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5G进入爬坡期 这个关键因素

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文/小枣君
来源：鲜枣课堂（ID:xzclasscom)
2021年上半年 ， 国内5G推进取得了不错的进展 。
根据工信部最新的数据统计 ， 截止6月底 ， 国内5G基站数量达到96.1万 ， 即将突破百万大关 。 而国内5G终端连接数 ， 也相比年初猛增83.4% ， 达到了惊人的3.65亿 ， 占全球总数的80%以上 。
就在5G一路高歌猛进的同时 ， 国家对5G的发展战略做出了新的调整 。
2021年7月 ， 工信部等十部门联合发布了《5G应用“扬帆”行动计划》 。 根据这份计划 ， 国家将大力推动5G行业应用的落地 ， 深入推进5G应用新产品、新业态、新模式 ， 为经济社会各领域的数字化转型、智能升级、融合创新提供有力支撑 。
这意味着 ， 5G在垂直行业领域 ， 开始了真正的爬坡期 。 爬坡的成败 ， 直接影响到数字化转型这场重要战役的进程和走向 。
R16——5G真正的核心能力
众所周知 ， 5G分为三大应用场景 ， 分别是eMBB（增强型移动宽带）、uRLLC（低时延高可靠通信）、mMTC（海量物联网通信） 。
eMBB是4G时代MBB（移动宽带）的升级 ， 主要侧重于网络速率、带宽容量、频谱效率等指标 。 目前我们使用的5G手机通信 ， 就属于eMBB场景 。
而uRLLC和mMTC ， 前者侧重可靠性和时延 ， 后者侧重连接数和能耗 。 两者都是主要服务于行业互联网 ， 包括工业、能源、物流、教育、金融等垂直行业领域 。
作为5G标准的制定者 ， 3GPP将上述三大应用场景安排在两个阶段予以实现 ， 也就是大家所熟知的R15和R16阶段 。
R15主要针对eMBB场景 ， 标准冻结于2019年3月 。 R16 ， 则是针对uRLLC和mMTC场景 ， 标准冻结于2020年7月 。
相比于为消费互联网服务的R15 ， R16关注的是垂直行业的需求实现 ， 以及5G整体系统的性能提升 。 R16的主要功能包括面向智慧交通（远程驾驶、自动驾驶）领域的5G V2X ， 面向工业互联网领域的uRLLC增强以及TSN时间敏感网络 。 此外 ， 还包括LAA、非授权频谱（NR-U）、定位增强、MIMO增强、功耗改进等 。
R16的冻结 ， 意味着5G标准的真正完成 ， 也标志着5G面向垂直行业应用的探索 ， 正式启动 。
如今 ， 整整一年过去了 ， 我们欣喜地看到 ， 5G在工业制造、交通港口、煤矿油田、医疗健康等行业 ， 孵化了大量灯塔项目 ， 树立了众多示范标杆 。 5G不仅推动了各个行业的数字化转型 ， 还激发了整个社会的融合创新 ， 加速了“数字中国”的建设进程 。
近日 ， 紫光展锐联合中国联通 ， 成功完成了全球首个基于3GPP R16标准的eMBB+uRLLC+IIoT的端到端业务验证 ， 意义更是非比寻常 。
在验证过程中 ， R16基于工业互联场景 ， 展示了1微秒高精度授时、1毫秒空口时延、5毫秒以内端到端时延、99.999%可靠性等多项特性 ， 完美实现了差动保护、高精度机器协作以及工业局域网等实例 。
接下来 ， 我们详细看看R16增强特性究竟意味着什么 ， 会给产业带来怎样的改变 。
R16的关键特性分析
首先我们看时延 。
1毫秒空口时延、5毫秒以内端到端时延 ， 意味着什么呢？
我们传统的4G LTE网络 ， 时延一般在几十毫秒 。 虽然看似已经很低 ， 但是对于工业制造、智能电网来说 ， 依旧不够 。 在“控制论”里 ， 时延是非常关键的参数 。 网络的时延更高 ， 意味着系统的反应速度更慢 ， 控制精度更低 ， 效率下降 。
例如 ， 工业制造里面的机器人单点焊接或油漆喷涂场景 。
首先 ， 我们需要用一个摄像头去监测、定位 ， 找到需要焊接的焊点 ， 或者需要喷漆的位置 。 摄像头获得数据后 ， 上传到云端进行处理 ， 然后云端下达指令给机械臂 ， 完成焊接或喷漆操作 。
如果网络时延太高 ， 将导致整个操作时间的增加 ， 效率下降 。 甚至有可能提升次品率 ， 进而增加企业的成本 。
对于车联网来说 ， 时延更是敏感指标 。 时速120公里的汽车 ， 每多出10毫秒的时延 ， 就意味着多出了33.3厘米的刹车距离 ， 这可能就决定了人的生命安危 。
时延除了追求极低值之外 ， 还要保证其稳定性 。 也就是说 ， 时延的抖动值 ， 必须控制在一个稳定的范围之内 。 否则 ， 也会造成一系列的效率、质量和安全性问题 。
5G将可靠性从99.9%提升到99.999% ， 主要是基于信道冗余传输等设计 。 可靠性的提升 ， 意味着5G可以应用于更多的场景 。
第三点 ， 高精度授时 。
高精度授时是一个很容易被忽视的5G特性 。 很多人不明白 ， 为什么要授时 ， 授时精度达到微秒（μs）级 ， 有什么意义 。
其实 ， 授时的作用很简单 ， 就是服务于不同物体之间的协同合作 。 通过高精度授时 ， 机械臂和机械臂之间 ， AGV（无人小车）和AGV之间 ， 才可以完美同步 ， 实现无缝衔接 。
另一个高精度授时的经典场景 ， 是智能电网 。
我们都知道 ， 电网使用的是交流电 ， 电流方向是随时间变化的 。 当不同的电网设备进行并网时 ， 如果时间不一致 ， 你波峰波谷就不一致 ， 轻则带来多余的能量损耗 ， 重则直接短路 ， 毁坏设备 ， 瘫痪电网 ， 造成大规模停电事故 。
此外 ， 针对电网的继电保护装置、自动化装置、能量管理系统等 ， 高精度授时可以更好地满足事件顺序记录、故障录波、实时数据采集时间一致性要求 ， 确保线路故障测距、相量和功角动态监测、机组和电网参数校验的准确 。
最后 ， 我们再来看看5G LAN 。
5G LAN实际上属于5G专网技术 ， 相当于将公网部署的方式下沉 。 在园区内 ， 通过5G协议 ， 构建一个“局域网（LAN）”场景 ， 让不同的设备很方便地互相通信 。
这一技术不仅大幅降低了网络部署成本 ， 缩短了建网周期 ， 还可以满足很多企业用户“数据不出厂”的需求 ， 增强安全性和私密性 。 结合边缘计算技术 ， 5G LAN可以给用户提供一个低时延、高可靠性的私密网络 ， 保证智能制造的稳步推进 。
5G爬坡 ， 真正的关键在于芯片
R16标准带来的增强特性 ， 为5G赋能百行千业奠定了坚实的基础 ， 也为催生数字产业生态创造了良好的条件 。
然而 ， 真正想要做好垂直行业的5G应用落地 ， 挖掘R16的全部潜能 ， 并不是一件容易的事情 。
紫光展锐和中国联通为什么要做端到端的业务验证？正是因为端到端的全面能力提升 ， 才能消除木桶效应 ， 展现真正的5G 。
全面能力 ， 按联通的说法 ， 包括“端、网、云、边、业”这五个核心要素 。 其中 ， 最基础的就是“端（终端）” 。
终端 ， 是物联网的神经末梢 。 它肩负着将传感器数据送入网络及云中心的重任 。 云中心的控制指令 ， 也需要通过它传达给设备 ， 实现控制意图 。
5G的到来 ， 不仅考验网络 ， 更加考验终端 。 5G R16大带宽、低时延、高可靠性的特点 ， 要求终端必须大幅提升自身性能 ， 完全匹配R16的特性要求 。
终端的性能由谁决定呢？没错 ， 绕来绕去 ， 我们终于找到了问题的关键 ， 那就是——芯片 。
想要实现“万物互联” ， 必须先实现“万物有芯” 。 相比于“网”和“云” ， 我们在“芯”这个领域 ， 面对更加严峻的形势 。
因为众所周知的原因 ， 目前全球公开市场拥有5G能力的基带芯片玩家只剩下4家公司 ， 即高通、三星、联发科、展锐 。 展锐 ， 是唯一的中国大陆本土企业 。
近年来 ， 国家不断加大对芯片半导体产业的重视和投入 ， 国内的产业生态已经有了明显的改观 。 但是 ， 芯片领域的竞争是一场持久战 。 想要获得最后的胜利 ， 我们还有很长的路要走 。
总之 ， 5G的成败在于产业 ， 产业的基础在于终端 ， 终端的命脉在于芯片 。 只有芯片企业崛起 ， 才能增加在全球数字化产业革命中的硬实力 ， 确保数字经济的稳步发展 ， 数字化转型的最终成功 。 芯路漫长而曲折 ， 国人当奋进而求索！
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