今天又是一年一度的电信日。1865年5月17日,法国、德国、俄罗斯、意大利、奥地利等20个国家在巴黎签署了《国际电报公约》,“国际电报联盟”即宣告正式成立。1932年,国际电报联盟召开第5届全权代表大会,决定将“国际电报联盟”改名为“国际电信联盟”。1969年5月17日,国际电信联盟第二十四届行政理事会正式通过决议,决定把国际电信联盟的成立日——5月17日定为“世界电信日”,并要求各会员国从1969年起,在每年5月17日开展纪念活动。
借电信日,说说目前最热门的5G。
2012年7月,ITU-R(国际电信联盟的无线电通信部门)第13次WP5D会议上启动了IMT(国际移动通信)未来发展愿景的研究工作,标志着5G工作的正式启动。而5G有两个标准化组织来定义,一个是ITU,它是联合国机构中历史最长的一个国际组织,但ITU并不做技术标准,而是把各方提交的5G标准的提案进行讨论评估,最后确定哪个是5G标准。真正具体讨论细节是在另外一个组织,3GPP(第三代合作伙伴计划),3GPP是根据ITU的需求制定技术标准,所以产业界更关注的是3GPP,因为3GPP会讨论和确定5G的各项具体技术的细节。
谈到5G,自然离不开场景,就是5G在什么地方使用。对此,国际标准化组织3GPP定义了三大场景,而这三大场景基本上代表了全球移动通信业对于5G的基本愿景:
1.eMBB(Enhanced MobileBroadband)——大流量增强移动宽带业务;
今天我们使用4G网络,一般的用户实际体验速度上传6Mbps,下载50Mbps,这个速度远不能满足用户的需求,体验也不够好,尤其是对一些大流量要求较高的业务,如3D/超高清视频直播等来讲。4G视频直播上传只有6Mbps左右的速度,无法提供高清视频,且在一些人员密集的场所,即便是这个速度也无法保证。而增强移动宽带的价值,就是把原来的移动宽带速度大大提升,达到理论1Gbps左右,用户的体验会发生巨变。
2.mMTC(Massive Machine Type Communication)——大规模物联网业务;
5G的最主要价值之一,就是突破了人与人之间的通信,使得人与机器、机器与机器的通信成为可能,大量的物联网应用需要进行通信。预计2025年,中国的移动终端产品会达到100亿,其中有80亿以上是物联网终端,这就需要网络有能力支持大量终端设备的连接,目前的4G网络显然没有能力支持这样庞大数量的终端设备,而5G将能够提供低功耗、海量连接的能力,从而可以支持大量的物联网设备的接入。
3.uRLLC(Ultra-Reliable Low-Latency Communications)——需要低时延、高可靠连接的业务。
传统的通信中,对于可靠性的要求是相对较低的,但是无人驾驶、工业机器人、柔性智能生产线等,却对通信提出了更高的要求,这样的通信必须是高可靠和低时延的。所谓高可靠就是网络必须保持稳定性,在运行的过程中,不会拥堵,不会被干扰。而对于低时延,以前的4G网络时延最好只能做到20毫秒,但是uRLLC却要求时延做到1~10毫秒,这样的时延才能提供高稳定、高安全性的通信能力,从而让无人驾驶、工业机器人在接受命令时第一时间做出反应,迅速、及时地执行命令。
从5G的典型应用场景的性能要求,可以总结出5G应该具备的一些关键能力:
1.速率方面:支持0.1~1 Gbit/s的用户体验速率和高达10 Gbit/s以上峰值速率;
2.连接能力方面:支持每平方千米百万量级的连接数密度;
3.时延方面:支持毫秒级的端到端时延;
4.流量密度方面:支持每平方千米数十Tbit/s的流量密度;
5.移动性方面:支持500 km/h以上的移动性。
此外,为了提升网络建设、部署、运营方面的效率,5G还应具备如下关键能力:
1.频谱效率:相比4G提升5~15倍;
2.能源效率:相比4G提升百倍以上;
3.成本效率:相比4G提升百倍以上。
今天的通信是由计算、存储、传输形成的一个体系,要做好5G,无论是基站、手机还是各种网络设备和终端设备,都需要各种各样的芯片,所以,中国要想在5G方面实现技术的赶超,那么必须要过的就是芯片关。目前看,中国的芯片和世界一流水平相比还是有较大的差距,有很多我们需要奋起追赶的地方。
(1)CPU:在服务器、核心网、基站上都需要用到CPU。Intel是最重要的供应商,除了少数服务器芯片中国有一定的产品外,绝大部分CPU都是美国企业提供的,因此这个领域也是目前最受美国垄断的领域。
(2)存储芯片:无论是服务器、云还是智能手机,都需要存储芯片。存储芯片目前还是美国、韩国、中国台湾居于主导地位。中国大陆也有多家企业在存储领域发力,如紫光,但想在市场上占据主导地位,还需要努力一段时间。
(3)专用芯片:在5G通信基站及相关网络设备上,还会有一些专用芯片。这个领域美国也占据一定优势,除了英特尔、高通这样的企业外,还有大量的企业生产各种专用芯片。欧洲也有一些企业生产专用芯片。中国在这一领域也有了较大进步,海思、展锐、中兴微电子等企业都在设计和生产专用芯片。该领域不像CPU那样被美国企业垄断。
(4)智能手机芯片:移动通信最重要的终端就是智能手机,智能手机芯片不仅要进行计算,还要进行专门的处理,比如GPU进行图像处理,NPU进行AI处理,因此智能手机芯片必须尽量做到体积小、功耗低。4G时代,手机芯片最有代表性的企业是高通和联发科,而随着各手机厂商技术实力增强,苹果、三星、华为都分别尝试研发自己的手机芯片,此外,展锐通过多年的技术积累加上国家加大投入,也正在5G中低端芯片上发力。总体来说,5G智能手机芯片,美国拥有最强大的实力,不过华为、展锐也会有所作为。
(5)传感器:5G是万物互联的时代,而各种类型的传感器成为了半导体领域的新机会。目前,在智能手机上已经有大量传感器,而各种5G物联网终端中的传感器会更多,能力会更强。在这一新兴领域,不少国家都加入到争夺中,目前很难分出高下,有大量中小企业都希望在某个细分领域上能够有所突破。
综上所述,在5G芯片领域,美国总体上占据较大优势,如果不出大的意外,仍然会在未来一段时间内继续居于主导地位,而欧洲出现了一定的衰落,中国则正在发力寻求突破,未来的5至10年,目前的市场格局是否会发生较大的变化尚难判断,但中国正在逐步变强,是一个不可改变的趋势。
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