淺析5G技術與運用

羅光明

5G具有“超高速率、超低時延、超高可靠、超大連接”的技術特點，是面向業(yè)務運用和用戶體驗的“多業(yè)務、多技術、高智能”的通信網(wǎng)絡，具備萬物互聯(lián)的能力，通過技術演進和創(chuàng)新，逐漸滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車輛網(wǎng)、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)等發(fā)展的需要，為我國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展賦能，為改善民生、增進人民福祉助力。

隨著三大運營商5G網(wǎng)絡覆蓋能力的進一步提升，以及“十四五”期間5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)中心等新型基礎設施建設的布局加快，5G將走進百姓的日常生活，為用戶提供“高速率、低時延、高可靠、低功耗、大連接”的體驗。同時，5G逐步滲透到物聯(lián)網(wǎng)當中，實現(xiàn)智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)自動化、智能制造、遠程醫(yī)療、無人駕駛、家用電器和手持終端的深度融合，最終達到萬物互聯(lián)的目的。

一、5G的發(fā)展背景

發(fā)展5G主要是基于戰(zhàn)略發(fā)展、經(jīng)濟發(fā)展、行業(yè)發(fā)展以及人民美好生活向往的需要。2013年由工信部、發(fā)改委和科技部組成的IMT-2020（5G）推進組，構建聚合移動通信領域產(chǎn)學研用力量、推動第五代移動通信技術研究、開展國際交流與合作的基礎工作平臺，開展5G業(yè)務需求、關鍵能力、核心技術等方面的研究，先后發(fā)布5G愿景、需求、概念、無線技術架構和網(wǎng)絡技術架構等白皮書。2019年11月，三大運營商公布5G套餐并正式商用。

（一）戰(zhàn)略發(fā)展的需要

中國制造2025規(guī)劃綱要明確指出，全面突破5G技術、核心路由交換技術、超高速大容量智能光傳輸技術、“未來網(wǎng)絡”核心技術和體系架構，積極推動量子計算、神經(jīng)網(wǎng)絡等發(fā)展。網(wǎng)絡強國建設三年行動將進一步加大網(wǎng)絡基礎設施的建設，推進5G研發(fā)應用、產(chǎn)業(yè)鏈成熟和安全配套保障，補齊5G芯片、完成第三階段測試，推動形成全球統(tǒng)一5G標準，并推動5G網(wǎng)絡商用部署。

（二）經(jīng)濟發(fā)展的需要

我國14億人口的規(guī)模是全球最大的移動通信市場，5G商用將創(chuàng)造更多適應工業(yè)及用戶消費升級的有效供給，催生全息視頻、浸入式游戲等新模式新業(yè)態(tài)，讓智能家居、智慧醫(yī)療等新型信息產(chǎn)品和服務走進千家萬戶，推動信息消費擴大升級。中國信通院研究預測，2020年5G將創(chuàng)造約920億元的GDP，間接拉動的GDP增長將超過4190億元，2025年5G將拉動經(jīng)濟增加值約1.1萬億元，間接拉動的GDP將達到2.1萬億元?？梢哉f，未來幾年5G是推動經(jīng)濟高質量發(fā)展的重要支撐。

（三）行業(yè)發(fā)展的需要

從1G到4G時代，我國通信行業(yè)更多的是在扮演“參與者”的角色，即處于“技術輸入”的被動地位，而想要改變這一點，就必須抓住5G標準這個機遇，掌控5G技術未來的走向、未來的價值重心，最終手握開啟5G時代的“金鑰匙”，掌控移動通信未來，引領5G核心技術，推動形成全球統(tǒng)一5G標準。

（四）人民生活的需要

5G物聯(lián)網(wǎng)平臺對于人們生活的影響將非常廣泛，可以說未來物聯(lián)網(wǎng)將成為互聯(lián)網(wǎng)在生活中最為直接的體現(xiàn)。從目前物聯(lián)網(wǎng)眾多發(fā)展領域來看，對人們生活影響比較大的方向包括智能家居、車聯(lián)網(wǎng)、智能醫(yī)療、智慧教育、智慧城市等，所以這些領域在5G時代將有比較大的發(fā)展機會，為經(jīng)濟發(fā)展注入活力，為人民生活提高質量。

二、5G的業(yè)務需求

隨著5G的技術發(fā)展和用戶需求升級，5G的業(yè)務形態(tài)已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，移動互聯(lián)網(wǎng)、智能家居、大數(shù)據(jù)中心等走進百姓的日常生活，廣大用戶對云業(yè)務、人機對話、超高清視頻以及物聯(lián)網(wǎng)的需求日益增加，這些都需要5G來解決。

（一）云業(yè)務的需求

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，用戶需要共享大數(shù)據(jù)，各種數(shù)據(jù)、圖片以及資料需求顯著增加，云計算、云業(yè)務已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)最基礎的信息構架，不同于以往傳統(tǒng)的業(yè)務模式，5G將云計算、云業(yè)務部署在云端，終端與云端之間存在大量信令交換、海量的數(shù)據(jù)傳輸，要求端到端之間必須高速率、低時延運行。

（二）虛擬現(xiàn)實（VR）的需求

VR聚計算機、電子信息及仿真技術于一體，通過計算機模擬合成三維技術，帶給人們?nèi)S空間的虛擬世界，讓人產(chǎn)生環(huán)境沉浸感。隨著科學技術的不斷發(fā)展，各領域對VR技術的需求日益旺盛，要求越來越高，網(wǎng)速達到300Mbps以上，端到端時延小于5ms，移動小區(qū)吞吐量大于10Gbps。

（三）高清視頻的需求

現(xiàn)在各種網(wǎng)絡直播盛行，已經(jīng)形成一種新的業(yè)態(tài)，高清視頻成為人們?nèi)粘Ｉ畹幕拘枨?，這就要求5G為高清視頻提供了良好的載體，聚焦超高清回傳、多視角、自由視角和視頻云服務等方面賦能，保證用戶隨時隨地獲得超高速的、端到端的通信速率，在任何地方都可以欣賞到高清視頻。

（四）物聯(lián)網(wǎng)的需求

隨著科學技術的發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等得到廣泛的運用，都是通過信息傳感設備和約定的協(xié)議，將物體與網(wǎng)絡相連接，物體通過信息傳播媒介進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能，要求5G必須具備強大的支撐能力，按需完成海量數(shù)據(jù)連接，保證數(shù)據(jù)傳輸高可靠、低時延。

三、5G的運用場景

（一）云計算的運用

5G的發(fā)展和商用對云計算的發(fā)展極為有利，5G具有超高速率、超大帶寬、超低時延的特點，較以往的網(wǎng)絡在網(wǎng)速方面有了飛躍式的提升，杜絕網(wǎng)絡卡頓的現(xiàn)象，引領萬物互聯(lián)進入智能新時代，而其背后大量的數(shù)據(jù)就需要有強大的計算和存儲能力，而這種能力，改變了整個軟件架構，讓很多企業(yè)開始選擇用云、上云，通過云端高度智能化的大數(shù)據(jù)分析，為企業(yè)提供最優(yōu)的解決方案。

（二）云VR/AR的運用

借助5G高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡，VR/AR技術無論是在消費領域還是商業(yè)和企業(yè)市場當中，都能得到大規(guī)模應用，通過云端的顯示輸出和聲音輸出等編碼壓縮后傳輸?shù)接脩舻慕K端設備，實現(xiàn)VR/AR業(yè)務渲染上云，帶給用戶革命性交互方式和全沉浸式體驗，徹底顛覆傳統(tǒng)人機交互內(nèi)容的變革性技術。

（三）車輛網(wǎng)的運用

主要是通過5G技術與人工智能相結合，采取機器與機器對話的方式，推動傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)革命，主要包括遠程操控駕駛、組織編隊行駛及自動駕駛，通過網(wǎng)絡連接的作用和控制，改變傳統(tǒng)的娛樂和輔助功能，成為道路交通安全和汽車駕駛革新的關鍵推動力。自動駕駛、編隊行駛、車輛生命周期維護、傳感器數(shù)據(jù)眾包等驅動汽車變革的關鍵技術，都需要安全、可靠、低延遲和高帶寬的連接，只有5G才可以同時滿足這樣嚴格的要求。

（四）超高清視頻的運用

5G為超高清視頻提供良好的載體，其本身具有超大帶寬、超低時延的能力，使超高清視頻在文教娛樂、安防監(jiān)控、智能交通、工業(yè)制造等方面得到推廣應用。隨著移動視頻業(yè)務不斷發(fā)展，基本形成社交視頻和移動實時視頻兩大主流趨勢。隨著科學技術的不斷發(fā)展，超高清視頻產(chǎn)業(yè)初步形成終端先行、內(nèi)容供給穩(wěn)步推進、行業(yè)應用初步興起的良好態(tài)勢。

（五）物聯(lián)網(wǎng)的運用

5G在帶寬和時延方面達到了前所未有的高度，能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)應用覆蓋面廣、高速穩(wěn)定等基本需求，物聯(lián)網(wǎng)作為“互聯(lián)網(wǎng)+”的衍生品，可以實現(xiàn)物與物、人與物之間的交互，將智能家居、車聯(lián)網(wǎng)、智慧教育、智慧城市更快更好地呈現(xiàn)在我們面前。隨著5G的商用及普及，未來將是物聯(lián)網(wǎng)的時代，5G帶來更快的網(wǎng)速，使大規(guī)模設備互聯(lián)、大數(shù)據(jù)交互成為可能，有力的推動了物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展。

五、結語

隨著5G新需求和新技術的不斷出現(xiàn)，它將實現(xiàn)全球化網(wǎng)絡的無縫連接，對交通、醫(yī)療、建筑、教育等方面產(chǎn)生重大影響，進一步刺激移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)的應用，給人們生活帶來前所未有的便利，同時促進社會經(jīng)濟的發(fā)展。