深度剖析｜5G時代，智能硬件如何趁勢而上？

近年來，智能硬件的品類日漸豐富，競爭也不斷趨于激烈。用戶體驗不好、使用場景痛點多、產(chǎn)品棄用率高，一直讓智能設(shè)備飽受詬病。對此，只有從場景挖掘、技術(shù)升級、用戶體驗、材料選取等方面促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級，才能帶來持續(xù)發(fā)展。

今年第二季度，全球智能手表出貨量突破1000萬只，同時競爭也日趨激烈。蘋果盡管銷售出350萬只iWatch，但其全球市場依然從第一季度的43%跌至34%。

物聯(lián)網(wǎng)帶來新入口

智能可穿戴設(shè)備的良好走勢源自物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷進(jìn)步，每個智能可穿戴設(shè)備其實就是一個物聯(lián)網(wǎng)入口。

5G的發(fā)展也為智能可穿戴設(shè)備帶來了利好。通過高效的聯(lián)動，具有數(shù)據(jù)采集和智能運算能力的智能可穿戴設(shè)備，通過5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)即時互聯(lián)，將帶來更多富有想象力的新場景。市場研究機(jī)構(gòu)IDC也在研報中表示，隨著5G的來臨，更多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備得到整合應(yīng)用，智能可穿戴設(shè)備也將趨于多元化，并且讓人們的生活更加高效。

來看看移動通信技術(shù)的發(fā)展

20世紀(jì)80年代初

1G 模擬語音

1990年

2G 數(shù)字語音

2000年

3G 移動寬帶

2010年

4G 更好更寬的移動寬帶

……

5G

未來網(wǎng)絡(luò)的移動通信的需求

庫伯定律(Cooper’s Law)認(rèn)為，頻譜效率每30個月就要翻一番。這一預(yù)測，與摩爾定律一樣神奇，大致吻合了無線通信技術(shù)發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀。按照業(yè)界的預(yù)測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量年度復(fù)合增長率是57%，設(shè)備增長率約99%，到2019年上網(wǎng)的設(shè)備將達(dá)到100億部左右。

五大需求

高速率

可提供HD質(zhì)量的圖像業(yè)務(wù)，用戶數(shù)據(jù)速率大于1Gbps

高數(shù)據(jù)容量

移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以每分鐘翻一番的速度遞增；1000倍量級的流量

海量連接數(shù)量

各類機(jī)器終端連接到移動網(wǎng)絡(luò)，形成100~1000 倍的連接器件數(shù)目

用戶體驗

達(dá)到固定Web接入業(yè)務(wù)的體驗， 業(yè)務(wù)時延小于10~20ms

節(jié)能通信

大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和終端的出現(xiàn)，將消耗大量的能耗， 需要1000倍量級的能耗效率提升

--高可靠、低延遲,使無人駕駛、物物通信等遠(yuǎn)程精確的通信場景成為可能--

目前5G的新技術(shù)層出不窮近期的熱點技術(shù)包括：大規(guī)模天線技術(shù)（Massive MIMO），超密集組網(wǎng)技術(shù)（UDN），軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN），網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)（NFV），全雙工技術(shù)，新型多址方式（SCMA、F-OFDM、MUSA等），毫米波通信等。但目前這些技術(shù)都需要進(jìn)一步的驗證、仿真及檢驗其性能等等。

• 技術(shù)融合的障礙：如何兼容傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，語音及多種接入方式等等；

• 能耗的挑戰(zhàn)：用戶流量激增帶來每Bit成本降低，但相應(yīng)的設(shè)備的能耗就提高；

• 終端設(shè)備的挑戰(zhàn)：速率提高，也就給終端的待機(jī)時間、散熱工藝、電池工藝提出更高要求；

• 帶來挑戰(zhàn)業(yè)務(wù)適配的挑戰(zhàn)：需要統(tǒng)一的通信協(xié)議來你滿足業(yè)務(wù)的靈活性。

  
  

全球5G的研發(fā)情況

via：Digital Single Market

5G for Europe Action Plan

歐盟的5G的推進(jìn)情況

2012年9月

啟動了“5G NOW”的研究課題，課題主要面向5G物理層技術(shù)進(jìn)行研究。

2012年11月

正式啟動名為“構(gòu)建2020年信息社會的無線通信關(guān)鍵技術(shù)”（METIS）的5G科研項目。

2014年1月

啟動了“5G 公私合作”(5G-PPP)項目。

2014年-2016年

開展5G基礎(chǔ)研究工作，提出5G需求愿景。

2016年-2018年

進(jìn)行系統(tǒng)研發(fā)與優(yōu)化，開展標(biāo)準(zhǔn)化前期研究。

2018年-2020年

開展大規(guī)模試驗驗證，啟動5G標(biāo)準(zhǔn)化工作。

歐盟成員國的研發(fā)進(jìn)展

via：UK5G

5GTT Programme Funded Projects

英國

2012年10月：建立5G網(wǎng)絡(luò)研發(fā)中心，率先推進(jìn)國內(nèi)5G研發(fā)工作。

2015年09月：全球頂級5G創(chuàng)新中心（5GIC） 在英國薩里大學(xué)成立。華為公司按照業(yè)界最先進(jìn)5G研究成果，建設(shè)的5G測試床在5GIC正式開通。

德國

2012年6月：在德累斯頓科技大學(xué)成立了5G無線通信系統(tǒng)專門實驗室。

2018年-2025年：

• 制定5G頻率商用框架；

• 建立電信行業(yè)與應(yīng)用行業(yè)之間的對話論壇；

• 推進(jìn)5G研究，共同制定未來國際5G標(biāo)準(zhǔn)；

• 推進(jìn)應(yīng)用項目，如5G實驗城市；

• 促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

  
  

日本的5G發(fā)展情況

2013年10月

日本無線工業(yè)及商貿(mào)聯(lián)合會（ARIB）設(shè)立5G研究組“2020 and Beyond Ad Hoe”,主要任務(wù)是研究2020年及以后移動通信服務(wù)、系統(tǒng)概念和主要技術(shù)。

2014年6月

日本NTT DoCoMo與諾基亞網(wǎng)絡(luò)共同實施了5G技術(shù)實驗，在實際商業(yè)設(shè)施內(nèi)以70GHz頻帶接受信號，實現(xiàn)了超過2Gbit/s的無線數(shù)據(jù)傳輸。

韓國的5G發(fā)展情況

2013年6月

成立了5G論壇推進(jìn)組5G Forum。

2014年1月

韓國MSIP建立“未來移動通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”。

2014年5月

三星演示了5G系統(tǒng)，在28GHz的寬帶中實現(xiàn)1Gbps的速率，并達(dá)到2km的覆蓋距離。

2018年

韓國SK電訊在平昌冬奧會上推出5G，也是全球5G的首次應(yīng)用。

美國的5G研發(fā)進(jìn)展

2012年7月

紐約理工大學(xué)成立由政府和企業(yè)組成的聯(lián)盟。寬帶無線接入技術(shù)與應(yīng)用中心（BWAC）也在積極開展5G項目研發(fā)。

2016年7月

白宮發(fā)表推進(jìn)5G研究的先進(jìn)天線電通信研究計劃（AWRI）的聲明，AWRI將使用美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）開放的5G用頻率在美國4個城市進(jìn)行5G技術(shù)推廣和實驗。

中國的5G研發(fā)進(jìn)展

via：IMT-2020(5G)

IMT-2020(5G)推進(jìn)組發(fā)布了第一份5G白皮書--《5G愿景與需求白皮書》

2013年2月

工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會、科學(xué)技部成立了“IMT-2020(5G)推進(jìn)組”。

2015年2月

發(fā)布?5G概念?白皮書，明確5G概念及主要技術(shù)場景。

2015年9月

中國IMT-2020(5G)與歐盟5G PPP簽訂5G合作備忘錄，雙方將在5G推進(jìn)中展開合作。

2016年7月

中央印發(fā)?國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要?，下一步將加強(qiáng)5G與垂直行業(yè)的融合創(chuàng)新研究，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等重點行業(yè)應(yīng)用為突破口，構(gòu)建支撐行業(yè)發(fā)展安全、泛在的5G網(wǎng)絡(luò)。

2016年11月

國際無線標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)3GPP的RANI(無線物理層)會議上，中國華為公司主推的Polar Code(極化碼)被采納為控制信道的編碼方案，而高通公司主推的LDPC碼被采納為數(shù)據(jù)信道的長碼塊編碼方案。

2017年7月

中央印發(fā)?國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要? 并再次明確了5G作為國家戰(zhàn)略的具體目標(biāo)：

1、2020年互聯(lián)網(wǎng)國際出口帶寬達(dá)到20太比特/秒（Tbps），支撐“一帶一路”建設(shè)實施，與周邊國家實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、信息互通，建成中國－東盟信息港，初步建成網(wǎng)上絲綢之路；

2、2025年互聯(lián)網(wǎng)國際出口帶寬達(dá)到48太比特/秒（Tbps），建成四大國際信息通道，連接太平洋、中東歐、西非北非、東南亞、中亞、印巴緬俄等國家和地區(qū)。

部分企業(yè)的5G的研發(fā)情況

華為

華為布局非常廣泛，在無線新空口、5G新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、全雙工、新波形等廣泛領(lǐng)域取得了諸多突破性進(jìn)展。

華為瞄準(zhǔn)視頻、垂直行業(yè)、家庭應(yīng)用三大行業(yè)機(jī)會：

華為5G業(yè)務(wù)開展情況

視頻里華為與合作伙伴展示的5G協(xié)同機(jī)械臂操作，展現(xiàn)了智能工廠的一角。

via：華為

在未來，全息VR/VR通訊有望通過5G實現(xiàn)。

via：華為

移動智能機(jī)器人時代將全面來臨

2017年年初，華為還與德國電信等產(chǎn)業(yè)伙伴展開了廣泛的研究與合作，探索5G通信技術(shù)在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用前景。視頻里華為與合作伙伴展示的5G協(xié)同機(jī)械臂操作，展現(xiàn)了智能工廠的一角。

via：電子發(fā)燒友

隨時隨地智能跟拍的Mavic Pro

華為與大疆聯(lián)合展示的巡檢無人機(jī)，在這個場景中，5G網(wǎng)絡(luò)因其上行速率與時延相比4G有質(zhì)的飛躍，回傳視頻圖像才能保證實時與清晰，因而擁有更獨特的商業(yè)價值。

三星

2017年6月27日和運營商SKT在三星水原產(chǎn)業(yè)園進(jìn)行了3.5GHz頻段的5G新標(biāo)準(zhǔn)原型測試。測試中，吞吐量達(dá)到了1Gbps，進(jìn)一步拉近5G商用化，小區(qū)總速率10-20Gbps。至此，三星既可以用毫米波實現(xiàn)短距離超高速覆蓋，也可以用厘米波實現(xiàn)遠(yuǎn)距離大用戶量接入。

筆者認(rèn)為，三星的5G未來需要支持多種業(yè)務(wù)，包括無處不在的醫(yī)療保健、超高清視頻、可穿戴/柔韌的移動設(shè)備、移動云系統(tǒng)、智能地圖/導(dǎo)航、實時交互游戲。

愛立信

筆者認(rèn)為，目前愛立信接近零時延的功能將會實現(xiàn)在危險環(huán)境中機(jī)械裝置的遠(yuǎn)程操作，也可實現(xiàn)汽車的無人駕駛；高速率和可以實現(xiàn)數(shù)十億具有視頻功能的設(shè)備，都可高質(zhì)量連接。

中興

筆者認(rèn)為，中興的5G會面向用戶的體驗提升，將為“人”在感知、獲取參與和控制信息的 能力上帶來革命性的影響。

基于LTE的4.5G或可取代WIFI

目前企業(yè)在無線網(wǎng)絡(luò)接入中主要以LTE技術(shù)和Wi-Fi技術(shù)為主。一方面，LTE作為運營商授權(quán)頻譜的服務(wù)雖然具有廣闊的覆蓋和高流量，但是LTE資費較高，普通企業(yè)難以獲得授權(quán)頻譜。另一方面，Wi-Fi雖廣泛應(yīng)用在企業(yè)和個人環(huán)境中，卻包含性能體驗差、安全性低等問題，由此Multefire技術(shù)誕生了。

Multefire的作用在于，它能使得4G基站像WiFi那樣容易設(shè)置安裝，同時提供4G的速度。只要有合適的硬件，任何人都可以擁有一個本地的4G基站、基站集群或一個完全成熟的蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

通過高效的聯(lián)動，具有數(shù)據(jù)采集和智能運算能力的智能可穿戴設(shè)備，通過5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)即時互聯(lián)，將帶來更多富有想象力的新場景。市場研究機(jī)構(gòu)IDC也在研報中表示，隨著5G的來臨，更多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備得到整合應(yīng)用，智能可穿戴設(shè)備也將趨于多元化，并且讓人們的生活更加高效。

技術(shù)和體驗要足夠精準(zhǔn)

蘋果的藍(lán)牙耳機(jī)AirPods剛推出的時候，我還想誰會花1000元買一個音質(zhì)并不出色的耳機(jī)呢？但AirPods充電方便、自動連接手機(jī)，從耳朵上拿下來音樂播放就自動停止，戴上就又開始播放，這些功能對用戶對現(xiàn)階段的需求：體驗良好，聰明“一點點”已經(jīng)足夠了。

實際上，智能可穿戴設(shè)備無法達(dá)到體驗需求一直是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大短板。有數(shù)據(jù)顯示，智能手表的棄用率高達(dá)29%，這對產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言是相當(dāng)嚴(yán)重的問題?？纱┐髟O(shè)備要想實現(xiàn)可持續(xù)增長，必須提供突破性產(chǎn)品和較低的入門價格?！?/p>

正是基于這兩大因素，智能可穿戴設(shè)備需要在體驗需求上“過關(guān)”。拿兒童手表來說，通話清晰和定位準(zhǔn)確是購買者的核心訴求。今年6月底，高通推出了針對兒童智能手表的新型芯片，使用傳感器融合技術(shù)，不僅能夠提供比GPS更為精確的位置追蹤，還支持高像素攝像頭和視頻通話功能。

隨著5G時代的來臨，高速率和高移動性的特征越來越明顯，智能可穿戴設(shè)備還要在“可信”上更加準(zhǔn)確。大量智能可穿戴設(shè)備的“賣點”在于生理數(shù)據(jù)可實時監(jiān)控，但包括心跳、血壓這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性究竟如何？

【下期預(yù)告】：智能硬件需要關(guān)注的關(guān)鍵材料，歡迎留言您覺得重要的材料

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《2018 第二屆中國智能硬件高峰壇——5G機(jī)遇 智能未來 材料賦能》

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