5G時代的技術(shù)突破及應(yīng)用場景變革探究

【摘要】5G時代的技術(shù)突破必然帶來新一輪的應(yīng)用革新，進一步引發(fā)媒體行業(yè)的產(chǎn)業(yè)變革。文章剖析5G時代的技術(shù)突破成果，分析5G時代傳播能力與傳播手段的變化趨勢，探究以VR、AR、物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)為代表的5G時代新技術(shù)的應(yīng)用場景，以期為業(yè)界提供借鑒。

【關(guān)? 鍵? 詞】5G;技術(shù)革新;傳播手段;應(yīng)用場景

【作者單位】陳默，華北科技學(xué)院。

【基金項目】華北科技學(xué)院教育教學(xué)改革專項“新聞學(xué)專業(yè)綜合改革”（JG201902）階段性成果;廊坊市科技計劃項目“京津冀地區(qū)大學(xué)生媒介素養(yǎng)中創(chuàng)建維度現(xiàn)狀及對策研究——以公共事件輿情研究為例”（2020029021）。

【中圖分類號】G206 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【DOI】10.16491/j.cnki.cn45-1216/g2.2020.21.020

移動通信的每個時代都有顯著的特點。3G時代，手機上網(wǎng)變得更加順暢，微博微信盛行，智能手機興起。這個時代有了更高的頻寬和穩(wěn)定的傳輸，視頻電話和大規(guī)模數(shù)據(jù)傳送更為普遍，因此3G被視為開啟移動通信新紀(jì)元的關(guān)鍵。4G時代，全球移動通信標(biāo)準(zhǔn)呈現(xiàn)融合趨勢。4G是專門為移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的通信技術(shù)，不論網(wǎng)速、容量還是穩(wěn)定性，相較于3G都有了明顯的提升。在4G技術(shù)的支持下，移動互聯(lián)網(wǎng)開啟了新篇章，移動支付、滴滴、美團、抖音等新興平臺和應(yīng)用快速發(fā)展。每一代移動通信技術(shù)必然帶來傳播方式與市場的變革， 5G也不例外。我國早在2015年就發(fā)布了5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)和5G無線技術(shù)架構(gòu)白皮書，此后5G技術(shù)的發(fā)展一路高歌猛進，2019年6月6日，工信部正式發(fā)放5G商用牌照。5G時代技術(shù)革新帶來的超高速、低時延、高并發(fā)優(yōu)勢，以及海量的邊緣數(shù)據(jù)、人工智能算法、云邊協(xié)同計算之間的相互賦能，促進了傳媒產(chǎn)業(yè)的深刻變革和商業(yè)模式創(chuàng)新[1]，進而引發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域的大變革。

一、 5G時代的技術(shù)突破成果

隨著4G的潛力被挖盡，新的技術(shù)、新的標(biāo)準(zhǔn)以及更好的服務(wù)成為用戶的迫切需求，在這樣的背景下，5G應(yīng)運而生。5G可以讓移動終端具備超越光纖的傳送速度，其具有高速率、低時延和廣覆蓋的特點，“零”時延的突破使得“信息隨心至，萬物觸手及”的美好愿景成為可能[2]。

第一，微基站——更高的穩(wěn)定性。面對4G時代信號基站建設(shè)速度遠(yuǎn)不及用戶增長速度的問題，相關(guān)機構(gòu)雙管齊下，大幅增加了5G信號基站（微基站）的數(shù)量。電磁波的顯著特點是頻率越高，波長越短，越趨近于直線傳播（繞射能力越差）;頻率越高，在傳播介質(zhì)中的衰減也越大。移動通信如果使用高頻段，那么最大的挑戰(zhàn)就是傳輸距離大幅縮短，覆蓋能力大幅減弱，因而大量增加基站數(shù)量不僅是長遠(yuǎn)考慮，也是必然需求。5G時代，微基站化整為零，均勻鋪開信號覆蓋范圍，將以往一對多（一個信號基站服務(wù)成千上萬的用戶）的服務(wù)方式改為近乎一對一的服務(wù)方式，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性遠(yuǎn)勝4G時代。

第二，高頻段傳輸?shù)膶崿F(xiàn)——更快的傳輸速率。相較于4G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)采用了更高頻率的電波，相當(dāng)于從一般公路切換到高速公路，傳輸速率大幅提升。高頻段是5G通信技術(shù)應(yīng)用時必然采用的技術(shù)，其優(yōu)勢是擁有足夠數(shù)量的天線和設(shè)備，并且能夠有效滿足社會大眾對頻譜資源的實際需要[3]。

第三，技術(shù)的有機結(jié)合——更低的網(wǎng)絡(luò)時延。D2D（Device to Device，設(shè)備到設(shè)備）的運用是5G實現(xiàn)低時延的手段之一。在傳統(tǒng)通信方式中，數(shù)據(jù)包要經(jīng)過數(shù)個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，每次轉(zhuǎn)發(fā)都意味著時延的增加。而D2D采用終端直接通信的模式，不需要經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳遞就可以實現(xiàn)設(shè)備之間的通信，這意味著直接抹去了所有的中間結(jié)點，實現(xiàn)了最大限度的流程優(yōu)化。同時由于高頻的短距離傳輸，使D2D短距離通信能夠?qū)崿F(xiàn)低時延、高吞吐率[4]。5G的另一項關(guān)鍵技術(shù)MEC（Mobile Edge Computing，移動邊緣計算）也為低時延的實現(xiàn)提供了保障，基于5G演進的架構(gòu)將基站與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進行深度融合。MEC將計算、處理和存儲推向移動邊界，一方面為移動邊緣入口的服務(wù)創(chuàng)新提供了無限可能，另一方面使得海量數(shù)據(jù)可以得到實時、快速的處理，以減少時延。依托MEC，運營商可將傳統(tǒng)的外部應(yīng)用拉入移動網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，使傳統(tǒng)無線接入網(wǎng)具備業(yè)務(wù)本地化和近距離部署的條件，讓內(nèi)容和服務(wù)下沉以更貼近用戶，并且提高移動網(wǎng)絡(luò)速率、降低時延以及提升連接的可靠性，從而改善用戶體驗和開發(fā)網(wǎng)絡(luò)邊緣的價值[5]。

第四，多天線技術(shù)——更大的網(wǎng)絡(luò)容量。在微基站實現(xiàn)信號基站大規(guī)模鋪設(shè)的前提下，信號基站的質(zhì)量也有了進一步的飛躍，Massive MIMO（大規(guī)模天線技術(shù)）的應(yīng)用是5G解決信號基站質(zhì)量問題的關(guān)鍵。MIMO就是“多進多出”（Multiple—Input Multiple—Output），多根天線發(fā)送，多根天線接收。在4G時代，MIMO已經(jīng)開始應(yīng)用，但天線數(shù)量并不多，而5G時代讓MIMO技術(shù)進一步發(fā)展，演變成Massive MIMO[6]。MIMO技術(shù)的應(yīng)用使得信號基站與微基站技術(shù)相輔相成，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)容量的飛躍。

第五，波束賦形——更高的設(shè)備效率。4G時代，信號基站在發(fā)射信號時，其信號向四面八方均勻發(fā)射，造成了一定的資源浪費，降低了設(shè)備效率。波束賦形技術(shù)是在基站上布設(shè)天線陣列，通過對射頻信號相位的控制，使得相互作用后的電磁波的波瓣變得非常狹窄，可指向它提供服務(wù)的手機，并且能根據(jù)手機的移動改變方向。這種空間復(fù)用技術(shù)，由全向的信號覆蓋變?yōu)榫珳?zhǔn)指向性服務(wù)，波束之間不會相互干擾，在相同的空間中提供了更多的通信鏈路，提高設(shè)備效率的同時極大地提升了基站的服務(wù)容量，從根本上解決了資源浪費的問題，使設(shè)備效率達(dá)到最大化。

二、5G時代傳播能力與傳播手段的變化趨勢

5G時代，傳播能力與傳播手段的變化趨勢，主要體現(xiàn)在傳播能力的飛躍、傳播手段的多樣化、傳播手段的融合等方面。

第一， 傳播能力的飛躍。5G時代的傳播能力相較于4G時代無疑有了質(zhì)的飛躍，其帶來傳播能力的飛躍不僅在于更快、更穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，還在于帶來了更好的用戶體驗和更多樣化的服務(wù)。隨著服務(wù)的多樣化發(fā)展，傳播者在傳播時會將更多的精力從傳播數(shù)量轉(zhuǎn)移到傳播質(zhì)量上來。隨著用戶體驗的提升，用戶接受信息的能力進一步提高，接受信息的數(shù)量會減少，但質(zhì)量會明顯增加。原有的用戶服務(wù)會在縮小體量的同時提升質(zhì)量，新的用戶服務(wù)則會在增加體量的同時不斷提升質(zhì)量。

第二，傳播手段的多樣化。從移動通信技術(shù)的發(fā)展規(guī)律來看，每一代移動通信技術(shù)帶來的傳播手段變革并非突然發(fā)生的，而是源于前人提出的發(fā)展構(gòu)想，即人類對移動通信技術(shù)發(fā)展的規(guī)劃與想象必然會先于技術(shù)，且會在后續(xù)的技術(shù)進步中得以實現(xiàn)。4G時代，由于4G技術(shù)的局限，一些超越時代的傳播手段并沒能得到很好的發(fā)展，而5G時代的到來為這些傳播手段帶來了新的發(fā)展可能性。以VR、云服務(wù)等具有代表性的技術(shù)為例，最早的VR概念提出的時間早于20世紀(jì)60年代，最晚的云服務(wù)概念于2006年的搜索引擎大會上由Google首席執(zhí)行官埃里克·施密特（Eric Schmidt）提出。4G時代，由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及硬件設(shè)施的雙重局限，云服務(wù)中只有基礎(chǔ)服務(wù)部分由于對網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和時延要求不高而得到普及。5G時代，一方面，5G網(wǎng)絡(luò)為新技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用提供了可能，另一方面，新技術(shù)的應(yīng)用將讓5G時代的傳播手段實現(xiàn)多樣化發(fā)展。

第三，傳播手段的融合。新媒體時代，傳播手段的更迭是一個此消彼長的過程，即新興的傳播手段逐步替代原有的傳播手段，但不會將其完全淘汰，而是使兩者相輔相成，共同發(fā)展。新興的解決方案在應(yīng)用前都只是技術(shù)，在應(yīng)用后才會成為傳播手段。與原有的報刊、廣播、電視這些傳播手段不同，5G時代新興傳播手段的更迭采取的是融合的方式。新興傳播手段借助5G傳播能力的巨大優(yōu)勢與書刊、廣播、電視等傳統(tǒng)傳播手段融合，你中有我，我中有你，相輔相成，實現(xiàn)傳播效果的最大化。

三、5G時代新技術(shù)的應(yīng)用場景變革

5G時代，傳播能力實現(xiàn)飛躍性提升、傳播方式實現(xiàn)多樣化發(fā)展與融合后，4G時代的VR、AR、物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)等技術(shù)獲得了新的發(fā)展機遇，將走向大規(guī)模應(yīng)用的階段。值得注意的是，這些新技術(shù)在5G時代的應(yīng)用及所處的位置存在差異，它們并非簡單的上下層級關(guān)系或競爭關(guān)系，因而其發(fā)展前景也不同。

第一，VR——5G時代的開荒者。在臨場體驗方面，5G實現(xiàn)了受眾各個感官通道虛擬感受的精準(zhǔn)配合以及體驗傳輸;在視覺體驗方面，5G提高了VR視頻的分辨率并使其逼近人眼分辨率[7]。在教育領(lǐng)域，VR將帶來更加優(yōu)質(zhì)的教學(xué)方式，將傳統(tǒng)紙質(zhì)出版物中抽象、籠統(tǒng)、枯燥的知識以及平面的論述方式轉(zhuǎn)換成立體、形象、動態(tài)的仿真環(huán)境，讓學(xué)習(xí)者通過直觀感受去領(lǐng)會、記憶知識[8]。在游戲領(lǐng)域，VR游戲?qū)⒄紦?jù)游戲市場的重要位置，其強大的用戶體驗及移動性勢必對現(xiàn)有的手游、端游構(gòu)成挑戰(zhàn)。在醫(yī)療領(lǐng)域，VR的普及將幫助更多的患者“走出”病房，和普通人一樣享受到生活的樂趣。VR最大的瓶頸不在于對移動網(wǎng)絡(luò)的需求，而在于設(shè)備重量及其復(fù)雜性，盡管依靠云服務(wù)可以加速其設(shè)備輕量化的進程，但與其他幾種應(yīng)用場景相比，VR的前景較為撲朔迷離，可以說，VR在5G時代屬于突破自我的開荒者。

第二，AR——5G時代的革新者。4G時代AR已經(jīng)實現(xiàn)了初步的應(yīng)用并獲得了一些成果，但4G的網(wǎng)絡(luò)速率并不足以支撐AR的普及。5G時代，網(wǎng)絡(luò)速率基本可以滿足AR普及的要求，AR一旦深層次地融入人們的生活，基于APP的移動式解決方案帶來的長遠(yuǎn)收益將難以估量。因此，AR在5G時代的發(fā)展方向是隨處可見的大量應(yīng)用場景。5G時代，在應(yīng)用領(lǐng)域，AR將節(jié)約大量的環(huán)境成本、物料成本、基礎(chǔ)建設(shè)成本。在各個領(lǐng)域的應(yīng)用場景中，AR將與VR形成互補的關(guān)系：VR在強化用戶體驗的同時成本較高，AR的用戶體驗雖然不及VR，但成本較低，一般來說，在需要潛入式深度體驗的場景中使用VR，在需要淺層體驗的場景中使用AR。目前AR硬件設(shè)備發(fā)展緩慢，但相較于物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)來說，AR的應(yīng)用場景需求不算迫切，設(shè)備輕量化也非一朝一夕之功，因此，5G時代，AR是顛覆傳統(tǒng)應(yīng)用的革新者。

第三，物聯(lián)網(wǎng)——5G時代的聯(lián)結(jié)者。5G網(wǎng)絡(luò)能夠靈活地支持各種不同的傳播設(shè)備，除手機和平板電腦外，可穿戴等智能設(shè)備讓以人為中心的世界處于一個泛化網(wǎng)絡(luò)之中。屆時，5G將把每個人、每個家庭、每個組織的現(xiàn)實生活融入數(shù)字世界中，構(gòu)建萬物互聯(lián)的智能世界[9]。物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)可分兩個階段落實，即先實現(xiàn)人與物的連接，再實現(xiàn)物與物的連接。4G時代已經(jīng)嶄露頭角的智能家電會進一步發(fā)展，這也是人與物連接的巔峰，而物與物的連接將會是5G時代物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的亮點。5G時代，“超高的網(wǎng)絡(luò)速率+強大的網(wǎng)絡(luò)容量+成熟的人工智能運作”使得物與物的連接暢通無阻，人與萬物、萬物與萬物的互聯(lián)將極大地改變?nèi)藗兊纳罘绞?。物?lián)網(wǎng)將萬物的信息統(tǒng)籌起來，交予人工智能處理，將需要人們自行判斷的信息篩選出來，然后直接處理這些信息以外的其他信息，進而不斷地提高人們的生活、工作效率，讓人們進入萬物互聯(lián)、更便捷、更高效的時代。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的影響下，自動駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療、在線教育應(yīng)用場景將得到進一步的推廣及應(yīng)用。需要注意的是，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展唯一的阻礙是迭代時間，但其在這一進程中幾乎不會遇到大的技術(shù)壁壘，因此，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用無疑是前景明朗的，5G時代，物聯(lián)網(wǎng)將是所有人、物的聯(lián)結(jié)者。

第四，云服務(wù)——5G時代的輔助者。云服務(wù)在5G時代將實現(xiàn)真正的暢通無阻。云服務(wù)的價值、發(fā)展方向在4G時代就已經(jīng)明朗，完美解決了用戶對各類功能日益增長的需求與越來越昂貴的設(shè)備之間的矛盾。云服務(wù)將可以通過云端實現(xiàn)的服務(wù)從設(shè)備中抽離，減少用戶的經(jīng)濟成本。5G時代，實現(xiàn)云端與個人功能性交互的最大阻礙——移動網(wǎng)絡(luò)速率及網(wǎng)絡(luò)時延已經(jīng)不再是問題，云服務(wù)的擴展將不存在任何障礙。此外，云服務(wù)有強大的互補性，一旦成熟可靠的云服務(wù)體系形成，相應(yīng)生成的應(yīng)用場景將會數(shù)不勝數(shù)。對移動網(wǎng)絡(luò)的高度依賴、對硬件設(shè)備的低需求以及相對較少的工作量，都是云服務(wù)的優(yōu)勢。5G時代，云服務(wù)無疑是前景最為明朗、實現(xiàn)最為迅速的一種傳播手段，其深入應(yīng)用必將改變無數(shù)用戶的生活方式、工作方式，其強大的互補性也將讓無數(shù)行業(yè)受益。用戶巨大的生產(chǎn)生活需求、已經(jīng)初具規(guī)模的云服務(wù)體系、云服務(wù)發(fā)展需求與5G時代發(fā)展方向高度契合，在這樣的前提條件下，云服務(wù)無疑將會成為5G時代的寵兒，也將成為各行各業(yè)的最佳輔助者。

5G時代雖然已經(jīng)到來，但5G的發(fā)展仍是一個循序漸進的過程。從用戶的角度來看，用戶在5G時代初期應(yīng)該冷靜地觀察其發(fā)展趨勢，理性地做出判斷，選擇能夠真正滿足自己需求的5G產(chǎn)品。從行業(yè)的角度來看，5G時代初期無疑是媒體行業(yè)的歷史性機遇，傳統(tǒng)媒體和新媒體如果把握好發(fā)展方向，順應(yīng)5G時代發(fā)展潮流，實現(xiàn)融合發(fā)展，一定可以走在時代前沿。沒有人能完全預(yù)測5G時代的發(fā)展軌跡，唯有遵循移動通信技術(shù)發(fā)展的客觀規(guī)律，才能走在5G時代的前沿。

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