6月6日消息,人民日报官方推特账号、官方微博发布消息称,工信部将于今日正式发放5G商用牌照。此前,多位接近运营商内部人士也曾称,5G牌照将于今日发放。6月3日,工信部宣布将于近期发放5G商用牌照。工信部方面公开表示,中国5G已经具备商用基础。近期,工业和信息化部将发放5G商用牌照,中国将正式进入5G商用元年。

去年12月,工信部就向三大运营商发放了5G网络试验牌照,目前,三大运营商已在各大城市建设5G基站,开展5G外场测试。

中国将正式进入5G商用元年。这也意味着,中国商用5G的时间表从2020年提前到2019年。

 

2019年来,全球5G步伐正在提速。GSMA(全球移动通信系统协会)大中华区战略合作总经理葛颀表示,截至目前,韩国、美国、瑞士、英国开通了5G服务。GSMA预计,到今年年底,全球将有29个市场开通5G服务,连接数达到1000万个。

全球不少国家都对5G发展寄予厚望,争取进入5G第一波商用。对此,中国TD产业联盟秘书长杨骅解释说,当一国发放5G牌照,产业界就会投入该国市场,满足其市场的需求,为其开发产品,形成产业上的优势,进而形成商业应用上的优势。因此,各国都希望通过发放牌照来聚集产业资源。

激烈竞争下,全球5G发展提速。中国适应全球5G发展形势,顺势而为,提前发放5G牌照,意在抢占5G先机。

中国信息通信研究院政策与经济研究所高级工程师龚达宁表示,中国在5G技术、标准、产业初步建立竞争优势。在技术标准方面,中国倡导的5G概念、应用场景和技术指标已纳入国际电信联盟(ITU)的5G定义,中国企业提出的灵活系统设计、极化码、大规模天线和新型网络架构等关键技术已成为国际标准的重点内容。

中国还具备非常强的产业能力。杨骅举例说,在无线产品方面,无论是独立组网,还是非独立组网,中国国内企业的产品在测试上都是领先的,性价比方面有很强的竞争优势。

德国专利数据公司IPlytics发布最新5G专利报告显示,截至2019年4月,中国企业申请的5G通讯系统SEPs(标准关键专利)件数占全球34%,傲居全球第一。其中,华为更是拥有15%的SEPs,为世界5G专利龙头。

目前,中国已在多地开展5G规模测试和业务示范。例如,中国移动在杭州、上海、广州、苏州、武汉五个城市开展外场测试,每个城市将建设超过100个5G基站,还在北京、成都、深圳等12个城市进行5G业务和应用示范。

由于相关设备具备商用基础,5G规模测试和应用创新也在持续进行,中国提前发放5G牌照不会打乱5G从规模测试到商用的节奏。

中国提前发放5G牌照,还将对中国经济和世界经济带来利好。在中国,传统的“铁公基”对经济的拉动作用边际效应递减,5G将助推各行各业数字化、智能化革命,助推中国经济高质量发展。

中国工程院院士邬贺铨表示,5G最大的意义是工业互联网,传统企业拥抱工业互联网之后会带来颠覆性革命。5G起步基本上还是面向消费为主,到2035年左右,会实现80%面向工业。

中国信息通信研究院的《5G产业经济贡献》称,在经济社会直接贡献方面,预计2020-2025年期间,中国5G商用直接带动的经济总产出达10.6万亿元(人民币,下同);间接贡献方面,预计2020-2025年期间,5G商用间接拉动的经济总产出约24.8万亿元;就业贡献方面,预计到2025年,5G将直接创造超过300万个就业岗位。

龚达宁说,中国将一如既往地欢迎国外企业积极参与中国5G网络建设和应用推广,继续深化合作,共谋5G发展和创新,共同分享中国5G发展成果。

中国5G具竞争优势

世界各国如此重视5G,那么中国处于什么位置?

根据《5G生态系统:对美国国防部的风险与机遇》,中国,韩国,美国和日本在该领域处于领先地位;英国,德国和法国可以被视为“第二梯队”的国家;而新加坡,俄罗斯和加拿大则构成“第三梯队”。

中国信息通信研究院政策与经济研究所高级工程师龚达宁表示,中国坚持创新与开放相结合,在5G技术、标准、产业初步建立竞争优势。在技术标准方面,中国倡导的5G概念、应用场景和技术指标已纳入国际电信联盟(ITU)的5G定义,中国企业提出的灵活系统设计、极化码、大规模天线和新型网络架构等关键技术已成为国际标准的重点内容。

截至2019年5月,在全球20多家企业的5G标准必要专利声明中,中国企业占比超过30%,位居首位。

除了专利标准,中国在5G频谱方面也具有优势。据中国工程院院士刘韵洁介绍,中国在3GHz和4GHz频段的频谱使用上,处在全球引领水平;与5G频谱划分的情况相适应,中国6GHz以下频段的5G系统和终端设备都处在全球领先水平。

中国还具备非常强的产业能力。杨骅表示,在无线产品方面,无论是独立组网,还是非独立组网,中国国内企业的产品在测试上都是领先的。而且由于国情状况,产品在性价比方面,有很强的竞争优势。在终端产品方面,全球前五的品牌中,中国占到三家。特殊的国情造就了中国的产业能力非常强。

中国华为公司是5G产业链的优秀代表。据华为透露,华为持有2750项5G专利。德国专利数据公司IPlytics发布最新5G专利报告显示,截至2019年4月,中国企业申请的5G通讯系统SEPs(标准关键专利)件数占全球34%,傲居全球第一。其中,华为更是拥有15%的SEPs,为世界5G专利龙头。

数据显示,华为目前获得全球42个商用合约,其中25个来自欧洲、6个来自亚太、10个来自中东、1个来自非洲。华为全球5G网路设备发货量已超过10万套,占全球5G商用发货的相当部分。

目前,中国已在多地开展5G规模测试和业务示范,为商用打下了坚实的地基。

中国移动在杭州、上海、广州、苏州、武汉五个城市开展外场测试,每个城市将建设超过100个5G基站,还将在北京、成都、深圳等12个城市进行5G业务和应用示范;中国电信试点城市为“6+6”,其中包括之前已确定的雄安、深圳、上海、苏州、成都、兰州六个城市;中国联通今年结合发改委和工信部重大专项,拟在北京、天津、青岛、杭州、南京、武汉、贵阳、成都、深圳、福州、郑州、沈阳等16个城市开展试点。

虽然提前发放5G牌照,但由于相关设备具备商用基础,因此不会打乱5G从规模测试,到试商用,再到商用的节奏。

5G商用,首先是热点城市、热点地区率先商用。杨骅预计,通过发放5G牌照,2019年中国将迎来5G大规模建网,但大规模的发展用户将是2020年。

杨骅表示,发放5G牌照将对5G产业有很大的提升作用。产业的成熟由市场推动,用得越多,产业越成熟。发放5G牌照,是对5G产业的巨大促进,可以让厂商增加信心,投入更多资源进一步完善和提升产品性能,提高产品性价比。

5G助推高质量发展

中国发放5G牌照,不仅是通信产业的利好,也传达出对中国经济和世界经济的利好。

中国经济正在向高质量发展转型,传统的“铁公基”对经济的拉动作用边际效应递减,而5G将给各行各业带来改变,助推各行各业数字化、智能化革命,助推中国经济高质量发展。

中国工程院院士邬贺铨表示,5G最大的意义是工业互联网,它会改造传统企业,传统企业拥抱工业互联网之后会带来颠覆性革命。5G起步基本上还是面向消费为主,到2035年左右,会实现80%面向工业。

杨骅说,5G发牌意味着运营商可以大规模建网,有了网络基础,面向社会、面向行业的融合创新如智慧城市、工业互联网等才能快速发展起来。

根据4G网络建设经验,在发放牌照后,经过两到三年时间,才能够形成一张成熟的商用网络。在建网期间,电信运营商将大规模投资网络设备。仅以基站为例,中国移动建设4G网络,共拥有242万个4G基站,目前还在扩大之中。

中国工程院院士邬贺铨此前表示,中国4G投资高达7200亿元人民币。而5G的投资将会更多。

中国信息通信研究院的《5G产业经济贡献》称,在经济社会直接贡献方面,预计2020-2025年期间,我国5G商用直接带动的经济总产出达10.6万亿元,直接创造的经济增加值达3.3万亿元;间接贡献方面,预计2020-2025年期间,我国5G商用间接拉动的经济总产出约24.8万亿元,间接带动的经济增加值达8.4万亿元;就业贡献方面,预计到2025年,5G将直接创造超过300万个就业岗位。

在中美贸易谈判陷入僵局,全球经济增长陷入低迷的背景下,中国发放5G牌照做大5G蛋糕,也给世界经济带来信心。

中国信息通信研究院政策与经济研究所高级工程师龚达宁说,中国将一如既往地欢迎国外企业积极参与中国5G网络建设和应用推广,继续深化合作,共谋5G发展和创新,共同分享中国5G发展成果。

中国国际经济交流中心首席研究员张燕生对中新社国是直通车表示,中国建设5G仍将对外国企业保持开放,这也给包括华为在内的中外企业带来利好,为企业的可持续发展提供强有力支撑。

那么,到底什么是5G?

今天的故事,从一个公式开始讲起。

这是一个既简单又神奇的公式。说它简单,是因为它一共只有3个字母。而说它神奇,是因为这个公式蕴含了博大精深的通信技术奥秘,这个星球上有无数的人都在为之魂牵梦绕。

这个公式,就是它——

我相信很多同学都认出这个公式了,如果没认出来,而且你又是一个理科生的话,请记得有空多给你的中学物理老师打打电话!

小枣君解释一下,上面这个公式,这是物理学的基本公式,光速=波长×频率。

对于这个公式,可以这么说:无论是1G、2G、3G,还是4G、5G,万变不离其宗,全部都是在它身上做文章,没有跳出它的“五指山”。

且听我慢慢道来。。。

有线?无线?

通信技术,无论什么黑科技白科技,归根到底,就分为两种——有线通信和无线通信。

我和你打电话,信息数据要么在空中传播(看不见、摸不着),要么在实物上传播(看得见、摸得着)。

如果是在实体物质上传播,就是有线通信,基本上就是用的铜线、光纤这些线缆,统称为有线介质。

在有线介质上传播数据,速率可以达到很高的数值。

以光纤为例,在实验室中,单条光纤最大速度已达到了26Tbps。。。是传统网线的两万六千倍。。。

光纤

而空中传播这部分,才是移动通信的瓶颈所在。

目前主流的移动通信标准,是4G LTE,理论速率只有150Mbps(不包括载波聚合)。这个和有线是完全没办法相比的。

所以,5G如果要实现端到端的高速率,重点是突破无线这部分的瓶颈。

好大一个波

大家都知道,无线通信就是利用电磁波进行通信。电波和光波,都属于电磁波。

电磁波的功能特性,是由它的频率决定的。不同频率的电磁波,有不同的属性特点,从而有不同的用途。

例如,高频的γ射线,具有很大的杀伤力,可以用来治疗肿瘤。

电磁波的不断频率

我们目前主要使用电波进行通信。当然,光波通信也在崛起,例如LiFi。

LiFi(Light Fidelity),可见光通信

不偏题,回到电波先。

电波属于电磁波的一种,它的频率资源是有限的。

为了避免干扰和冲突,我们在电波这条公路上进一步划分车道,分配给不同的对象和用途。

不同频率电波的用途

请大家注意上面图中的红色字体。一直以来,我们主要是用中频~超高频进行手机通信的。

例如经常说的“GSM900”、“CDMA800”,其实意思就是指,工作频段在900MHz的GSM,和工作频段在800MHz的CDMA。

目前全球主流的4G LTE技术标准,属于特高频和超高频。

我们国家主要使用超高频:

大家能看出来,随着1G、2G、3G、4G的发展,使用的电波频率是越来越高的。

这是为什么呢?

这主要是因为,频率越高,能使用的频率资源越丰富。频率资源越丰富,能实现的传输速率就越高。

更高的频率→更多的资源→更快的速度

应该不难理解吧?频率资源就像车厢,越高的频率,车厢越多,相同时间内能装载的信息就越多。

那么,5G使用的频率具体是多少呢?

如下图所示:

5G的频率范围,分为两种:一种是6GHz以下,这个和目前我们的2/3/4G差别不算太大。还有一种,就很高了,在24GHz以上。

目前,国际上主要使用28GHz进行试验(这个频段也有可能成为5G最先商用的频段)。

如果按28GHz来算,根据前文我们提到的公式:

好啦,这个就是5G的第一个技术特点——

毫 米 波

请允许我再发一遍刚才那个频率对照表:

请注意看最下面一行,是不是就是“毫米波”?

继续,继续!

好了,既然,频率高这么好,你一定会问:“为什么以前我们不用高频率呢?”

原因很简单——不是不想用,是用不起。

电磁波的显著特点:频率越高,波长越短,越趋近于直线传播(绕射能力越差)。频率越高,在传播介质中的衰减也越大。

你看激光笔(波长635nm左右),射出的光是直的吧,挡住了就过不去了。

再看卫星通信和GPS导航(波长1cm左右),如果有遮挡物,就没信号了吧。

卫星那口大锅,必须校准瞄着卫星的方向,否则哪怕稍微歪一点,都会影响信号质量。

移动通信如果用了高频段,那么它最大的问题,就是传输距离大幅缩短,覆盖能力大幅减弱。

覆盖同一个区域,需要的5G基站数量,将大大超过4G。

基站数量意味着什么?钱啊!投资啊!成本啊!

频率越低,网络建设就越省钱,竞争起来就越有利。这就是为什么,这些年,电信、移动、联通为了低频段而争得头破血流。

有的频段甚至被称为——黄金频段。

这也是为什么,5G时代,运营商拼命怼设备商,希望基站降价。(如果真的上5G,按以往的模式,设备商就发大财了。)

所以,基于以上原因,在高频率的前提下,为了减轻网络建设方面的成本压力,5G必须寻找新的出路。

出路有哪些呢?

首先,就是微基站。

微 基 站

基站有两种,微基站和宏基站。看名字就知道,微基站很小,宏基站很大!

宏基站:

室外常见,建一个覆盖一大片

微基站:

看上去是不是很酷炫?

还有更小的,巴掌那么大

其实,微基站现在就有不少,尤其是城区和室内,经常能看到。

以后,到了5G时代,微基站会更多,到处都会装上,几乎随处可见。

你肯定会问,那么多基站在身边,会不会对人体造成影响?

我的回答是——不会。

其实,和传统认知恰好相反,事实上,基站数量越多,辐射反而越小!

你想一下,冬天,一群人的房子里,一个大功率取暖器好,还是几个小功率取暖器好?

大功率方案▼

小功率方案▼

上面的图,一目了然了。基站小,功率低,对大家都好。如果只采用一个大基站,离得近,辐射大,离得远,没信号,反而不好。

天线去哪了?

大家有没有发现,以前大哥大都有很长的天线,早期的手机也有突出来的小天线,为什么现在我们的手机都没有天线了?

其实,我们并不是不需要天线,而是我们的天线变小了。

根据天线特性,天线长度应与波长成正比,大约在1/10~1/4之间。

随着时间变化,我们手机的通信频率越来越高,波长越来越短,天线也就跟着变短啦!

毫米波通信,天线也变成毫米级。。。

这就意味着,天线完全可以塞进手机的里面,甚至可以塞很多根。。。

这就是5G的第三大杀手锏——

Massive MIMO(多天线技术)

MIMO就是“多进多出”(Multiple-Input Multiple-Output),多根天线发送,多根天线接收。

在LTE时代,我们就已经有MIMO了,但是天线数量并不算多,只能说是初级版的MIMO。

到了5G时代,继续把MIMO技术发扬光大,现在变成了加强版的Massive MIMO(Massive:大规模的,大量的)。

手机里面都能塞好多根天线,基站就更不用说了。

以前的基站,天线就那么几根:

5G时代,天线数量不是按根来算了,是按“阵”。。。“天线阵列”。。。一眼看去,要得密集恐惧症的节奏。。。

不过,天线之间的距离也不能太近。

因为天线特性要求,多天线阵列要求天线之间的距离保持在半个波长以上。如果距离近了,就会互相干扰,影响信号的收发。

你是直的?还是弯的?

大家都见过灯泡发光吧?

其实,基站发射信号的时候,就有点像灯泡发光。

信号是向四周发射的,对于光,当然是照亮整个房间,如果只是想照亮某个区域或物体,那么,大部分的光都浪费了。。。

基站也是一样,大量的能量和资源都浪费了。

我们能不能找到一只无形的手,把散开的光束缚起来呢?

这样既节约了能量,也保证了要照亮的区域有足够的光。

答案是:可以。

这就是——

波 束 赋 形

波束赋形

在基站上布设天线阵列,通过对射频信号相位的控制,使得相互作用后的电磁波的波瓣变得非常狭窄,并指向它所提供服务的手机,而且能跟据手机的移动而转变方向。

这种空间复用技术,由全向的信号覆盖变为了精准指向性服务,波束之间不会干扰,在相同的空间中提供更多的通信链路,极大地提高基站的服务容量。

直的都能掰成弯的。。。还有什么是通信砖家干不出来的?

别收我钱,行不行?

在目前的移动通信网络中,即使是两个人面对面拨打对方的手机(或手机对传照片),信号都是通过基站进行中转的,包括控制信令和数据包。。。

而在5G时代,这种情况就不一定了。

5G的第五大特点——D2D,也就是Device to Device(设备到设备)。

D2D

5G时代,同一基站下的两个用户,如果互相进行通信,他们的数据将不再通过基站转发,而是直接手机到手机。。。

这样,就节约了大量的空中资源,也减轻了基站的压力。

不过,如果你觉得这样就不用付钱,那你就图样图森破了。

控制消息还是要从基站走的,你用着频谱资源,运营商爸爸怎么可能放过你。。。

后记。。。

写着写着,小枣君发现洋洋洒洒写的有点多。。。

能看到这的,都是真爱啊。。。

相信大家通过本文,对5G和她背后的通信知识已经有了深刻的理解。而这一切,都只是源于一个小学生都能看懂的数学公式。不是么?

通信技术并不神秘,5G作为通信技术皇冠上最耀眼的宝石,也不是什么遥不可及的创新革命技术,它更多是对现有通信技术的演进。

正如一位高人所说——

通信技术的极限,并不是技术工艺方面的限制,而是建立在严谨数学基础上的推论,在可以遇见的未来是基本不可能突破的。

如何在科学原理的范畴内,进一步发掘通信的潜力,是通信行业众多奋斗者们孜孜不倦的追求。

好啦,今天就到这里吧。谢谢大家的观看,再见!