5G技術(shù)特性及其應(yīng)用研究

林平良

摘要：隨著5G技術(shù)的全球商用，人們對(duì)5G技術(shù)的關(guān)注再度掀起一波熱潮。5G技術(shù)能夠帶來(lái)什么，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和5G技術(shù)的疊加，將對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生什么影響，值得我們?nèi)ヌ剿骱脱芯俊?/p>

關(guān)鍵詞：5G;速率;時(shí)延;連接;物聯(lián)網(wǎng);VR

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）10-0028-01

1 5G技術(shù)概述

5G即第五代移動(dòng)通信技術(shù)，也稱IMT-2020，即在2020年正式商用，實(shí)際上世界各國(guó)已經(jīng)陸續(xù)發(fā)布了商用時(shí)間，如韓國(guó)在2018年12月1日宣布5G進(jìn)入商用，而我國(guó)則在2019年6月6日由工信部向四大基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)商發(fā)放5G商用牌照，中國(guó)正式進(jìn)入5G商用進(jìn)程。

5G的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程來(lái)看，聚焦eMBB的R15獨(dú)立組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)已于2018年6月14日凍結(jié)，R16（包括uRLLC、mMTC）預(yù)計(jì)在2020年會(huì)完成標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定。

2 5G的技術(shù)特性

5G技術(shù)和4G技術(shù)比較，發(fā)生了根本性的改變，這種改變主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，即速率、時(shí)延和連接數(shù)，從量級(jí)來(lái)看，這種改變是十倍甚至百倍的變化，因此5G是新一代移動(dòng)通信技術(shù)，下面我們來(lái)看看這些技術(shù)特性。

2.1 5G技術(shù)的速率特性

我們把無(wú)線技術(shù)從速率的角度來(lái)分類，分為低速、中速、高速無(wú)線技術(shù)，低速如NB-IoT（<100kbps），中速如eMTC（1Mbps），高速如WIFI（54Mbps）、4G（100Mbps），而5G的峰值下載速率超過(guò)1Gbps，從傳輸速率來(lái)看，5G是4G速率的10倍以上，是eMTC速率的1000倍以上。5G技術(shù)能達(dá)到上下行速率大幅度提升，主要是頻寬100M，比4G的20M提升了5倍，另外在下行鏈路的CP-OFDM技術(shù)可以支持多載波傳輸?shù)取?/p>

2.2 5G技術(shù)的時(shí)延特性

時(shí)延是實(shí)時(shí)通信的最大瓶頸，時(shí)延越低，實(shí)時(shí)性越高，基于4G LTE的通信時(shí)延普遍在100ms以內(nèi)，而5G的時(shí)延要求更苛刻，如eMBB業(yè)務(wù)要求DL和UL的時(shí)延為4ms，uRLLC業(yè)務(wù)要求DL和UL的時(shí)延為0.5ms。5G如何實(shí)現(xiàn)時(shí)延大幅降低呢，我們知道，5G的NR采用的編碼技術(shù)和4G是一樣的，都是OFDM技術(shù)，而4G的時(shí)延在幾十到上百毫秒，5G技術(shù)降低時(shí)延主要有以下幾點(diǎn)：

（1）靈活的時(shí)隙使用：改變4G技術(shù)OFDM固定時(shí)隙發(fā)送機(jī)制，靈活使用空閑時(shí)隙，有效降低時(shí)延。

（2）扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：使用NFV、SDN技術(shù)，核心層、接入層全部云化和IP化，單純的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提升接續(xù)效率，降低接續(xù)時(shí)延。

（3）邊緣計(jì)算：通過(guò)部署邊緣計(jì)算，數(shù)據(jù)傳送在邊緣計(jì)算服務(wù)節(jié)點(diǎn)內(nèi)完成，不通過(guò)核心網(wǎng)，傳輸距離短、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)少，從而降低時(shí)延。

2.3 5G技術(shù)的連接特性

4G的基站連接數(shù)是1000，窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)NB-IoT的最大連接數(shù)是5萬(wàn)，而5G的連接數(shù)為每平方公里百萬(wàn)的連接，相比較5G的連接能力提升了100倍。支持5G大連接特性的mMTC標(biāo)準(zhǔn)將在R16凍結(jié)。那么5G技術(shù)的連接特性有哪些特點(diǎn)呢：

（1）包容基于LTE的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：當(dāng)前NB-IoT技術(shù)處于大規(guī)模商用部署階段，在LPWA物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中有優(yōu)勢(shì)，同樣基于LTE的5G將包容NB-IoT、eMTC技術(shù)，并繼續(xù)增強(qiáng)。

（2）更高速率：NB-IoT和eMTC支持中低速物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，5G技術(shù)在大連接特性下，在接入速率上將有更大的彈性。

（3）更低時(shí)延：5G技術(shù)在大連接特性下，結(jié)合uRLLC特性，傳輸時(shí)延低至毫秒，從而滿足實(shí)時(shí)傳輸和控制要求。

3 5G技術(shù)的應(yīng)用

盡管世界各國(guó)紛紛宣布5G商用計(jì)劃，但我們也發(fā)現(xiàn)5G用戶并未出現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，5G的應(yīng)用還處于探索階段，那么5G技術(shù)將帶來(lái)哪些應(yīng)用變革呢，下面我們總結(jié)了幾個(gè)最有潛力的應(yīng)用。

3.1 高清視頻業(yè)務(wù)

5G技術(shù)超高的下載速率和移動(dòng)性優(yōu)勢(shì)，首先帶來(lái)的是高清視頻變革。在個(gè)人應(yīng)用方面，4K高清視頻、高清游戲、賽事直播等應(yīng)用將得到發(fā)展;在行業(yè)方面，5G技術(shù)改變傳統(tǒng)的視頻傳輸模式，在媒體直播、移動(dòng)執(zhí)法、智慧城市等領(lǐng)域?qū)⒌玫綇V泛使用。

3.2 VR業(yè)務(wù)

VR技術(shù)的沉浸式體驗(yàn)是新的需求增長(zhǎng)點(diǎn)，當(dāng)前VR技術(shù)發(fā)展緩慢的主要問(wèn)題是技術(shù)瓶頸較多，如終端笨重、終端和服務(wù)器有線連接、內(nèi)容不豐富。而5G技術(shù)的出現(xiàn)解決了VR內(nèi)容云化部署問(wèn)題，從而去除了VR的“辮子”，隨著VR業(yè)務(wù)迎來(lái)新一輪增長(zhǎng)，需求和資本的涌動(dòng)必然驅(qū)動(dòng)終端和內(nèi)容的成熟，并形成云+5G+VR的技術(shù)模式，并在VR高清視頻、VR智慧教育、VR游戲等業(yè)務(wù)上得到極大的發(fā)展。

3.3 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

隨著智能制造2025國(guó)家戰(zhàn)略的推進(jìn)，工業(yè)智能化程度越來(lái)越高，將5G技術(shù)嵌入工業(yè)制造流程，有效降低園區(qū)網(wǎng)絡(luò)覆蓋成本并增加移動(dòng)性，邊緣計(jì)算技術(shù)有效降低時(shí)延，在智能控制、質(zhì)量檢測(cè)、倉(cāng)儲(chǔ)物流、智慧港口等領(lǐng)域?qū)⒌玫綇V泛應(yīng)用。

3.4 車聯(lián)網(wǎng)

車聯(lián)網(wǎng)不僅需要給車裝上大量的傳感器，更關(guān)鍵的是把傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳平臺(tái)，5G技術(shù)的出現(xiàn)，解決了無(wú)線傳輸?shù)蜁r(shí)延的瓶頸，從而使無(wú)人駕駛成為可能。另外車聯(lián)網(wǎng)給用戶帶來(lái)極致體驗(yàn)、為廠家提供了改進(jìn)性能的依據(jù)、為平臺(tái)商提供了下一個(gè)運(yùn)營(yíng)的“風(fēng)口”，因此5G技術(shù)將促進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)式增長(zhǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

5G技術(shù)是推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的里程碑技術(shù)，5G技術(shù)的研究和商用進(jìn)展理應(yīng)得到大家廣泛的關(guān)注和參與，筆者作為行業(yè)有關(guān)人員，結(jié)合自身的工作經(jīng)歷，對(duì)5G技術(shù)特性進(jìn)行了分析，對(duì)5G未來(lái)的商業(yè)應(yīng)用做了預(yù)測(cè)和歸納，希望對(duì)大家認(rèn)識(shí)5G、使用5G有一定的幫助。