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越快。而5G則將改變社會，未來它將跟人工智能、大數(shù)據(jù)緊密結(jié)合，開啟萬物互聯(lián)的全新時(shí)代，解決人與物、物與物之間的溝通，大到停車場、體育館、購物場所的智能化改造，小到家庭智能硬件、出行，都將重塑我們的生活。5G被認(rèn)為是萬物互聯(lián)的開始。第五代通信技術(shù)將不僅僅帶來網(wǎng)速的提高(eMBB)，更意味著可靠的低延時(shí)(uRLLC)海量物聯(lián)網(wǎng)(mMTC)。我們推薦來自埃森哲的5G智慧城市趨勢報(bào)告，從經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用規(guī)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(chǔ)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(wěn)定、更高效的網(wǎng)絡(luò)連接。因此，5G的基建部署不僅需要運(yùn)營商的投資，還需要政府提供鼓勵措施予以支持，規(guī)劃部署，改變收費(fèi)結(jié)構(gòu)。
作為下一代通信技術(shù)，5G龐大的高速無線網(wǎng)絡(luò)提供了(美國)智慧城市解決方案，可以應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)(智能城市交通)和智能電網(wǎng)管理，帶來1600億美元規(guī)模的成本節(jié)約和相關(guān)收益，顯著改善資源利用率，減少交通時(shí)間，提供更全面的高速寬帶覆蓋(目前沒有高速寬帶的美國人近5%)以支持遠(yuǎn)程辦公、在線學(xué)習(xí)和技術(shù)認(rèn)證等，以幫助各類社區(qū)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(yùn)營商將從2017年開始，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(shè)備、工程、規(guī)劃等。除了這些直接收益，部署5G的過程中，也將創(chuàng)造300萬個(gè)工作崗位，為美國提供5000億美元的GDP增長。
其中，220萬個(gè)工作崗位來自(7年間)基建部署過程產(chǎn)生的5萬新的建筑工種(每年12萬就業(yè)機(jī)會)，對應(yīng)4200億美元GDP;87萬工作崗位來自于更廣的高速寬帶對于工作(遠(yuǎn)程辦公)、就業(yè)培訓(xùn)方式(在線學(xué)習(xí)課程、技能認(rèn)證/證書)的支持帶來的勞動力競爭優(yōu)化，對應(yīng)約900億美元GDP。對于大型社區(qū)，如芝加哥，我們可以創(chuàng)造9萬就業(yè)崗位;對于人口較少的中小城市(3到10萬)，新增就業(yè)崗位月300到1000個(gè);預(yù)計(jì)整個(gè)加州新增11000個(gè)就業(yè)機(jī)會，受影響的相關(guān)長期工作崗位有375000個(gè)。
除了上述社會效益，5G還能直接推動智慧城市建設(shè)進(jìn)程，上至街燈下至下水道，5G意味著更快的應(yīng)用程序響應(yīng)和更廣的設(shè)備連接，用例包括車聯(lián)網(wǎng)、自來水管自動檢漏傳感器等。本報(bào)告接下來將截取能源、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(xì)說明。
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(yù)計(jì)未來20年相關(guān)整體效益達(dá)2萬億美元。
智能電網(wǎng)是電力傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，又稱電網(wǎng)2.0，體現(xiàn)出電力流、信息流和業(yè)務(wù)流高度融合的顯著特點(diǎn)，可以幫助更好的檢測能源消耗，預(yù)測應(yīng)用需求，支持負(fù)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(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性和靈活性，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向互動。
通過安裝智能電網(wǎng)，查特怒加市(美國田納西州東南部城市)在一場嚴(yán)重風(fēng)暴中減少了50%的停機(jī)時(shí)間，節(jié)省了140萬美元的風(fēng)暴中的運(yùn)營成本。根據(jù)派克調(diào)查機(jī)構(gòu)的最新報(bào)告，智能電網(wǎng)技術(shù)市場將從2012年的330億美元增長到2020年的730億美元，8年間，市場累積達(dá)到4940億美元。
更具象的能源用例還有智能照明，即根據(jù)路段有無行人、車輛自動調(diào)光的照明系統(tǒng)，既能節(jié)約能源，又能保護(hù)社區(qū)安全，結(jié)合空氣質(zhì)量檢測設(shè)備還能節(jié)約設(shè)備運(yùn)營、維護(hù)成本。目前，圣地亞哥和巴塞羅那已經(jīng)采用智能照明系統(tǒng)。因?yàn)檫@些路燈，圣地亞哥每年省了190萬美元，預(yù)計(jì)該系統(tǒng)有潛力每年為全美節(jié)約10億美元。
智慧交通
基于5G的智慧交通系統(tǒng)將更為聯(lián)動，可以提高社區(qū)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)化公交車庫存，提供實(shí)時(shí)更新的乘客信息、車輛信息，甚至支持動態(tài)公交路線;
車輛、路燈等設(shè)備的信息互通還能幫助智能泊車，避免停車位的擁堵和閑置，提高27%的停車收入;
此外，5G智慧交通將幫助實(shí)現(xiàn)車型分類，根據(jù)路段運(yùn)載能力安排車輛形式路線，支持智能交通管理，每年為中型城市的司機(jī)和相關(guān)人員節(jié)省約1億美元，減少40%的交通阻塞事件，從而帶來額外的生產(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(jié)，其背后的創(chuàng)新驅(qū)動力在于可控的廣泛的無線連接。
目前，芝加哥正在利用基于4G的實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻，幫助急救人員在到達(dá)場景之前進(jìn)行狀況評估。而基于5G的智慧城市安防系統(tǒng)，將不僅提供高清、實(shí)時(shí)的視頻信息，甚至還可以實(shí)現(xiàn)自動的面部識別(針對罪犯和失蹤人員)。
舊金山也運(yùn)用無線傳感器，生成詳細(xì)的實(shí)時(shí)的火器/槍支探測，一旦發(fā)現(xiàn)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(qiáng)制型號，并將信息發(fā)送給警局，從而加快響應(yīng)時(shí)間和部署時(shí)間，最終減少了部署該系統(tǒng)的社區(qū)近50%的槍支犯罪事件。
此外，還有很多社區(qū)運(yùn)用無線傳感器進(jìn)行氣象系統(tǒng)部署，發(fā)出氣候預(yù)警，在龍卷風(fēng)、洪水等氣候事件中為司機(jī)提供路線導(dǎo)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(tǒng)無線傳感器的網(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(cè)面、電線桿等地方，實(shí)現(xiàn)全面覆蓋。
這種基于中央調(diào)度(升級現(xiàn)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(xiàn)更快、更多數(shù)據(jù)、覆蓋更廣的可擴(kuò)展的信息傳輸，避免因?yàn)橐粋€(gè)模塊的故障而造成的通訊中斷，同時(shí)滿足專業(yè)化和多樣化的用戶需求，確保最優(yōu)的應(yīng)用程序服務(wù)質(zhì)量(如道路-V2V、社區(qū)-槍支監(jiān)測等)。
雖然有點(diǎn)多多，部署起來卻要面對以下三方面挑戰(zhàn)：當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)、公共權(quán)力、成本結(jié)構(gòu)。
目前，(美國)地區(qū)對于5G“基建”模塊的批準(zhǔn)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(shù)個(gè)獨(dú)立的法庭批準(zhǔn))，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(dú)立來的)，電信運(yùn)營商和市政當(dāng)局可謂壓力山大，心(ha)疼(ha)老(ha)美(ha)。
公共權(quán)利方面，運(yùn)營商在部署5G基建模塊的時(shí)候需要找一個(gè)有數(shù)據(jù)庫權(quán)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(yīng)了太多的授權(quán)和審批，不利于便捷快速的站點(diǎn)訪問/智慧城市服務(wù)。為此，聯(lián)邦通信委員會(FCC)正在針對個(gè)體案例促進(jìn)當(dāng)?shù)毓彩聵I(yè)單位和企業(yè)之間的合作。
再來看成本結(jié)構(gòu)，包括部署基建模塊的費(fèi)用和其他的收購費(fèi)用(包括租金)，這個(gè)肯定不能一個(gè)一個(gè)模塊獨(dú)立來，但5G卻還要求高容量光纖、新頻譜等，以此造成的投資回報(bào)擔(dān)憂(運(yùn)營商成本考量)可能導(dǎo)致5G部署進(jìn)程的減慢，影響社區(qū)競爭力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
因此，如何協(xié)調(diào)利益方，優(yōu)化成本結(jié)構(gòu)，促進(jìn)釋放經(jīng)濟(jì)效益成為5G部署的關(guān)鍵考量。
埃森哲建議，市政當(dāng)局應(yīng)簡化批準(zhǔn)過程，節(jié)約部署的時(shí)間成本，并利用街燈和其他街道設(shè)施允許資源的重復(fù)應(yīng)用，對基建模塊進(jìn)行批量審批;同時(shí)，社區(qū)不應(yīng)僅從付費(fèi)服務(wù)考量成本收益，還應(yīng)考慮新型城市網(wǎng)絡(luò)帶來的就業(yè)機(jī)會和經(jīng)濟(jì)競爭力(聯(lián)通城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn))，以及對公民生活的改善，鼓勵運(yùn)營商部署5G，并針對基于街道設(shè)施的5G基建創(chuàng)造簡單的管理方式，減少不必要的文書工作，優(yōu)化管理費(fèi)用。
5G的本質(zhì)是更廣、更快、更強(qiáng)的基于無線傳感器的信息技術(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，從而帶來多方面的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。在基建部署方面，基于大型信號塔結(jié)合分布式小型高密度基建模塊的方案比較成熟，滿足了廣覆蓋、快響應(yīng)的專業(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、科學(xué)技術(shù)部牽頭，中國移動、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(手動笑臉)。