5G行業(yè)應(yīng)用的探討

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

0 什么是5G

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

圖1 5G三大應(yīng)用場(chǎng)景

2020年7月9日，國(guó)際電信聯(lián)盟（IUT）無(wú)線通信部門(mén)第35次會(huì)議確定3GPP系標(biāo)準(zhǔn)為ITU認(rèn)可的5G標(biāo)準(zhǔn)，且是唯一的標(biāo)準(zhǔn)。2020年7月3日3GPP宣布5G標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)于2021年Q3凍結(jié)。如果說(shuō)Rel-15版本主要面向移動(dòng)智能終端的增強(qiáng)移動(dòng)帶寬特性，Rel-16還引入了5G精準(zhǔn)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(dòng)駕駛等應(yīng)用提供技術(shù)支持，但要真正實(shí)現(xiàn)，還需等待R16商用真正落地。

截至2021年6月，我國(guó)已建設(shè)5G基站總數(shù)96.1萬(wàn)個(gè)，5G用戶數(shù)達(dá)4.95億戶，5G終端連接數(shù)達(dá)3.65億戶，5G終端滲透率31.1%。

1 5G應(yīng)用

1.1 增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）

5G技術(shù)發(fā)展能帶來(lái)使用者的實(shí)時(shí)操作感和畫(huà)質(zhì)體驗(yàn)的提升。eMBB典型應(yīng)用場(chǎng)景有超高清視頻/3D、AR/VR等大流量移動(dòng)寬帶，同時(shí)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(yàn)也越來(lái)越真實(shí)、流暢，需求也日益旺盛。

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）是融合數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)、多傳感交互等多種技術(shù)于一體，生成3D仿真性高的動(dòng)態(tài)虛擬環(huán)境，用戶需佩戴特制設(shè)備進(jìn)入虛擬環(huán)境，并可進(jìn)行交互式操作，達(dá)到身臨其境的沉浸式體驗(yàn)效果。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）是VR技術(shù)的延伸，將虛擬信息與現(xiàn)實(shí)世界巧妙疊加在一起的技術(shù)，用戶通過(guò)佩戴特殊設(shè)備可視真實(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的“增強(qiáng)”。如果說(shuō)VR是完全虛擬式的體驗(yàn)，而在AR中用戶既能看到真實(shí)物體，又能看到虛擬信息呈現(xiàn)，是一個(gè)虛實(shí)相結(jié)合的世界?；旌犀F(xiàn)實(shí)（MR）是AR技術(shù)的升級(jí)，將虛擬場(chǎng)景和真實(shí)場(chǎng)景無(wú)縫地融合在一起，人們可以進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交互，其中的現(xiàn)實(shí)物理實(shí)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(shí)部分和虛擬部分。

由于技術(shù)受限，傳統(tǒng)VR高時(shí)延使得用戶眩暈感極強(qiáng)，離線識(shí)別處理能力不足導(dǎo)致畫(huà)面粗糙，頭顯設(shè)備沉重配套感不適等等，另外設(shè)備價(jià)格高，市場(chǎng)普及率低，用戶體驗(yàn)感差。5G助力有望打破VR/AR成長(zhǎng)天花板，5G大帶寬、低時(shí)延、邊緣計(jì)算、云計(jì)算等特性，可極大改善畫(huà)面清晰度流暢度，設(shè)備無(wú)繩化方便使用者自由移動(dòng)，多人交互、多人聯(lián)機(jī)功能更加優(yōu)化。拓寬云游戲、云直播、VR流媒體等多個(gè)領(lǐng)域，降低用戶體驗(yàn)門(mén)檻，增加VR行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)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(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，利用射頻識(shí)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(jìn)行信息“交流”和共享，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)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(jí)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(shí)不再是空談，物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)及應(yīng)用空間進(jìn)一步擴(kuò)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(zhǔn)確、迅速、全方位的監(jiān)控與管理，加強(qiáng)工業(yè)自動(dòng)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(cè)設(shè)備的遠(yuǎn)程管理得以實(shí)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(qiáng)。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(shí)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(shí)現(xiàn)都能將改善人們的教育體驗(yàn)。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

1.3 uRLLC超高可靠性低延時(shí)通信

車聯(lián)網(wǎng)是以車為聯(lián)結(jié)對(duì)象，借助無(wú)線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車與車、人、路、云平臺(tái)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(yàn)。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(jí)。一般來(lái)說(shuō)，將車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展分為三個(gè)階段：早期的車載信息服務(wù)階段以提供車載娛樂(lè)為主；當(dāng)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(jí)和行業(yè)深度協(xié)同，汽車將實(shí)現(xiàn)認(rèn)知和高級(jí)別自動(dòng)駕駛。

5G有望加快實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化的L5級(jí)別自動(dòng)駕駛。由于車聯(lián)網(wǎng)對(duì)實(shí)時(shí)性和安全性的要求很高，4G及其他網(wǎng)絡(luò)無(wú)法保證低時(shí)延和高可靠性，因此車聯(lián)網(wǎng)在此之前僅能實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的網(wǎng)聯(lián)娛樂(lè)、簡(jiǎn)單交互功能。5G通過(guò)邊緣計(jì)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(shí)延和高至10Gbps峰值速率，超低時(shí)延使得聯(lián)網(wǎng)車輛可進(jìn)行快速的判斷決策動(dòng)作，增強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)代的移動(dòng)計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。

2 結(jié)束語(yǔ)

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(shì)性能的應(yīng)用還未充分顯現(xiàn)出來(lái)，但隨著國(guó)家政策對(duì)5G產(chǎn)業(yè)的大力扶持，5G應(yīng)用場(chǎng)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(yuǎn)。