讲座报道丨沈浩涛：5G终端发展趋势
日期：2019-06-12 来源：深圳市民文化大讲堂
5G终端发展趋势
01
5G的前世
5G，这里指第五代移动通讯。
从古至今，人类都在探索跟远方的通信方式，直到近代才真正掌握了无线通信技术，上世纪80年代出现了最早的移动通信设备。
1G（语音时代）——空白
1G时代使用的是模拟语音技术，主要技术是频分多址，使用效率较低，就像收音机接收电台节目，不安全、容易串线，只是初步解决远端移动通话的场景需求。最早应用的移动通信设备以摩托罗拉8001为代表。
2G（文本时代）——跟随
2G时代的主要技术是时分多址技术，分为GSM，CDMA 1X两种网络制式，把同一个频率划分成不同的时间段，提升了频率使用效率。不同时段的语音通话不会串线，更加安全，这是移动通信技术的一大飞跃。
2G时代，出现了以诺基亚为代表的移动终端设备——手机，屏幕上面可以显示来电号码，也可以编辑发送短信，因此说2G是文本时代。同时，还出现了一些简单的游戏和文字网页，也拥有了如TCL、康佳等我国自主品牌。
3G（图片时代）
3G时代主要技术是码分多址技术，就像把时间段打包，通话就像互相扔沙包。手机有了操作系统，正式进入了智能手机时代，出现了诺基亚的赛班，微软的windows，苹果IOS和安卓等四个主要阵营。有了操作系统，我们可以在应用商店提供许多应用下载，包括铃声和壁纸等。出现了初期的视频应用和网络手游，同时催生了新生代的智能手机品牌。
HTC是最早投入安卓阵营的手机厂家之一，安卓系统开源，各类应用极其丰富；IOS生态链封闭，只有经过认证的APP才能进入终端，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块，降低了手机制造成本和技术难度，售价低于千元的智能机才成为了可能。
4G（视频时代）
4G时代主要技术是正交频分复用，类似于给每个沙包不同的颜色，不同的颜色分配给不同的通信使用，极大的提升了数据链路的使用效率。实现了大批量的文件传输，视频应用催生了移动互联网的普及，形成了以华为为首的手机制造商，诞生了初级的智能家居产品和智能车载设备。
移动互联网的丰富性在电子商务上表现尤为突出，深圳早在2000年就出现了电子商务，但由于出现太早，技术和商业环境尚未跟上，直至后来以支付宝为代表的虚拟支付的产生和物流行业的发展，才使得电子商务迅速发展起来，并且产生了大量创新的热门应用产品。
回顾过去，1G—4G主要解决人跟人交互的问题，5G则能够深入到生活和生产的方方面面，因此我们说“4G改变生活，5G改变社会”。
02
5G特性与应用
1、5G的特性
究竟什么是5G？它分为两条路线，一条叫非独立组网，一条叫独立组网。非独立组网共用4G的网络，能迅速实现5G的功能，也给运营商足够的时间去营造市场；独立组网就是单独建设整个5G网络，从核心网到接入网。
5G使用的技术非常复杂，但能极大的提高频谱使用效率。5G频段分成低频（6GHz以下）和高频（6GHz以上）两部分，频率跟波长成反比，频率越高波长越短，5G的高频部分波长以毫米为单位计算，所以称为毫米波。
“5G之花”是我国5G规划初期提出的九个主要指标，被ITU采纳了其中八个，分别是：
峰值速率：理论速率达到20G比特/秒。
用户体验速率：用户可以体验到的速率是100M比特/秒。
频谱效率：单位面积内能够通过的吞吐量是4G的三倍。
移动性能：连续进行数据交换的移动性能是500公里/小时。
时延：时延是1毫秒。
连接数密度：允许每平方公里100万个设备接入网络。
网络能效：能效就是功耗，单位能量可发送的数据量。
流量密度：单位时间、单位面积里允许通过的流量。
2、5G的应用
5G的应用分为三大类：
①增强移动宽带——办事快
解决大容量的文件和视频流的传输需求。
图片来源：科普中国
应用一：AR/VR。AR/VR应用有两大短板：网络速度慢和清晰度不够。5G时延低，网速快，可以避免用户的眩晕感。
应用二：远程教育/远程会议。5G可以使得视频画面更加清晰，没有延迟，更方便交流和互操作。
②超高可靠低时延——不拖沓。
图片来源：科普中国
5G应用于自动驾驶。
智能车联分三个层次：首先是在车里建个局域网，手机跟车机可以相互连接，手机上的部分功能可映射到车机上，车内的状况可以通过传感器反馈到手机上，甚至可以反馈到后台管理系统或者4S店。
其次是车路协同。通过车上的雷达、摄像头、红外线、802.11P等传感器，可以实时掌握四周车辆或行人的位置、行动方向和速度，每辆车都脸上了5G基站，就可清楚掌控50公里内所有车辆的状况，并且及时告知突发情况。但车身上装太多传感器的话，成本高，功耗高，比较容易受天气影响，5G能补足这些短板，所以说5G时代自动驾驶才能真正实现。
最后是人工智能和大数据。所有车辆都接入网络，数据经过整理提供给人工智能做分析和判断，代替人操作，实现自动驾驶。
5G的时延是1毫秒，就是千分之一秒。假如汽车的行驶速度为120公里/小时，60ms时延的制动距离为2米，10ms时延的制动距离为33厘米，1毫秒的5G时延，制动距离仅3厘米。
5G应用于智慧医疗。
5G时代还可实现远程手术，北京的医生可以给深圳的患者做手术。给医疗设备装上5G模块，就能把医疗设备放在家里或者社区医院，在家就可以检查身体，免除医院排队难的问题。数据库还可记录病人长期以来的健康情况，生过什么病，吃什么药治好的，轻微的或者常见的病症，人工智能就能代替医生提前提醒、主动提醒，甚至做出诊断。
③海量机器类通信——挤不爆。
应用于智慧城市，万物互联，整个城市都变智能化，就会有超大量的设备接入网络。
应用于工业互联网。
5G时代的工业互联网，每个生产企业都可以建立一个大系统，管理每个生产环节的工具和要素，每个产品都可追溯，极大地提高生产水平。
各国运营商和制造商正在世界各地进行5G技术的测试和验证工作，深圳已搭建好相关服务平台。
03
5G终端
消费者最感兴趣的就是终端。在年初的移动世界大会上，终端制造商们推出了各种各样的智能终端。
大部分运营商首先用CPE实现网络覆盖。用CPE把室外的5G信号引到室内，在家就能享受高速Wi-Fi服务，还能让更多的终端接入网络。
5G终端除了5G特性外，还结合人工智能，实现各种创新的交互方式，以及游戏应用。
终端集成了更多的感知，如智能穿戴设备装上芯片就可以测量心跳、血压等。也能进行控制，比如用手机控制空调，在离家几公里外的地方控制电饭煲。
人工智能在语音识别、人脸识别、图象处理上已经非常强大，比如拍一个距离很远的物体，摄像头会自动拉近距离。人工智能还可以降低能耗，根据不同的使用场景和需要分配能耗。
技术会催生应用，应用也会倒逼技术进步，5G的高速率特性迫使手机屏幕扩展，如曲面屏、柔性屏、折叠屏。
5G还有一个技术——计算边缘化。
这是针对云计算而言的，有了5G网络的支撑，手机可以把大部分的计算放到云端，大大减轻CPU的计算量，，极大的降低手机能耗。
5G会更加标准化和模块化
5G全世界就一个制式，都在一张网上进行建设，都执行同样的通信协议，更加有利于标准化。
通信部分模块化后，相同应用场景的各类产品可以使用同一种通信模块，降低集成商的难度，同时也降低成本。并且模块化的产品维修替换会非常容易。
04
5G的挑战
5G技术很灵活，需要通过不断的研究和测试找出能实现愿景的技术。但不是说5G来了就要把2G~4G全部剔除，多模共存给制造商提了一个大难题。
5G的标准制订从提出到今天时间很短，任务重，各项标准目前都正在快速推进中，估计到2020年5G大部分的主要标准将会冻结。
安全，是一大难点。物联网中，每一个接入网络的点都可能会成为安全漏洞，所以安全特别重要。
网络部署建设的挑战。高频信号绕开障碍物的能力弱，穿透墙壁或空间传输后的衰减厉害，因此基站建设密度比4G要高，可能是4G的1.5倍，所以建设成本和维护成本都高。
分享几个实用小知识：
① 普通的电磁辐射对人体无害，电离辐射需特别注意；
② 基站周边辐射功率实测不到1毫瓦，对人体影响小，无需惧怕；
③ 终端都通过了严格的检测才能上市合法销售；
④ 不要在充电时使用手机，不要长时间使用手机，长时间使用即使没有辐射对眼睛也不好，特别是儿童；
⑤ 手机接通之后才贴近耳朵，拿开之后再挂断。
5G是美好的，它会给生活带来丰富多彩的应用，让我们张开怀抱，迎接5G的到来。