從1G到4G，解決了人與人之間的溝通，讓我們獲取信息的速度越來(lái)越快。而5G則將改變社會(huì )，未來(lái)它將跟人工智能、大數據緊密結合，開(kāi)啟萬(wàn)物互聯(lián)的全新時(shí)代，解決人與物、物與物之間的溝通，大到停車(chē)場(chǎng)、體育館、購物場(chǎng)所的智能化改造，小到家庭智能硬件、出行，都將重塑我們的生活。
5G被認為是萬(wàn)物互聯(lián)的開(kāi)始。第五代通信技術(shù)將不僅僅帶來(lái)網(wǎng)速的提高(eMBB)，更意味著(zhù)可靠的低延時(shí)(uRLLC)海量物聯(lián)網(wǎng)(mMTC)。
來(lái)自埃森哲的5G智慧城市趨勢報告，從經(jīng)濟效益和應用規模的角度介紹基于第五代通信技術(shù)的智慧城市解決方案，包括智能電網(wǎng)、智慧交通和智能安防。
5G效益
相比于以前的通信技術(shù)，5G所需的基礎模塊將更(以前的大概需要250英尺高的信號發(fā)射塔)小(small-cellsites)，布局更密(大概是3、4G的10到100倍)，以支持更全面、更穩定、更高效的網(wǎng)絡(luò )連接。因此，5G的基建部署不僅需要運營(yíng)商的投資，還需要政府提供鼓勵措施予以支持，規劃部署，改變收費結構。
作為下一代通信技術(shù)，5G龐大的高速無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )提供了(美國)智慧城市解決方案，可以應用于車(chē)聯(lián)網(wǎng)(智能城市交通)和智能電網(wǎng)管理，帶來(lái)1600億美元規模的成本節約和相關(guān)收益，顯著(zhù)改善資源利用率，減少交通時(shí)間，提供更全面的高速寬帶覆蓋(目前沒(méi)有高速寬帶的美國人近5%)以支持遠程辦公、在線(xiàn)學(xué)習和技術(shù)認證等，以幫助各類(lèi)社區發(fā)揮杠桿作用，確保政府、企業(yè)競爭力。
為此，電信行業(yè)/運營(yíng)商將從2017年開(kāi)始，投入2750億美元資金。其中，930億美元用于基建，剩下的用于網(wǎng)絡(luò )設備、工程、規劃等。除了這些直接收益，部署5G的過(guò)程中，也將創(chuàng )造300萬(wàn)個(gè)工作崗位，為美國提供5000億美元的GDP增長(cháng)。
其中，220萬(wàn)個(gè)工作崗位來(lái)自(7年間)基建部署過(guò)程產(chǎn)生的5萬(wàn)新的建筑工種(每年12萬(wàn)就業(yè)機會(huì ))，對應4200億美元GDP；87萬(wàn)工作崗位來(lái)自于更廣的高速寬帶對于工作(遠程辦公)、就業(yè)培訓方式(在線(xiàn)學(xué)習課程、技能認證/證書(shū))的支持帶來(lái)的勞動(dòng)力競爭優(yōu)化，對應約900億美元GDP。對于大型社區，如芝加哥，我們可以創(chuàng )造9萬(wàn)就業(yè)崗位；對于人口較少的中小城市(3到10萬(wàn))，新增就業(yè)崗位月300到1000個(gè)；預計整個(gè)加州新增11000個(gè)就業(yè)機會(huì )，受影響的相關(guān)長(cháng)期工作崗位有375000個(gè)。
除了上述社會(huì )效益，5G還能直接推動(dòng)智慧城市建設進(jìn)程，上至街燈下至下水道，5G意味著(zhù)更快的應用程序響應和更廣的設備連接，用例包括車(chē)聯(lián)網(wǎng)、自來(lái)水管自動(dòng)檢漏傳感器等。本報告接下來(lái)將截取能源、交通和公共安全三個(gè)領(lǐng)域的5G智慧城市用例進(jìn)行詳細說(shuō)明。
智能電網(wǎng)
基于5G的智慧城市重要解決方案之一就是智能電網(wǎng)(SmartGrid)，預計未來(lái)20年相關(guān)整體效益達2萬(wàn)億美元。
智能電網(wǎng)是電力傳輸網(wǎng)絡(luò )系統，又稱(chēng)電網(wǎng)2.0，體現出電力流、信息流和業(yè)務(wù)流高度融合的顯著(zhù)特點(diǎn)，可以幫助更好的檢測能源消耗，預測應用需求，支持負載平衡，減少用電高峰和停電、維修時(shí)間，從而降低能源成本，提高能源輸送和使用效率，增強電網(wǎng)運行的安全性、可靠性和靈活性，實(shí)現電網(wǎng)與用戶(hù)的雙向互動(dòng)。
通過(guò)安裝智能電網(wǎng)，查特怒加市(美國田納西州東南部城市)在一場(chǎng)嚴重風(fēng)暴中減少了50%的停機時(shí)間，節省了140萬(wàn)美元的風(fēng)暴中的運營(yíng)成本。根據派克調查機構的最新報告，智能電網(wǎng)技術(shù)市場(chǎng)將從2012年的330億美元增長(cháng)到2020年的730億美元，8年間，市場(chǎng)累積達到4940億美元。
更具象的能源用例還有智能照明，即根據路段有無(wú)行人、車(chē)輛自動(dòng)調光的照明系統，既能節約能源，又能保護社區安全，結合空氣質(zhì)量檢測設備還能節約設備運營(yíng)、維護成本。目前，圣地亞哥和巴塞羅那已經(jīng)采用智能照明系統。因為這些路燈，圣地亞哥每年省了190萬(wàn)美元，預計該系統有潛力每年為全美節約10億美元。
智慧交通
基于5G的智慧交通系統將更為聯(lián)動(dòng)，可以提高社區交通效率，減少堵塞的發(fā)生。
對于公共交通，5G可以幫助減少乘客等待時(shí)間，優(yōu)化公交車(chē)庫存，提供實(shí)時(shí)更新的乘客信息、車(chē)輛信息，甚至支持動(dòng)態(tài)公交路線(xiàn)；
車(chē)輛、路燈等設備的信息互通還能幫助智能泊車(chē)，避免停車(chē)位的擁堵和閑置，提高27%的停車(chē)收入；
此外，5G智慧交通將幫助實(shí)現車(chē)型分類(lèi)，根據路段運載能力安排車(chē)輛形式路線(xiàn)，支持智能交通管理，每年為中型城市的司機和相關(guān)人員節省約1億美元，減少40%的交通阻塞事件，從而帶來(lái)額外的生產(chǎn)力，改善居民生活質(zhì)量。
智能安防
公共安全是智慧城市很重要的一個(gè)環(huán)節，其背后的創(chuàng )新驅動(dòng)力在于可控的廣泛的無(wú)線(xiàn)連接。
目前，芝加哥正在利用基于4G的實(shí)時(shí)監控視頻，幫助急救人員在到達場(chǎng)景之前進(jìn)行狀況評估。而基于5G的智慧城市安防系統，將不僅提供高清、實(shí)時(shí)的視頻信息，甚至還可以實(shí)現自動(dòng)的面部識別(針對罪犯和失蹤人員)。
舊金山也運用無(wú)線(xiàn)傳感器，生成詳細的實(shí)時(shí)的火器/槍支探測，一旦發(fā)現有人使用槍支，傳感器可以對其進(jìn)行三角定位，有時(shí)甚至能識別強制型號，并將信息發(fā)送給警局，從而加快響應時(shí)間和部署時(shí)間，最終減少了部署該系統的社區近50%的槍支犯罪事件。
此外，還有很多社區運用無(wú)線(xiàn)傳感器進(jìn)行氣象系統部署，發(fā)出氣候預警，在龍卷風(fēng)、洪水等氣候事件中為司機提供路線(xiàn)導航，避免極端氣候造成的死亡。
5G發(fā)展的利與難
如上所述，面向智慧城市的5G網(wǎng)絡(luò )是連接整個(gè)城市系統無(wú)線(xiàn)傳感器的網(wǎng)絡(luò )，因此比之4G需要更高密度的基建布局。有幸的是，目前的5G技術(shù)支持小單元基建，不用辛苦搭高塔了。5G“基建”模塊將被密集的放置在路燈、建筑物的側面、電線(xiàn)桿等地方，實(shí)現全面覆蓋。
這種基于中央調度(升級現有的4G信號塔)的廣泛的分布式“基建”模塊部署有利于實(shí)現更快、更多數據、覆蓋更廣的可擴展的信息傳輸，避免因為一個(gè)模塊的故障而造成的通訊中斷，同時(shí)滿(mǎn)足專(zhuān)業(yè)化和多樣化的用戶(hù)需求，確保最優(yōu)的應用程序服務(wù)質(zhì)量(如道路-V2V、社區-槍支監測等)。
雖然有點(diǎn)多多，部署起來(lái)卻要面對以下三方面挑戰：當地法規、公共權力、成本結構。
目前，(美國)地區對于5G“基建”模塊的批準程序大概耗時(shí)18到24個(gè)月(在許多城市，審批周期需要數個(gè)獨立的法庭批準)，比得上一個(gè)大型發(fā)射塔了，再想想5G“基建”模塊的布局密度是4G的100倍(有些城市對基建模塊的審批是一個(gè)一個(gè)獨立來(lái)的)，電信運營(yíng)商和市政當局可謂壓力山大，心(ha)疼(ha)老(ha)美(ha)。
公共權利方面，運營(yíng)商在部署5G基建模塊的時(shí)候需要找一個(gè)有數據庫權利的合作伙伴，以及操作管理員。換言之，5G涉及的利益方太多，對應了太多的授權和審批，不利于便捷快速的站點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)/智慧城市服務(wù)。為此，聯(lián)邦通信委員會(huì )(FCC)正在針對個(gè)體案例促進(jìn)當地公共事業(yè)單位和企業(yè)之間的合作。
再來(lái)看成本結構，包括部署基建模塊的費用和其他的收購費用(包括租金)，這個(gè)肯定不能一個(gè)一個(gè)模塊獨立來(lái)，但5G卻還要求高容量光纖、新頻譜等，以此造成的投資回報擔憂(yōu)(運營(yíng)商成本考量)可能導致5G部署進(jìn)程的減慢，影響社區競爭力和經(jīng)濟發(fā)展。
因此，如何協(xié)調利益方，優(yōu)化成本結構，促進(jìn)釋放經(jīng)濟效益成為5G部署的關(guān)鍵考量。
埃森哲建議，市政當局應簡(jiǎn)化批準過(guò)程，節約部署的時(shí)間成本，并利用街燈和其他街道設施允許資源的重復應用，對基建模塊進(jìn)行批量審批；同時(shí)，社區不應僅從付費服務(wù)考量成本收益，還應考慮新型城市網(wǎng)絡(luò )帶來(lái)的就業(yè)機會(huì )和經(jīng)濟競爭力(聯(lián)通城市和鄉鎮)，以及對公民生活的改善，鼓勵運營(yíng)商部署5G，并針對基于街道設施的5G基建創(chuàng )造簡(jiǎn)單的管理方式，減少不必要的文書(shū)工作，優(yōu)化管理費用。
5G的本質(zhì)是更廣、更快、更強的基于無(wú)線(xiàn)傳感器的信息技術(shù)，指向了更高效、更及時(shí)的資源利用，為智慧城市的電網(wǎng)/能源、交通、安防等方面提供了直接的解決方案，從而帶來(lái)多方面的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。在基建部署方面，基于大型信號塔結合分布式小型高密度基建模塊的方案比較成熟，滿(mǎn)足了廣覆蓋、快響應的專(zhuān)業(yè)化并且多樣化的需求。而埃森哲指出的基建三難對于我們(工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會(huì )、科學(xué)技術(shù)部牽頭，中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、華為、大唐電信、中興等通訊龍頭聯(lián)合成立的IMT-2020(5G)推進(jìn)組)而言，不存在的。
