新网络技术全球未来委员会 - 5G：社会的基本创新技术

社区文件全球未来委员会新网络技术 5G：社会必不可少的创新技术2020 年 6 月 内容释放“想象力” 7充分发挥 5G 作为 Open 9 平台的潜力创新世界经济论坛 91-93 route de la Capite CH-1223 Cologny/Geneva 瑞士电话：41 (0)22 869 1212传真：41 (0)22 786 2744电子邮件：contact@weforum.org www.weforum.org© 2020 世界经济论坛。版权所有。不得以任何形式或通过任何方式（包括影印和录制）或通过任何信息存储和检索系统复制或传播本出版物的任何部分。 3前言当今社会面临的许多挑战将通过能够利用、分析和连接大量数据集的先进技术得到解决和支持。其中之一将是第五代移动网络或 5G，它将提供一种新的基础通信能力，将人类和设备带入一个围绕分布式、近乎即时的交互建立的共同轨道。通过 5G 网络使计算能力更接近数据源，以前无法解决的问题现在可以成为现实。世界经济论坛的新网络技术全球未来理事会在其 2018-2020 年任期内，重点关注网络技术对社会的好处以及政府与私营部门之间伙伴关系的作用。它还探讨了整个 5G 环境中网络发展和价值分配的激励措施，以及新系统在推动价值和创新方面的作用。本文件反映了理事会成员及其扩展社区之间的各种讨论。政策示例仅供参考，并不一定得到所有成员的认可。2020 年 5 月 4介绍正如我们所知，5G 将是“Gs 的终结”。前几代移动设备以非常具体且基础的用例为中心，为语音、短信和数据提供基线服务。这些用例首先以订阅者为中心后来合并了移动宽带数据。由国家机构分配和授予的许可频谱构成了这一新的和新颖的商业努力的重要基础。工业界通过漫长的开发周期交付了这些前几代产品，这些开发周期跨越数年或长达十年的时间框架。在某种程度上，这个过程有点类似于以那个技术时期为代表的大规模研发瀑布式开发过程。反映了什么在相应的网络部署中，最好将其描述为单片设备平台，通常将多种功能与非常具体的交互路径结合在一起。回顾过去，这导致了许多特定于供应商的产品，由于路线图越来越少且越来越相似，创新时间表变慢。通过资源密集和精细平衡的网络规划，运营商仍然能够构建高质量的移动网络和服务，但代价是高昂的运营支出和过度配置的网络。5G 标志着该模式的关键转变1 在某种程度上，设备现在与结合云和 IT 原则的新核心基础技术一起成为中心舞台。它是第一个实例是 5G 连接在许可、未许可和共享频谱上实现真正全球和大规模的各种用例。它支持无处不在的连接任何最终用户设备或传感器使用基于云原生服务架构的严格性能指标。这意味着还要考虑挑战和无线电频谱的进步是5G生态系统发展的主要基础。这种结构带来了更快的创新周期，其最纯粹的形式包含了 DevOps 运营文化。换句话说，在开放的微服务框架中构建的离散功能组件独立发展，与之前的“大爆炸”周期相比，为渐进式创新提供了工具。将单一资源实例化和配置到定制的网络切片中，可以让创新者在更广阔的环境中以全新的方式创建、交付和管理服务。5G 将不仅仅是下一个十年的升级，而是一种可持续的架构，将支持 5G 及更高版本，并减少对下一代“G”代升级的需求。它应该并且预计将是连续的。 5使通信和云无法区分如上所述，5G 的流程和标准化与之前的版本不同。为满足无处不在、大规模、灵活的动态需求，5G网络架构被定义为从核心到接入的一系列独立、离散的资源。为了实现这些自由度，业界选择定义逻辑网络功能，设计、建造和管理为小型模块化实体，包括硬件和软件。换句话说，之前主导移动世代的整体结构已经分解成更开放、更细化的组件，每个组件都有自己的潜在创新轨道。将这一愿景变为现实自然需要一种新的方法，从而导致将多种通信、云和 IT 功能整合到一个称为 5G 的单一结构中。2考虑从网络核心到远边缘位置（例如，蜂窝塔附近的存在点）设想的拟议基础设施层。这种新颖的架构以众多经过验证的云原生和虚拟化技术为前提，将网络功能虚拟化作为 5G 的先决条件。在此模型中，部署到某个位置的基础设施资源通过虚拟化存储、计算和网络提供，同时关注行业规范，例如系统可用性、高性能吞吐量要求和行业特定认证。此类高度分布式基础架构资源和相关工作负载的部署、配置和生命周期管理需要云编排平台，这与传统的运营支持系统有很大不同。对于偏远的无人位置，部署此基础设施提出了挑战，因此，该行业正在迅速转向从 DevOps 社区借来的“基础设施即代码”方法。3换句话说，目标环境由描述性模型或蓝图实例化，以确保应用程序的一致和稳定的操作设置。随着这种以云为中心的趋势，在应用层，移动网络功能现在变成了一种基于软件的应用工作负载，可以根据需要部署在这个虚拟化网络的任何地方。这些工作负载被打包到软件实例中，或者作为虚拟机，或者，最近，作为容器，Docker 推广了一种更灵活的选择。4因此，标签虚拟网络功能和云原生网络功能。这些不同结构的一个自然特征是来自每一层和堆栈组件的大量实时数据遥测。收集、分析和展现事件驱动的洞察力为新兴和未来基于人工智能的运营和自动化奠定了基础。跨多个云的自动化工作负载移动，由主要数据中心中的云管理平台管理和协调，将所有这些软件定义的技术结合在一起，形成一个先进的 5G 移动网络。与限制性更强的 3G 或 4G “单片”系统不同，5G 资源可以动态“分割”成多个离散功能，然后重新打包成网络切片，旨在为一组独特的用例提供服务。 6通过将软件定义的资源分配给特定的用例，同一个 5G 网络可以更有效地提供更有针对性的结果。我们现在可以使用一个网络根据用户或设备的特定偏好为他们提供多种独特的服务通过云管理工具将用户的服务意图转化为资源实现。虽然 5G 网络架构的灵活性开启了各种各样的新用例，但它也带来了一系列新的挑战。由于网络的虚拟化和切片旨在支持许多不同的并发服务需求（例如可靠性、安全性、延迟和容量），因此这种网络的编排本质上比前几代复杂并且需要新的能力来实现高效、安全的资源利用。这一切听起来很复杂，但 5G 背后的核心原则是直截了当的。想象一组高度灵活、自动化和弹性的智能服务随着需求概况的指示而协同移动。与以前不同，网络不是“静态的”。通过自我监控，除了自身的资源、健康状况和能力外，它还对外部用户和设备的网络体验有一个基本的了解。如果我们要灌输基于意图的服务作为一个有价值的行业的要求客观，那么前面的功能描述就必须成为现实。因此，5G 不是一次与前几代产品一样，十年内的基础设施升级周期，但将拥有一个类似 DevOps 的环境，可以不断更新新的功能和能力。 7解锁“想象力潜力”通过标准定义的 5G 全球语言，近乎即时的通信- 从传感器、设备、关键基础设施或人类 - 分散、强大的计算和海量存储资源成为游戏规则的改变者。最近，业界掀起了一股对边缘计算的兴趣和早期部署的浪潮。对于服务提供商而言，边缘计算资源的一个自然位置是靠近无线电塔的接入网络内的网络边缘。5 前提很简单：让计算更接近用户和物联网 (IoT) 设备，以减少延迟并支持数据源附近的数据处理。将网络边缘计算与 5G 新无线电的强大功能相结合，创造了解决以前无法解决的问题的潜力。这些共同构成了推动第四次工业革命的新工具集。65G 新无线电提供了一种机制，可以在非常短的延迟内高效、大规模地捕获或交付数据流。7 它的设计考虑了传感器和分布式设备。由于传感器在数据传输速率和预期响应时间方面具有不同程度的灵敏度，5G 规范结合了这些要求，以满足对设备密度（例如，智慧城市的一平方街区中的公用事业传感器）、吞吐量（速度相当诸如 Mbps 等术语）和延迟。如上所述，对 5G 网络进行切片的能力意味着任何单个切片都可以根据用户的实际需求进行配置。通过分配资源来满足服务水平目标的用例。 5G 与基于分析、机器学习或基于 AI 的技术的分布式边缘计算的结合带来了一系列新的资源，准备好改变行业和社会。85G 的一个独特方面是通过“行业第一”的视角对其进行定义。要求5G 网络继续在各个行业和协会中聚合，以定义未来的部署和运营模式。这种行业第一的关注创造了一个机会，行业、政府和其他组织可以通过部署 5G 旨在提供的新用例来蓬勃发展。前几代的技术进步都有清晰的商业模式围绕专利和许可，参与者相对较少。相比之下，5G 有潜力实现传统系统的快速扩展，新进入者和垂直行业推动进一步发展。反过来，这些垂直行业必须考虑如何许可和专利连接产品的复杂性，以最好地利用他们投资的研发。今天，有数百个预想用例的爆炸性集合准备好与 5G、边缘计算、物联网和人工智能一起探索。这些新用例的范围从增强型移动宽带 (eMBB) 上的基本服务（如 AR/VR）到依赖超可靠低延迟通信 (URLLC) 网络切片的奇异、沉浸式和未来场景。最近，一个包含 40 个用例的纲要在多个主要行业发布。9 此外，进一步分析这些用例，10以及案例研究和经济影响，揭示了直接的工业进步和社会影响。这些当前用例的综合集合说明了应用 5G 和相关解决方案的创造性方法。正如我们从互联网、大数据和社交媒体等先前的颠覆性技术中看到的那样，社会和行业的各个方面都取得了重大进展，使许多人受益。正是凭借这一久经考验的业绩记录，许多人很高兴最终能够迎接艰巨的挑战，因为他们知道底层通信、计算和存储的进步将保持同步。 8新设计需要新方法如引言中所述，早期的移动世代是并且已经从使用领域知识的单片系统构建而成完全来自通信行业。将云和 IT 功能融合到全新的 5G 设计中，将极大地重新配置供应链、供应商、运营、劳动力技能和商业模式。其影响深远，现阶段可能尚未完全理解。从历史上看，非常具体的价值链包括电信运营商与网络设备提供商定义的要求，以及设备制造商将这些要求标准化。一旦网络由运营商建立，用户就会从运营商那里购买连接，并且通常具有长期的合同关系。 OSS 和 BSS 等后台系统沿服务线部署，与网络相比，对网络的关注度更高。客户。每个参与者都知道自己的角色； “系统”保持了一定程度的稳定性。但长期的影响浮出水面，并体现在规避风险的行业文化以及僵化的、基于孤岛的系统中。在强大的市场力量和外部压力的推动下，这种高度结构化且对某些人来说舒适的价值链正在迅速变化。电信运营商可能不再是连接价值链的唯一提供者。相反，一条新的价值链将把消费者和企业用户以及更令人震惊的设备置于中心位置。个性化、自助服务、动态、云原生、信任、开源、货币化等是已进入行业词典的新分类法。变化的程度和范围普遍存在，行业领导者很清楚，昨天的策略不是今天的战略。这正在推动一套全新的商业模式，同时扩大整个生态系统。这些生态系统寻求的是基于价值的创新，这些创新可以以协作的方式快速交付和货币化。这需要更深入地了解用户的痛点以及如何解决大问题。前面列出的每个用例示例都反映了一些基本的指导特征：它们很复杂，它们必须快速展示公认的回报，它们涉及许多参与者。简而言之，简单的问题已经解决，更具挑战性的问题还在后面。因此，5G、分布式计算和机器驱动的大规模数据分析的重要性都打包并迅速交付以供本地使用，并根据特定用例 KPI 进行配置。解决大问题的绝对范围支持了经过深思熟虑的合作伙伴和进入市场的行动的上升趋势和重要性。在某种程度上，有一件事是清楚的。交付和使用这些服务需要一种新的运营模式，该模式围绕大规模自动化构建，并由重新焕发活力的数字劳动力领导。新技能和工作角色是明确的要求。然而，过渡和形成现代劳动力成为一项艰巨的任务。许多早期采用者组织目前正在重新配置，以更好地适应这些新技术和生态系统驱动的解决方案。企业、服务提供商和政府内部的领导团队必须接受并体现与任何地方（外部或内部）互动和采用创新的新模式。投资于劳动力技能、灌输项目驱动的协作和采用敏捷实践将带来回报。如果接近“快速失败”的心态和拥抱创新的新面貌，可以克服无数大大小小的挑战。总的来说，正如用例示例所表明的那样，通过在当地解决和解决特定问题，整个社会都可以显着受益。 9充分发挥 5G 作为开放式创新平台的潜力正如 COVID-19 危机引