5G社会：万物互联新时代

张国平

发布于 2020-09-28 09:46:19

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发布于 2020-09-28 09:46:19

新技术的出现，会促使职业劳动模式的转变，甚至催生出更多新型职业。 5G时代会带来人工智能和工业自动化的全面升级，生产活动中劳动力的需求大大减少，大量的劳动力将向内容生产行业和服务行业转移。教育、医疗、娱乐、公共管理等诸多领域，乃至整个社会都将迎来巨大变革。

一、从1G到4G

“5G”（Fifth Generation），第五代移动通信网络技术的商用落地，新的智能终端将会出现，新的生活模式将会产生。 1G，第一代模拟移动通信系统，美国独占鳌头。摩托罗拉公司发明了移动电话的雏形，那就是步话机（SCR-300），而真正的世界首款移动电话是摩托罗拉公司的员工，马丁·库帕，于1973年发明的先进移动电话系统（Advanced Mobile Phone Service,AMPS),俗称“大哥大”。 2G，第二代数字移动通信系统，欧洲奋起直追。多个欧洲国家联合起来，在1982年成立了“移动专家组”，研制2G标准，就是大名鼎鼎的GSM（Global System for Mobile Communication），诞生了多家全球性跨国公司，如诺基亚、爱立信。在诺基亚公司生产的功能机占据市场主流的年代，中国诞生了腾讯、阿里巴巴和百度等知名的互联网企业。 3G，第三代多媒体移动通信系统，中国实现从0到1。中国参与了通信标准的制定工作，那就是中国移动获得牌照的TD-SCDMA，同时在终端、设备、基站、测试等方面，我国的通信技术有了长足的进步。3G时代另一个重要特征是智能手机的出现，乔布斯开发的iPhone智能手机问世，诺基亚手机逐步退出主流市场。 4G，第四代多功能集成宽带移动通信系统，形成移动互联网生态。数据流量呈爆发式增长，PC端应用开始加速向移动端迁移，10年的时间，排名靠前的公司所从事的领域已经转变为互联网、芯片、智能制造。与4G相比，5G应用场景从移动互联网拓展到工业互联网、车联网、物联网等更多领域，能够支撑更大范围、更深层次的产业数字化转型。回顾移动通信发展史，每一次通信技术的迭代升级，都会使人类走上一个阶梯，我们可以坚信，5G技术的到来一定会在接下来的10年留下浓墨重彩的一笔。

5G未来

二、5G技术创新

在通信行业，大量人口红利逐步消失，在个人用户已经走近饱和的时候，更大的一片蓝海吸引了人们的目光，那就是人与物、物与物的通信市场，全球将产生500亿部终端的联接需求，更重要的是无处不在的基础设施支持各行各业开发出众多创新应用产品。根据国际电信联盟ITU的定义，目前，5G主要包括三大业务应用场景：一是增强型移动带宽（eMBB,Enhance Moblie Broadband），5G网络能够在人口密集区域为用户提供100Mbps的用户体验速率和20Gbps的峰值速率。这首先将加快VR眼镜的普及速度，VR眼镜的计算和图像渲染工作可以放在云端进行，实现“无绳化”，也不在有眩晕感。二是海量物联网通信（mMTC,Massive Machine Type Communication），提供低功耗、低成本、海量联接服务，每平方千米能够联接超过100万个智能终端，大规模部署传感器可能成为常态。三是高可靠低时延通信（uRLLC,Ultra Reliable&Low Latency Communication），提供户毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。汽车自动驾驶，远程手术，高精度远程工业控制成为现实。具体又有如下技术特点：

网络切片在不同的场景下，每个用户对网络资源的需求呈现出个性化态势，对网络的移动性、安全性、低时延、可靠性，甚至计费方式的要求都是不一样的。因此我们将一张物理网络分成多个虚拟网络，每个虚拟网络面向不同的应用场景需求，各个虚拟网络逻辑独立，互不影响，形成不同的网络切片，来满足差异化的网络服务需求。

网络切片

移动边缘计算在靠近移动用户的位置上提供信息技术服务环境和云计算能力的一种技术，将计算、网络、存储从网络的云中心延伸到了网络边缘，实现了“应用在边缘，管理在云端”的模式，也是一种分布式计算。移动边缘计算不仅是5G网络区别于3G、4G的重要标准之一，同时也是支撑物联技术的具体网络技术体现形式，具有低时延、效率更高、更加节能、缓解流量压力四个好处。
微基站微基站即指小型基站，5G时代的基站体型变得越来越小，发射功率更低，覆盖范围更小，通常覆盖10米到几百米的范围，以不断补充宏基站的覆盖盲点。比如利用路灯、红绿灯、井盖来建设微基站，甚至出现像透明胶带一样的“胶带基站”，哪里没信号贴哪里。
大规模天线大规模天线技术是5G网络中的关键技术之一，名为MassiveMIMO，通过大规模天线阵列以及波束赋形技术对每个用户分配专用的电波。要想提升无线网速，主要的办法就是采用多天线技术，在基站和终端侧采用多个天线，组成MIMO系统，实现大量天线同时发送数据，多根天线再同时接收数据的功能，提升无线通信的频率使用效率，进而满足大量人群的通信需求。

MassiveMIMO

设备到设备通信我们现在使用的通信网络中，即使两个人面对面打电话、发微信，数据包和信令也必须经过基站进行中转。但在5G网络环境中，同一个基站下的两个用户，他们的数据包就不需要通过基站进行转发，而是直接通过手机端到手机端传输即可，但信令还不能端到端传输，因为电信运营商要挣钱的。
毫米波全球5G频段主要分为6GHZ以上和6GHZ以下两种。6GHZ以下资源已经异常拥挤，而6GHZ以上的频段资源比较丰富，存在500M连续的频段带宽可供分配。另外毫米波的带宽比较大，传输速率高，但传输距离较短，并且穿透力和绕射性较差。综合考虑，更加可靠的方案是，在开阔地方使用6GHZ以下频段进行5G覆盖，在室内等具体场景中可以使用微基站加毫米波技术来实现高速率的数据传输。

毫米波

这些技术创新并不是在5G时代才研发出来的，而是在前期技术积累的基础上，不断迭代完善，最终在5G上得以实现。

三、5G如何改变社会

以5G技术竞争为起点的第四次产业革命已经打响。5G将作为一种通用技术，将成为人工智能、大数据与实体经济融合的加速器，推动多个行业进一步释放巨大的数字消费市场空间，但若想真正发挥5G技术的潜力，需要各个行业与5G技术进行深度融合。 2019年4月3日，韩国抢先美国1小时，成为全球第一个5G商用国家，到同年7月份，陆续又有西班牙、瑞士、英国、中国等多个国家宣布启动5G商用网络。对比之下，我国在5G标准、必要专利、智能终端等领域居全球第一阵营位置，在芯片领域虽然仍落后他国，但整体上处于快速追赶阶段。

4G网络与5G网络并行５G网络使用的频段相对高一些，相比４G，需要建设更多的基站来满足覆盖问题，其建设周期会比较长。过度阶段，已经完善的４G网络将作为基础数据网络而存在非常长的时间。
技术集群５G技术可以改变我们的生活、工作和娱乐方式，并引领我们走向第四次工业革命。但它是一项通用技术，必须和其他技术如人工智能、云计算、大数据、物联网、VA／AR等相结合，才能实现更大范围的普及。智慧出行５G毫秒级网络时延与极高可靠性特点必然促使车联网的自动驾驶技术高速发展，使行业形成汽车生产商、车载设备商、互联网公司、基础电信运营商、道路管理及监管部门能力合作，共同实现跨领域的互联互通平台，真正实现智慧出行。社会管理 5G将进一步推动高清摄像头、信息感知设备和安全报警器的部署与应用，配合多种先进技术，实现超远距离安防和犯罪分子的行为监测，帮助监管部门优化资源配置，加强城市管理能力。健康医疗 5G与VR/AR、高清视频、可穿戴设备、人工智能技术的结合，将有助于真正打破医生提供医疗诊断服务的空间限制。实时采集患者的生化指标，监测健康状态，远距离操控手术机器人实施手术成为可能。工业互联网 5G的应用是二八分布，20%将用于人与人的通信，80%将用于人与物、物与物的通信。5G超低时延和海量的物联网联接把人、机器设备、工业产品和工业服务互联互通，通过机器学习实现智能控制，提升产品品质和生产效率，并摆脱传统的有线部署方式，降低了成本。新文创领域 5G将促进用户交互方式再次升级，配合移动边缘计算能力，“Cloud+5G”的行业运营模式可以有效减轻终端压力，使得终端“无绳化”成为可能，实现内容上云、渲染上云、制作能力上云，打破设备对移动空间的限制，《头号玩家》的虚拟场景有望很快实现。
商业模式重塑在2G、3G时代，信息通信上下游企业分工较为明确，但随着技术的演进，传统分工模式逐步瓦解，企业不但面临垂直行业竞争，更要面临跨领域的竞争。在行业壁垒逐步被打破的趋势下，鼓励互联网应用研发，激励内容生产企业共同参与网络架构的设计，推动应用与网络动态适配、网络标准的制定工作，成为5G时代必须要面对的课题。
垂直应用领域的大转型我国的经济增长已经进入高质量发展阶段，技术创新与行业融合将成为经济增长能力转型的重要支撑。许多行业将向精细化生产、产品全生命周期、低能耗处理、自动化协作、全时在线等方向转变。众多垂直行业，如智能制造、智慧出行和远程医疗领域，有望采用5G技术进行商业模式转型，以满足用户对产品和服务的新需求。

四、5G与VR/AR的融合

未来几年会形成“5G”的产业改革热潮，虚拟现实和增强现实领域或将最先受益。 虚拟现实是把人的视觉完全隔离，让人感受由计算机构建出的一个世界，让你仿佛置身其中，产生一定的沉浸感。 增强现实是相对开放的，它把计算机信息生成的虚拟信息叠加到现实世界中，产生增强效果，使人对现实世界有了更加丰富的感知。总的来看，虚拟现实和增强现实的应用会在文娱领域和智能制造领域等多个领域发挥巨大的作用。

虚拟现实

而文娱领域是VR/AR主要的发力点，包括游戏、社交、影视、直播等具体形式，例如虚拟社区、VR影院、VR全景直播等。目前市面上主流VR头显的最佳指标参数为：六自由度、4K分辨率、120度以上视场角、120HZ以上刷新率、低于20毫秒的时延。但产品的整体情况存在较大差异，我国的VR/AR产业发展仍处于起步阶段。目前产品存在三个典型问题需要解决： 一是渲染能力不足，VR渲染主要通过本地终端处理，但本地终端的硬件处理能力无法满足用户的体验需求，很难消除眩晕感； 二是缺乏优质内容，我国尚处于虚拟现实内容制作的探索阶段。内容匮乏，缺少创新性成为制约行业发展的主要原因。 三是产业生态不成熟，我国VR/AR企业目前处于小、散、乱的状态，尚未出现以核心知名公司为中心的产业生态，龙头企业的产业带动效应没有显现，VR/AR应用仍然局限在小众市场。不过随着硬件终端和信息通信技术的快速发展，尤其是5G大带宽、低时延的特性发挥作用，VR/AR产品的问题有望得到快速解决，再叠加云计算的能力，对产业发展和技术需求产生巨大影响。 第一，设备实现“无绳化”，VR/AR设备可以随时通过云端来运行程序，计算和渲染结果通过无线网络快速回传给VR/AR设备。 第二，设备实现“轻量化”，计算和渲染通过5G网络上移到云端处理，降低了用户终端的复杂程度，购买成本，更确保用户感受到高质量的沉浸式体验。 5G+云计算+移动边缘计算的全面融合，将推动云化VR/AR时代的到来。VR社交、VR教育、VR医疗等广泛的VR应用场景或将极大地改变我们的生活形态。

五、5G与车联网的融合

车联网是物联网技术在智能交通系统领域的延伸，被认为是物联网体系中最有产业潜力、市场需求最明确的领域之一，也将开启汽车行业的新一轮工业革命。车联网是指借助新一代信息和通信技术，实现车内、车与车（V2V）、车与路（V2I）、车与人（V2P）、车与服务平台（V2N）的全方位网络联接，提升汽车智能化水平和自动驾驶能力，构建汽车和交通服务的新业态，从而提高交通效率，改善汽车驾乘感受，为用户提供智能、舒适、安全节能、高效的综合出行服务。

车联网

从本质上说，在5G网络环境中，汽车不再是“行走的精密仪器”，也不只是一台“行走的计算机”，而是“行走的第三空间”。车联网的广泛应用不仅能避免高达81％的轻型碰撞事故，还使得普通道路的交通运输效率提高30％以上。 5G时代，用户浪费在驾驶汽车上的时间会被解放出来，这些时间都可以转化为生产力，释放巨大的经济价值。百度公司测算，仅解决拥堵问题，就能避免5％～8％的GDP损失。 2020年前是车联网发展的第一阶段，主要任务是建立人与物、物与物的联接。 2020年至2025年是第二阶段，着眼于车联网技术能力的提升，这个阶段与5G商用初期阶段相吻合。 2025年之后的时间是第三阶段，车联网用户数量预计可以达到足够规模，实现辅助驾驶到完全自动驾驶的转向，实现基于自动驾驶的智慧城市交通体系。有研究数据显示，一辆自动驾驶汽车每秒可产生高达1GB的数据量，这是由车辆上安装的各种传感器记录车辆运转状态产生的。这就要利用移动边缘计算技术，在本地设备实现计算，而无须交由云端。 IDC统计的数据显示，到2020年，将有超过500亿个终端和设备联网，其中超过50%的数据需要在网络边缘侧完成分析、处理与存储工作，形成千亿级的商业价值。

六、5G与云游戏的融合

云游戏是以云计算为基础的娱乐方式，彻底不需要将游戏安装在本地设备上，把游戏资源放到服务器上运行，再将渲染出来的视频画面通过网络实时传送到终端，这样极在地节省了用户的计算机存储空间和游戏运行时间，摆脱了硬件性能对游戏效果的影响。

云游戏

总体上云游戏有三大显著优势：一是降低硬件成本；在云游戏的运行环境下，消费者不必再承担昂贵的PC设备或者其他智能终端所带来的花销，从而推动大型游戏的试玩门槛下降。二是降低新游戏试错成本；云平台可以使玩家打开界面立刻开始试玩，节约了游戏下载和安装的时间，而且不需要占用手机内存，会相应提高玩家的潜在购买力。三是数据存储更加安全；主流游戏厂商为了减轻服务器的负担，会将一部分数据运算处理工作分散到各个玩家的客户端，这给黑客使用游戏外挂来破解数据，进行参数修改，留下了较大可能。云游戏的数据不再存放于本地，网络只负责传输简单指令和游戏画面，更容易保证竞技环境的安全性和公平性。云游戏行业的发展正步入正轨，存在巨大的潜在市场，先进的虚拟现实技术和丰富的体感回馈技术无疑将云游戏的实际体验提升至前所未有的高度，这将是对传统游戏的一种全面而彻底的革命。

七、5G与工业互联网的融合

工业互联网的本质是通过开放的、全球化的工业级网络平台把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地联接和融合起来，高效共享工业经济中的各种要素资源，从而通过自动化、智能化的生产方式降低成本、增加效率，帮助制造业延长产业链，推动制造业转型发展。 5G技术与工业互联网行业结合，可以满足工业智能化发展的需求，并形成新的应用模式，在此基础上开拓全新的工业生态体系。5G将削除物理世界与数字世界之间的界限，实现一个完全移动、互联的社会，达到新一轮工业革命的效果。 我们也将5G誉为第四次工业革命的基石。

工业互联网

从数据中我们可以切实地认定，中国的人工劳动力成本在逐年升高，随着人口老龄化问题越发突显，在未来，人工成本只会升高，不会降低。

在未来，机器不再仅仅是机械化生产的工具，它们必须有智慧。无人工业制造流水线、无人看管库房、无人分拣物流运输已经逐步成为现实，并正在使工人下岗。随着5G网络的商用，无人化工业生产的普及进程会加快。

在智能制造闭环控制系统中，传感器需要将获取到的压力、温度等信息，通过极低时延的网络进行传输，最终，数据要传输到机械臂、电子阀门、加热器等执行器件，从而完成高精度的生产作业控制。整个闭环控制周期甚至低于3毫秒。

此外，工厂的控制和传感系统的工作范围很广，可能有数以万计的传感器和执行器，有5G通信的海量联接能力作为支撑，可以比4G时代更高效、低成本的构成完整的生产体系。

除了机器换人，降本增效外，更助力柔性生产。柔性制造系统是指：在最少人的干预下，能够生产任何范围的产品族的生产系统。这对工业机器人配置的灵活性、业务差异化多样性处理能力提出了更高的要求。

有了5G网络的无缝覆盖能力，可以有效减少机器与机器之间铺设有线电缆的成本，并对机器进行任意移动，达到灵活配置的效果，完成不同工作内容的平滑切换，最终实现小批量、多样化、定制柔性生产。

也许不久的将来，工人在家中使用基于5G网络环境的AR眼镜，远离单调、重复性高、危险性强的工作环境，操作工业机器人上班成为现实。

八、5G与新闻传播的融合

5G网络带来万物皆终端的变革，使得我们可以随时随地利用各种设备作为互联网的接口，融入虚拟世界之中，同时更加立体的信息资讯扑面而来。 5G技术使得智能手机在移动设备中会是最不有趣的东西，因为任何东西都可能成为移动设备，不会再有所谓的移动，因为以后一切物品都将是移动的。除传播媒介多样化外，信息流程会全程丰富化，信息将从单向输出变为双向互动。人眼的视觉角度、周围的环境因素等用户特征信息能够反馈给智能终端，而终端自动根据信息改善视频呈现效果的细节，而且仅推送用户可能喜欢的内容，不会全网内容全部推送。