*STAR)先进再制造与科技中心(ARTC)和新加坡裕廊集团(JTC)签署谅解备忘录,以在ARTC位于裕廊创新区的中心内部署5G应用,届时当地企业将可以通过ARTC探索5G的科技应用,包括物联网、分析、人工智能和机器人技术,以创建能够提高营运效率的新一代生产制造解决方案。

针对岛上目前拥有多少的基站,该运营商则表示,这些信息都是保密的,没有运营商会愿意透露。至于新加坡又需要大概增建多少基站来全面释放5G潜能,该运营商表示,这取决于各别运营商所将采用的5G技术。

“简单来说, 5G网络将需要更多的微型基站集中在一起,而不是像4G般,使用的是相距几公里的大型基站。然后,运营商的成本取决于其选择的是独立组网或非独立组网的方式部署。”

该家运营商指出,如何在2023年让5G网络覆盖至少半个新加坡,这将是非常大的挑战,还有就是如何做到不让用户失望,尤其是购买5G电话的用户肯定对新手机和5G网络可带来的新服务充满期待。

“再来就是寻找合适地点安装基站,对运营商而言这当中仍然存在许多的挑战。虽说监管单位这些年来已经尽可能协调运营商在部署基站上所面对的挑战,也推出行业准则促进基站的安装程序。然而,推行5G网络所将涉及的资本支出非常庞大,中短期内料无法取得足够签购服务的用户数量。”

萨切德瓦也指出:“我们看到市面上已经有越来越多可以兼容5G网络的智能手机,今年也可预见有更多5G手机推出市场,但5G仍然是一项新技术,消费者需要为有关配备支付更多的金额,而现有的4G配备是无法连接到5G网络的。”

基于巨额的投资和回收成本速度等多方面考量,加上当前电信业者在利润率方面所面临的挑战,新加坡所推行的5G网络无论在设计、覆盖范围和成本方面,相信在很大程度上会采用折衷的方案,4G LTE和5G也预计会共存一段很长的时间。值得注意的是,4G LTE和5G若缺乏足够的差异化,用户感受不到太多差异化的体验,只会打击市场需求,进而拖累整体市场向5G转型的进度。