继 5G商用牌照正式颁发给四家运营商之后,中国移动、中国联通和中国电信均公开表示将以 SA架构为最终目标,并公布若干应用场景,这些对开发者而言意味着什么?是否会就此改变开发模式和工具链?又会带来哪些新的应用场景?本文以 5G的发展现状及未来趋势为主,展开讲述开发者在这之中需要关注哪些因素。

从 3G跟随、4G并跑到 5G引领,中国在 5G时代的发展步伐已经迈入全球第一梯队。2019年上半年,全球已有 11款 5G手机上市,入门级价格约为 600美元;预计到 2019年 Q4季度,主流厂家的第二品牌将陆续商用 5G手机,5G手机的入门级价格有望降至 300美元左右,产业链将向 300至 400美元靠拢。

随着 5G频谱划分和商用牌照正式确定,中国在标准制定层面的现阶段工作已经准备就绪,未来两年将会迎来5G商用场景的集中落地,技术实力会在这个阶段起到至关重要的作用。对开发者而言,5G也会对开发场景和开发模式带来诸多变化。就此,InfoQ采访了华为云 5G+Cloud + X负责人聂颂,了解 5G和云计算将对开发者带来哪些影响。

应用场景变化

在近期召开的 2019世界移动大会(MWC)上,中国移动、中国电信和中国联通均宣布 5G网络将以采用独立组网为目标架构。在 5G网络的两种架构独立组网(Standalone,简称 SA)和非独立组网(Non-Standalone,简称 NSA)中,NSA架构的 5G载波仅承载用户数据,其控制信令仍通过 4G网络传输,其部署可被视为在现有 4G网络上增加新型载波进行扩容,而 SA架构是采用全新设计思路的架构,在引入全新网元与接口的同时,大规模采用网络虚拟化、软件定义网络等新技术,与全新的 5G NR空口技术结合,其协议开发、网络规划部署及互通互操作所面临的技术挑战将超越 3G和 4G系统。三大运营商的表态意味着从 4G到 5G的过渡逐渐进入收尾阶段,5G将进入新的发展阶段。

标准制定和设备生产主要是运营商和设备供应商的任务,但 5G带来的新应用场景可能会为开发人员带来更多新机会。2018年 12月份,韩国宣布开始进行 5G商用。2019年 3月份,开始面向终端用户。根据韩国三大运营商提供的套餐,5G时代很大的不同在于是流量加内容的形式,如下图:

这种状况同样可能出现在国内,中国移动目前已经孵化了数十个应用场景,尤以重度 5G场景居多。所谓重度 5G场景可以理解为对低延时、高可靠要求较高,只有 5G技术指标下才可能取得突破的场景,比较有代表性的是 VR/AR、云游戏、高清视频、视频 EI、无人机等,这些场景在 4G时代的体验并不友好。举例来说,虽然目前有些 VR设备(比如三星 Gear VR)是完全无线的,但大部分都需要用线材将头盔连接到计算机上,以便传输数据和电能,如果是坐着使用头盔和游戏手柄,那没有什么问题,但当你在室内走动时,线材确实可能碍手碍脚,长时间佩戴 VR设备也容易让人产生眩晕感。在 5G和云计算的帮助下,VR设备可以不通过线材与计算机进行连接,计算能力可以直接传到云端计算,类似这样的应用场景会让开发者有更多选择。

聂颂表示,从国际电信联盟(ITU)的定义来看,5G要达到的基础技术指标包括:20Gbps的峰值容量,100Mbps的用户体验速率,1毫秒的空口时延,高达 100倍的网络能耗效率提升以及每平方公里 100万连接数等,部分指标比 4G高出十倍以上。ITU定义的 5G三大场景包括 eMBB(增强移动宽带),mMTC(海量机器类通信)和 uRLLC(超可靠低时延)。

具体来说,eMBB指的是 3D视频、UHD屏幕、基于云的办公等场景;mMTC主要指的是智慧城市、智能家居等场景;uRLLC主要指的是工业自动化、Mission Critical应用和自动驾驶等场景。在这之中,eMBB的相关标准已经制定完成,也就意味着现阶段的 5G可以达到低时延、高可靠的目标,因此开发者现阶段可以重点关注该场景应用。

此外,有开发者认为,在 4G时代,很多应用并没有明显感觉速度受限或者体验很差,在这种背景下,5G是否有必要。对此,聂颂认为,5G对所有场景的影响并不是一致的,上文提及的重度 5G场景可能是从中受益最多的,而轻度和中度 5G场景,比如电商、社交、传统游戏;云电脑、云手机和手机视频等也会有不同程度的改变,比如速度更快、流量成本大幅降低、APP流化(云化)、端侧计算算力云化等,但受到的影响没有重度 5G场景大。

综上,从功能方面看,4G主要是面向个人消费者提供移动宽带体验,5G除了提供增强的个人移动宽带体验之外,还将驱动移动通信与各行业的结合,这可能会为开发者带来很多新机会。

开发模式变化

应用场景的变化很自然会带来开发模式上的变化。回顾过去数年中国互联网的发展历程,流量入口逐渐从 PC过渡到手机。如今,聂颂表示,5G时代,云很可能成为新的流量入口,在传输速度得到提升的情况下,大量计算会轻易转移到云端,开发模式也会朝着“All in Cloud”的方向演进,对手机终端的要求可能不会很高,手机的作用更多是屏幕显示,所有存储计算全部在云端运行,很多手机无法支持而在 4G时代又无法快速上传到云端的任务,比如大型图像渲染等,都可以通过云平台解决。

以云游戏场景为例,聂颂表示,目前大型手机游戏都需要用户下载 APP才能使用,更新也得通过应用商店手动下载安装,而云游戏不需要用户下载应用,所有渲染和计算都在云端完成,用户只需要通过 URL就可以进入游戏界面,这种思想与现在的小程序类似,但小程序依旧存在很多限制,同样依靠一个具体的 APP并更适合轻量级应用。在这种背景下,开发人员研发应用不需要在开发多终端版本的同时,在服务器端单独部署逻辑,云平台可以承担很多工作,包括分发,开发者的开发模型会受到影响,开发语言可能没有太多变化,但工作量应该会降低,因为云平台可以提供很多通用组件,且不需要纠结终端适配,可能会出现新的工具和框架,但开发逻辑是相通的,这一点不需要过多担心。

不过,虽然 5G的出现解决了手机到基站之间高带宽、低延迟的问题,但主干网上的延迟问题并没有直接被解决。聂颂谈及,云厂商在这之中承担了很大责任,如果不能提供性价比和智能化程度更高、延迟更低的云平台,很可能会成为 5G时代的瓶颈。以边缘计算为例,当出现需求时,最优的方案肯定是放到最近的节点计算,通过 BGP网络和单线网络的运算成本可能会出现十倍的差距,所以,虽然很多云厂商目前都提供边缘计算解决方案,但这背后要解决的问题依旧非常复杂。

技术方案

具体到技术方案层面,众多云厂商近两年都推出了对应的解决方案,尤以云游戏和边缘计算居多。以边缘计算为例,其面临的业务挑战主要有视频、时序数据量庞大,网络差,数据难以回传;现有方案开发难度大,且难以进行实时、智能处理;场景化的异构接口和协议多,难以采集和处理;数据涉及企业生产和经营活动安全,安全性要求高。这对边缘计算提出的技术需求是基于边缘流计算 /ML预测,在边缘执行实时处理和决策;基于边缘容器和函数能力,降低边缘应用开发难度;基于协议解析框架,实现异构信息的接入和回传;边缘计算能力既能独立部署,也能安全可控与云协同。总结来看,在 5G场景下,还需要大幅降低中心带宽成本和延迟,支持轻量部署和多种计算模型。

在华为发布了天罡芯片和 Balong 5000 modem之外,华为云也对诸多应用场景构建了解决方案。聂颂表示,在边缘计算层面,华为云提供从硬件到 OS再到 IEF的全栈能力,实现更快、更智能、异构支持的 ML调度和预测;在 VR层面,华为云研发 Cloud VR技术架构,由内容、平台、网络和终端构成,平台主要对 CloudVR视频及 CloudVR强交互业务提供云渲染、流化、转码、储存、编码等功能。行业开发者可以基于华为 X Labs提供的 Cloud VR连接服务,租用多台华为云主机,构造自己的业务平台(管理节点 +资源池),面向多人 /多地域开展 Cloud VR服务;在网络层面,华为云的 Link Turbo技术可以大幅提升弱网体验,通过 MP-UDP/TCP协议实现终端“全连接”愿景,并且整个链路切换过程对用户无感知;华为 EI云服务围绕数据开发流程,构筑全生命周期全栈服务。

华为 EI云服务架构

5G热议话题

5G与 Wi-Fi之间的关系

5G提供的高带宽让用户对 Wi-Fi的未来生存状态表示担忧,因为目前在很多场景下,用户会倾向于使用 4G网络,比如网速一直被诟病的酒店等公共场所,即便是收发邮件这样的事情也早可通过移动端完成。采访中,聂颂表示,5G的出现确实会逐步替代一些功能,比如 Wi-Fi,但是很长一段时间内还会是共存状态。华为也在提供 Wi-Fi 6,Wi-Fi 6其实是匹配 5G能力出现的,提供更强的带宽,更低的延迟和更稳定的信号,并逐步向前发展,以便于形成端到端的场景。

5G到来以后,基站数量是不是会更多?

华为 5G产品线相关负责人近日在接受《深网》采访时对该问题进行了回答,他表示,5G到来,基站会变多是一个误解。随着移动通信技术的发展,基站集成多频段、多制式将是一个趋势。华为已经研究出 5G极简产品和解决方案,可以支持多频段、多制式都高度集成在一个基站产品中,所以运营商只需要将原来的基站进行升级,不仅可以提供超大的容量以及与 4G基站相同的覆盖,还可以同时兼容 2G、3G、4G和 5G多个制式和多个频段,无需新增站点和基站。

结束语

通信这二十多年的发展是飞快的,但是也走过很多弯路,直到 4G时代还是有三项标准存在,增大了运营商的成本,也增加了消费者的支出,所以世界才追求统一的标准来降低成本、提高速度,为消费者更好地提供服务。显然,5G目前已经形成统一标准,这是全球数十万科学家、工程师通过十多年努力才形成的。

华为投入 5G已经将近十年,一直坚定不移地维护 5G统一标准,并致力于以低成本、高效率的解决方案帮助运营商进行 5G网络部署,累计向 3GPP递交 18000件提案,在 5G基本专利上,华为总共拥有 2570族 5G基本专利,占比超过 20%。采访最后,聂颂表示,华为云早已经为 5G的到来做好全方位准备,有望率先推出众多创新解决方案。