华为5G首席科学家童文博士：谁无暴风劲雨时，守得云开见日出

本文作者：华为5G首席科学家、华为Fellow童文博士，2018年获得由国际电器与电子工程师协会授予的“杰出行业领袖奖”，以表彰其在5G通信技术中的创新与对移动通信行业的贡献。

2019年是5G产业进入全面商用的关键一年，全球5G网络的部署已经启动。

2018年6月，5G独立组网标准冻结，5G完成了第一阶段全功能eMBB标准化工作；12月6日,中国三大运营商获得全国范围5G中低频段试验频率使用许可；2019年1月10日，工信部宣布发放5G临时牌照，拉开我国5G商用建网的大幕。

在数字化转型浪潮的推动下，5G将开启移动互联网的新阶段。特别是，5G网络的初期部署将(1)普及移动互联网极致的用户体验；(2)推动物联网创新，进而推动移动互联网产业的新一代转型。

具有超级连接能力的5G网络，将承载10亿个场所的连接，50亿人的连接，500亿物的连接，把数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织，构建万物互联的智能世界。

另一方面，具有超级连接能力的5G网络，将与数字化驱动技术、实时大数据、云技术、人工智能融为一体，带来产业的革命性变化：也就是，连接平台化、万物在线化、全云化、万物即插即慧。

5年前，在产业定义5G阶段，我们对5G技术指标有明确诉求：

11-20Gbps的峰值速率

210-100Mbps的用户体验

31-10毫秒的端到端延时

41-100倍的网络能耗效率提升

不忘初心，5G的这些基本能力将在2019年兑现。

以下，我们对具有原生的超级连接能力5G网络的能力，及其对产业的转型和变革进行进一步的解读。

1、极致用户体验的拐点

5G-eMBB是用户体验的转折点。

基于互联网TCP/IP协议的基本技术原理，当网络容量是应用流量的4~5倍时，网络的拥塞和延时趋近于零。

也就是说，5G的G比特级接入速率，已经超越互联网接入，以及视频通信应用流量的基本速率，终端用户体验开始发生本质变化，进入“无限网络容量”的体验时代，即终端用户感受就像网络有无限的容量。

目前，全球70%的运营商已经提供流量不限的MBB业务，并且其中40%的运营商已经由此带来ARPU提升的经济效益。流量不限的MBB模式已经成为移动运营商下一个增长的驱动力。

5G的来临，适逢其时，是流量不限的MBB模式的原生平台。同样，5G的G比特级接入速率，已经超越固定互联网接入的基本速率需求，5G也是流量不限的FBB模式的原生平台。

全球已经有230张网络开始进行WTTX的改造，WTTX的用户数大幅增长；在欧洲，WTTX的速率已经超越固网的接入速率；在美国，基于毫米波频段的WTTX是5G预商用的第一个商业模式。总之，5G是固移融合的原生平台。

更进一步，5G的G比特级接入速率，是云游戏的原生平台，将使能50Mbps速率，20毫秒延时，小于15%的抖动的云游戏业务大规模普及。

从5G-eMBB新生业务的角度来看，5G的G比特级接入速率，将使AR技术得到更加广泛的应用，许多行业的现场维护与现场服务也将因此受益。

比如，经验丰富的工程师资源稀缺，而即使有经验丰富的工程师，一年也只能前往数个偏远的站点提供现场服务。借助5G-eMBB网络和AR技术，那些尚处于培训阶段的工程师，只需通过手中的平板，就能立即获取相关设备的信息，就能快速做出正确而最优的决策，而不再依赖于需要数年时间培养的经验与直觉。经验丰富的工程师，也可以通过5G网络和AR应用，快速获取设备的相关参考信息，在更短的时间内完成更多任务，从而为许多的产业的现场服务极大地提升效率。

2、与世界零距离的用户体验

5G系统的空口及无线接入网确保端到端低延时，从而使能VR等高端eMBB业务，特别是实时视频业务和应用得到普及。

多年的网络用户体验研究表明，由于网络延时远低于人类的近百毫秒的视觉感知延时，网络两端的用户具有身临其境，天涯咫尺与世界零距离的体验。5G是低延时原生平台，进而使能所有eMBB业务与世界零距离的用户体验，也是VR/AR第一平台。

5G低延时原生平台的广泛部署，将催生物联网创新与变革。

5G在自动驾驶和工业等领域创造了全新的创新用例，随着机器人机器学习等技术的进一步突破，5G技术的普及和全云化，将推动各行各业自身业务的提升，如制造业、运输/物流业，智慧城市领域等。特别是，在5G原生低延时平台的基础上，很多行业的几毫秒延时的实时应用，如辅助驾驶、自动驾驶、智能化的算力都需要尽可能下沉部署在终端设备附近，从而降低机器决策的延迟，5G低延时原生与认知计算的平台，进而开启万物即插即慧的新时代。

3、端到端网络切片的5G网络

5G网络为不同垂直行业服务运行在同一套物理基础设施上，生成相互隔离的不同5G网络切片，端到端的网络切片将是实现5G使能全行业数字化的支柱型技术。为每个行业应用建设一张独立的网络显然既不经济也不现实，5G网络就是一张物理网络支持多个逻辑切片的原生平台。

端到端网络切片的优势之一：未来的业务和商业模式创新需要大量尝试，但传统的电信网络往往需要论证数年之久才能投资上马。基于端到端网络切片技术，运营商就可以按需生成或撤销逻辑切片，从而实现更快的网络定制、试错，以及实时的调优、改进。

端到端网络切片的另一个优势：每个切片都是一个相对独立的自治子系统，端到端的网络切片的安全是5G网络的独特技术创新，针对不同的行业应用需求进行对端到端应用的可信安全适配。

作为端到端整网切片的原生平台，5G切片网络的生成，也为运营商带来新的机会，既是主动去引导需求，还是被动适应市场需求。这需要云管端协同的顶层设计及生态构筑，不然，切片只是一个管道。

端到端切片与全云化，数字化，数字转型，安全可信，基于机器学习的人工智能的结合使5G无线接入网将超越管道的角色，成为一个泛在平台。

5G原生超级连接能力与使能业务（2013年华为5G白皮书）

4、安全可信的网络架构

与4G网络一样，5G网络是原生的安全业务平台。

5G网络采用强化的加密算法，接入认证一体化的能力。5G网络架构延续4G的无线接入网与核心网的安全分离架构，即PDCP层加密和IPSec加密，从而无线接入网对用户数据的不可见，确保5G网路无线接入的数据安全；核心网确保用户认证和用户隐私。

随着越来越多的生态合作伙伴参与到构建5G端到端服务中来，物联网服务也正变得越来越复杂，提供安全的端到端服务，需要从网络到用户的整个过程中对安全性进行管理。

5G网络确保只有经过认证的设备才能联网，网络自动化的安全规范和入侵防御功能也得到进一步普及和增加。由此，进而确保企业业务的安全正常运行，大规模的安全规范自动化不仅能帮助管理海量的设备，还能保证这些设备整个生命周期里的安全。

5、海量连接与网络自动化

5G网络是原生的海量连接平台，随着5G技术可用性的成熟和升级，将加速万物互联，万物在线化，即万物默认在线。

到2024年，联网设备的数量预计将超过220亿台，人们已经无法手动管理数量如此庞大的连接设备，因此，网络自动化是必由之路。

从运营商的角度，管理数十亿设备将是挑战，而电信运营商也将升级自己的服务产品，来应对这一挑战。

从技术上，基于服务架构的5G核心网是网络自动化的原生平台；5G网络将普及物联网连接服务，由此衍生的电信服务提供商将更进一步，不仅为企业提供管理联网设备的能力，而且可以在设备的整个生命周期内对其进行管理并确保其安全性。

此外，5G的业务模式和定价模式的创新将发生巨大转变，越来越多的企业将改变自身的业务模式，从单一的产品销售转变到销售增值服务。举例来说，企业将不再仅仅购买一台机器，还将购买相关服务。这种转变也影响着电信运营商，促使其改变物联网服务的业务与定价模式。

6、5G网络的前向兼容保护产业投资

5G设计原则是前向兼容，以支撑5G网络的敞口创新。

第一阶段标准R15版本基本上实现了所有5G的新特性和新能力，5G-NR标准的不断演进将原生地支持新特性及新需求，如R16版本提供完整的高可靠连接能力，以及V-2X和工业物连网的基本能力。而这些业务的引入不需要重复建网投资。

在5G网络建设期，运营商关注的是网络建设的低成本和高效率，5G网络为产业提供10倍以上的每比特成本降低，以及大幅度的能效提升。

2019年5G商用是全球主流电信运营的主流时间表。GSMA数据显示，66个国家的154家运营商正在开展5G测试工作，预计到2025年将有110张5G网络。尽管风云变幻，5G的阳光正在全球普照！

总之，5G是万物连接的原生平台，是构建智能世界的基石。

本文来源：华为技术