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5G的未来,先看“刀法”?
2019-07-30 08:27

5G的未来,先看“刀法”?

文章所属专栏 前沿技术情报所

“刀法”决定5G的边界,边界决定5G的未来。


首先解释一下,这里的“刀法”,并不是指什么武术,而是即将在5G时代真正在移动通信领域进行应用的“网络切片(Network Slicing,一般简称‘切片’)”技术。为什么我们能够给出这么明确的判断呢?这要倒回看整个移动通信的发展趋势,以及5G时代所必须面临的几个问题。



先说移动通信的发展趋势,整个行业的核心发展动力其实是一个“双螺旋”,两股力量分别是半导体和通信技术,前者主导、后者跟进。一方面半导体不断加强手机的计算能力、显示能力、实际性能;另一方面通信技术则在不断“满足”半导体的能力,将越来越多的信息、越来越快地传输到手机上,最终传递给用户。


从1G到4G,这个“双螺旋”都在不断快速前进着,直接推动全球超过30亿人口享受无处不在的通信网络,直接或间接贡献了全球GDP总值的4.5%。


可到了4G落幕,5G即将来临的节骨眼上,这个“双螺旋”实际上已经放慢了。手机有限的物理尺寸(受人类手大小和形状限制)、已经非常趋近于完美的超视网膜级别屏幕(正常使用中基本已经发现像素点)、手机目前依旧相当受限的整体操控方式,智能手机的硬件正愈发成为移动通信全环节中的潜在“信息瓶颈”。



这个时候我们再倒回来看5G的整体规划,你就会发现,相比于相对“停滞”的半导体,这一代通信技术的发展显然仍在继续 。举一个最简单的例子,目前最快的4G手机在理想的环境下网络下行速度最快也只有80Mbps(约为10MB/s)、但最新的5G手机目前已经能够做到1800-2000Mbps(约等于225-250MB/s)。


简单换算一下,一台5G手机的信息交换能力,足够“养活”20多台4G手机了。但问题来了,怎么让5G手机拥有20倍于4G手机的信息获取和呈现能力呢?


获取还算好说,能用语音说的绝不发文字、能用视频绝不语音,争取从源数据上就直接搞“大”。但呈现呢?难道真的像之前我在《5G,真着急》中韩国人那样,“偷偷”在为你同时开好几个直播么?显然不全是。


所以这个时候其实就要提到5G时代,移动通信的最大野心了——全面迈出智能手机领域,开始尝试将整个现实世界和虚拟世界连接起来。


目前能看到的其中一个主战场,就是我们之前已经聊过的V2X车联网《终于是时候期待中国的自动驾驶未来》。又比如5G三大发展方向中的“mMTC(大规模机器通信)”、后者极有可能会让移动通信设备以数倍增长,进而更好的桥接真实与虚拟。


人类能胜任各种工作一样。但机器跟人不一样,向来都是专精于少数的事情,然后凭借“不会疲惫”的属性在最终劳动成果上超越人类。通信领域同样是如此。


以中国目前的无线电波分配图为例,3kHz-300GHz之间波长的无线电频段,基本都已经进行了分配。各种用途的无线电波基本上都是“一个萝卜一个坑”。“获得全球各地政府特定无线电波频段的使用许可”,一直也是各种无线电波应用的重要步骤(部分开放性频段除外)。



之所以这张表中会有这么多个不同颜色(用途)、不同大小(频宽)的彩色小方块划分,就是人类在无线通信过程中,不断针对特定场景设计无线电信息传输系统,并且不断升级传输能力的结果。


这种惯有的模式随着时间的推移,正在让无线电波的资源碎片化,在部分频段已经出现了因为无线电波资源有限,网络拥挤的情况。


以日常家庭为例,撑起家庭无线网络的Wi-Fi主要有两种频段:2400-2495MHz(2.4GHz模式),5170-5825MHz(5GHz模式)。随着越来越多人家中使用Wi-Fi,很多居民区在2.4GHz下的信号干扰也越来越严重,切换到5GHz模式虽然基本信号不会干扰了,但是因为高频信号穿透力不好,结果又会出现不能很好覆盖全家的情况。


归根到底,还是家庭无线网络的整体信息传输需求,超出了它所在的无线电波频段的信息传输能力。


这个时候我们回过头看5G,单台手机就能实现1800-2000Mbps的传输能力(市售Wi-Fi路由器的双频传输能力很多都达不到1000Mbps),这完全就是一把“牛刀”啊。既然这把“牛刀”都已经能搞定8K、VR、云游戏等一系列更苛刻的需求,那我们是不是也能反过来拿这把“牛刀”杀杀“鸡”、甚至是砍砍“蚂蚁”呢?


结果显而易见,直接用“牛刀”上阵并不顺手,于是通信领域的工程师就开始动脑筋了:要不我们想个咒语,可以随自己心意把“牛刀”变成“杀鸡刀”,又或者反过来变?


这实际上就是“网络切片”的核心思想——在即将到来的“大牛刀”5G网络的硬件基础上,加上必须的软硬件,在虚拟层面形成各种用途的子网,进一步让移动通信成为整个无线通信领域的“主干网”。 


如此操作下来,不仅能够凭借无线通信的灵活性极大促进网络边界扩展,同时还无形中消除了不同用途无线网络之间的“隔阂”,进一步加强信息的传递能力。这么赤裸裸的好处,才是推动整个行业想要在5G时代落实切片的原因。


切片该怎么切?


在4G时代,业界已经对不同业务进行了QoS等级的分类和规则使用。在数据传输的过程中,QoS优先级更高的数据会被优先传输。但很显然,这些典型业务依旧是针对手机使用场景而言。



以我们经常提及的一些5G场景来具体看:之前我们说过V2X车联网很可能将会成为自动驾驶时代的“敲门砖”,在V2X中,优先的肯定是延迟,视应用场景和标准可能还有一定量的网速要求;而物联网则是另外一个极端,一般物联网设备都不需要时时刻刻连接上网,而是偶尔上传数据,但物联网设备数量极其庞大。


这些新的业务场景之间的技术要求差距可以达到百倍甚至千倍,脱胎于3G和4G时代,仅针对智能手机的移动宽带业务的QoS方案显然不能胜任。



需要说明的是,“切片”作为5G时代的一个大改变,必然是后置的,在5G网络还没有建设好、前期连智能手机都还没有大规模使用上5G的当下,切片必然是“没影”的,但这不妨碍通信业进行相应的技术储备。



华为早在2017年初就曾联合中国移动、T-Mobile、大众集团发布了一份关于《5G切片白皮书》,里面就已经对切片所需的软硬件、技术趋势进行了详细的说明。


需要注意的是,截至目前“切片”技术仍停留在试验和尝试的阶段。因为目前最新版本的5G移动通信标准3GPP R15中,其实还没有包括切片的内容。按照时间表,2020年初公布的3GPP R16标准中应该会做出进一步的规定。


5G切片时代的3条推荐赛道


最后来说点实际的,5G“切片”背后肯定是有商机的,根据上面提到的趋势,我们也给你总结了其中最重要的3条推荐赛道。


1、硬件之路:利用具有“切片”能力的5G打造具体产品


这一条大赛道的核心思路在于进一步利用互联网化、数字化来提升产品的体验。例如你可以把水表通过5G上网、也可以进一步推进5G物联网,5G带来的具体体验差距,将会推进消费者购买新设备。


2、软件之路:管理、展现、应用5G切片获取的数据


这一条赛道其实跟硬件比较相似,只是最终落地产物不同,软硬也应该是配套使用的。有一点比较特别的是,很多5G硬件即将进入的行业,以往因为软件都必须针对特定硬件打造的原因,往往发展有天花板,在5G切片彻底释放信息传输能力,消除障碍之后,当个行业、应用场景的软件将会很容易形成巨无霸。


3、数据之路:大数据、人工智能用起来


数据这一条赛道对于价值“挖掘”能力要求明显更高,但从潜在投入产出比来看可能是最大的一个。5G切片之后,很多传统场景都将连接上互联网,传感器记录的数据将更快地被收集起来。对于这些采集自现实世界的数据进行基于大数据、人工智能的处理,必然将会发现其中的价值。

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