5G商用已超過5個年。回首往昔的崢嶸歲月,有中美技術對抗的風云激蕩,有座座基站拔地而起的豪情萬丈,也收獲了網速狂飆的暢快,行業應用也已“揚帆起航”駛入新藍海。
眾所周知,移動通信的發展周期律是10年一代。5年的節點,正是技術演進承上啟下的“半代”更新之時。正如GPRS之于2G,HSPA之于3G一樣,5G的下半場被稱之為5G-Advanced,即5G-A,它既是5G的演進,也是對6G的銜接。
從國際標準組織3GPP的角度來看,5G的首個版本是R15,經過R16和R17兩個版本的增強,5G標準已日臻完善。從2024年即將凍結的R18起,5G標準正式邁入5G-A新時代,因此今年也被稱作“5G-A元年”。之后,R19將持續增強5G-A,并將在R20之后迎來6G。
5G-A都包含哪些關鍵技術和應用場景,將對我們的生活帶來哪些變化?如何看待網絡上對5G-A看衰的聲音?下面我們就來一探究竟。
數字生活
我們經常說的5G殺手級應用特指和我們的生活息息相關的,沒有5G搞不定的應用。雖然這樣的應用還沒有出現,但從協議演進的角度看,在5G-A階段,XR擴展現實的應用場景和需求已經被研究透了,主要是生態構建的問題。
XR包含VR、AR、MR之類的應用,目前5G主要用在大空間沉浸式VR游戲或者VR劇場中。這是因為視頻畫面傳輸需要極大的帶寬和極低的時延,主流方案是身上背一個裝了高性能電腦的背包,重量大發熱多,時間長了人很不舒服。由于5G速度快,時延低且可以支持大量用戶同時接入,可以把視頻的渲染放到云端,用戶免背包,這樣就可以輕裝上陣。
關于大空間多人VR體驗劇場,不像游戲那樣對操作和互動的要求那么高,體驗門檻低,如果能做出一些優秀的文旅應用,還是非常有想象空間的。并且沒有了現實世界的牽絆,人在VR體驗中會更加投入。詳情可以見這篇文章“消失的法老,VR覺醒的拂曉之光”。
近期,國內某知名導演投資的XR企業打造了XR科幻樂園,并啟動了“5G-A XR大空間對戰游戲”規模落地計劃。測試結果顯示,在近千平米的大空間內,5G-A可支持12路XR游戲用戶同時接入,平均空口時延低于10毫秒。
目前來看,VR裝備價格高企,生態不甚成熟,家庭普及尚待時日,只能從上面所說的商用場景下的大空間游戲或者劇場等應用緩慢滲透。5G-A,可以提升VR的用戶體驗。這個市場不算大,但終歸是商業模式可成立的應用。
至于目前宣傳較多的裸眼3D,則更多的是從體驗升級和流量激發的角度來激活5G-A的價值。
裸眼3D技術的本質是通過給兩個眼睛提供定制化的略有差別的畫面,再通過人腦的疊加處理,產生“3D”的幻覺。
也就是說,屏幕上的一部分像素只能左眼看到,另一部分像素只能右眼看到,為了達到跟傳統屏幕一樣的分辨率,理論上裸眼3D就要多一倍的像素數量。視頻傳輸時,也要分左眼和右眼兩個畫面版本,網絡流量需求自然也就增大了。
上面還是單人使用的場景。如果要多人同時觀看,每個人站的角度都不同,需要為每個人的兩個眼睛都提供不同的視頻畫面版本。要達到理想的清晰度,屏幕所需的像素數量指數增加,對網絡流量的需求水漲船高。通常情況下,3D視頻對帶寬的需求是2D視頻的2~10倍。
人在看視頻時,不可能正襟危坐紋絲不動,為了讓兩個眼睛總是能看到不同的畫面,眼球追蹤技術必不可少。并且,眼球追蹤的時延要在20毫秒以內,才能讓用戶感覺是流暢的。因此,裸眼3D對于時延的要求也很高。
那么,裸眼3D的體驗效果怎樣呢?據我在展會上有限的感受來說,原生開發的裸眼3D視頻體驗還可以,但需要一點點時間讓屏幕完成視線的捕捉。如果頭部動作比較頻繁的話,效果就要差一些。但如果是簡單地把2D視頻轉3D的話,看起來效果就非常假了。
下面說下個人觀點。裸眼3D用在手機、平板電腦等小屏上,供單人或者兩三個人觀看的話,短期內是有希望迎來較快增長的,至于用戶買不買單,就要看內容是否足夠吸引人了。如果商業模式能夠走通,說不準裸眼3D生態還能繁榮起來。但是,小屏幕對于網絡流量需求的拉動估計不會太大,難以支撐起5G-A所宣傳的萬兆體驗。
好了,關于數字生活方面的內容就說到這里。總結起來就是,要帶來革命性的體驗,終究還是要有革命性的終端和應用。5G在個人應用領域,總有些有力使不上的感覺。5G-A階段,網絡的供給能力更上一層樓,終端和應用還是在既定的軌道上緩步前行,革命談不上,體驗越來越好是無可否認的。
行業應用
關于5G在行業的應用,大體可分為兩類。一類是在企業園區內部署的5G專網,另一類則是面向廣域覆蓋的物聯網。
關于企業內部署的5G專網,如果僅僅用于園區的監控、安防、人員管理等,其實4G完全也可以做,并不能展現5G的優勢。近幾年經過多方不遺余力地推廣,5G園區網已經有了很多的應用案例。
但要讓5G從園區的邊邊角角深入到工廠的生產線,真刀真槍地去控制那些精密且昂貴的裝備,就需要具備確定性的服務能力。確定性的服務能力最核心的點就是網絡的時延都在限定的范圍內,時延大了自然不行,小了也不行,時大時小老是抖動更不行。5G-A就是要通過和其他技術結合,去解決這個確定性的問題。
那么,企業的生產線是不是一定就要用5G-A呢?不用當然是沒啥問題的,這么多年都這么過來了,有很多的技術都可以保證網絡的確定性。有了5G-A,企業就多了一個選擇,這個選擇可以讓設備擺脫線纜的束縛,俗稱“剪辮子”,讓組網更簡單更便捷,產線調整的靈活性也更高了。
5G-A和企業的需求這么雙向奔赴,專網的建設和應用是未來可期的。只是,這個過程相當緩慢,需要企業在數字化轉型戰略及投入產出比上綜合考慮,并不是標準完成了,政策指引了,就能來個跨越式發展。
下面,我們再說5G-A面向廣域覆蓋的物聯網。
物聯網對速率和時延的要求不高。低速物聯網,幾十上百kbps的速率,秒級的時延就已經滿足要求;中高速物聯網,幾十上百Mbps,上百毫秒的時延對于大部分應用來說也夠用了。
低速物聯網有NB-IoT,中高速物聯網有4G LTE也足夠了。那還要5G-A做啥?
本質上就是,4G已成為過去時,5G終將全面取代4G,在標準上,就要為這個目標鋪路,5G不能留下能力死角。
物聯網應用除了對速率和時延的要求不高之外,最突出的特點是對成本極為敏感。而5G初期由于死磕性能,終端要支持100M帶寬,高階MIMO,高階調制等,成本很高,于是在R17 還引入了RepCap技術,這個名字看起來高深莫測的術語其實不過是“降低能力”的縮寫,意在打造一個“5G版本的4G”。
隨著RepCap在5G-A的演進,終端成本會更低,網絡也開通RepCap也沒有太多成本,好處是增加了更多類型終端接入的可能性,讓網絡的利用率更高。投入巨額成本建設的5G網絡,應該物盡其用才能發揮最大價值。
邊界拓展
在傳統的無線通信行業里面,通信就是采用電磁波來傳遞信息的。然而電磁波的應用方向可以有很多種,比如雷達就是發射電磁波然后通過接收反射信號來探測物體,這也叫做感知。
既然通信和感知這兩件事情電磁波都可以做,為什么不能在基站上都實現了?
這就是通信感知一體化技術,簡稱通感(ISAC)。通感是真真正正在5G-A階段引入的全新能力,可以解鎖我們之前想象不到的應用。
比如,借助路邊的基站,無需攝像頭就可以實現車流的統計,甚至還能精細感知每一輛車和行人的行動軌跡,并給后方車輛發送“鬼探頭”警告。橋梁有了微形變,基站可以長期通過通感技術來進行監測。在醫院,室內小基站可以檢測病人的呼吸是否正常,是否摔倒。在空中,基站可以實現無人機的檢測和管理,實現定位、軌跡跟蹤、電子圍欄等應用。
這里面值得一提的是“低空經濟”。無人機除了常見的航拍能力之外,還可以進行物流運輸、農林防護、應急救援等應用。和我們的生活最為密切的是無人機送快遞、送外賣等等,沒有了地面復雜環境,無人機往往更為高效。通感技術,作為無人機管控的基礎技術之一,擁有很大的想象空間。
此外就是地面通信和衛星通信的融合:空天地一體技術,也叫非地面網絡(NTN)。
由于地球上絕大部分區域都是海洋,陸地上適宜人居住的土地也不多,這么多年經歷了5代的地面通信建設,其實也只覆蓋了不到10%的地球表面。
雖說絕大多數人的生活半徑也就方圓幾公里,但海洋沙漠總有人涉足,通信的需求還是有的,有了空天地一體技術將5G和衛星結合起來,普通手機就可以直連衛星,不管在哪里都不失聯,開啟“消費級”衛星通信時代。
并且,對于廣闊的無人區域,可能有不少的監測和考察的需求,很多物聯網設備都需要聯網才能回傳數據。有了非地面網絡,可以低成本實現無死角全球覆蓋,對于海洋經濟的發展也有很大幫助。
最后我們再說下人工智能在5G-A中的應用。
隨著生成式AI引發的熱潮,萬物皆需AI賦能成為了共識。那移動通信怎么和AI結合呢?目前業界研究的方向是通過AI來輔助網絡資源的高效分配,提升網絡運維的自動化能力等,最核心目標的是將AI算法融入5G-A網絡物理層算法,用來提升5G空口的功能和性能。
雖說5G自身變得越來越智能了,但對于普通用戶能感受到的,本質上是ChatGPT、文心一言、Sora等各種AI大模型應用,5G在其中起到的仍然是管道的作用。
寫在后面
時代的洪流滾滾向前,5G向5G-A的演進亦是大勢所趨。探索技術創新,向6G投石問路也是必須的。
我們要明確的是,不同于4G到5G的代際更新,5G-A仍然是5G,技術體系和網絡架構都沒有變化,只是對已有的功能進行了增強,并補足了一些空缺,并引入了突破服務邊界新功能。
因此,5G-A的絕大部分能力,都可以通過軟件升級實現,如RedCap,3CC等,規模開通并無不可。對于5G-A等需要新硬件才能支持的能力,按需建設就好,沒必要全國覆蓋。對于行業應用,必然會考量投入產出。
因此,大可不必罵“5G才花了那么多錢,又拿5G-A騙錢”,這就是5G正常的延續。
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