6月6日消息,人民日報官方推特賬號、官方微博發布消息稱,工信部將於今日正式發放5G商用牌照。此前,多位接近運營商內部人士也曾稱,5G牌照將於今日發放。6月3日,工信部宣布將於近期發放5G商用牌照。工信部方面公開表示,中國5G已經具備商用基礎。近期,工業和信息化部將發放5G商用牌照,中國將正式進入5G商用元年。

去年12月,工信部就向三大運營商發放了5G網絡試驗牌照,目前,三大運營商已在各大城市建設5G基站,開展5G外場測試。

中國將正式進入5G商用元年。這也意味着,中國商用5G的時間表從2020年提前到2019年。

 

2019年來,全球5G步伐正在提速。GSMA(全球移動通信系統協會)大中華區戰略合作總經理葛頎表示,截至目前,韓國、美國、瑞士、英國開通了5G服務。GSMA預計,到今年年底,全球將有29個市場開通5G服務,連接數達到1000萬個。

全球不少國家都對5G發展寄予厚望,爭取進入5G第一波商用。對此,中國TD產業聯盟秘書長楊驊解釋說,當一國發放5G牌照,產業界就會投入該國市場,滿足其市場的需求,為其開發產品,形成產業上的優勢,進而形成商業應用上的優勢。因此,各國都希望通過發放牌照來聚集產業資源。

激烈競爭下,全球5G發展提速。中國適應全球5G發展形勢,順勢而為,提前發放5G牌照,意在搶佔5G先機。

中國信息通信研究院政策與經濟研究所高級工程師龔達寧表示,中國在5G技術、標準、產業初步建立競爭優勢。在技術標準方面,中國倡導的5G概念、應用場景和技術指標已納入國際電信聯盟(ITU)的5G定義,中國企業提出的靈活系統設計、極化碼、大規模天線和新型網絡架構等關鍵技術已成為國際標準的重點內容。

中國還具備非常強的產業能力。楊驊舉例說,在無線產品方面,無論是獨立組網,還是非獨立組網,中國國內企業的產品在測試上都是領先的,性價比方面有很強的競爭優勢。

德國專利數據公司IPlytics發布最新5G專利報告顯示,截至2019年4月,中國企業申請的5G通訊系統SEPs(標準關鍵專利)件數佔全球34%,傲居全球第一。其中,華為更是擁有15%的SEPs,為世界5G專利龍頭。

目前,中國已在多地開展5G規模測試和業務示範。例如,中國移動在杭州、上海、廣州、蘇州、武漢五個城市開展外場測試,每個城市將建設超過100個5G基站,還在北京、成都、深圳等12個城市進行5G業務和應用示範。

由於相關設備具備商用基礎,5G規模測試和應用創新也在持續進行,中國提前發放5G牌照不會打亂5G從規模測試到商用的節奏。

中國提前發放5G牌照,還將對中國經濟和世界經濟帶來利好。在中國,傳統的“鐵公基”對經濟的拉動作用邊際效應遞減,5G將助推各行各業數字化、智能化革命,助推中國經濟高質量發展。

中國工程院院士鄔賀銓表示,5G最大的意義是工業互聯網,傳統企業擁抱工業互聯網之後會帶來顛覆性革命。5G起步基本上還是面向消費為主,到2035年左右,會實現80%面向工業。

中國信息通信研究院的《5G產業經濟貢獻》稱,在經濟社會直接貢獻方面,預計2020-2025年期間,中國5G商用直接帶動的經濟總產出達10.6萬億元(人民幣,下同);間接貢獻方面,預計2020-2025年期間,5G商用間接拉動的經濟總產出約24.8萬億元;就業貢獻方面,預計到2025年,5G將直接創造超過300萬個就業崗位。

龔達寧說,中國將一如既往地歡迎國外企業積极參与中國5G網絡建設和應用推廣,繼續深化合作,共謀5G發展和創新,共同分享中國5G發展成果。

中國5G具競爭優勢

世界各國如此重視5G,那麼中國處於什麼位置?

根據《5G生態系統:對美國國防部的風險與機遇》,中國,韓國,美國和日本在該領域處於領先地位;英國,德國和法國可以被視為“第二梯隊”的國家;而新加坡,俄羅斯和加拿大則構成“第三梯隊”。

中國信息通信研究院政策與經濟研究所高級工程師龔達寧表示,中國堅持創新與開放相結合,在5G技術、標準、產業初步建立競爭優勢。在技術標準方面,中國倡導的5G概念、應用場景和技術指標已納入國際電信聯盟(ITU)的5G定義,中國企業提出的靈活系統設計、極化碼、大規模天線和新型網絡架構等關鍵技術已成為國際標準的重點內容。

截至2019年5月,在全球20多家企業的5G標準必要專利聲明中,中國企業佔比超過30%,位居首位。

除了專利標準,中國在5G頻譜方面也具有優勢。據中國工程院院士劉韻潔介紹,中國在3GHz和4GHz頻段的頻譜使用上,處在全球引領水平;與5G頻譜劃分的情況相適應,中國6GHz以下頻段的5G系統和終端設備都處在全球領先水平。

中國還具備非常強的產業能力。楊驊表示,在無線產品方面,無論是獨立組網,還是非獨立組網,中國國內企業的產品在測試上都是領先的。而且由於國情狀況,產品在性價比方面,有很強的競爭優勢。在終端產品方面,全球前五的品牌中,中國佔到三家。特殊的國情造就了中國的產業能力非常強。

中國華為公司是5G產業鏈的優秀代表。據華為透露,華為持有2750項5G專利。德國專利數據公司IPlytics發布最新5G專利報告顯示,截至2019年4月,中國企業申請的5G通訊系統SEPs(標準關鍵專利)件數佔全球34%,傲居全球第一。其中,華為更是擁有15%的SEPs,為世界5G專利龍頭。

數據顯示,華為目前獲得全球42個商用合約,其中25個來自歐洲、6個來自亞太、10個來自中東、1個來自非洲。華為全球5G網路設備發貨量已超過10萬套,佔全球5G商用發貨的相當部分。

目前,中國已在多地開展5G規模測試和業務示範,為商用打下了堅實的地基。

中國移動在杭州、上海、廣州、蘇州、武漢五個城市開展外場測試,每個城市將建設超過100個5G基站,還將在北京、成都、深圳等12個城市進行5G業務和應用示範;中國電信試點城市為“6+6”,其中包括之前已確定的雄安、深圳、上海、蘇州、成都、蘭州六個城市;中國聯通今年結合發改委和工信部重大專項,擬在北京、天津、青島、杭州、南京、武漢、貴陽、成都、深圳、福州、鄭州、瀋陽等16個城市開展試點。

雖然提前發放5G牌照,但由於相關設備具備商用基礎,因此不會打亂5G從規模測試,到試商用,再到商用的節奏。

5G商用,首先是熱點城市、熱點地區率先商用。楊驊預計,通過發放5G牌照,2019年中國將迎來5G大規模建網,但大規模的發展用戶將是2020年。

楊驊表示,發放5G牌照將對5G產業有很大的提升作用。產業的成熟由市場推動,用得越多,產業越成熟。發放5G牌照,是對5G產業的巨大促進,可以讓廠商增加信心,投入更多資源進一步完善和提升產品性能,提高產品性價比。

5G助推高質量發展

中國發放5G牌照,不僅是通信產業的利好,也傳達出對中國經濟和世界經濟的利好。

中國經濟正在向高質量發展轉型,傳統的“鐵公基”對經濟的拉動作用邊際效應遞減,而5G將給各行各業帶來改變,助推各行各業數字化、智能化革命,助推中國經濟高質量發展。

中國工程院院士鄔賀銓表示,5G最大的意義是工業互聯網,它會改造傳統企業,傳統企業擁抱工業互聯網之後會帶來顛覆性革命。5G起步基本上還是面向消費為主,到2035年左右,會實現80%面向工業。

楊驊說,5G發牌意味着運營商可以大規模建網,有了網絡基礎,面向社會、面向行業的融合創新如智慧城市、工業互聯網等才能快速發展起來。

根據4G網絡建設經驗,在發放牌照後,經過兩到三年時間,才能夠形成一張成熟的商用網絡。在建網期間,電信運營商將大規模投資網絡設備。僅以基站為例,中國移動建設4G網絡,共擁有242萬個4G基站,目前還在擴大之中。

中國工程院院士鄔賀銓此前表示,中國4G投資高達7200億元人民幣。而5G的投資將會更多。

中國信息通信研究院的《5G產業經濟貢獻》稱,在經濟社會直接貢獻方面,預計2020-2025年期間,我國5G商用直接帶動的經濟總產出達10.6萬億元,直接創造的經濟增加值達3.3萬億元;間接貢獻方面,預計2020-2025年期間,我國5G商用間接拉動的經濟總產出約24.8萬億元,間接帶動的經濟增加值達8.4萬億元;就業貢獻方面,預計到2025年,5G將直接創造超過300萬個就業崗位。

在中美貿易談判陷入僵局,全球經濟增長陷入低迷的背景下,中國發放5G牌照做大5G蛋糕,也給世界經濟帶來信心。

中國信息通信研究院政策與經濟研究所高級工程師龔達寧說,中國將一如既往地歡迎國外企業積极參与中國5G網絡建設和應用推廣,繼續深化合作,共謀5G發展和創新,共同分享中國5G發展成果。

中國國際經濟交流中心首席研究員張燕生對中新社國是直通車表示,中國建設5G仍將對外國企業保持開放,這也給包括華為在內的中外企業帶來利好,為企業的可持續發展提供強有力支撐。

那麼,到底什麼是5G?

今天的故事,從一個公式開始講起。

這是一個既簡單又神奇的公式。說它簡單,是因為它一共只有3個字母。而說它神奇,是因為這個公式蘊含了博大精深的通信技術奧秘,這個星球上有無數的人都在為之魂牽夢繞。

這個公式,就是它——

我相信很多同學都認出這個公式了,如果沒認出來,而且你又是一個理科生的話,請記得有空多給你的中學物理老師打打電話!

小棗君解釋一下,上面這個公式,這是物理學的基本公式,光速=波長×頻率。

對於這個公式,可以這麼說:無論是1G、2G、3G,還是4G、5G,萬變不離其宗,全部都是在它身上做文章,沒有跳出它的“五指山”。

且聽我慢慢道來。。。

有線?無線?

通信技術,無論什麼黑科技白科技,歸根到底,就分為兩種——有線通信和無線通信。

我和你打電話,信息數據要麼在空中傳播(看不見、摸不着),要麼在實物上傳播(看得見、摸得着)。

如果是在實體物質上傳播,就是有線通信,基本上就是用的銅線、光纖這些線纜,統稱為有線介質。

在有線介質上傳播數據,速率可以達到很高的數值。

以光纖為例,在實驗室中,單條光纖最大速度已達到了26Tbps。。。是傳統網線的兩萬六千倍。。。

光纖

而空中傳播這部分,才是移動通信的瓶頸所在。

目前主流的移動通信標準,是4G LTE,理論速率只有150Mbps(不包括載波聚合)。這個和有線是完全沒辦法相比的。

所以,5G如果要實現端到端的高速率,重點是突破無線這部分的瓶頸。

好大一個波

大家都知道,無線通信就是利用電磁波進行通信。電波和光波,都屬於電磁波。

電磁波的功能特性,是由它的頻率決定的。不同頻率的電磁波,有不同的屬性特點,從而有不同的用途。

例如,高頻的γ射線,具有很大的殺傷力,可以用來治療腫瘤。

電磁波的不斷頻率

我們目前主要使用電波進行通信。當然,光波通信也在崛起,例如LiFi。

LiFi(Light Fidelity),可見光通信

不偏題,回到電波先。

電波屬於電磁波的一種,它的頻率資源是有限的。

為了避免干擾和衝突,我們在電波這條公路上進一步劃分車道,分配給不同的對象和用途。

不同頻率電波的用途

請大家注意上面圖中的紅色字體。一直以來,我們主要是用中頻~超高頻進行手機通信的。

例如經常說的“GSM900”、“CDMA800”,其實意思就是指,工作頻段在900MHz的GSM,和工作頻段在800MHz的CDMA。

目前全球主流的4G LTE技術標準,屬於特高頻和超高頻。

我們國家主要使用超高頻:

大家能看出來,隨着1G、2G、3G、4G的發展,使用的電波頻率是越來越高的。

這是為什麼呢?

這主要是因為,頻率越高,能使用的頻率資源越豐富。頻率資源越豐富,能實現的傳輸速率就越高。

更高的頻率→更多的資源→更快的速度

應該不難理解吧?頻率資源就像車廂,越高的頻率,車廂越多,相同時間內能裝載的信息就越多。

那麼,5G使用的頻率具體是多少呢?

如下圖所示:

5G的頻率範圍,分為兩種:一種是6GHz以下,這個和目前我們的2/3/4G差別不算太大。還有一種,就很高了,在24GHz以上。

目前,國際上主要使用28GHz進行試驗(這個頻段也有可能成為5G最先商用的頻段)。

如果按28GHz來算,根據前文我們提到的公式:

好啦,這個就是5G的第一個技術特點——

毫 米 波

請允許我再發一遍剛才那個頻率對照表:

請注意看最下面一行,是不是就是“毫米波”?

繼續,繼續!

好了,既然,頻率高這麼好,你一定會問:“為什麼以前我們不用高頻率呢?”

原因很簡單——不是不想用,是用不起。

電磁波的顯著特點:頻率越高,波長越短,越趨近於直線傳播(繞射能力越差)。頻率越高,在傳播介質中的衰減也越大。

你看激光筆(波長635nm左右),射出的光是直的吧,擋住了就過不去了。

再看衛星通信和GPS導航(波長1cm左右),如果有遮擋物,就沒信號了吧。

衛星那口大鍋,必須校準瞄着衛星的方向,否則哪怕稍微歪一點,都會影響信號質量。

移動通信如果用了高頻段,那麼它最大的問題,就是傳輸距離大幅縮短,覆蓋能力大幅減弱。

覆蓋同一個區域,需要的5G基站數量,將大大超過4G。

基站數量意味着什麼?錢啊!投資啊!成本啊!

頻率越低,網絡建設就越省錢,競爭起來就越有利。這就是為什麼,這些年,電信、移動、聯通為了低頻段而爭得頭破血流。

有的頻段甚至被稱為——黃金頻段。

這也是為什麼,5G時代,運營商拚命懟設備商,希望基站降價。(如果真的上5G,按以往的模式,設備商就發大財了。)

所以,基於以上原因,在高頻率的前提下,為了減輕網絡建設方面的成本壓力,5G必須尋找新的出路。

出路有哪些呢?

首先,就是微基站。

微 基 站

基站有兩種,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:

室外常見,建一個覆蓋一大片

微基站:

看上去是不是很酷炫?

還有更小的,巴掌那麼大

其實,微基站現在就有不少,尤其是城區和室內,經常能看到。

以後,到了5G時代,微基站會更多,到處都會裝上,幾乎隨處可見。

你肯定會問,那麼多基站在身邊,會不會對人體造成影響?

我的回答是——不會。

其實,和傳統認知恰好相反,事實上,基站數量越多,輻射反而越小!

你想一下,冬天,一群人的房子里,一個大功率取暖器好,還是幾個小功率取暖器好?

大功率方案▼

小功率方案▼

上面的圖,一目了然了。基站小,功率低,對大家都好。如果只採用一個大基站,離得近,輻射大,離得遠,沒信號,反而不好。

天線去哪了?

大家有沒有發現,以前大哥大都有很長的天線,早期的手機也有突出來的小天線,為什麼現在我們的手機都沒有天線了?

其實,我們並不是不需要天線,而是我們的天線變小了。

根據天線特性,天線長度應與波長成正比,大約在1/10~1/4之間。

隨着時間變化,我們手機的通信頻率越來越高,波長越來越短,天線也就跟着變短啦!

毫米波通信,天線也變成毫米級。。。

這就意味着,天線完全可以塞進手機的裡面,甚至可以塞很多根。。。

這就是5G的第三大殺手鐧——

Massive MIMO(多天線技術)

MIMO就是“多進多出”(Multiple-Input Multiple-Output),多根天線發送,多根天線接收。

在LTE時代,我們就已經有MIMO了,但是天線數量並不算多,只能說是初級版的MIMO。

到了5G時代,繼續把MIMO技術發揚光大,現在變成了加強版的Massive MIMO(Massive:大規模的,大量的)。

手機裡面都能塞好多根天線,基站就更不用說了。

以前的基站,天線就那麼幾根:

5G時代,天線數量不是按根來算了,是按“陣”。。。“天線陣列”。。。一眼看去,要得密集恐懼症的節奏。。。

不過,天線之間的距離也不能太近。

因為天線特性要求,多天線陣列要求天線之間的距離保持在半個波長以上。如果距離近了,就會互相干擾,影響信號的收發。

你是直的?還是彎的?

大家都見過燈泡發光吧?

其實,基站發射信號的時候,就有點像燈泡發光。

信號是向四周發射的,對於光,當然是照亮整個房間,如果只是想照亮某個區域或物體,那麼,大部分的光都浪費了。。。

基站也是一樣,大量的能量和資源都浪費了。

我們能不能找到一隻無形的手,把散開的光束縛起來呢?

這樣既節約了能量,也保證了要照亮的區域有足夠的光。

答案是:可以。

這就是——

波 束 賦 形

波束賦形

在基站上布設天線陣列,通過對射頻信號相位的控制,使得相互作用後的電磁波的波瓣變得非常狹窄,並指向它所提供服務的手機,而且能跟據手機的移動而轉變方向。

這種空間復用技術,由全向的信號覆蓋變為了精準指向性服務,波束之間不會干擾,在相同的空間中提供更多的通信鏈路,極大地提高基站的服務容量。

直的都能掰成彎的。。。還有什麼是通信磚家干不出來的?

別收我錢,行不行?

在目前的移動通信網絡中,即使是兩個人面對面撥打對方的手機(或手機對傳照片),信號都是通過基站進行中轉的,包括控制信令和數據包。。。

而在5G時代,這種情況就不一定了。

5G的第五大特點——D2D,也就是Device to Device(設備到設備)。

D2D

5G時代,同一基站下的兩個用戶,如果互相進行通信,他們的數據將不再通過基站轉發,而是直接手機到手機。。。

這樣,就節約了大量的空中資源,也減輕了基站的壓力。

不過,如果你覺得這樣就不用付錢,那你就圖樣圖森破了。

控制消息還是要從基站走的,你用着頻譜資源,運營商爸爸怎麼可能放過你。。。

後記。。。

寫着寫着,小棗君發現洋洋洒洒寫的有點多。。。

能看到這的,都是真愛啊。。。

相信大家通過本文,對5G和她背後的通信知識已經有了深刻的理解。而這一切,都只是源於一個小學生都能看懂的數學公式。不是么?

通信技術並不神秘,5G作為通信技術皇冠上最耀眼的寶石,也不是什麼遙不可及的創新革命技術,它更多是對現有通信技術的演進。

正如一位高人所說——

通信技術的極限,並不是技術工藝方面的限制,而是建立在嚴謹數學基礎上的推論,在可以遇見的未來是基本不可能突破的。

如何在科學原理的範疇內,進一步發掘通信的潛力,是通信行業眾多奮鬥者們孜孜不倦的追求。

好啦,今天就到這裡吧。謝謝大家的觀看,再見!