5G应用前景：移动通信与物联网领域的关键

日前，在爱立信“思想＋”活动上，爱立信演示了一项应用——虚拟现实。现场，一个试验者戴上了虚拟现实眼镜摇摇晃晃地走向房间的另一端去找一本书，试验者通过虚拟眼镜看到自己身处一个书店中，他看到的景像通过设在虚拟眼镜中的通信设备实时地传输到大屏幕上，在场的其他人和他基本同步地看到了同样的画面，另一个试验者以“专家”的身份通过大屏幕画面找到试验者正在寻找的那本书。在整个过程中，大屏幕看到的走路晃动与试验者的实际走路步伐相比明显滞后，试验者看到的虚拟图像画面质量也不高，戴完虚拟眼镜，试验者头有些晕。“我们认为5G未来一个重要的应用就是虚拟现实，5G对大数据量的快速、低时延传输，可以使满足虚拟现实对数据传输的要求。”爱立信张萌博士告诉记者。

5G从解决应用需求开始

今年1月7日，中国5G技术试验的大幕已经拉开，5G标准制定进程也在今年正式开启，对许多人来说，到2020年才开始应用的5G技术在2014年、2015年“热”得有些早。与4G以前的标准制定过程不同，5G是移动通信标准首次从需求出发定义网络关键性能，也正因如此，业界对5G的讨论更加活跃，各种解决方案也百花齐放。

那么在爱立信这样老牌通信企业看来，5G将应用在哪里？如何实现5G对多种业务的支撑？未来网络的特点是什么？爱立信东北业区市场部负责人常刚说，爱立信日前发布了ICT发展趋势的报告，可以代表爱立信的看法。

爱立信预计到2021年，包括5G在内的移动宽带用户数将超过77亿，其中LTE用户数将达到41亿。而全球范围内互联的终端设备的数量将超过280亿，其中约150亿为M2M类型的连接。报告提示未来发展有五个趋势：一是网络即服务，二是面向5G网络演进，三是智能无处不在，四是开放网络能力，五是亦真亦幻的虚拟技术。其中趋势一和趋势二都指向5G网络的建设。

网络即服务是5G时代按需组网的网络能力提供方式，它利用逻辑而非物理资源。网络即服务的提供方式中，网络编排是非常重要的功能模块。网络编排功能实现对网络能力的创建、管理和撤销。运营商首先根据业务场景需求生成网络切片模板，切片模板包括该业务场景所需的网络功能模块、各网络功能模块之间的接口以及这些功能模块所需的网络资源，然后网络编排功能根据该切片模板申请网络资源，并在申请到的资源上实例化创建虚拟网络功能模块的接口。

面向5G的网络演进包括两个方面。一是增强的无线宽带能力，实现的方式会有三种，包括：

演进的LTE技术（LTE-E）：基于目前可用的无线频谱，LTE-E主要通过频谱融合实现大带宽的传输。频谱方面需要整合FDD/TDD频谱，以及授权及非授权频谱。此外，多天线技术的演进会在频谱利用率提升方面扮演极为重要的角色。这里包括大规模天线技术（Massive-MIMO），分布式多天线技术（Distributed-MIMO），多维天线技术（3D-MIMO）技术，以及基于云的无线接入技术（Cloud-RAN）技术；极简载波：LTE-E引入精简设计理念如“极简载波”，实现更简单的LTE载波设计，打造更简单更高效的无线小区，提升性能的同时降低运营商的单位比特成本；新的空口技术（NX）：新的空口技术主要是探索在新的无线频谱上部署的无线接入技术。新的频谱范围通常指的是6GHz~100GHz。

二是物联网接入解决方案（IoT）。爱立信认为2016年的主要任务是确立大规模机器类MTC的通信标准。2015年11月，由全球领先的运营商联合爱立信、英特尔等厂家成立了窄带物联网联盟，支持低功耗广域网络窄带物联网（NB-IoT）标准。爱立信的窄带物联网（NB-IoT）解决方案已经纳入上述的标准化体系中，这一标准预计2016年将成为3GPP的正式标准。

低成本、低功耗、低时延地实现高速传输和众多物联网应用是5G能否大规模商用的关键。中国信通院博士罗振东说：“未来一个5G基站大概有10G到20G的能力提升，这意味着设备的成本必须下降，否则以现在多一百倍的钱付这些资费是不可想像的，5G实现后在资费上有很大的优势。在物联网上，5G只是画了一个‘蛋糕’，事实上只要企业做得有竞争力就可以从中获得市场，而通信行业正在为此努力，目标是以非常低的成本、非常低的功耗来满足未来物联网方面的需求。”

智能而开放的网络

由于5G在宽带移动通信和物联网中的广阔应用前景，现在没有人能够说清未来网络里到底会包含哪些应用。工程院院士邬江兴提出情景网络，希望未来网络是由应用情景对网络的需求而智能地组织起来。

爱立信也认为网络的智能将无处不在，开放的网络能力会让运营商网络的利用效率更高。网络越来越智能体现在两个方面，首先是有越来越聪明的元数据（Smartermetadata）。移动宽带和智能手机的出现，丰富了网络中元数据的信息维度。如今的元数据除了包含上述的基本信息之外，还包含位置、用户体验、APP使用量、以及拥塞状况等等多维度的信息，这些信息成为建立智能运营和开发智能业务的基础。好处是运营商可以实现敏捷运营和智能运营，对于业务开发者而言能够开发出精确匹配和适应用户需求的业务，从而建立真正的面向客户需求的解决方案。

其次是赋予机器智能。在可以预见的未来，机器将被赋予统计、逻辑判断为核心的数理分析、基本函数和计算模型等技术能力。具备这些能力的智能机器将能够自己读取数字和文本，并通过各种反馈信息进行自我学习，在此基础上实现实时自动化操作。

此外，云计算的高速发展和演进也会赋予机器更灵活的智能。在高速宽带网络的环境之下，运用云计算的强大运算和存储能力，能够给机器提供一个更智能的“大脑”，增强机器的作业能力，执行更加复杂的任务。

网络能力的开放在5G时会实现得更加充分。罗振东说：“5G会将应用和网络融合在一起，为人提供更加周到的服务。目前把无线网络和终端上产生的大数据利用起来已经成为研究课题，我们希望5G能够助一臂之力，因为5G网络会是基于云平台的软件化网络，有能力将网络大数据提供给应用公司产生价值。而目前，我们正在做第一步，就是把原来封闭的、基于硬件的网络变成开放的、基于软件可编程的网络，未来网络切片技术也能够帮助网络把能力提供出来。”

“我觉得网络能力开放现在已经有很现成的应用。”常刚说，“网络实时加速就是这样的，我们分析网络时发现用户的带宽不够用，可以及时征求用户意见是否要实时加速，如果同意，我们可以很快就把网络实时速率提上去，这种能力一方面可以运营商自己做，另一方面可以把这些能力作为一个开放子模块提供给生态系。”

5G将是虚拟现实关键技术之一

将虚拟的信息叠加在真实的场景之中（AR），或者干脆创造一个虚拟现实环境（VR），这些都是为了更好的理解我们存在的现实世界。这些技术的背后依托的是增强型宽带所传送的即时海量数据、更高处理能力的智能终端对于信息的编解码和呈现，以及无所不在的云对于建立三维模型的支持。

这些数字化、虚拟化的信息呈现技术也在推动行业转型，在大规模制造业、医疗和在线零售等行业都有应用空间。例如在医疗上，虚拟现实和增强现实对于医疗行业的影响是革命性的。以普通的外科手术为例，如果辅以VR AR技术，那么未来的场景将是：首先绘制病人的3D模型，其中的细节具体到影响手术的各个组织、器官等等。结合AR技术，医生们开始针对这个模型进行初步的会诊和实践，直至手术完成。

“虚拟现实场景的支持需要高保真的图像，这个数据信息量是非常大的，而5G网络不仅在数据传输速率上在提升，在移动网络的时延上也有很大提升，所以只有5G才能让虚拟现实、增强现实的应用成为现实。”张萌说。

一个虚拟的真实场景的在线，需要非常高的传输速率支持。常刚说，5G对于未来移动互联网发展的作用目前真正有意义的是两个，一个是智能现实，另一个就是虚拟现实。5G的低时延在这些应用中显得很重要，目前戴上虚拟现实眼镜载后，在你移动时由于时延大一些，人会感到头晕甚至犯恶心，这些问题的改进都有赖于5G的实现。