5G移動通信技術的應用

李夢姣

摘要：當前，隨著科技和經濟的進一步發展，通信信息運行速度加快，新一輪科技革命和產業變革孕育興起，給人們的生活帶來了許多便利，人們開始對無線移動通信網絡的數據數量要求越來越高。移動通信技術從2G、3G、4G，發展到5G，信息通信技術創新及應用正在推動社會向智慧社會演變發展，5G將成為實現“網絡強國”戰略、推動經濟社會數字化轉型具有關鍵性作用的基礎設施。2019年6月6日，工業和信息化部頒發“第五代數字蜂窩移動通信業務”經營許可，標志著我國正式邁入了5G商用元年，5G網絡開始朝著網絡多元化、綜合化、智能化、寬帶化的方向發展。5G移動通信技術的快速發展，極大地滿足了現代社會人們對移動通信的需求。目前，5G移動通信的應用研發正在不斷發展完善，已成為移動通信技術的最主流發展方向，5G將是我國新一代信息基礎設施的重要組成部分。關鍵詞：5G;無線網;移動

中圖分類號：TN929.5文獻標志碼：A

15G簡介：無線網關鍵技術

5G也稱為第五代移動通信網絡，或者第五代無線系統，是新一代的蜂窩移動通信技術，也是繼2G、3G和4G系統之后的有一重大技術突破，可以提供更快的上傳和下載速度，覆蓋更廣，連接也更多更穩定。5G較4G有較大的改善，5G可以提供10Gb/s量級的數據速率，可以支持具有高保真質量的TV和多媒體報紙，更清楚的音/視頻和更快的接通速度，支持交互多媒體業務。由此可見，5G是大數據發展的需要。

25G移動通信技術的應用場景

2.1在智慧城市建設方面的應用

智慧城市建設致力于推進新一代通信技術與城市戰略、建設、運營、規劃和服務全方位深度融合，以推動一體化政務服務系統為目標，圍繞公安、應急救援、環保等政府機構需求，實現新型智慧城市的精細化運營和管理。

2.1.1系統構架

如圖1所示，5G智慧城市應用系統分為四個感知層：

2.1.2方案介紹

5G技術將原有視頻監控設備全面升級至全景、4K以上的清晰度，通過將全社會物聯網終端連接進來，多維度、全方位的采集信息，以5G無人機和無人駕駛為依托，實現立體化的視頻監控和信息監測方式，各種邊緣計算能力部署至感知層。然后依托5G增強移動帶寬實現低時延、高速率地海量網絡接入和承載，同時5G網絡，為人們建立專用、可靠的虛擬通道，保障人們視頻大數據傳輸的安全和效率。

5G移動通信技術建立平戰結合、快速響應、聯動協同一體化城市綜合治理解決方案，形成了以數據為核心驅動的城市決策機制，依據實時數據，科學合理調配和調控城市資源，有效提高政府綜合治理效率，實現了城市的智能化管理。

2.1.3應用場景

場景1：基于視頻大數據的城市應急管理

公共場所、大型活動現場往往存在擁擠踩踏，恐怖襲擊、交通事故等隱患，直接關系到人民群眾的人身安全，是當前公安機關面臨的一項艱巨而繁重的任務。通過在區域高點安裝4K/8K高清攝像頭、設備，利用邊緣計算對現場實時視頻就近處理，一旦監測到人群混亂、人流密集超過閾值等異常情況，立即預警警告。實時監控車輛流量，呈現交通擁堵狀況。所有現場數據信息全部匯聚回傳至后端指揮中心，通過視頻大數據智能分析，與歷史數據對比，以三維可視化形式的方式，呈現數據與時間變化之間的趨勢與規律，一鍵式生成城市應急管理建議，從時間、事件維度對城市運行中的重大問題進行決策輔助。

場景2：重點人員重點區域的立體化布控

現有公安系統更多的偏向于事后響應取證，缺乏主動防御的能力。針對特殊重點人員、重點區域警戒布控等需求，5G立體化布控系統可通過一、二、三類點位攝像頭、車站進出口閘機、人證核驗機器等設備，實現聯動抓拍。根據抓拍庫與重點人員庫進行碰撞，實現人員布控、頻次分析、軌跡跟蹤、綜合告警等功能，同時繪制全城的重點人員區域分布熱力圖，一旦發現該區域重點人員活動頻次態勢上升，立即加強治安巡防力度，從“事后取證”變成“事前防御”，有效地將犯罪遏制于實施前。

場景3：5G單警單兵的智能移動執法

在城市的綜合治理中，如何充分發揮前端執法人員的作用一直是重要課題之一。5G城市綜合治理解決方案，為執法人員提供5G智能移動執法應用。執法人員攜帶執法記錄終端，成為指揮中心的一線實時數據采集點，4K高清視頻通過前端邊緣智能設備與后端大數據智能分析平臺的聯動，形成輔助決策信息。公安巡邏人員通過穿戴的智能眼鏡等設備，實時識別目標人員，目標車輛，協助增強監管能力，減輕執法的工作量。

場景4：5G多維環保監測

傳統環保監測手段，人力資源成本大，快速響應相對困難，采樣點缺乏控制，通過打造5G多維環保監測應用，在排水口、河道、森林等關鍵位置安裝4K/8K高清攝像頭、各類環境檢測傳感器，結合無人機進行自動巡查，實現對空氣、水質、土壤相關污染情況進行實時監測。5G邊緣計算就近處理分析實時視頻及各類數據信息，對私自偷排，異常漂浮物等情況自動識別預警，匯總輸出可視化分析結果，協助各級環保管理部門實現全方位高效多維環保監測。

2.1.4實踐案例

案例1：浙江省5G立體化防控指揮中心

國內某移動運營商聯合浙江警察學院、華為、海康等合作伙伴，在浙江開展立體化指揮物5G示范項目，依托5G與AI云端處理技術，通過5G傳輸網絡實現無人機7×24h智能巡航，打造空域——地域立體化防護圈，精準掌握道路、人流等信息，提升突發事件處理時效。

案例2：江西省南昌市5G大氣網格化監管

針對現有環境監測站點密度低、數據監測不全面等問題，為提升環境的精準監管與綜合治理水平，南昌市打造5G大氣網格綜合監管平臺，并在南昌市經濟干部管理學院進行試點，通過空氣微公監測站的網格化布點與5G視頻監控系統（攝像機、無人機），實現“鼻子”與“眼睛”的有機結合，全面監測二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、PM10、PM2.5等氣體。5G環保衛士的出現為環境管理者整體掌握環境變化趨勢、環保督查、污染源定位、重污染過程動態表征、污染控制效果評估等提供支撐。

案例3：雄安新區海陸空智能安防平臺

通過在雄安新區部署5G無人船、無人機、無人車，構建了地面、水域、空域的全方位安防服務體系。設備搭載4K高清攝像頭，通過5G網絡實現高清視頻的實時回傳，彌補夜間、復雜天氣下的安保弱點，解決重復性、機械性的人力巡檢問題。

無人機在雄安新區市民服務中心遠距離航拍整個園區。無人車監測到人臉后實時抓拍，依托中移超腦平臺的AI人工智能算法進行人臉識別，識別危險信息。無人船在白洋淀巡邏，有效識別是否有人落水或破壞水域環境等行為，并通過無人船攜帶的多種智能終端實時監控水質指標數值，助力水質治理。

2.2在智慧醫療建設方面的應用

智慧醫療是一種依托信息化、移動化、智能化技術，實現患者與醫務人員、醫療機構、醫療設備間的互聯互通和信息共享的全新技術，能夠有效合理調配診療資源，提供個性化醫療服務，改善總者就醫體驗具有重要意義。

2.2.1系統構架

如圖2所示，5G智慧醫療應用系統分為四個感知層。

2.2.2方案介紹

5G移動通信技術充分發揮5G網絡高速穩定的通信能力，開展和高清音視頻遠程會診。5G網絡的特性，能夠有效滿足現代醫療遠程操控、影像傳輸、音頻交互、設備接入等需求，對接院內電子病歷系統、影像診斷系統、檢驗系統等多個信息系統，實現各類醫療數據的存儲和互聯互通。面向各級醫療機構，提供遠程會診、遠程示教等跨院區的遠程醫療服務及移動醫護、智慧院區管理等院內信化服務，全面提升醫療機構的信息化水平和醫療服務質量，提升醫護人員的工作效率和診療水平。

2.2.3場景應用

5G智慧醫療應用場景根據業務范圍可以劃分為：跨院區協同的遠程醫療應用場景，及在本院區內提供信息化服務的應用場景。

場景1：遠程教育

傳統的遠程教育采用直播、錄播等方式，為遠端醫務工作者授課，授課者只能通過視頻課件學習、理解教學內容。而5G遠程教育，在依托5G網絡出色的運算能力，遠程教育可寫MR、VR、AR等技術相結合，將患者的醫學影像在進行三維重建。

場景2：遠程超聲

與CT、核磁共振等技術相比，超聲檢查需要醫生實際動手操作完成，對醫務工作者的經驗十分依賴。當前，我國對醫務工作者仍存在較大的人才缺口，很多基層，特別是鄉鎮醫院缺乏相應具有豐富經驗的醫務工作者來完成復雜的超聲檢查工作。

遠程超聲是指由遠端專家，借助現在通信技術，操控設備對基層醫院的患者開展超聲檢查。5G通信技術具有毫秒級的延時特性，具備了支持遠端醫生操控設備實時開展遠程超聲檢查的能力。相較于傳統的專線、WiFi的技術手段，5G能夠有效解決基層偏遠地區專線建設難度大、成本高和數據傳輸過程不穩定、延時高等問題。

2.2.4實踐案例

5G賦能醫療健康行業，正在改變醫療服務的理念和模式。中國移動借助5G技術優勢，結合醫院客戶需求，攜手業界合作伙伴共同探索5G院內、院外特色業務場景，助力多家大型三甲醫院打造5G遠程會診、5G遠程超聲、5G應急救援、5G遠程手術等行業標桿。

5G遠程手術案例

案例1：全國首例5G腦起搏器植入手術

國內某大型醫院，跨越近3000公里，成功實現了全國首例5G遠程帕金森病腦起搏器植入人體手術，開創了5G醫療的新篇章，被央視2、4、7、13等頻道進行專題采訪和新聞報道。

案例2：全國全國首例5G+MR遠程肺部手術

某省級醫院，通過5G+MR，成功為某基層醫院的患者完成了左上肺聯合亞段切除術。

5G通信技術的應用，能夠極大的補充基層醫療機構人才不足的現狀。為偏遠地區的患者帶來了福音。

遠程會診案例

案例：5G遠程急重會診

國內某醫院應用5G網絡技術，利用遠程醫療協同平臺，成功與和某縣人民醫院完成了一例遠程急重癥的會診。依托5G通信技術，醫療發達地區醫生能夠實現現遠程“面對面”實時問診，有效提升偏遠地區醫院醫療服務水平，為偏遠地區急重癥患者帶去了希望。

2.3在智慧農業建設方面的應用

2.3.1系統構架

如圖3所示，5G智慧農業應用系統分為四個感知層。

2.3.2方案介紹

智慧農業依托5G網絡，匯總整合農業領域各種數據，通過高效智能計算，分析海量數據，促使企業獲得技術紅利。主要包括農業應用場景中涉及的各類5G業務終端，包括農業傳感器、電子耳標，電子醫生、高清智能攝像頭，配合自研5G農業智能網關進行數據的上傳與回傳，實現場景內的全面綜合感知。通過5G網絡，大量農業物聯網設備可以非常便捷地部署在不同農業場景，完成海量數據上傳、精準農業操作。再結合5G+AI深度融合與邊緣計算能力，滿足農業場景中的網絡需求。通過基于5G的智慧農業平臺，提供操作界面、實時監控界面，實現設備管理、通信管理，進行農業數據分析和模型建模，對外提供能力調用，賦能上層應用，助力產業升級。

5G移動通信技術應用，可以貫穿農業產業全流程產品和解決方案，幫助廣大農業生產者提高智能化生產水平，助力“鄉村振興”戰略實施。

2.3.3應用場景

5G帶來信息化的顛覆式變革，與種植業、畜牧業、漁業等細分領域不斷深度融合，實現應用創新層面的大幅提升，從而推動智慧農業生產技術的不斷提升。

場景1：農作物精準種植

在大田農業、設施農業等農作物生產場景中，物聯網測控、水肥一體化智能灌溉等智能系統得到了普遍使用。為了保證對農作物生產環境的精準控制，需安裝數量眾多的智能傳感器設備，管理人員需要通過管理平臺來遠程實時控制各種智能傳感設備，對網絡傳輸時延要求較高。通過5G網絡的低時延、海量接特性，可將各類傳感設備穩定地連接到遠端管理平臺，定時收集各類生產數據，并通過智能平臺進行實時反向控制，保證農作物有適宜的生長環境。在大田農業、設施農業等農作物生產場景中，物聯網測控、水肥一體化智能灌溉等智能系統得到了普遍使用。為了保證對農作物生產環境的精準控制，需安裝數量眾多的智能傳感器設備，管理人員需要通過管理平臺來遠程實時控制各種智能傳感設備，對網絡傳輸時延要求較高。通過5G網絡的低時延、海量連接特性，可將各類傳感設備穩定地連接到遠端管理平臺，定時收集各類生產數據，并通過智能平臺進行實時反向控制，保證農作物有適宜的生長環境。

場景2：畜牧業無人放牧

在畜牧養殖場景中，利用5G信息技術，通過在牲畜身上安裝5G物聯網項圈和智能傳感裝備，搭建基于人工智能的畜牧綜合管理系統。實現養殖環境監控、畜禽體征監測、精準飼喂、牲畜健康管理、繁殖管理、定位管理、環境數據監測等多種功能。構建畜牧全生命周期質量安全管控系統。并可提供面向畜牧業的“出生、生長、出欄、屠宰、銷售”生命期多階段的全流程管理服務，幫助畜牧養殖者減輕勞動強度，提高生產管理水平，增加收入。

場景3：數字化水產養殖

在水產養殖場景中，可在智能漁探儀、監測漁船上配備多種傳感器設備。將采集到的水下高清畫面、聲吶數據及水溫、氧氣濃度、pH值、魚類種類、魚類數量、地下地形、巡航路線信息等生產數據通過5C網絡實時回傳至后端云平臺進行分析處理。實現對魚塘環境、魚群數量的實時監測，有效地幫助養殖企業實現按需投喂飼料、精準投損定保，降低成本，提升企業經營收益。

場景4：自動/無人駕駛農業

在農業機械播種、收獲等各類使用場景中，通過在農機上搭載的信息和控制設備，并借助5G網絡優勢，將高清視頻、農機實時工作狀態等信息實時傳輸到后臺管理平臺。實現規定區域內自動路徑規劃及導航、自動轉向、整車控制、工作面積測量、遠程視頻傳輸、遠程遙控等功能。大幅提升農業機械化生產效率和智能化管理水平。

2.3.4實踐案例

案例1：安徽某茶園“水肥一體化”精準種植示范基地基地中布設了大量傳感器及水肥自動控制設施，通過5G物聯網技術即時監測土地、空氣信息，準確地提供土壤墑情狀況，為抗旱、施肥提供重要的基礎信息。結合農作物生理特點，精準把握施肥時機，通過5G通信技術遠程控制，即保證了農田農藥、化肥施用量及灌溉量，也避免環境污染;減少無效灌溉，節約農業用水。此項目節水30～50%，水的利用率達80%左右。

案例2：四川省牦牛無人放牧管理

針對商品牛、種牛安裝物聯網項圈，利用5G網絡，實現對牦牛基本信息、健康信息、位置信息、配種記錄等信息實時回傳，實現牦牛管理、免疫管理及牧區規劉管理。

3結束語

綜上所述，信息時代，5G移動通信技術的應用可以極大地提升人類對美好生活的想象，提升生活的品質。盡管5G移動通信的技術相較于傳統通信技術具有諸多優勢，但還存在著許多問題，在今后的一段時期內，只有不斷克服技術難題，完善技術應用，才能促進5G移動通信的可持續發展。

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