5G行業(yè)應(yīng)用的探討

黃麗娜 江西省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司 南昌市 330002

0 什么是5G

5G（5thGenerationMobileCommunicationTechnol ogy），第五代移動通信，是第四代移動通信LTE技術(shù)的延伸，5G用戶體驗速率達1GB/s，是在4G網(wǎng)絡(luò)下的十倍，端到端網(wǎng)絡(luò)時延由數(shù)十毫秒降至毫秒級，連接數(shù)密度達百萬/km2，數(shù)據(jù)流量密度達數(shù)十Tbps/km2，支持500+km/h更廣泛更快速的移動性。

圖1 5G三大應(yīng)用場景

2020年7月9日，國際電信聯(lián)盟（IUT）無線通信部門第35次會議確定3GPP系標準為ITU認可的5G標準，且是唯一的標準。2020年7月3日3GPP宣布5G標準第二版規(guī)范Rel-16凍結(jié)，代表著5G第一版規(guī)范Rel-15正式完成，Rel-17標準預(yù)計于2021年Q3凍結(jié)。如果說Rel-15版本主要面向移動智能終端的增強移動帶寬特性，Rel-16還引入了5G精準定位，uRLLC、5G廣播等新功能，Rel-16特性為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛等應(yīng)用提供技術(shù)支持，但要真正實現(xiàn)，還需等待R16商用真正落地。

截至2021年6月，我國已建設(shè)5G基站總數(shù)96.1萬個，5G用戶數(shù)達4.95億戶，5G終端連接數(shù)達3.65億戶，5G終端滲透率31.1%。

1 5G應(yīng)用

1.1 增強型移動寬帶（eMBB）

5G技術(shù)發(fā)展能帶來使用者的實時操作感和畫質(zhì)體驗的提升。eMBB典型應(yīng)用場景有超高清視頻/3D、AR/VR等大流量移動寬帶，同時伴隨著軟硬件技術(shù)的發(fā)展及VR/AR相關(guān)內(nèi)容的豐富，用戶得到的體驗也越來越真實、流暢，需求也日益旺盛。

虛擬現(xiàn)實（VR）是融合數(shù)字圖像處理、計算機、多傳感交互等多種技術(shù)于一體，生成3D仿真性高的動態(tài)虛擬環(huán)境，用戶需佩戴特制設(shè)備進入虛擬環(huán)境，并可進行交互式操作，達到身臨其境的沉浸式體驗效果。增強現(xiàn)實（AR）是VR技術(shù)的延伸，將虛擬信息與現(xiàn)實世界巧妙疊加在一起的技術(shù)，用戶通過佩戴特殊設(shè)備可視真實物體的各種虛擬數(shù)據(jù)信息，如：性能參數(shù)、功能特性、歷史數(shù)據(jù)等，從而實現(xiàn)對真實世界的“增強”。如果說VR是完全虛擬式的體驗，而在AR中用戶既能看到真實物體，又能看到虛擬信息呈現(xiàn)，是一個虛實相結(jié)合的世界?；旌犀F(xiàn)實（MR）是AR技術(shù)的升級，將虛擬場景和真實場景無縫地融合在一起，人們可以進行實時信息交互，其中的現(xiàn)實物理實體和虛擬數(shù)字信息滿足完全匹配的3D投影關(guān)系，人們難以分辨真實部分和虛擬部分。

由于技術(shù)受限，傳統(tǒng)VR高時延使得用戶眩暈感極強，離線識別處理能力不足導(dǎo)致畫面粗糙，頭顯設(shè)備沉重配套感不適等等，另外設(shè)備價格高，市場普及率低，用戶體驗感差。5G助力有望打破VR/AR成長天花板，5G大帶寬、低時延、邊緣計算、云計算等特性，可極大改善畫面清晰度流暢度，設(shè)備無繩化方便使用者自由移動，多人交互、多人聯(lián)機功能更加優(yōu)化。拓寬云游戲、云直播、VR流媒體等多個領(lǐng)域，降低用戶體驗門檻，增加VR行業(yè)的競爭強度。

1.2 大連接物聯(lián)網(wǎng)（mMTC）

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things），即物與物、物與互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，利用射頻識別、紅外感應(yīng)、GPS、激光掃描等信息傳感設(shè)備，將普通物體接入互聯(lián)網(wǎng)，進行信息“交流”和共享，以實現(xiàn)智能化識別感應(yīng)、溯源定位、智能跟蹤、監(jiān)控管理等。

5G應(yīng)用領(lǐng)域中的大連接物聯(lián)網(wǎng)mMTC，指網(wǎng)絡(luò)中接入超級大規(guī)模且功耗更低的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備。5G等通信技術(shù)的深入發(fā)展，使得復(fù)雜、海量、高效的大規(guī)模廣域物聯(lián)網(wǎng)成為現(xiàn)實不再是空談，物聯(lián)網(wǎng)的市場及應(yīng)用空間進一步擴大。在5G+物聯(lián)網(wǎng)的加持下，制造業(yè)的工廠能夠?qū)崿F(xiàn)全流程上更加準確、迅速、全方位的監(jiān)控與管理，加強工業(yè)自動化程度。資源產(chǎn)業(yè)、公共服務(wù)行業(yè)也將受益，各類檢測設(shè)備的遠程管理得以實現(xiàn)，園區(qū)管理水平得以提高，生產(chǎn)、服務(wù)能力得以增強。在金融領(lǐng)域，安全監(jiān)控的許多滯后缺陷有望解決，5G+物聯(lián)網(wǎng)能夠使ATM等金融終端更加安全、智能，比如實現(xiàn)信用追蹤和加密貨幣。有了5G+物聯(lián)網(wǎng)的助力，VR/AR課堂、智能教具等的實現(xiàn)都能將改善人們的教育體驗。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

1.3 uRLLC超高可靠性低延時通信

車聯(lián)網(wǎng)是以車為聯(lián)結(jié)對象，借助無線通信技術(shù)，實現(xiàn)車與車、人、路、云平臺等等之間的信息通信交流與共享，提升車輛智能駕駛水平，使用戶能獲得更安全、更高效、更舒適、更智能的行駛體驗。車內(nèi)互聯(lián)逐步走向車外，C-V2X加速汽車智能網(wǎng)聯(lián)升級。一般來說，將車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展分為三個階段：早期的車載信息服務(wù)階段以提供車載娛樂為主；當前所處于的智能網(wǎng)聯(lián)汽車階段則注重探索互聯(lián)，路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施在這一階段尤為重要；2025年后，基于5G技術(shù)升級和行業(yè)深度協(xié)同，汽車將實現(xiàn)認知和高級別自動駕駛。

5G有望加快實現(xiàn)完全自動化的L5級別自動駕駛。由于車聯(lián)網(wǎng)對實時性和安全性的要求很高，4G及其他網(wǎng)絡(luò)無法保證低時延和高可靠性，因此車聯(lián)網(wǎng)在此之前僅能實現(xiàn)基礎(chǔ)的網(wǎng)聯(lián)娛樂、簡單交互功能。5G通過邊緣計算下沉、網(wǎng)絡(luò)切片、數(shù)據(jù)上云等新一代技術(shù)，可提供低至1ms端到端時延和高至10Gbps峰值速率，超低時延使得聯(lián)網(wǎng)車輛可進行快速的判斷決策動作，增強汽車的安全屬性。5G網(wǎng)絡(luò)的全面化覆蓋將為V2X技術(shù)落地提供基礎(chǔ)，大規(guī)模商用落地指日可待。隨著5G網(wǎng)絡(luò)為車聯(lián)網(wǎng)提供標準協(xié)議，智能化和網(wǎng)聯(lián)化的顛覆式技術(shù)創(chuàng)新使得汽車本身成為新時代的移動計算基礎(chǔ)設(shè)施。

2 結(jié)束語

目前由于軟硬件技術(shù)環(huán)境培育等各方面因素限制，真正能顯示5G優(yōu)勢性能的應(yīng)用還未充分顯現(xiàn)出來，但隨著國家政策對5G產(chǎn)業(yè)的大力扶持，5G應(yīng)用場景前景將一片廣闊。5G技術(shù)Rel-16版本已經(jīng)完成，商用落地也將不遙遠。