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      新態(tài)勢 新機遇 新挑戰(zhàn)

      2019-09-10 03:46:41王駿成
      產(chǎn)城 2019年4期
      關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商用基站

      王駿成

      第五代移動通信(5G)是物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新的基礎(chǔ),當(dāng)前5G正加速向我們走來,將開啟萬物互聯(lián)的信息通信發(fā)展新時代,帶動中國經(jīng)濟社會數(shù)字化全面轉(zhuǎn)型。

      新態(tài)勢·改變不可阻擋

      5G開啟萬物互聯(lián)時代。1G到4G通信技術(shù)改變了我們的生活,1G、2G時我們處于個人電腦(PC)時代,3G迎來了桌面互聯(lián)網(wǎng)時代,4G的發(fā)展開啟了移動互聯(lián)網(wǎng)時代。在5G時代,移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)成為移動通信發(fā)展的兩大主要驅(qū)動力,5G將滲透到未來社會各個領(lǐng)域,用戶端延伸和擴展到了任何物和物之間的信息交換和通訊。1G到4G主要解決人與人之間的溝通,5G將實現(xiàn)人與人之外的人與物、物與物之間的溝通,因此可以說1G到4G通信技術(shù)改變了我們的生活,而5G將要改變整個社會。

      超高速率、超低時延、超高密度是5G的三個主要特征。移動通信技術(shù)差不多每十年更新一代,新技術(shù)的引入實現(xiàn)頻譜效率和容量的成倍提升。1G采用頻分多址(FDMA),只能提供模擬語音業(yè)務(wù);2G主要采用時分多址(TDMA),可提供數(shù)字語音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等;3G以碼分多址(CDMA)為技術(shù)特征,可以支持多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);4G以正交頻分多址(OFDMA)技術(shù)為核心,能夠支持各種移動寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。5G關(guān)鍵能力比以前幾代移動通信更加豐富,一是超高速率,用戶峰值速率達到10-20Gbps,是4G的20倍;二是超低時延,端到端時延低至1毫秒,僅為當(dāng)前4G的1/10;三是超高密度,每平方公里支持100萬臺設(shè)備,是4G的10倍。

      移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是5G主要應(yīng)用場景。5G的三大典型特征決定了它的三大應(yīng)用場景。超高速率對應(yīng)于增強移動寬帶(eMBB)應(yīng)用場景,包括VR/AR、3D、超高清視頻、云辦公和游戲等應(yīng)用;超低延遲對應(yīng)高可靠低時延通信(URLLC)應(yīng)用場景,包括工業(yè)自動化、移動醫(yī)療、自動駕駛等應(yīng)用;超高密度對應(yīng)海量機器類通信(mMTC)應(yīng)用場景,包括智慧城市、智能家居等應(yīng)用。這三大應(yīng)用場景又可分為移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用兩大類。移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)是傳統(tǒng)4G主要技術(shù)場景,主要是eMBB場景,當(dāng)前移動顯示向超高清、3D、身臨其境方向發(fā)展,VR/AR、在線游戲等應(yīng)用需要實時高清視頻交互,演唱會和體育賽事的直播等應(yīng)用對流量密度有較高的要求,4G網(wǎng)絡(luò)無法滿足用戶體驗需求。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是5G新拓展的場景,其中低功耗大連接場景通常要求網(wǎng)絡(luò)具備海量設(shè)備連接能力,終端具備超低功耗和超低成本;低時延高可靠場景對時延和可靠性具有極高的要求,端到端時延低至毫秒級,傳統(tǒng)移動通信無法很好支持物聯(lián)網(wǎng)及垂直行業(yè)應(yīng)用。

      5G標準化和商用進程進入加速階段。根據(jù)3GPP規(guī)劃,5G第一版標準R15分為NSA(非獨立組網(wǎng))和SA(獨立組網(wǎng))兩種。其中,5G NSA組網(wǎng)方式需要使用4G基站和4G核心網(wǎng),以實現(xiàn)5G快速部署的需求;SA組網(wǎng)使5G具備了獨立部署的能力,可以更好地支持5G三大應(yīng)用場景。2017年12月,3GPP完成NSA 5G標準,主要支持eMBB場景;2018年6月,SA標準發(fā)布,支持eMBB場景和mMTC場景;支持更多網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的R15 Late Drop標準延至2019發(fā)布;預(yù)計要到2020年初才會形成支持三大場景的5G完整版標準R16。主要國家和地區(qū)均已明確5G商用計劃。美國AT&T已正式在12座城市上線5G網(wǎng)絡(luò),用戶通過5G移動熱點將手機、筆記本和平板等設(shè)備與5G網(wǎng)絡(luò)連接。韓國三大電信運營商也于2018年12月1日宣布開啟5G商用。我國將于2019年進行5G預(yù)商用,2020年5G商用。

      新機遇·未來無可限量

      移動用戶數(shù)持續(xù)增長。根據(jù)GSMA統(tǒng)計,截至2018年12月底,全球移動用戶數(shù)達到79.3億,移動用戶普及率達到104.6%。4G用戶滲透率達到42.9%(較2017年同期增長近11個百分點),2G用戶呈現(xiàn)快速下滑趨勢。根據(jù)工信部數(shù)據(jù),隨著4G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商用,我國移動電話用戶數(shù)和普及率進一步提升,移動用戶到2018年底將達到15.7億,移動用戶普及率超過112%,4G移動用戶持續(xù)增長,中國3G和4G用戶總數(shù)達13.1億戶,占移動電話用戶的83.4%;4G用戶總數(shù)達到11.7億戶,占移動電話用戶的74.5%。

      移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進入平穩(wěn)發(fā)展階段。根據(jù)GSA數(shù)據(jù),截至2018年11月底,全球已有886家運營商對LTE網(wǎng)絡(luò)進行了投資,其中710家運營商推出了745張商用LTE網(wǎng)絡(luò)。全球紛紛加快5G建設(shè),根據(jù)GSA數(shù)據(jù),截至2018年11月,全球192個運營商已經(jīng)進行5G相關(guān)的演示、測試或者試驗,46個國家和地區(qū)的80個運營商已經(jīng)宣布在2019-2022年之間提供5G商用服務(wù)。我國持續(xù)深入推進4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè),網(wǎng)絡(luò)已覆蓋超98%的人口,運營商4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進入優(yōu)化提升階段,根據(jù)工信部數(shù)據(jù),2018年我國凈增移動通信基站29萬個,總數(shù)達648萬個,其中4G基站凈增43.9萬個,總數(shù)達到372萬個,繼續(xù)保持全球最大4G網(wǎng)絡(luò)地位。2018年12月初工信部向三大運營商頒發(fā)了全國范圍的5G系統(tǒng)中低頻段試驗頻率使用許可,5G試驗正在規(guī)模展開。

      移動流量迅猛增長。從3G以后手機的流量就一直爆炸性地增長,根據(jù)思科數(shù)據(jù),2017年全球每月移動數(shù)據(jù)流量達1WPB,按全球70億左右的人口推算,人均每月移動數(shù)據(jù)流量達到1.5GB,而5G時代人均每月的平均流量將達到60GB。2018年我國移動數(shù)據(jù)流量繼續(xù)保持迅猛增長,2018年,移動接入流量消費達711億GB,比上年增長189.1%,增速較上年提高26.9個百分點,全年移動互聯(lián)網(wǎng)接入月戶均流量達4.42GB,是上年的2.6倍。隨著三大運營商持續(xù)推出不限流量套餐,現(xiàn)有4G基站的數(shù)據(jù)吞吐量和用戶接入量無法承受無限流量的廣泛推廣。

      超千億移動設(shè)備聯(lián)網(wǎng)需求。當(dāng)前全球手機銷量穩(wěn)定,根據(jù)Gartner數(shù)據(jù),2018年全球智能手機銷量較前一年增長1.2%,達15.55億部。國內(nèi)手機出貨量甚至出現(xiàn)負增長,根據(jù)信通院數(shù)據(jù),2018年我國手機出貨量達4.14億部,相比去年下降15.6%,其中4G手機出貨量3.91億部,同比下降15.3%,在同期的手機出貨量中占比94.5%。我國4G換機紅利基本耗盡,市場趨于飽和,出貨量下降明顯。而5G將掀起新一輪換機熱潮,摩根大通預(yù)測在2020和2021年5G智能手機在中高端手機市場中占比將陡升至10%和25%,出貨量分別達到8000萬和2億。同時5G終端將不再只是手機,而是包括VR/AR、無人機、無人車、家居設(shè)備等,未來全球移動通信網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備總量將達到千億規(guī)模,信通院預(yù)測2030年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)將接近1千億,其中我國超過200億。

      上游元器件需求激增。移動通信設(shè)備中的上游元器件大多是以半導(dǎo)體為原材料制成的,移動通信對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展作用力明顯,尤其是4G時代智能手機的爆發(fā),成為過去十年來半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要推動力。預(yù)計5G將拉動全球半導(dǎo)體千億美元市場規(guī)模,成為全球半導(dǎo)體第一大應(yīng)用市場。5G多模多頻通信將對終端射頻前端尤其是濾波器拉動作用尤為明顯,以手機為例,通常每增加一個頻段需要多加兩個濾波器(上行和下行),目前手機使用的射頻濾波器數(shù)量50個左右,未來可能會超過100個,Yole預(yù)測,2023年終端射頻前端市場規(guī)模將達到350億美元,復(fù)合年增長率為14%,其中濾波器市場規(guī)模達到225億美元,復(fù)合年增長率為19%。

      5G對經(jīng)濟的貢獻。根據(jù)IHS估計,到2035年,5G將在全球創(chuàng)造12.3萬億美元經(jīng)濟產(chǎn)出,跨越多個產(chǎn)業(yè),包括制造業(yè)、信息通信業(yè)、批發(fā)和零售、公共服務(wù)、建筑業(yè)等等,而5G價值鏈主要是電信運營、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、終端芯片器件以及信息服務(wù),預(yù)計到2035年全球5G價值鏈將創(chuàng)造3.5萬億美元產(chǎn)出,同時創(chuàng)造2200萬個工作崗位,其中我國產(chǎn)出占比達到了30%。根據(jù)信通院預(yù)測,2030年5G將帶動我國直接產(chǎn)出(電信運營商、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商以及信息服務(wù)商收入)和間接產(chǎn)出(對經(jīng)濟社會的拉動)將分別達到6.3萬億和10.6萬億元,帶動相關(guān)就業(yè)崗位800萬個,在5G商用初期,5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將成為5G直接經(jīng)濟產(chǎn)出的主要來源,預(yù)計2020年,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和終端設(shè)備收入合計約4500億元,占直接經(jīng)濟總產(chǎn)出的94%。

      新挑戰(zhàn)·應(yīng)對應(yīng)時而變

      當(dāng)前5G商用部署、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和融合應(yīng)用面臨諸多挑戰(zhàn)。

      一是5G產(chǎn)業(yè)鏈還有待成熟。5G產(chǎn)業(yè)包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、終端設(shè)備、芯片及器件等。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備方面,根據(jù)IMT 2020(5G)推進組報告,當(dāng)前5G基站與核心網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備已達到預(yù)商用要求,其中5G基站包括Sub-6GHz(低于6GHz頻段)和毫米波頻段,美國以高頻基站為主,主要是固定無線接入、熱點地區(qū)和室內(nèi)覆蓋,我國以中頻基站為主;NSA非獨立組網(wǎng)標準相比SA獨立組網(wǎng)更早凍結(jié),NSA核心網(wǎng)產(chǎn)業(yè)成熟度更高。終端方面,在2019年初,華為、小米、三星、OPPO等廠商均已發(fā)布首款支持5G網(wǎng)絡(luò)的手機,但是功耗和成本均比較高。芯片及器件方面,目前已發(fā)布的5G手機終端仍主要采用4G SoC芯片外掛5G基帶的方案,集成5G基帶的SoC芯片技術(shù)還不成熟,預(yù)計將于2020年推出;射頻前端是5G終端和基站的重點和技術(shù)難點所在,5G射頻系統(tǒng)對器件的工作頻段、帶寬及效率要求越來越嚴苛,傳統(tǒng)硅基器件難以支持3GHz以上頻段范圍的應(yīng)用,化合物半導(dǎo)體具有高功率、高頻率特性、高線性度、高耐壓、低噪聲等優(yōu)勢,更能滿足5G通信的應(yīng)用需求,但射頻前端市場長期被美日歐壟斷,國內(nèi)嚴重依賴進口。

      二是通信網(wǎng)絡(luò)變得越來越復(fù)雜。5G網(wǎng)絡(luò)商用初期,移動通信市場將呈現(xiàn)2G/3G/4G/5G四張網(wǎng)絡(luò)并存的局面。受漫游和專利費影響,CDMA運營商更傾向于關(guān)閉2G網(wǎng)絡(luò),將2G退網(wǎng)的頻率資源用于4G或5G的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。我國2G網(wǎng)絡(luò)仍是重要的業(yè)務(wù)承載網(wǎng),3G用戶數(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量持續(xù)下降,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)加快向4G網(wǎng)絡(luò)遷移。2G/3G/4G/5G網(wǎng)絡(luò)之間的鄰區(qū)配置、參數(shù)優(yōu)化、聯(lián)合優(yōu)化,會使網(wǎng)絡(luò)運維和優(yōu)化工作更加復(fù)雜。長期來看,2G/3G退網(wǎng)是移動通信技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展的必然趨勢,未來將是4G與5G網(wǎng)絡(luò)將長期共存、協(xié)調(diào)發(fā)展的局面。與此同時,2G/3G/4G/5G四張網(wǎng)絡(luò)并存也將迫使手機終端的制式、頻段越來越多,手機終端成本將再攀新高。

      三是5G應(yīng)用亟待探索新需求、新技術(shù)、新模式。5G融合應(yīng)用需突破行業(yè)壁壘,建立跨區(qū)域、跨領(lǐng)域和跨部門協(xié)調(diào)機制。當(dāng)前5G應(yīng)用仍以通信行業(yè)為主,垂直行業(yè)客戶參與力度有限,通信行業(yè)對各行業(yè)需求的挖掘深度不足,而行業(yè)客戶對5G技術(shù)理解有限,導(dǎo)致5G不會用,不敢用。5G應(yīng)用還缺乏清晰的商業(yè)模式,碎片化的行業(yè)需求意味著很難大規(guī)模復(fù)制,需要產(chǎn)業(yè)各界深入探索合作共贏的商業(yè)模式。此外5G應(yīng)用生態(tài)體系尚需完善,5G應(yīng)用和云-管-端需要進一步加強協(xié)同,使5G應(yīng)用能與5G網(wǎng)絡(luò)部署、終端創(chuàng)新、計算能力提升協(xié)同并進,形成完整的生態(tài)體系。

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