5G技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用

王文杰

（江西財(cái)經(jīng)大學(xué)， 江西 南昌 330013）

1 5G技術(shù)的特點(diǎn)

未來的行業(yè)場(chǎng)景更加豐富，例如需要更大流量和更大寬帶場(chǎng)景的AR技術(shù)，需要機(jī)其低延遲網(wǎng)路的無人駕駛技術(shù)，以及需要網(wǎng)路海量連接的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。這都是4G技術(shù)不能滿足的，而5G變革方向就是進(jìn)行行業(yè)數(shù)字化，提供具體的行業(yè)場(chǎng)景服務(wù)[1]。

1.1 增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶

5G技術(shù)主要在兩方面進(jìn)行革新，一是擴(kuò)大覆蓋范圍，二是提升網(wǎng)絡(luò)容量。按照計(jì)劃能夠在人口密集區(qū)為用戶提供1 Gbps用戶體驗(yàn)速率和10 Gbps峰值速率，在流量熱點(diǎn)區(qū)域，可實(shí)現(xiàn)每平方公里數(shù)十Tbps的流量密度。所謂的擴(kuò)大覆蓋范圍就是有更強(qiáng)的信號(hào)，比如現(xiàn)在很多偏遠(yuǎn)地區(qū)信號(hào)覆蓋不到或者說信號(hào)不好，又比如在人多的大商場(chǎng)，體育場(chǎng)，工業(yè)區(qū)等場(chǎng)所信號(hào)遲緩，5G可以實(shí)現(xiàn)更好的信號(hào)，提供更優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。提升網(wǎng)絡(luò)容量可以實(shí)現(xiàn)多設(shè)備大數(shù)據(jù)共享，最直接的感受就是個(gè)人網(wǎng)速更快。

這兩項(xiàng)技術(shù)改善的最直接效果就是無論人們?cè)诤翁帲寄苁褂靡苿?dòng)寬帶，而且更快更穩(wěn)定。

1.2 低延遲高可靠

5G技術(shù)采用了“自包含集成子幀”、可伸縮傳輸時(shí)間間隔這類新技術(shù)，相比較4G網(wǎng)路而言，延遲顯著降低，5G技術(shù)將實(shí)現(xiàn)低于1毫秒的延時(shí)，可靠性方面也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于4G。

做個(gè)簡(jiǎn)單對(duì)比，5G提出的是毫秒級(jí)別的端到端延時(shí)，理想狀態(tài)下延時(shí)為1 ms，普通狀態(tài)下為5～10 ms左右，而我們目前用的4G網(wǎng)路，理想狀態(tài)下是10 ms左右，普通狀態(tài)下是50～100 ms。

1.3 海量物聯(lián)網(wǎng)

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將使“萬物物聯(lián)”成為現(xiàn)實(shí)。5G采用的是大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、新型多址、全頻譜接入技術(shù)，用來滿足各種場(chǎng)景化的需求。現(xiàn)在提出物聯(lián)網(wǎng)即“萬物物聯(lián)”，而海量物聯(lián)網(wǎng)指的是在1 km2的范圍內(nèi)，至少實(shí)現(xiàn)100萬臺(tái)設(shè)備在同時(shí)連接使用。這數(shù)據(jù)看起來很難實(shí)現(xiàn)，但其實(shí)物聯(lián)涉及的是簡(jiǎn)單的設(shè)備，所涉及的信息傳輸量也不大，5G的低頻頻段帶寬就能滿足這一需求。5G技術(shù)在低頻衍射能力和覆蓋范圍方面做出改進(jìn)，不僅解決了偏遠(yuǎn)地區(qū)信號(hào)不好的問題，同時(shí)也為地下信號(hào)提供了可能。

5G技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)利用局部網(wǎng)路或互聯(lián)網(wǎng)等通訊技術(shù)把傳感器、控制器、機(jī)器、人員等聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化網(wǎng)路[2]。

2 5G技術(shù)未來的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 日常生活

最近提出“碎片化”概念，娛樂碎片化也受到人們的追捧。由于受到互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的影響，各大運(yùn)營商陸續(xù)推出定向流量卡和流量全免等業(yè)務(wù)，例如騰訊大王卡，可以支持騰訊旗下軟件流量不限。而5G的變革，將會(huì)加大這種趨勢(shì)，5G技術(shù)會(huì)讓觀看在線視頻更加輕松，網(wǎng)絡(luò)游戲更加順暢，會(huì)吸引更多的公司去研究和開發(fā)新的娛樂方式。甚至可以大膽猜想，5G的到來可能會(huì)淘汰電子書與文字讀物，因?yàn)槟壳昂芏辔淖肿x物都被加工成音頻視屏等內(nèi)容，而5G可以讓觀看視屏更加方便。到那時(shí)，網(wǎng)絡(luò)視頻將會(huì)異軍突起，相應(yīng)的視頻會(huì)員收費(fèi)模式將會(huì)有巨大前景。5G技術(shù)的到來，我們?nèi)粘Ｉ願(yuàn)蕵穼?huì)有更大的發(fā)展前景和投資價(jià)值。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）領(lǐng)域

VR技術(shù)的畫質(zhì)要求很高，需要極高像素分辨率，還要刷新率平穩(wěn)。你轉(zhuǎn)頭觀看時(shí)，視線里的景色實(shí)時(shí)變化，電腦處理像素也跟著不停變化。在軟硬件方面，現(xiàn)在VR技術(shù)還不能做到完美。比如我們手機(jī)攝像頭的像素往往只有1 000萬，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了VR技術(shù)所需4K以上的像素要求。

目前一般的手機(jī)電腦配置很難支持VR技術(shù)。顯卡不給力，頻率會(huì)降低，嚴(yán)重的還會(huì)卡頓?，F(xiàn)在的VR廣角通常只有110度，還無法給人“身臨其境”感覺。VR廣角將來一定會(huì)擴(kuò)張到200度（人的視角），那樣對(duì)像素和內(nèi)存的要求顯然更高。圖像處理之外，還需要很高的聲音處理技術(shù)和很高的流量才能滿足虛擬現(xiàn)實(shí)的要求。以目前4G網(wǎng)絡(luò)，只能做到簡(jiǎn)單處理，很難讓人感到舒適，身臨其境。

5G時(shí)代，VR會(huì)不會(huì)像手機(jī)那樣，成為全民必需品呢？我覺得暫時(shí)還不會(huì)。首先VR的應(yīng)用場(chǎng)景還有很多地方是盲區(qū)，目前可以想象的應(yīng)用場(chǎng)景還比較少。此外，5G還達(dá)不到VR技術(shù)的需求，也許還要到6G、7G，甚至更遠(yuǎn)。VR作為被寄予眾望的科技浪潮，5G應(yīng)該只是起跑跑道。未來，VR的大發(fā)展肯定會(huì)超越5G時(shí)代，這是毋庸置疑的。

2.3 無人駕駛

4G網(wǎng)絡(luò)流量比較小，現(xiàn)在只能滿足一定范圍內(nèi)的手機(jī)接入。等到5G時(shí)代后期，網(wǎng)絡(luò)接入能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)在，甚至出現(xiàn)1000倍以上。舉個(gè)例子：100萬個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接卻只集中在1平方公里的范圍內(nèi)。除數(shù)十萬臺(tái)的手機(jī)和智能終端，汽車將是最主要的終端。我們目前使用4G網(wǎng)絡(luò)，端到端時(shí)延的極限是五十毫秒左右，還很難實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制。在5G時(shí)代，端到端的延時(shí)只需要1 ms，這比人的反應(yīng)還快，足以滿足智能交通乃至無人駕駛的要求。

無人駕駛領(lǐng)域收到很多公司企業(yè)的追捧。谷歌、百度公司，都已經(jīng)研發(fā)無人汽車，新興的滴滴公司也在和福特汽車合作，希望通過網(wǎng)約車，一舉占領(lǐng)市場(chǎng)份額?？梢哉f，各種軟硬件的研發(fā)，市場(chǎng)的鋪排，都已經(jīng)全面就緒[3]。

一些汽車評(píng)論員認(rèn)為，無人駕駛汽車的出現(xiàn)，將是“漸進(jìn)式進(jìn)步”，從人的駕駛，到人的指揮（語音指揮，意識(shí)指揮），再到全面的無人駕駛。但現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展很大可能促進(jìn)無人駕駛的進(jìn)步，將是一步到位，拆掉方向盤和油門剎車踏板，變成純粹的無人駕駛。原因在于：后5G時(shí)代到來，汽車上路的所有信息，都可以由實(shí)時(shí)云終端運(yùn)算。

2.4 無人機(jī)領(lǐng)域

5G技術(shù)具備低延時(shí)、高可靠性和反應(yīng)快三個(gè)典型特征，可以滿足無人機(jī)的技術(shù)需求，保證無人機(jī)的一系列操作。還有無人機(jī)上的高清攝像頭和傳感器套件需要5G移動(dòng)寬帶的大數(shù)據(jù)處理能力。

2018年4月份，中國電信與華為公司合作，宣布在深圳完成5G無人機(jī)首飛實(shí)驗(yàn)，這是國內(nèi)第一個(gè)利用5G技術(shù)成功運(yùn)用在無人機(jī)領(lǐng)域的案例，成功實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)360°全景4K高清視頻實(shí)時(shí)傳輸。

雖然目前無人機(jī)領(lǐng)域還只是局限于拍照和游戲階段，相信不久的將來將會(huì)運(yùn)用在商業(yè)和工業(yè)。例如亞馬遜曾經(jīng)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)送貨，國內(nèi)也有很多消息宣傳無人機(jī)應(yīng)用商業(yè)領(lǐng)域。另外，政府也越來越傾向于無人機(jī)領(lǐng)域，例如用來公安偵破、搜救巡邏和跟蹤調(diào)查等，無人機(jī)被大規(guī)模運(yùn)用未來可期。

3 結(jié)語

隨著通訊技術(shù)的告訴發(fā)展，5G時(shí)代的到來只是時(shí)間問題。5G技術(shù)目前是全球的熱點(diǎn)，一旦技術(shù)成熟、標(biāo)準(zhǔn)確立，不僅極大豐富人們的日常生活，而且能帶動(dòng)一系列高新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。因此，業(yè)內(nèi)利用5G這個(gè)風(fēng)口，進(jìn)行相應(yīng)的產(chǎn)品和服務(wù)設(shè)計(jì)，將5G技術(shù)工業(yè)化和商業(yè)化。

[1]薛曉勇.5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)[J].中國新通信，2015，17（8）：115.

[2]余莉，張治中，程方，等.第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，26（4）：1-7.

[3]錢志鴻，王雪.面向5G通信網(wǎng)的D2D技術(shù)綜述[J].通信學(xué)報(bào)，2016，37（7）：1-14.