講座報道丨沈浩濤：5G終端發展趨勢
日期：2019-06-12 來源：深圳市民文化大講堂
5G終端發展趨勢
01
5G的前世
5G，這里指第五代移動通訊。
從古至今，人類都在探索跟遠方的通信方式，直到近代才真正掌握了無線通信技術，上世紀80年代出現了最早的移動通信設備。
1G（語音時代）——空白
1G時代使用的是模擬語音技術，主要技術是頻分多址，使用效率較低，就像收音機接收電臺節目，不安全、容易串線，只是初步解決遠端移動通話的場景需求。最早應用的移動通信設備以摩托羅拉8001為代表。
2G（文本時代）——跟隨
2G時代的主要技術是時分多址技術，分為GSM，CDMA 1X兩種網絡制式，把同一個頻率劃分成不同的時間段，提升了頻率使用效率。不同時段的語音通話不會串線，更加安全，這是移動通信技術的一大飛躍。
2G時代，出現了以諾基亞為代表的移動終端設備——手機，屏幕上面可以顯示來電號碼，也可以編輯發送短信，因此說2G是文本時代。同時，還出現了一些簡單的游戲和文字網頁，也擁有了如TCL、康佳等我國自主品牌。
3G（圖片時代）
3G時代主要技術是碼分多址技術，就像把時間段打包，通話就像互相扔沙包。手機有了操作系統，正式進入了智能手機時代，出現了諾基亞的賽班，微軟的windows，蘋果IOS和安卓等四個主要陣營。有了操作系統，我們可以在應用商店提供許多應用下載，包括鈴聲和壁紙等。出現了初期的視頻應用和網絡手游，同時催生了新生代的智能手機品牌。
HTC是最早投入安卓陣營的手機廠家之一，安卓系統開源，各類應用極其豐富；IOS生態鏈封閉，只有經過認證的APP才能進入終端，因而更加安全。
芯片制造商MTK把很多功能集成到芯片上做成模塊，降低了手機制造成本和技術難度，售價低于千元的智能機才成為了可能。
4G（視頻時代）
4G時代主要技術是正交頻分復用，類似于給每個沙包不同的顏色，不同的顏色分配給不同的通信使用，極大的提升了數據鏈路的使用效率。實現了大批量的文件傳輸，視頻應用催生了移動互聯網的普及，形成了以華為為首的手機制造商，誕生了初級的智能家居產品和智能車載設備。
移動互聯網的豐富性在電子商務上表現尤為突出，深圳早在2000年就出現了電子商務，但由于出現太早，技術和商業環境尚未跟上，直至后來以支付寶為代表的虛擬支付的產生和物流行業的發展，才使得電子商務迅速發展起來，并且產生了大量創新的熱門應用產品。
回顧過去，1G—4G主要解決人跟人交互的問題，5G則能夠深入到生活和生產的方方面面，因此我們說“4G改變生活，5G改變社會”。
02
5G特性與應用
1、5G的特性
究竟什么是5G？它分為兩條路線，一條叫非獨立組網，一條叫獨立組網。非獨立組網共用4G的網絡，能迅速實現5G的功能，也給運營商足夠的時間去營造市場；獨立組網就是單獨建設整個5G網絡，從核心網到接入網。
5G使用的技術非常復雜，但能極大的提高頻譜使用效率。5G頻段分成低頻（6GHz以下）和高頻（6GHz以上）兩部分，頻率跟波長成反比，頻率越高波長越短，5G的高頻部分波長以毫米為單位計算，所以稱為毫米波。
“5G之花”是我國5G規劃初期提出的九個主要指標，被ITU采納了其中八個，分別是：
峰值速率：理論速率達到20G比特/秒。
用戶體驗速率：用戶可以體驗到的速率是100M比特/秒。
頻譜效率：單位面積內能夠通過的吞吐量是4G的三倍。
移動性能：連續進行數據交換的移動性能是500公里/小時。
時延：時延是1毫秒。
連接數密度：允許每平方公里100萬個設備接入網絡。
網絡能效：能效就是功耗，單位能量可發送的數據量。
流量密度：單位時間、單位面積里允許通過的流量。
2、5G的應用
5G的應用分為三大類：
?、僭鰪娨苿訉拵Аk事快
解決大容量的文件和視頻流的傳輸需求。
圖片來源：科普中國
應用一：AR/VR。AR/VR應用有兩大短板：網絡速度慢和清晰度不夠。5G時延低，網速快，可以避免用戶的眩暈感。
應用二：遠程教育/遠程會議。5G可以使得視頻畫面更加清晰，沒有延遲，更方便交流和互操作。
②超高可靠低時延——不拖沓。
圖片來源：科普中國
5G應用于自動駕駛。
智能車聯分三個層次：首先是在車里建個局域網，手機跟車機可以相互連接，手機上的部分功能可映射到車機上，車內的狀況可以通過傳感器反饋到手機上，甚至可以反饋到后臺管理系統或者4S店。
其次是車路協同。通過車上的雷達、攝像頭、紅外線、802.11P等傳感器，可以實時掌握四周車輛或行人的位置、行動方向和速度，每輛車都臉上了5G基站，就可清楚掌控50公里內所有車輛的狀況，并且及時告知突發情況。但車身上裝太多傳感器的話，成本高，功耗高，比較容易受天氣影響，5G能補足這些短板，所以說5G時代自動駕駛才能真正實現。
最后是人工智能和大數據。所有車輛都接入網絡，數據經過整理提供給人工智能做分析和判斷，代替人操作，實現自動駕駛。
5G的時延是1毫秒，就是千分之一秒。假如汽車的行駛速度為120公里/小時，60ms時延的制動距離為2米，10ms時延的制動距離為33厘米，1毫秒的5G時延，制動距離僅3厘米。
5G應用于智慧醫療。
5G時代還可實現遠程手術，北京的醫生可以給深圳的患者做手術。給醫療設備裝上5G模塊，就能把醫療設備放在家里或者社區醫院，在家就可以檢查身體，免除醫院排隊難的問題。數據庫還可記錄病人長期以來的健康情況，生過什么病，吃什么藥治好的，輕微的或者常見的病癥，人工智能就能代替醫生提前提醒、主動提醒，甚至做出診斷。
?、酆Ａ繖C器類通信——擠不爆。
應用于智慧城市，萬物互聯，整個城市都變智能化，就會有超大量的設備接入網絡。
應用于工業互聯網。
5G時代的工業互聯網，每個生產企業都可以建立一個大系統，管理每個生產環節的工具和要素，每個產品都可追溯，極大地提高生產水平。
各國運營商和制造商正在世界各地進行5G技術的測試和驗證工作，深圳已搭建好相關服務平臺。
03
5G終端
消費者最感興趣的就是終端。在年初的移動世界大會上，終端制造商們推出了各種各樣的智能終端。
大部分運營商首先用CPE實現網絡覆蓋。用CPE把室外的5G信號引到室內，在家就能享受高速Wi-Fi服務，還能讓更多的終端接入網絡。
5G終端除了5G特性外，還結合人工智能，實現各種創新的交互方式，以及游戲應用。
終端集成了更多的感知，如智能穿戴設備裝上芯片就可以測量心跳、血壓等。也能進行控制，比如用手機控制空調，在離家幾公里外的地方控制電飯煲。
人工智能在語音識別、人臉識別、圖象處理上已經非常強大，比如拍一個距離很遠的物體，攝像頭會自動拉近距離。人工智能還可以降低能耗，根據不同的使用場景和需要分配能耗。
技術會催生應用，應用也會倒逼技術進步，5G的高速率特性迫使手機屏幕擴展，如曲面屏、柔性屏、折疊屏。
5G還有一個技術——計算邊緣化。
這是針對云計算而言的，有了5G網絡的支撐，手機可以把大部分的計算放到云端，大大減輕CPU的計算量，，極大的降低手機能耗。
5G會更加標準化和模塊化
5G全世界就一個制式，都在一張網上進行建設，都執行同樣的通信協議，更加有利于標準化。
通信部分模塊化后，相同應用場景的各類產品可以使用同一種通信模塊，降低集成商的難度，同時也降低成本。并且模塊化的產品維修替換會非常容易。
04
5G的挑戰
5G技術很靈活，需要通過不斷的研究和測試找出能實現愿景的技術。但不是說5G來了就要把2G~4G全部剔除，多模共存給制造商提了一個大難題。
5G的標準制訂從提出到今天時間很短，任務重，各項標準目前都正在快速推進中，估計到2020年5G大部分的主要標準將會凍結。
安全，是一大難點。物聯網中，每一個接入網絡的點都可能會成為安全漏洞，所以安全特別重要。
網絡部署建設的挑戰。高頻信號繞開障礙物的能力弱，穿透墻壁或空間傳輸后的衰減厲害，因此基站建設密度比4G要高，可能是4G的1.5倍，所以建設成本和維護成本都高。
分享幾個實用小知識：
?、?普通的電磁輻射對人體無害，電離輻射需特別注意；
?、?基站周邊輻射功率實測不到1毫瓦，對人體影響小，無需懼怕；
?、?終端都通過了嚴格的檢測才能上市合法銷售；
?、?不要在充電時使用手機，不要長時間使用手機，長時間使用即使沒有輻射對眼睛也不好，特別是兒童；
?、?手機接通之后才貼近耳朵，拿開之后再掛斷。
5G是美好的，它會給生活帶來豐富多彩的應用，讓我們張開懷抱，迎接5G的到來。