AI攜手5G 打造改變世界的“核動力”
2018年05月17日18:54

  摘要:曾經,大家以為5G很遙遠,伸出手卻不可及。現在,5G離每個人的鼻翼都非常近,人們可以很強烈感受到它的熱度。

  來源:IT時報

  作者:錢立富

  網絡是所有互聯網應用的基石,尤其是對於數據有饑渴性需求的人工智能。現在能想像到的人工智能時代,是一個人人、物物皆數據的時代,而能否將這些數據實時傳輸至人工大腦中,是最終計算結果是否準確的關鍵因素。隨著5G正式商用的時間點越來越近,AI將真正來臨。

  5G,真的要來了!

  全球5G第一陣營掃瞄

  曾經,大家以為5G很遙遠,伸出手卻不可及。現在,5G離每個人的鼻翼都非常近,人們可以很強烈感受到它的熱度。從全球範圍來看,中國、美國、韓國和日本,是5G發展的第一陣營,各家主流運營商都在摩拳擦掌,準備搶奪5G發展的先機和製高點。

  中國:發展5G不僅是運營商的事

  從跟隨到突破,從突破到同步,在即將到來的5G時代,中國將目標定為“領跑者”之一。為了實現“5G引領”的目標,中國對待5G發展高度重視,將5G視為信息通信技術領域的戰略性發展重點,並出台了一系列重磅政策。換句話說,發展5G不僅僅是中國運營商的事情。

  從實際情況來看,中國5G進程迅速,實現“2019年預商用、2020年正式商用”的目標乃是板上釘釘。

  走獨立組網之路

  中國的5G技術研發試驗於2016年初全面啟動,分為關鍵技術驗證、技術方案驗證和系統方案驗證三個階段推進實施。這些試驗為5G在中國的商用奠定重要基礎。

  完成了前兩階段的試驗後,2018年中國的5G技術研發試驗進入了第三階段,並將在年內完成。進入第三階段,意味著中國5G技術試驗已經順利“小學畢業”,正式進入“中學階段”。5G技術研發試驗第三階段是5G實現商用之前的關鍵一步。

  在5G組網方面,分為非獨立組網和獨立組網兩種方式。去年12月,3GPP組織通過5G非獨立組網的第一版本。愛立信東北亞區首席市場官張至偉對《IT時報》記者表示:“按照業界的共識,2018年6月Rel-15正式發佈,這是第一個完整5G標準。這個時間點之後,所有的供應商和業界的網絡產品就可以進行一些商用化量產。”

  所以在今年上半年參加第三階段測試的企業中,較多企業仍是採用非獨立組網方式。不過從工信部人士和產業界人士的表態來看,中國仍傾向於獨立組網方式。在今年初,中國電信率先明確走獨立組網之路,之後中國移動也明確表示採用獨立組網標準,這些因素都有利於後續引領產業鏈的發展。

  現在三家運營商已經如火如荼地開展5G規模試驗,擴大5G試點城市範圍。

  重磅政策加碼 帶來加速度

  就在運營商熱火朝天開展5G試驗的同時,4月下旬,國家發改委、財政部又送來紅利。兩部委聯合發文,降低部分無線電頻率佔用費收費標準,其中對於5G 公眾移動通信系統頻率施行“頭三年減免,後三年逐步到位”的優惠政策。

  這將有效降低運營商5G網絡的部署成本,長城證券的分析報告認為,僅考慮目前已經確定的頻譜規劃,運營商第1-3 年每年將節約約40 億,第4-6 年每年將分別節約約36 億、31 億、27 億元,第7 年開始每年將節約約22.5 億元頻率佔用費。和國外運營商需要花費巨資競拍5G頻譜相比,中國運營商在這方面應該是相當幸福的。

  除了降低5G頻譜佔用費,發改委此前還將三家運營商的“5G 規模組網建設及應用示範工程”列為2018年新一代信息基礎設施建設工程支援項目名單,給予真金白銀的支援。比如在上海虹橋商務區,上海電信和虹橋商務區管委會正聯手打造國內首個5G示範區,這也將是長三角最大規模的5G組網建設示範區域,2020年將在該區域完成50個站點左右的5G規模覆蓋網絡。

  而在頻譜資源方面,工信部早在第三階段測試前就擬好了5G中頻工作頻段,去年11月工信部發佈了《關於第五代移動通信系統使用3300-3600MHz和4800-5000MHz頻段相關事宜的通知》。由此,我國成為國際上第一個發佈5G系統在中頻段內頻率使用規劃的國家。

  目前,我國5G研發正在穩步推進中,按照目前的規劃,今年底將完成5G預商用設備研發,2019年上半年完成商用設備研發,2019年下半年第一批5G手機終端也將出現。三家運營商的5G商用時間表也比較一致:2019年預商用,2020年正式規模商用。

  從跟跑、突破到引領,中國已經成為5G標準的總設計師之一,甚至可以說中國代表了世界5G最高水平。近日,美國無線通信和互聯網協會通過領先電信諮詢公司Analysys Mason對全球5G競爭現狀進行了研究和分析。從結果顯示來看,中國在5G整體準備方面超過美國,具備領先優勢,而韓國緊追其後。

  “標準、系統設備、終端、業務上形成的綜合實力,讓中國在5G領域前面已無領跑者,我們必須要跑在前面,這是時勢使然。”電信業專家項立剛表示。

  美國:5G在路線之爭 和口水紛飛中前行

  為了5G,美國幾家運營商之間口水紛飛,AT&T和Verizon競相表示自己要成為全美第一家推出5G服務的運營商,兩家彼此誰也不服誰。而剛剛宣佈與Sprint合併的T-Mobile則一直對AT&T和Verizon冷嘲熱諷,對Verizon總拿5G吊大家胃口的做法“嗤之以鼻”,對AT&T“5G Evolution”計劃貼上了“假5G”的標籤。喧囂的背後,折射出的是美國運營商對5G極其熱衷和5G初期不同運營商在技術路線上的差異。

  Verzion從固定無線

  5G入手

  去年底Verzion宣佈,2018年下半年將在美國3-5個市場推出5G服務。同時,從Verzion披露的詳細信息來看,它在2018年所推的5G為固定無線5G(Fixed Wireless 5G)。

  就在5月初,Verzion重申將在2018年底推出固定無線5G,並稱首先是在薩克拉門托進行部署。

  美國另一家運營商巨頭AT&T對固定無線5G也有興趣,不過不像Verzion那麼熱衷,去年AT&T在奧斯汀測試固定無線5G。

  所謂固定無線5G,就像現在人們將4G轉變為WiFi接入使用一樣,在5G基站覆蓋範圍,用戶家中安裝轉換器,也可以將5G信號轉換為室內高速WiFi。

  “固定無線5G是Verizon在5G部署上的第一階段,它並不是完全取代光纖寬帶,而是在光纖不易部署、成本比較高的偏遠地區,利用這種無線的方式為用戶提供高速上網服務”。Verizon院士、華人科學家歐陽曄博士對《IT時報》記者表示。

  另一家運營商T-Mobile則對這種做法非常不看好,主要是因為固定無線5G是基於毫米波技術,而“毫米波5G”由於頻率太高(28GHz),存在許多難以解決的技術難題。

  不過就在最近,Verizon公司CEO 對外界唱衰的論調進行了回擊。Lowell McAdam表示,Verizon 固定無線5G發展遠遠領先於懷疑者對手的預期,而懷疑者在過去兩年錯失了機會。

  AT&T用“5G Evolution”打“地基”

  Verzion在5G部署上的第一步,是固定無線5G,“第二階段是提供符合3GPP 5G NR標準的5G服務”,歐陽曄博士表示。

  另一家美國運營商巨頭AT&T的5G部署也是採取了分步走的策略,最終提供符合3GPP標準的5G服務。不過和Verzion有所差異的是,AT&T將第一步聚焦在“5G Evolution”(5G演進技術)上。

  今年4月,AT&T宣佈在117個新的城市提供了“5G Evolution”服務,包括邁阿密、達拉斯等,使得總數量達到141個城市。AT&T計劃在年底前覆蓋500座城市。

  “5G Evolution”可以提供400Mbps的理論峰值速度。更確切地說,“5G Evolution”是LTE網絡的升級,利用4x4 MIMO和3路載波聚合等技術,為用戶提供更高速率,並在準備就緒時升級到5G。

  AT&T方面回覆《IT時報》稱,建設5G就像搭建一所房子,首先是要打好基礎,推出“5G Evolution”和LTE-LAA(通過載波聚合將未授權頻譜與授權頻譜相結合,以增加網絡容量)就是在做這樣的事。而SDN(軟件定義的網絡)則是5G房子的框架,如同是牆壁中的布線、管道,雖然看不到它,但確實房子所必須的。有了堅實的基礎和框架,5G這所房子就能順利搭建起來。

  最終,AT&T的目標也是提供符合3GPP標準的移動5G服務。

  相比AT&T和Verizon,美國另一家主要運營商T-Mobile的目標則是直接推出“真正的、移動的、全國性的5G”,希望借此超越其競爭對手。而且,隨著今年4月T-Mobile與Sprint宣佈合併,將給新公司在5G上的部署帶來更大推力,尤其是在頻譜資源上,將會有更齊全的網絡頻譜。但對這家運營商來說,最大的挑戰是時間,合併過程可能會耗時一兩年時間,對於競爭對手來說,在這段時間可以幹很多事情,新T-Mobile有可能會失掉先手。

  韓國:用更徹底的共建共享推動5G發展

  通過共建共享的方式,來推動通信業快速發展、減少重複投資,不僅是中國這樣做,韓國也是這樣,而且更加徹底。在5G發展方面,韓國正試圖通過共建共享的方式,降低5G網絡大規模投資帶來的不確定性風險,以期在2019年3月完成全球第一個5G商用網絡部署。這種共建共享,不僅僅涉及到韓國三家主流運營商,還包括和5G部署相關的單位,比如說地鐵、電力等等在內。

  而對KT(韓國電信)、SK電訊、LG U+這些韓國運營商來說,目前最關注的事情莫過於今年6月舉行韓國5G頻譜拍賣,這也在很大程度上影響各家5G部署的進程和策略。

  運營商連室分系統

  都要共享

  在中國,鐵塔公司是通信業共建共享模式的產物,三家運營商主要共享鐵搭站址,天線等設備仍是各家運營商自己部署。

  而從被披露的韓國科技信息通信部文件來看,韓國在5G發展方面的共建共享,會更加徹底。

  一方面,這種共建共享不僅包括基站、鐵塔等,還包括天線、管道,尤其是室內分佈系統也要共建共享。韓國科技信息通信部認為,在5G時代室內覆蓋是重點領域,共建共享模式可以降低部署成本,擴大室內覆蓋面積。

  根據文件披露的信息,韓國計劃對運營商的共建共享出台具體措施。比如,針對已建成3年以上的基礎設施,政府對共享方提供獎勵措施,對於3年以內建成的基礎設施,強製要求運營商開放共享。

  另一方面,韓國在5G上的共建共享並非只針對電信運營商,實際上這是系統性的共建共享,和5G發展相關的部門都被囊括進來,比如市政部門,路燈、電線杆、交通燈等都是共享的對象。

  韓國科技信息通信部認為,開放電信基礎設施,低成本提供高質量的5G服務是韓國5G建設的大方向。如果共享網絡基礎設施,避免重複投資,韓國將在未來十年內節省大約1萬億韓元(約合9.35億美元)。

  不一樣的5G

  頻譜拍賣

  除了共建共享,韓國通信主管部門還敲定了5G頻譜的拍賣時間和具體內容,這些將加速韓國5G業務的商用化進程。

  韓國5G頻譜拍賣將在6月15日舉行,共拍賣2680M帶寬的頻譜資源,其中包括位於3.5GHz頻段上的280M帶寬,和位於28GHz頻段上的2400M帶寬。在拍賣價格方面,每家運營商可以在3.5 GHz頻段上競價購買100M帶寬,底價為2.65億韓元(約合25億美元),頻譜使用期限為10年,而在28GHz頻段上,1000M帶寬的拍賣底價在6216億韓元(約合5.8億美元),頻譜使用有效期為5年。

  對比來看,5G頻譜的拍賣底價高過之前4G頻譜拍賣時的底價,這讓韓國運營商有些怨言。韓國電信一項研究顯示,韓國政府設定的5G頻譜拍賣底價是最近英國5G頻譜拍賣價格的近兩倍。頻譜分配過高的價格,有可能導致5G移動服務資費的上漲。

  韓國5G頻譜的拍賣方式,也在運營商內部引起分歧。韓國通信主管部門設計了兩種拍賣方案,一是通行的價高者得做法,二是平等地分給三家移動運營商。目前來看,韓國通信主管部門傾向採用第二種拍賣方式,以阻止競標過度競爭和為獲勝者帶來高昂的頻譜成本。 但是SK電訊方面對此不滿,它希望得到更多頻譜資源。而KT和LG U+則支援平等分配方案,並表示這將確保服務和費用方面的公平競爭。

  但不管怎樣,這次5G頻譜拍賣將會大力推動韓國5G發展,尤其是3.5GHz頻段上的280M帶寬的資源拍賣,這是國際上達成共識的5G中頻段。

  日本:借奧運東風推動5G發展

  雖然和美國、韓國同屬第一陣營,但是從商用進程時間表來看,日本5G發展稍微遲緩。美國運營商已經表示要在2018年開始提供5G服務,韓國也表示會在2019年提供5G服務。而從NTT DoCoMo、軟銀等這些日本運營商的態度來看,似乎不為提早推出5G而著急,他們的目標仍是2020年。

  起步早 技術積累深厚

  早在2016年9月,軟銀就啟動了面向下一代高速通信標準的5G項目“5G Project”,首次將5G技術之一的Massive MIMO(大規模天線)投入使用。

  之所以採用Massive MIMO技術,在軟銀看來,由於城市里的基站已經十分密集,通過新建基站來滿足不斷增長的網絡流量,這種方式已經難以為繼,因此軟銀決定利用Massive MIMO技術擴大原有的基站容量,增幅可達10倍。

  就在“5G Project”項目啟動半年間,軟銀已經建成了100個使用Massive MIMO技術的基站。雖然目前軟銀官網對“5G Project”的更新仍停留在Massive MIMO階段,但與合作廠商在5G多頻段的試驗項目依舊馬不停蹄地進行中。在相繼取得了4GHz、4.5GHz與28GHz頻段的試驗許可證後,軟銀分別在2017年3月和11月與愛立信及中興各展開28GHz和4.5GHz頻段的5G試驗,在5G候選頻段上進行超高速寬帶傳輸與超低速時延的測試。

  作為日本最大的運營商,NTT DoCoMo從2014年開始就進行了5G關鍵技術的試驗。NTT DoCoMo先後與愛立信、Fujitsu、Samsung、華為等廠商展開合作,在15GHz、4.5GHz、28GHz等頻段上,展開了分佈式天線與集中式天線性能區別、高速移動狀態下的接入情況、兼容eMBB和IoT的空中接口技術等眾多方面的測試。

  在5G研究方面一直走在全球前列的NTT DoCoMo,對全球5G的發展貢獻頗大。現在,公認的三個全球主流的5G頻段――3.5GHz、4.5GHz和28GHz,都是由NTT DoCoMo提出的,這已經被3GPP納入了5G技術規範。

  2023年全國普及

  今年5月NTT DoCoMo又完成了一次5G試驗,它和NEC公司合作,基於28GHz頻段,成功在5G基站和一輛搭載在時速超過305公里汽車內的5G移動式設備之間實現了移動數據傳輸。在汽車時速為293公里時,實現了1.1Gbps超過速率的傳輸。這項測試的成功,證明在類似高鐵等高速移動場景下,5G可以繼續為人們提供超高速率的網絡接入服務。

  雖然在5G研究方面走在前列,但NTT DoCoMo沒有像美韓運營商那樣急於推出5G服務。

  NTT DoCoMo 5G實驗室專家Takehiro Nakamura在MWC2018 5G峰會上介紹,到2020年,NTT DoCoMo 的5G將首先從需要更高性能的業務領域推出,5G和增強型LTE(eLTE)將展開更加緊密的互操作,以實現5G的順利引入。

  對於日本運營商來說,2020年推出5G是個良好時機,因為東京奧運會會在這一年舉行,全球首個“5G奧運會”將會誕生。雖然韓國平昌在2018年初舉行了冬季奧運會,韓國電信高調宣傳平昌冬奧會是全球首個“5G奧運會”,但實際上很多人對此持有保留意見,因為人們沒辦法在手機上體驗到5G。

  2020年東京奧運會絕對有可能實現人們在平昌冬奧會時沒有實現的夢想,人們將能像現在使用4G網絡一樣使用5G服務。

  按照NTT DoCoMo的計劃,在2020年開始推出5G後,會用三年時間,也就是到2023年,會完成5G在日本全境的部署。

  AI遇上5G

  “化學反應”將改變世界

  作為目前業界最熱門兩大領域,AI和5G,它們並不是隔離的,而是相互融合。無論是網絡側、應用側,乃至現實世界的萬物,在AI與5G的攜手推動下,產生的“化學反應”將超出預期,不僅改變生活,也改變世界。

  讓網絡自己能學習、思考、進化

  “AI不僅是對於5G,實際上它能幫助到各行各業。從算法的角度,AI將會對5G網絡的自動化、智能化提供很有意義的幫助。”Verzion院士歐陽曄對《IT時報》記者說道。

  5G網絡智能化的前提是,運營商要打破以往封閉式的軟硬件一體化的網絡架構。這正是很多運營商目前正在做的事情,引入SDN(軟件定義網絡),讓自己的網絡能變得靈活起來,不像過去那樣僵硬。

  在SDN化網絡建設方面,AT&T走在了運營商行業的前頭。AT&T公司回覆《IT時報》記者稱,2017年已經實現了55%網絡SDN化的目標,2018年的目標是65%。如果將5G看成建造房屋,那麼SDN網絡就是這座房子的框架,“5G將是第一個在雲中誕生的網絡。”在這樣的背景下,運營商就能通過軟件的方式來進行網絡升級或者給網絡增加新特性。

  有了SDN的支撐,AI將能發揮出更大的作用。包括設備商在內的產業界,現在正將AI融入新的網絡架構中。

  上海Nokia貝爾客戶運營首席技術官常疆對《IT時報》記者表示:“在貝爾實驗室提出的Future X網絡架構中,已基於AI構造了智能認知系統。”這一系統構建在以原生雲為基礎的網絡操作系統之上,以提供基於機器學習和AI算法的網絡運營分析、預測性維護、智能自動化和多維度優化配置等功能,並同時向上層打通API接口,目標是實現全自動部署,零接觸業務管理(Zero Touch Service Management)和自學習的認知雲網絡。在今年MWC上,Nokia就發佈了新一代“ReefShark”基站芯片組中,率先內置了貝爾實驗室研發的AI算法,並提供API接口,可供客戶業務定製化。

  愛立信公司相關人士對《IT時報》表示,利用高級分析、深度學習、機器學習和AI等機器智能技術提高自動化水平,可以創造出人類無法獨立創建的預報和模型,這就是“智能網絡運營”。利用網絡中的可用數據以及如天氣條件等各種其他形式的外部數據,加以機器智能技術,可以使網絡運營更加智能。應用機器學習和AI可將自動化提升至新的水平――智能自動化,可以在事件發生前進行預測,採取預防或糾正措施避免事故發生。

  “未來AI極有可能成為下一次產業革命的關鍵使能技術。為此,信息通信行業應儘早積極規劃和佈局,為提供更豐富的應用案例以及更好的用戶體驗,讓網絡能自己‘思考’‘學習’和‘進化’。”常疆說道。

  幫助AI解除 “幸福煩惱”

  AI對於5G很重要,同樣,5G對於AI也是非常重要。AI的基礎是海量數據,而5G將人與人之間的通信連接拓展至萬物互聯,其超強的網絡能力,包括超高速率和超大聯接能力,將創造出史無前例的大數據基礎,從而讓AI充分發揮其魅力。

  現在,AI非常熱,和過去相比也取得了很大突破。但是目前AI的發展仍存在一些瓶頸,海量數據給AI帶來了幸福的煩惱,面對這些海量數據,如何進行及時處理?

  尤其是在物聯網時代,連接設備成幾何指數增加,發生的數據量也隨之快速增加。根據《愛立信移動市場報告》預測,物聯網終端到2023年將突破300億大關,其中約200億是物聯網終端,包括聯網汽車、機器、儀表、傳感器、銷售網點終端、消費類電子產品及可穿戴產品等。在這種情形之下,如果還是依靠集中式數據中心的分析引擎進行數據分析,可能會力不從心,而且會增加時延、浪費帶寬。

  這時,有必要引入5G的關鍵主流技術之一的邊緣計算。邊緣計算靠近物理設備或數據源頭的網絡邊緣側,融合網絡、計算、存儲、應用核心能力的開放平台,就近提供邊緣智能服務,來滿足AI快速連接、實時業務、數據優化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求技術,使得AI應用的性能、整體可靠性大大提升。

  eMBB(增強移動寬帶)、mMTC(海量機器類通信) 和 URLLC(超高可靠低時延通信)是5G的三大場景,邊緣計算也將使得AI在URLLC領域發揮更大作用,面對突發情況,迅速進行判斷,並進行處理。

  常疆認為,AI和5G通信網絡結合的潛力巨大,其好比是核動力引擎,從第一個原子分裂引發驚天動地的鏈式反應,釋放巨大的能量,為通信網絡拉通全數據面,釋放全數據洞察能力和真正實現網絡全智能和自動化運營。

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