5G移動通信發展及在各行各業的應用淺析

張 青

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5G移動通信發展及在各行各業的應用淺析

張 青

北京愛可生信息技術股份有限公司，北京 100107

移動通信已經發展了將近四十年，它對人類的生活起到了越來越大的作用。特別是近十年，移動通信技術的更新越來越快，對國家的經濟、人民的生活起到了關鍵性的影響。4G移動通信技術已經很成熟，5G也在緊鑼密鼓的研發中。因此，主要介紹了5G移動通信的發展，分析了它的基本特征以及未來5G對各行各業的作用。

5G；移動通信；行業應用；基本特征；技術場景

移動通信誕生自20世紀80年代，到現在已經快有四十年的發展了，而且在近十年經歷了爆發式的發展。它已經像水和電一樣成為社會發展不可或缺的基礎設施，一直助力各行各業的發展，而且國家政府一直把通信發展作為國家的戰略。不過隨著大數據和人工智能時代的來臨，國家的經濟發展對移動通信的發展提出了新的要求和期望。本文主要淺析了5G移動通信發展趨勢及在各行各業的應用。

為了適應國家新經濟和人民日益增長的物質和精神需求的發展需要，第五代移動通信技術（5G）的研發已漸漸拉開帷幕（見圖1）：

圖1 5G時間工作計劃

1 5G的概念

5G是4G的升級版，是為了滿足新一代信息技術的需要而存在的，是至少面向2025年人類信息社會需求的移動通信技術。

2016年11月，烏鎮舉辦了第三屆世界互聯網大會[1]。在此之際，美國高通公司宣告第五代移動通信標準，即5G標準。它是4G的升級，是面向千兆帶寬，主要應用于未來大數據和人工智能的移動通信技術[2]。

韓國（三星電子）、中國（華為）、歐盟、日本都在投入相當的資源研發5G網絡。

2017年12月21日，在國際電信標準組織3GPP RAN第78次全體會議上，5G NR首發版本正式凍結并發布。

2 移動通信的發展史

2.1 1G

第一代移動通信技術（1G）是最早的移動通信技術，制定于20世紀80年代。采用FDMA（頻分多址），只能進行語音通話。

2.2 2G

第二代手機通信技術（2G），采用TDMA（時分多址），是以數字傳輸技術為關鍵技術，能進行語音通話和慢速的數據通信，比如能夠傳輸短信，但是不能傳輸大量的數字內容。

2.3 3G

第三代移動通信技術（3G），采用CDMA（碼分多址），比2G增加一個多媒體數據業務。3G在數字傳輸速度上有很大的提升，主要標準有CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA，能夠進行大量圖文的傳輸，但是不能進行更快速度的傳輸，比如高清視頻的傳輸。

2.4 4G

第四代移動通信技術（4G），采用OFDMA（正交頻分多址），在3G基礎上提高了數據通信速度，典型的是進行視頻等高速信息通信業務。它的主要有兩種：TD-LTE和FDD-LTE。3G主要傳輸圖文，4G能做像高清視頻這些包括大量數據內容的業務。所以在4G時代，出現了例如視頻網站、網絡直播平臺、在線教育平臺等一些以視頻內容為主的網絡應用。現在用戶們能夠體驗這些良好的服務皆因4G通信技術的發展。

2.5 5G

5G通信速度進一步提升，能夠減低延遲和掉線密度，穩定快速移動時的信號等，見圖2。

圖2 5G概念

3 5G具有的基本特征

3.1 萬物互聯、開放架構、無限接入

5G的到來不僅是解決基礎通信的問題，更是解決人與人、人與物、物與物直接的互聯。如果說從1G、2G、3G到4G是一條直線演進路線的話，那么到了5G，就是從“直線”向“面”的橫向擴張。5G的目標是提供無限的信息接入，并且能夠讓任何人和物隨時隨地共享數據，使個人、企業和社會受益。5G是萬物互聯的開放式、軟件可定義的架構：在此架構上有不同的虛擬網絡切片，適應成千上萬的5G應用場景。5G除了人與人之間的通信，將提供使能Internet of Things（IoT，物聯網）的平臺，以用戶為中心構建全方位信息生態系統，提供各種可能和跨界整合[3]。

3.2 數據流量暴增，網絡負載加大

因為互聯網應用的大范圍應用以及網名的大量普及，特別是移動互聯網和物聯網的到來，各行各業的數據正在激增，互聯網公司利用這些大數據做出了很多推薦系統和預測系統。但這也給移動通信技術提出了更多的挑戰，流量的暴增需要更好的網絡基礎設施的支持。

3.3 速度增加若干倍

不管是平均速度還是峰值速度，5G的通信速度均會提高若干倍。有國外媒體報道，5G的速度會是4G的100倍。按照4G的最快速度150?MB/s來算，5G的最快速度將達到驚人的15?GB。那么現如今任何的網絡應用都不會再受到限制，這樣以前用戶體驗不好的諸多網絡應用將變得非常好，這也直接助力國家的“互聯網+”發展戰略，為創新創業提供基礎保障。

其次，當前電子商務專業培養出來的學生，往往更加側重于運營管理，匱乏懂技術又懂運營管理的復合型電子商務人才。其對于云計算、大數據、物聯網、云媒體等新一代信息技術運用相對陌生或不了解，尤其現在的大數據對于經濟發展具有重要的風向標作用，缺乏對大數據的收集和分析能力，導致不能緊跟互聯網發展的大潮流，使得電子商務的發展出現一定的滯后性，人才因素已經成為阻礙宿遷市電子商務發展的重要因素。

3.4 低延時、高可靠、低功耗

5G網絡的時延低至1?ms。在3G網絡中，時延約為100?ms；4G網絡的時延為20～30?ms，而5G網絡的時延可縮短到1?ms，足以支撐汽車自動駕駛功能。

圖3

4 未來5G要實現的技術場景

面向2020年及未來，移動互聯網和物聯網業務將成為移動通信發展的主要驅動力。

5G將要滿足人們日常生活中所有的信息化需求，以及國家在經濟發展、政府辦公、農業生產等各行各業的需求[4]。

4.1 醫療

4.1.1 無所不在的物聯網幫助人們保持健康

隨著可穿戴的醫療設備和遠程健康監測設備的普及，人們可以隨時監測自己的身體指標，這樣能及早發現身體異常，進行預防或者及時就醫。

4.1.2 大寬帶能讓患者足不出戶進行就醫

有些急病讓患者不便出行，比如骨科病人或者動手術之后的病人等，他們每次復診都是一次頭疼的事情，而且也可能不小心讓患處加重。5G的帶寬可以讓患者隨時隨地跟醫生進行復診成為可能，如通過虛擬現實和視頻直播等方式，這些方式都需要足夠的寬帶支持。

5G將確保患者的關鍵信息進行可靠性的傳遞，這樣在患者到達醫院之前醫生就了解到了患者的病情，可以提前安排手術。例如，突發心臟病的患者可以通過5G醫療網絡將求救信號和身體關鍵信息傳送到附近的醫院，這樣醫院就可以快速派救護車前往救助以及在醫院安排好相關的事宜。對于突發性疾病的救助，一分一秒都很關鍵，5G的發展毋庸置疑能挽救更多的病人。

4.2 交通

4.2.1 無人駕駛成為可能

無人駕駛除了要實時判斷路況，也要實時接收衛星定位信號來決定如何行使。衛星信號的接收必須保證可靠性，5G網絡的可靠性要比4G高很多，這樣無人駕駛的完全性才能得以保障。

4.2.2 車輛中的乘客將更安全

5G讓物聯網得以實現，那么車聯網也將實現。不僅如此，車輛和人員的信息也將相連，這樣萬物相連的狀況會讓乘客更加安全。假如發生交通意外，乘客昏迷，車輛將自動地、及時地將事故地點、周邊環境、乘客信息發送給附件的醫院、消防單位和交警。乘客可以得到第一時間的搶救，消防人員可以第一時間趕來消防，交警可以第一時間趕來管制交通。

4.2.3 交通將減低擁堵

因為5G讓物物相連變成可能，所以所有的行駛車輛的信息數據都會記錄下來，接著設計一個龐大的車輛行駛算法來規劃城市的交通運輸，極大地降低交通堵塞，提高道路利用率，更好地設計城市交通運輸。

4.3 教育

教育是國家以及一個民族的重中之重。但是目前教育資源極度不均衡；一線城市的孩子享受著最好的教育，而四五線城市以及農村地區的教育資源還非常匱乏。如何改變這種現狀，讓教育實現公平，讓偏遠地區的孩子不要輸在起跑線上，國家正在平衡教育資源。5G的出現讓教育公平有可能得到實現，網絡在線教育讓每個孩子都能得到最好的教育，不管他們身在何處，只要他們能夠上網。

目前已經有若干在線教育平臺，不過偏遠地區還是因為網絡通信不夠導致他們無法享受這些優質的教育資源。5G到來之后，全國的網絡覆蓋率定會得到加強，從而促進實現教育公平。

總之，5G是面向未來的移動通信技術。它是下一代信息技術的基礎，它將極大地滿足人們未來生活的需求，促進國家經濟的發展，是國家大計。

[1]高通5G產品榮列領先科技成果[EB/OL]. （2016-11-21）.http://news.163.com/16/1121/09/C6CS310M00014SEH.html.

[2]高通5G向千兆移動網絡和人工智能邁進[EB/OL].（2016-11-29）[2016-12-04].http://mobile.163. com/16/1129/08/C71C3PUS00118025.html.

[3]王實.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術[J].信息通信，2015（12）：253-254.

[4]侯玉，儒陳萌，王婷婷.5G移動通信技術應用及其發展前景探索[J].數字技術與應用，2017（6）：42.

5G Mobile Communication Development and Application Analysis in All Trades and Industry

Zhang Qing

Beijing Action Information Technology Co., Ltd., Beijing 100107

Mobile communication has been developing for almost 40 years and has played an increasingly important role in human life. Especially in the recent decade, the technology of mobile communication has been updated faster and faster, which has has a crucial impact oncountry’s economy and people’s lives. The current 4G mobile communication technology is already very mature. 5G is also in intense research and development. Therefore the paper mainly introduces the development of 5G mobile communications, analyzes its basic characteristics, as well as the role of 5G for various industries in the future.

5G; mobile communication; industry applications; basic features; technical scene

TN929.5

A

1009-6434（2017）11-0032-03